Metabolismo energético:

Metabolismo energético:
La energía se almacena en los alimentos en forma de hidratos de carbono, grasas y
proteínas. Estos compuestos alimenticios básicos pueden descomponerse en nuestras
células para liberar la energía acumulada. Puesto que toda la energía se degrada
finalmente en calor, la cantidad de energía liberada en una reacción biológica se calcula
a partir de la cantidad de calor producido. La energía de los sistemas biológicos se mide
en kilocalorías (Kcal.)
Por definición: 1 Kcal. Equivale a la cantidad de energía precisa para elevar la
temperatura de l Kg. de agua desde lº C hasta 15ºC. Por ejemplo, la combustión de 1
gramo de hidratos de carbono genera aproximadamente 4 kcal.
Necesitamos energía para el transporte activo de muchas sustancias, como la glucosa,
Ca, a través de la membrana celular. Otra parte de la energía liberada en nuestro cuerpo
es usada también por las miofibrillas para producir el deslizamiento de los filamentos
finos y gruesos, dando como resultado la contracción muscular y la generación de
fuerza.
Fuentes energéticas:
Los alimentos se componen principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno y, en el
caso de las proteínas de nitrógeno
En los enlaces de las moléculas de los alimentos, la energía se libera químicamente
dentro de nuestras células, almacenándose luego en forma de un compuesto altamente
energético llamado trifosfato de adenosina (ATP)
Hidratos de Carbono:
Los hidratos de carbono se convierten en glucosa, un monosacárido que es transportado
por la sangre a los tejidos activos, donde se metaboliza.
Las reservas de glucógeno en el hígado y en los músculos son limitadas y pueden
agotarse a menos que la dieta contenga razonable cantidad de hidratos de carbono.
Por lo tanto dependemos fuertemente de nuestras fuentes dietéticas de almidones y
azúcares para reponer nuestras reservas de hidratos de carbono.
Grasas:
Las grasas se usan también como fuente de energías mayor reserva de grasas, pero éstas
son menos accesibles para el metabolismo celular, porque primero deben ser reducidas
desde su forma compleja (triglicéridos) a sus componentes básicos: glicerol y ácidos
grasos libres. Sólo estos se usan para formar ATP.
Proteínas:
El proceso por el cual las proteínas o las grasas se convierten en glucosa recibe el
nombre de gluconeogénesis.
Cuando las proteínas se convierten en ácidos grasos se llama lipogénesis.
Sólo las unidades más básicas de las proteínas (aminoácidos) pueden usarse para
obtener energía.
Bioenergética: producción de ATP:
Una molécula de ATP se compone de adenosina (molécula de adenina más una de
ribosa) combinada con tres grupos fosfatos (Pi) inorgánico Cuando la enzima ATPasa
actúa sobre ellos, el último grupo fosfato se separa de la molécula ATP, liberando
rápidamente energía (7,6 Kcal. /Mol) Esto reduce el ATP a ADP (difosfato de
adenosina) y Pi.
El proceso de formar ATP a partir de otras fuentes químicas recibe el nombre de
fosforilación oxidativa.
Cuando estas reacciones se producen sin oxígeno, el proceso recibe el nombre de
metabolismo anaeróbico.
Cuando estas reacciones tienen lugar con la ayuda de oxígeno se habla de metabolismo
aeróbico y la conversión de ADP en ATP es la fosforilación oxidativa.
Las células generan ATP mediante tres métodos:
1.- Sistema ATP-PC
2.- Sistema glucolítico
3.-Sistema oxidativo.
Sistema ATP-PC:
Es el más sencillo. Además de ATP, nuestras células tienen otra molécula de fosfato
altamente energética que almacena energía. Esta molécula se llama fosfocreatina o PC
A diferencia del ATP, la energía liberada no se usa directamente para realizar trabajo
celular. Pero, reconstruye el ATP para mantener un suministro relativamente constante.
La liberación de energía por parte del PC, es facilitada por la enzima creatincinasa (CK)
que actúa sobre el PC para separar el Pi de la creatina. La energía liberada puede usarse
entonces para unir Pi a una molécula de ADP, formando ATP. Es anaeróbico ya que
este proceso no necesita oxígeno.
Nuestras reservas de ATP con la energía del PC son limitadas. Pueden mantener las
necesidades de energía tan sólo de 3 a 15”. La ventaja de este sistema es que no produce
residuos tóxicos. Es llamado analáctico
Sistema glucolítico:
Otro método de producción de ATP implica la liberación de energía mediante la
descomposición (lisis) de la glucosa. Este sistema se llama glucolítico, pues incluye el
proceso de la glucólisis, que es la descomposición de la glucosa mediante enzimas
glucolíticas. La glucosa de la sangre procede de la digestión de los hidratos de carbono
y de la descomposición del glucógeno hepático.
El glucógeno es sintetizado a partir de la glucosa, proceso llamado glucogénesis.
Se almacena en el hígado o en los músculos hasta que los necesita.
El glucógeno se descompone en glucosa-1-fosfato proceso llamado: glucogenólisis.
Antes de que la glucosa o el glucógeno puedan usarse para generar energía, deben
convertirse en Glucosa-6-fosfato.
Para la conversión de una molécula de glucosa, se requiere un ATP.
En la conversión del glucógeno, a partir de glucosa-1-fosfato se forma glucosa-6-fosfato
sin este gasto de energía.
La glucólisis comienza una vez que se ha formado glucosa-6-fosfato.
La glucólisis produce al final, acido pirúvico. Este proceso no requiere oxígeno. La
presencia de oxígeno determina el destino del acido pirúvico formado por la glucólisis.
En el metabolismo anaeróbico, este acido pirúvico se convierte en acido láctico.
La glucólisis requiere 12 reacciones enzimáticas para la descomposición del glucógeno
en ácido láctico. Ocurre en el citoplasma de la célula.
Se forman 3 ATP por cada mol de glucógeno.
Si se usa glucosa, formo solo 2 ATP porque se usa un mol para la conversión de glucosa
en glucosa-6-fosfato.Este sistema no produce grandes cantidades de ATP, y junto con el
ATP_PC predominan durante los primeros minutos de ejercicio de intensidad elevada.
El ácido láctico resultante, se acumula en los músculos y en los fluidos corporales,
aumentado la acidez. Esta acidificación de las fibras musculares inhibe una mayor
descomposición del glucógeno, porque dificulta la función enzimática glucolítica.
Además, el ácido reduce la capacidad de combinación del calcio de las fibras e impide
de este modo la contracción muscular.
Sistema oxidativo:
Es el más complejo de los tres sistemas energéticos. El proceso mediante el cual el
cuerpo descompone combustibles con la ayuda de oxígeno para generar energía se llama
respiración oxidativa. Como se usa oxígeno este metabolismo es aeróbico. El proceso se
realiza dentro de la mitocondria de la célula.
Este sistema produce una gran cantidad de energía, por lo tanto es el principal método
de producción de energía durante las pruebas de resistencia. Esto impone considerables
demandas a la capacidad del cuerpo para liberar oxígeno en los músculos activos.
Oxidación de los hidratos de carbono: Hay tres procesos:
1.- glucólisis
2.- Ciclo de Krebs
3.- Cadena de transporte de electrones o cadena respiratoria.
Glucólisis: El proceso de glucólisis es el mismo tanto si hay oxígeno presente como si
no. La presencia de oxígeno determina el destino del producto final: el ácido pirúvico.
La glucólisis anaeróbica produce acido láctico y solo 3 ATP por mol de glucógeno.
La glucólisis aeróbica, en presencia de oxígeno, convierte al acido pirúvico en un
compuesto llamado acetilcoenzima A (acetil Co A).
Ciclo de Krebs: Unas vez formado, el acetil Co A entra en el ciclo de Krebs (ciclo del
ácido cítrico), una serie compleja de reacciones químicas que permiten la oxidación
completa del acetil Co A. Al final del ciclo de Krebs, se han formado 2 moléculas de
ATP y el sustrato (compuesto sobre el que actúan las enzimas- en este caso los hidratos
de carbono) se ha descompuesto en carbono y en hidrógeno.
El carbono se combina con oxígeno para formar dióxido de carbono, este CO2 se
difunde fácilmente fuera de las células y es transportado por la sangre hasta los
pulmones para ser espirado.
Cadena respiratoria: El hidrógeno liberado se convierte en ácido pirúvico. Durante el
ciclo de Krebs se libera más hidrógeno. Si permanece en el sistema, el interior de la
célula se vuelve más ácida.
El ciclo de Krebs va unido a la cadena respiratoria. El hidrógeno liberado durante la
glucólisis y durante el ciclo de Krebs se combina con dos coenzimas: NAD
(nicotinamida-adenín-dinucleótido) y FAD (flavo-adenín-dinucleótido). Estas se llevan
los átomos de hidrógeno hacia la cadena respiratoria donde se dividen en protones y
electrones. Al final de la cadena, el, el H se combina con oxígeno para formar agua,
impidiendo así la acidificación.
Metabolismo de las proteínas:
Los aminoácidos que forman las proteínas pueden usarse como fuente de energía,
aunque el organismo prefiera los hidratos y las grasas. Los aminoácidos pueden
convertirse en glucosa (gluconeogénesis). Como las proteínas contienen nitrógeno no
son fáciles de metabolizar. Cuando los aminoácidos son catabolizados, una parte del
nitrógeno liberado se usa para formar nuevos aminoácidos, pero el nitrógeno restante no
puede ser oxidado por el cuerpo. Es convertido en urea y luego excretado por la orina.
Capacidad oxidativa de los músculos:
La capacidad oxidativa, conocida como QO2 de un músculo es la medida de su
capacidad máxima para usar oxígeno.
La composición de un músculo en cuanto a tipos de fibras determina, en parte, su
capacidad oxidativa. Las fibras musculares rojas tienen mayor capacidad para la
actividad aeróbica que las fibras blancas, ya que las rojas tienen más mitocondrias y
enzimas oxidativas. Cuantas más fibras rojas haya en nuestros músculos, mayor será la
capacidad oxidativa de los mismos.
Necesidades de oxígeno:
En reposo, la necesidad de ATP de nuestro cuerpo es pequeña, requiriendo un transporte
de oxígeno mínimo. En el ejercicio aumentan las demandas de oxígeno. Aumenta el
ritmo de producción de ATP (metabolismo oxidativo). El ritmo y la profundidad de la
respiración aumentan para satisfacer esas demandas, mejorando el intercambio de gases
en el pulmón, y aumenta la frecuencia cardiaca, bombeando mas sangre oxigenada a los
músculos.
Umbral de lactato:
El umbral del lactato es un buen indicador del potencial de un deportista para el
ejercicio de resistencia. El UL se define como el punto en que el lactato sanguíneo
comienza a acumularse por encima de los niveles de reposo durante el ejercicio de
intensidad creciente. Durante la actividad entre leve y moderada, el lactato sanguíneo
permanece sólo ligeramente por encima del nivel de reposo. Con esfuerzos más
intensos, el lactato se acumula más rápidamente. Se estableció un punto estándar de
referencia, conocido, como el inicio de la acumulación del lactato en sangre, o OBLA
(en inglés: Onset of Blood Lactate Accumulation) para trabajar.
El umbral del lactato, cuando se expresa como un porcentaje del VO2 máx., es uno de
los mejores determinantes del ritmo del deportista en pruebas de resistencia. La
capacidad para hacer ejercicio a una intensidad elevada sin acumulación de lactato es
beneficiosa para el deportista, puesto que la formación de lactato contribuye a la fatiga.
Un umbral de lactato del 80% Vo2máx. Indica una mayor tolerancia al ejercicio que un
umbral del 60% VO2 máx. El umbral de lactato más elevado muestra la mejor
capacidad de resistencia.
En personas no entrenadas, el umbral de lactato suele presentarse aproximadamente
entre el 50% y el 60 % de su VO2 máx. Los deportistas de elite de resistencia pueden
alcanzar el umbral del lactato entre el 70 % y el 80 % del VO2 máx.
Ritmo metabólico:
El ritmo con el que nuestro cuerpo usa energía es nuestro ritmo metabólico. Se estima el
consumo energético en reposo y durante el ejercicio midiendo el consumo de oxígeno
de todo el cuerpo y en su equivalente calórico. En reposo una persona media consume
alrededor de 0,3 l O2/min. Esto equivale a 18 l/hora o 432l/día.
Una medida estandarizada de consumo energético en reposo es el ritmo metabólico
basal (RMB). Es el ritmo de consumo energético para un individuo en reposo y en
posición supina, medido inmediatamente después de al menos 8 horas de sueño y como
mínimo 12 horas de ayuno. Esto me refleja la cantidad mínima de energía necesaria
para mantener las funciones esenciales del cuerpo.
El RMB está relacionado directamente con la masa magra (NO grasa) y se indica en
Kcal. por kg. De masa magra por minuto. Cuanta más masa magra hay (músculo),
mayor será el consumo de calorías por día. Las mujeres tienen más grasa que músculo
por lo tanto tienen menor consumo calórico. A mayor superficie corporal, mayor
pérdida de calor a través de la piel, por lo cual se eleva nuestro RMB puesto que se
necesita más energía para mantener dicha temperatura corporal.
Hay otros factores que afectan nuestro RMB. Entre ellos:
.-Edad: el RMB se reduce gradualmente con el proceso de la edad.
.- Temperatura corporal: El RMB se incrementa con el aumento de la temperatura
corporal.
.- Estrés: el estrés incrementa la actividad del sistema nervioso simpático, que aumenta
el RMB.
.- Hormonas: la tiroxina de la glándula tiroides y la adrenalina de la glándula
suprarrenal aumentan el RMB.
El RMB puede variar entre 1200 y 2400 kcal. /día. Pero el ritmo metabólico total medio
de un individuo que lleva a cabo actividades cotidianas normales oscila entre 1800 y
300 kcal. /día.
Capacidad máxima para el ejercicio:
Cuando pasamos del reposo a la actividad, nuestras necesidades de energía aumentan.
Nuestro metabolismo aumenta en proporción directa con el aumento en el ritmo de
esfuerzo.
Si las demandas de energía son crecientes, nuestro cuerpo alcanza un límite para el
consumo de oxígeno. En este punto el consumo de oxígeno alcanza su punto máximo y
luego permanece constante y luego cae ligeramente, aun cuando la intensidad del
esfuerzo continúe aumentando. Este valor máximo es la capacidad aeróbica o consumo
máximo de oxígeno o Vo2máx.
El VO2 máx. Es considerado como la mejor forma de medición de la resistencia
cardiorrespiratoria y del fitness aeróbico.
Como las necesidades individuales de energía varían con el tamaño del cuerpo, el VO2
máx. Se expresa generalmente en relación con el peso corporal, en mililitros de oxígeno
consumido por kilogramo de peso corporal por minuto (ml/kg/min.)
Gente joven y activa tienen valores promedios de Vo2máx. Entre 38 y 42 ml/kg/min.
Para las mujeres y entre 44 y 50 ml/kg/min. Los hombres.
Pasados los 25 o 30 años, y sumado al sedentarismo, el VO2 máx. Disminuye un 1 %
anual. Las mujeres mayores tienen menor VO2 máx. Que los varones de igual edad. Se
debe a las distintas composiciones corporales, las mujeres tienen menos músculo y más
grasa, y el contenido de hemoglobina en sangre-las mujeres tienen menos, por lo que
gozan de menor capacidad de transporte de oxígeno.
NOTA. R: Relación de intercambio respiratorio. En reposo, el cuerpo usa como energía
una mezcla de hidratos de carbono y grasas. Cuanto??. Un valor R= 0,80.
La equivalencia calórica a este valor R de 0,80 es de 4,80 kcal/lo2 consumidas.
Entonces para calcular el consumo calórico de un individuo por día, hacemos lo
siguiente:
Kcal por día. = lo2 consumidos por día x kcal usadas por lo2
= 432 lo2 por día x 4,80 kcal/lo2
= 2.074 kcal/día
Lic. Patricia Pereyra
Kinesiologa