Qué son los Sistemas Energéticos?
Cuando hablamos de Sistemas Energéticos, estos no son más que las vías metabólicas por medio de las cuales el organísmo obtiene energía para realizar trabajo (en el caso de la fibra muscular durante la actividad física, la contracción muscular)
Es necesario abarcar algunos aspectos de la Bioquímica y Fisiología del Ejercicio para entender lo que ocurre en nuestro cuerpo.
En esta publicación escribiré sobre la obtención de energía a través de los carbohidratos y las grasas, cuándo predomina cada uno y los factores fisiológicos involucrados en estas vías metabólicas, ya que éstos son los principales macronutrientes utilizados para obtener energía y además, las proteínas son utilizadas en otras funciones y en menor proporción como sustrato energético durante el ejercicio (sólo 10% aproximadamente y en condiciones muy específicas que abordaré en otro momento.)
El cuerpo humano requiere de un flujo contínuo de energía para realizar multiples funciones. La moneda energética mediante la cual el cuerpo obtiene esa energía, en el caso del ejercicio para la contracción muscular, es conocida como ATP (Adenosin Trifosfato por los 3 fosfatos de alta energía unidos). Al ingerir alimentos, éstos ceden energía para la formación de este compuesto y al hidrolizarse (liberación del fosfato de alta energía) rinde la energía necesaria para que se produzca la contracción muscular
Las células generan ATP (energía) a través de 3 vías:
Sistema ATP-PC (ATP-Fosfocreatina)
Sistema Glucolítico (Conocido también como Sistema lactácido-cuando la vía rápida produce Ácido Láctico)
Sistema Oxidativo (Aeróbico, aláctico)
Antes que nada es necesario aclarar que el cuerpo humano, asi como sus procesos metabólicos y en este caso los Sistemas Energéticos, no ocurren por medio de interruptores los cuales prenden o apagan un sistema. Contrario a esto, mas bien es una vía la que predomina en un momento determinado dependiendo de la carga de trabajo o intensidad.
Sistema ATP-PC
El cuerpo humano almacena pequeñas cantidades (5 mmol/Kg) de ATP en la célula a fin de tener energía para disponer de manera inmediata. Al empezar el ejercicio, la célula comienza a utilizar el ATP almacenado para la contracción muscular.
Los depósitos de ATP son muy limitados en la célula y a medida que progresa el ejercicio, éstas reservas disminuyen. Si se quiere seguir realizando ejercicio, la célula debe buscar una vía para reponer el ATP utilizado y es en este momento que entra en juego la Fosfocreatina (PCr).
La PCr, al igual que el ATP es un compuesto que tiene la capacidad de almacenar energía. Esta energía es utilizada para reconstituir ATP y mantener el flujo de energía constante.
El sistema ATP-PC es capaz de producir energía muy rapidamente gracias a su gran potencia (unidad de energía sobre tiempo) pero tiene poca capacidad (cantidad total de energía almacenada. 20 mmol-Kg). Este sistema es capaz de proveer energía durante los primeros 10-15 segundos del ejercicio intenso. Si el ejercicio continúa, es necesario depender de otros procesos como sería la vía glucolítica.
Sistema Glucolítico
La vía Glucolítica no es más que la utilización de carbohidratos como fuente de energía para obtener el ATP que necesita la célula. Esta vía consta de una serie de pasos en donde la glucosa (obtenida de la sangre o principalmente del músculo en forma de glucógeno) rinde energía y es transformada en un compuesto carbonado de 3 átomos de carbono llamado Piruvato. En este punto, este compuesto puede seguir 2 vías:
Si el ejercicio es de muy alta intensidad es convertido a Acido Láctico (Proceso llamado Glucólisis rápida o anteriormente llamada Glucólisis anaeróbica)
Si es de baja o moderada intensidad es convertido a otro compuesto llamado Acetil-CoA, el cual es capaz de entrar en la mitocondria (organelo localizado en el interior de la célula donde se realizan los procesos de producción de energía por la vía oxidativa o "aeróbica") y sigue la vía oxidativa para producir más energía (Proceso llamado Glucólisis lenta o anteriormente llamada Glucólisis aeróbica.).
En la Glucólisis rápida se producen 2 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa y en la glucólisis lenta se producen 36 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa.
La vía Glucolítica tiene un poco más de capacidad que el Sistema ATP-PC pero un poco menos de potencia, es decir, tiene mayor capacidad para proveer de energía al cuerpo ya que los depósitos de carbohidratos son mayores que los de ATP y Fosfocreatina, pero el proceso de obtención de energía es un poco más lento.
Ya que tocamos el Acido Láctico, vamos a ver qué es realmente este compuesto.
El Acido Láctico es un compuesto carbonatado que consiste en 3 átomos de carbono, el cual se forma a partir del piruvato (producto de la Glucólisis) cuando la tasa de producción de energía es alta (ejercicio de alta intensidad)
El Acido láctico no es un metabolito terminal como todavía se encuentra en algunas publicaciones, sino más bien un metabolito intermedio ya que puede tener varios destinos para rendir energía.
El metabolísmo de Acido Láctico, conocido como Turn Over (recambio) puede seguir diferentes vías:
1- Shuttle corto (lanzamiento corto): El AL puede pasar a una célula vecina para ser reconvertido a Piruvato y seguir la vía de la Glucólisis lenta.
2- Shuttle largo (lanzamiento largo): El AL puede difundir hacia células lejanas para ser metabolizado y rendir energía.
3- Gluconeogénesis Hepática: El AL puede salir a la circulación y ser utilizado por el hígado para rendir energía.
4- Sustrato energético cardíaco: Puede ser utilizado por el músculo cardíaco como fuente de energía.
5- Difusión a otros líquidos: El AL puede difundirse hacia otros líquidos corporales. Es por esta razón que al medir la concentración de Lactato en deportistas, ésta se puede realizar mediante la extracción de sangre en la punta de los dedos o en el lóbulo de la oreja.
6- EL AL puede ser convertido dentro de la misma célula a Piruvato, reacción catalizada por la enzima Lactato Deshidrogenasa, y seguir la vía de la Glucólisis lenta.
El Acido Láctico está directamente relacionado con la fatiga muscular en los ejercicios de alta intensidad como veremos cuando aborde las causas de la fatiga en otro artículo.
Sistema Oxidativo
El sistema Oxidativo, comúnmente llamado aeróbico, es un proceso complejo en donde se realizan reacciones de oxido-reducción, es decir, donde unos compuestos ceden energía y otros la absorben.
Hay que recordar la primera ley de la termodinámica ¨la energía no se destruye, se transforma¨. Para que ocurra una reacción, uno de los compuestos involucrados debe tener energía que ceder, y el otro debe necesitarla para recibirla
En el sistema Oxidativo intervienen varios procesos complejos como el Ciclo de Krebs (tambien conocido como Cíclo del Ácido Cítrico) y la cadena transportadora de electrones (CTE). Explicado de manera simple, el ciclo de Krebs utiliza Acetil-CoA (proveniente de los carbohidratos) o Acil-CoA (proveniente de las grasas) para liberar hidrógeno (H+) de estos compuestos, los cuales son utilizados en la CTE para producir el ATP necesario para la contracción muscular.
El Sistema Oxidativo o aeróbico es el de mayor capacidad ya que utiliza principalmente grasas para obtener energía y aún una persona muy magra tiene suficiente cantidad de grasa como para realizar entre 7 y 10 Triatlones Ironman si esa fuese la única fuente de energía durante el evento.
Por otro lado, este sistema es el de menor potencia ya que:
1- Se necesita mucho oxigeno para su funcionamiento y éste solo alcanza de manera masiva al músculo cuando el volúmen de sangre que llega a él es elevado (vasodilatación y redistribución del flujo sanguíneo) lo cual tarda unos minutos una vez iniciado el ejercicio.
2- Requiere de muchos más pasos (Cíclo de Krebs, CTA) para rendir energía.
Y dónde queda el papel del oxígeno? Él es el final aceptor de electrones en todo este proceso (Tiene un gran potencial para aceptar la energía y por eso es posible su liberación de otros compuestos)
Qué pasa con toda esa energía ? 60% de la energía es liberada hacia el exterior del cuerpo en forma de calor (Si!!!) y el otro 40% es utilizado como combustible para producir trabajo (llámese en este caso contracción muscular)
Cuándo utilizo un sistema u otro ?. Al empezar una actividad física como por ejemplo el trote, en los primeros 10-15 segundos predomina el sistema ATP-PC, entre los 15-90 segundos siguientes predomina el sistema Glucolítico y a partir de ese momento, dependiendo de la intensidad de carrera, el sistema oxidativo va tomando mayor proporción en el aporte de energía.
A modo general sería de esta manera:
- Primeros 30 seg: 80%-20% anaeróbico-aeróbico
- Entre 60-90 seg: 45%-55% anaeróbico-aeróbico
- Entre 120-180 seg: 30%-70% anaeróbico-aeróbico
- Mas de 180 seg: a una intensidad de esfuerzo baja sería mayor la proporción de energía obtenida aeróbicamente. Por supuesto que los "piques" dentro de la carrera tendrian un componente mayormente anaerobico.
Fuente: http://www.periquito.net/entrenamiento/ ... etico.html
Los sistemas energéticos
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