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Consideraciones Generales | Fuentes Energía | Vías Metabólicas para la Producción de Energía | Abreviaciones | Referencias |
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La bioenergética representa aquel proceso mediante el cual las vías metabólicas, que se llevan a cabo en las células corporales, convierten los sustratos en energía cinética, de manera que puedan ser empleados como trabajo biológico útil por las células del organismo humano. Toda energía se deriva del sol, en la forma de energía luminosa. La energía se puede cuantificar en términos de caloría y kilocaloróas. Una caloría es la cantidad de calor requerido para elevar un gramo de agua a un grado centígrado, de 14.5 ºC a 15.5 ºC. El metabolismo incluye todas las reacciones químicas que se llevan a cabo en el organismo humano, las cuales resultan de la descomposición de las sustancias nutricias consumidas en la dieta. Entonces, el metabolismo del organismo humano se compone de dos fases, a saber: el catabolismo (libera energía) y el anabolismo (utiliza energía). El catabolismo representa aquella fase, o proceso, del metabolismo que libera energía, encargada de romper los sustratos (compuestos químicos) en moléculas más pequeñas, mediante la acción de una enzima. Por su parte, el anabolismo es la fase, o proceso, del metabolismo que utiliza energía, encargada de sintetizar los sustratos (compuestos químicos), derivado de moléculas más pequeñas, mediante la acción de una enzima. Los sustratos son compuestos sobre el cual actúa una enzima, tal como los son los tres principales combustibles metabólicos del cuerpo. Por su parte, las enzimas son proteínas específicas encargadas de catalizar de las reacciones químicas. Aceleran el catabolismo de los compuestos químicos. Controlan la tasa de metabolismo y producción de energía. Entonces, las enzimas pueden acelerar las reacciones generales de la tasa metabólica al disminuir la actividad inicial de energía y al catalizar varios pasos a lo largo de las vías energética/bioquímicas.. Los principales sustratos del cuerpo son los hidratos de carbono, grasas y proteínas.
La fuente de energía inmediata para casi todas las actividades metabólicas del organismo humano, incluyendo la contracción muscular, es la adenosina tifosfatada, o adenocina de trifosfato (ATP). La energía derivada del catabolismo del ATP sirve de trabajo biológico, tal como aquella dirigida para la contracción muscular. El ATP se produce de reacciones acopladas. Cuando a una molécula de ATP se le agrega agua (hidrólisis), y se combina con la acción de la enzima ATPasa, el último grupo de fosfato se divide (y separa), generado una gran cantidad, y rápida, liberación, de energía (aproximadamente 7.3 kilocalorías por cada molécula de ATP bajo condiciones estándares, pero posiblemente hasta 10 kilocalorías por cada molécula de ATP, o aún más, dentro de la célula). LA SUSTANCIAS NUTRICIAS O MACROMOLÉCULAS Los principales sustratos de importancia para el deportista son los hidratos de carbono (o glúcidos), las grasas (o lípidos) y las proteínas (o prótidos). En los próximos párrafos se describen brevemente estos compuestos orgánicos vitales para el organismo humano Hidratos de Carbono El hidrato de carbono representa el principal sustrato, o combustible metabólico, para el ejercicio y eventos deportivos, el cual se metaboliza través de la glucólisis. (en la forma de glucosa o glucógeno). Cada gramo de hidratos de carbono y de proteína proveen 4.1 kilocalorías Directamente de los alimentos, o catabolizada de las reservas de glucógeno, la glucosa representa la forma en que los hidrato de carbono viajan por la sangre y son utilizados para generar energía La glucosa es un tipo de hidrato de carbono, clasificado como monosacárido o azúcar simple, pues se compone de una sola molécula de azúcar. El estado químico de la azúcar que viaja mediante el torrente sanguíneo hacia los tejidos corporales El glucógeno es un tipo de hidrato de carbono, clasificado como polisacárido o azúcar compleja, pues se compone de polímeros de glucosa, es decir, de cadenas largas de glucosa. Representa el estado químico en que se almacenan los hidratos de carbono en el cuerpo, principalmente en los músculos esqueléticos e higado. Los almacenes de hidratos de carbono en el hígado y músculos esqueléticos están limitados a 2,500-2,600 kilocalorías de energía, o el equivalente de alrededor de 40 kilómetros (25 millas) de una carrera pedestre de larga distancia Grasas Los triglicéridos son el estado químico (forma compleja) en que se almacenan las grasas en el adipocito, formando el tejido adiposo. Éstos se componen de una molécula de glicerol y 3 moléculas de ácidos grasos. Entonces, los triglicéridos representan la forma principal en que se almacena las grasas en el tejido adiposo, particularmente en las fibras de los músculos esqueléticos. Los ácidos grasos libres representan los componentes de los triglicéridos. Son la forma en que viaja por la sangre las grasas, para que eventualmente se incorpore en los procesos oxidativos Las reservas de grasa pueden proveer más de 70,000 kilocalorías de energía La oxidación de las grasas se conoce con el nombre de ß-oxidación (beta-oxidación). La lipólisis representa el catabolismo de los triglicéridos, mediante las enzimas lipasas, a unidades más básicas, que son: una molécula de glicerol y tres moléculas de ácidos grasosLa Lipogénesis puede resultar del exceso de glucosa en la sangre. Entonces, la lipogénesis es el proceso de convertir la proteína en ácidos graso. Proteínas La proteína puede también ser utilizada como una fuente menor de energía bajo algunas circunstancias, pero primero se tiene que convertir en glucosa. La energía derivada del catabolismo de las proteínas durante un ejercicio prolongado abarca un 5 a 10% de la energía total.
VÍAS METABÓLICAS PARA LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA, EN LA FORMA DE ATP El ATP se manufactura mediante el metabolismo aeróbico y anaeróbico. METABOLISMO ANAERÓBICO El
metabolismo anaeróbico consiste del sistema de ATP-PCr y la
glucólisis anaeróbica. Dentro de este sistema fosfagénico, o ATP-PCr, la
fosfocreatina (PCr) representa aquella molécula de
fosfato de alta energía almacenada en las fibras de los músculos esqueléticos.
Entonces, la fosfocreatina es un sustrato que se almacena en los músculos
esqueléticos. La combinación de la Adenosina Trifosfatada y los almacenes
de fosfocreatina en los músculosesqueléticos, pueden sostener las necesidades de
energía de los músculos activos solamente durante 3-15 segundos.
Entonces, aquellos deportes explosivos (Ej: salto a lo largo), que poseen una
duración de 3 a 15 segundos, dependerán del sistema de ATP-PCr (fosfagénico)
para el suministro de ATP (energía) que se requiere para ejecutar tales eventos.
METABOLISMO AERÓBICO El
sistema oxidativo (o aeróbico) involucra el rompimiento del
sustrato correspondiente, en la presencia de oxígeno.
Tocante a este asunto, la respiración celular representa el
proceso por el cual el cuerpo descompone los sustratos con la ayuda de oxígeno,
con el fin de producir energía. En el sistema de oxígeno, o
glucólisis aeróbica, la glucosa, o glucógeno, se descompone en ácido
pirúvico mediante las enzimas glucolíticas. La glucogenólisis es
la descomposición del glucógeno, almacenado en el hígado, a
glucosa-1-fosfato, la cual entra en la vía metabólica glucolítica. La
glucólisis es aquella vía metabólica encargada de catabolizar
una molécula glucosa (6 carbonos) a dos moléculas de tres carbonos de ácido
pirúvico, mediante una secuencia de enzimas, donde se libera energía.
Tal proceso metabólico se puede iniciar con la glucosa plasmática o de las
reservas de glucógeno. Esto significa que la glucólisis aeróbica emplea
como combustible metabólico de preferencia a la glucosa o glucógeno. El ciclo de Krebs es una reacción compleja de reacciones químicas que permite la oxidación completa de la molécula de acetil-CoA.
Las enzimas oxidativas aumentan su actividad durante el ejercicio aeróbico. El
entrenamiento de tolerancia aeróbica (Ej: corredores pedestres de larga
distancia, o fondistas), mejora las capacidades oxidativas en todas la fibras
musculares, particularmente las fibras tipo II. El metabolismo oxidativo
depende principalmente de un adecuado suministro de oxígeno. Desde los
intestinos, la sangre absorbe los hidratos de carbono, consumidos (y digeridos)
a través de los alimentos, en la forma de glucosa, la cual representa un
monosacárido (azúcar simple) compuesta de seis carbonos. Bajo aquellas
circunstancias particulares de ejercicio o actividades deportivas, los tejidos
activos (Ej: músculos esqueléticos) satisfacen su demanda de energía (ATP) del
glucógeno almacenado en el citoplasma/sarcoplasma de las células/fibras
musculares. Por el otro lado, bajo demandas energéticas específicas del
ejercicio, los requisitos de combustible metabólico (Ej: glucosa) se suple
mediante la descomposición del glucógeno almacenado en el hígado.
Consecuentemente, la glucosa se transporta por la circulación hacia los tejidos
activos, desde donde se metaboliza. El metabolismo aeróbico produce al
final 32 moléculas de ATP (cuando se cataboliza una molécula de
glucosa) o 33 moléculas de ATP (cuando se cataboliza una molécula
de glucógeno).
ATP = Adenosina Trifosfatada (Trifosfato
de Adenosina) Kenney, W. L., Wilmore, J. H., & Costill, D. L. (2012). Physiology of Sport and Exercise (5ta. ed., pp. 50-66). Champaign, IL: Human Kinetics.
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