Con fin de dar a conocer cuales y como son las vías que se presentan antes durante y después de cualquier actividad o ejercicio físico.
UTILIZACIÓN DE SUSTRATOS METABOLICOS DURANTE EL EJERCICIO FISICO.
La contracción muscular durante el ejercicio físico es posible gracias a un proceso de transformación de energía. La energía química que se almacena en los enlaces de las moléculas de los diferentes sustratos metabólicos (el ATP es la molécula intermediaria en este proceso) es transformada en energía mecánica (Figura1).
Fig. 1: La ruptura de un enlace rico en energía de la molécula de ATP proporciona energía química que provoca cambios en la ultraestructura de la miosina para que se produzca el proceso de la contracción muscular.
En esta transformación gran parte de la energía liberada se pierde en forma de calor o energía térmica; esto tiene su ventaja ya que el aumento de temperatura provoca variaciones en diferentes reacciones metabólicas mediadas por complejos enzimáticos, posibilitando que
estas reacciones sean más eficientes desde un punto de vista energético; por esta razón se recomienda realizar un adecuado calentamiento antes de la ejecución de un entrenamiento.
Los sustratos metabólicos que permiten la producción de ATP proceden de las reservas del organismo o de la ingestión diaria de alimentos.
Los sustratos mas utilizados en las diferentes rutas metabólicas durante el ejercicio físico son los HIDRATOS DE CARBONO Y LAS GRASAS.
Los SISTEMAS ENERGÉTICOS a partir de los cuales se produce la resíntesis del ATP para realizar el ejercicio físico son (Figura2)
1. El sistema de los fosfágenos: ATP y fosfocreatina (PC)
2. La glucólisis anaeróbica
3. Sistema aeróbico u oxidativo
Fig. 2: Rutas metabólicas en el organismo para la obtención de energía a través de la resíntesis de las moléculas de ATP
La participación de éstos durante el ejercicio físico depende de la intensidad y duración del mismo.
1) SISTEMA DE LOS FOSFAGENOS O SISTEMA ANAERÓBICO ALACTICO:
Proporciona energía en actividad de muy alta intensidad y corta duración, y también al inicio de cualquier actividad física.
Los sustratos más importantes son el ATP y PC; otros son el ADP, AMP, GTP y UTP. Todos tienen enlaces fosfatos de alta energía.
ATP: se hidroliza gracias a la enzima ATPasa ubicada en las cabezas de miosina para desencadenar el desplazamiento de la actina que da lugar a la contracción.
La energía que se libera en la hidrólisis de una molécula de ATP durante el ejercicio es de aproximadamente 7300 calorías (depende de temperatura y pH muscular)
ATP + H2O = ADP +P
Esta energía liberada se utiliza además que para realizar trabajo muscular, también para procesos de síntesis metabólicos y otras funciones celulares.
Sus reservas en la célula se agotarán en 1 segundo durante el esfuerzo físico.
FOSFOCREATINA (PC): permite la resíntesis rápida de ATP, luego de su utilización, ya que
la transformación de energía no se llevará a cabo en su ausencia.
la transformación de energía no se llevará a cabo en su ausencia.
Esta resíntesis se realiza mediante una reacción catalizada por la creatinquinasa (CPK)
Que se activa con el aumento de la concentración de ADP
ADP + PC + H = ATP + C
Las reservas de PC en la célula muscular se agotarían en 2 segundos durante ejercicios muy intensos si la célula dispusiera solo de este sustrato para mantener el trabajo desarrollado.
1) GLUCÓLISIS ANAERÓBICA
A través de este sistema sólo los hidratos de carbono pueden metabolizarse en el citosol de la célula muscular para obtener energía sin que participe directamente el oxígeno.
Gracias a éste se pueden resintetizar 2 ATP por cada molécula de glucosa.
Proporciona energía suficiente para mantener una intensidad de ejercicio desde pocos segundos hasta 1 minuto. El paso de glucosa al interior celular se realiza por transporte facilitado (difusión facilitada) gracias a un transportador de membrana llamado GLUT 4, y las reacciones de la célula.
Por otro lado parece que el aumento ácidos grasos libres (AGL) limita la captación y el consumo de glucosa en las últimas etapas de un ejercicio prolongado, cuando el glucógeno muscular y la glucemia son bajos.
El paso de glucosa a glucosa 6 fosfato (G6P) en la célula muscular es irreversible por lo que no puede salir de allí.
Durante el catabolismo de glucosa a piruvato en el citoplasma, el rendimiento energético neto equivale a la resíntesis de 6 moléculas de ATP, 2 ATP se forman en citosol( por glucólisis anaeróbica) y 4 ATP en la mitocondria por la reoxidación del NADH, si no se pudiera reoxidar el NADH por esta vía, el piruvato es capaz de hacerlo, reduciéndose a ACIDO LÁCTICO sin que sea necesaria la presencia de oxígeno.
ACIDO PIRUVICO + NADH + H+ = AC. LÁCTICO +NAD
Entonces, a través de la glucólisis anaeróbica sólo se forman 2 moléculas de ATP y 2 moléculas de ácido láctico que provocan estados de acidosis metabólica cuya consecuencia metabólica es la FATIGA MUSCULAR.
El ácido láctico se disocia totalmente al pH normal de la célula muscular dando lugar a lactato e iones hidrógenos.
Los hidrogeniones deben ser tamponados en la célula para mantener el estado ácido- base.
El bicarbonato (HCO3) es el sistema más utilizado por lo que al unirse con un ion hidrógeno aumenta la producción de dióxido de carbono(CO2) durante el ejercicio intenso.
Esquema general de la utilización anaeróbica de la glucosa por la célula muscular. Glucólisis
2) SISTEMA AEROBICO
Los hidratos de carbono, las grasas y en menor grado las proteínas pueden ser utilizados para la obtención de energía a través del ciclo de Krebs; dicha energía es mucho mayor que la que se obtiene por la vía de la glucólisis.
En el ciclo de Krebs se obtiene ATP y se forma CO2 y hidrogeniones, cuyos electrones son transferidos a la cadena respiratoria mitocondrial, donde reaccionan con O2 formando H2O y generando mayor cantidad de energía por el acoplamiento entre los fenómenos de oxidación y reducción.
Hidratos de carbono (oxidación del piruvato)
El piruvato formado en la glucólisis al ingresar en la mitocondria es transformado en acetil Co-A por la piruvato deshidrogenasa, y así ingresa al ciclo de Krebs. La función más importante de éste ciclo es la de generar electrones para su paso por la cadena respiratoria en donde a través de la fosforilación oxidativa se resintetiza gran cantidad de ATP. La enzima limitante es la ISOCITRATO DESHIDROGENASA que es inhibida por el ATP y estimulada por el ADP. Además tanto el ADP como el ATP estimulan e inhiben, respectivamente, el transporte de la cadena de electrones
( Figura 3).
Figura 3
Como resultado de un entrenamiento físico de resistencia varias enzimas del ciclo y de la cadena respiratoria duplican su actividad, además de aumentar el número y tamaño de las mitocondrias.
El rendimiento energético neto de este metabolismo aeróbico es de 36 ATP frente a los 2 ATP que se obtienen en la glucólisis anaerobia.(Figura 4).
Figura 4. Cálculo del rendimiento energético neto que se obtiene utilizando la glucosa como combustible.
En las fases de reposo la glucosa se almacena en el organismo tras fosforilarse en forma de glucógeno a través de la glucógeno sintetasa (glucogenogénesis). Al realizar ejercicios es necesario la ruptura de este para obtener glucosa, proceso que recibe el nombre de glucógenolisis y que resintetiza 1 molécula de ATP, es por eso que el rendimiento energético neto es de 37 ATP.
Además de estos mecanismos se deben considerar la gluconeogénesis que es la síntesis de glucosa a partir de aminoácidos, glicerol y lactato; y la glucogénesis que es la síntesis de glucosa a partir del piruvato, de los cuales el primero puede llegar a representar durante el ejercicio hasta un 45% de la producción hepática de glucosa
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