La energía se almacena en los alimentos en forma de hidratos de carbono, grasas y proteínas. Estos compuestos alimenticios básicos pueden descomponerse en




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fecha de publicación03.11.2015
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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

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