¿DE DÓNDE PROCEDE LA ENERGÍA? Esta energía es suministrada al organismo por los alimentos que comemos y se obtiene de la oxidación de hidratos de carbono, grasas y proteínas. Se denomina valor energético o calórico de un alimento a la cantidad de energía que se produce cuando es totalmente oxidado o metabolizado para producir dióxido de carbono y agua (y también urea en el caso de las proteínas). http://www.galeon.com/medicinadeportiva1/01nutri04.htm MECANISMOS DE OXIDACIÓN El mecanismo de oxidación favorece la resíntesis del ATP en condiciones de aporte interrumpido de oxígeno a las mitocondrias de las células y emplea, en calidad de sustratos de oxidación hidratos de carbono (glucógeno y glucosa), grasas (ácidos grasos) y de forma parcial, proteínas (aminoácidos). La correlación entre sustratos oxidados se determina por la potencia relativa del trabajo aeróbico (en % del consumo máximo de oxígeno -CMO-). Si se ejecuta un un trabajo ligero a un nivel del 50% del CMO con una duración extrema de hasta algunas horas, una gran parte de la energía para la contracción de los músculos se forma gracias a la oxidación de grasas (lipólisis). Cuando el trabajo es más pesado (más de un 60% de CMO), una parte significativa de la producción de energía procederá de los hidratos de carbono. En caso de un trabajo cercano al CMO, la inmensa mayoría de la producción de energía correrá a cuenta de la oxidación de hidratos de carbono. El mecanismo de oxidación es el que posee la mayor capacidad energética. La capacidad del aporte energético de los hidratos de carbono está determinada por las reservas de glucógeno en músculos e hígados, así como por la posibilidad del hígado de formar glucosa durante el proceso de trabajo no sólo mediante la división de glucógenos (glucogenólisis), si no también mediante la formación de glucosa (gluconeogénesis) a partir de lactato y otras sustancias (aminoácidos, De todas las fuentes musculares de energía, las grasas son las que proporcionan la mayor capacidad energética, lo que las hace muy convenientes
para la ejecución de trabajos largos de potencia relativamente baja con un aporte de oxígeno pleno. No obstante, los hidratos de carbono tienen una sería ventaja frente a las grasas en cuanto a cantidad de ATP que se forma por cada oxígeno consumido. En este sentido es especialmente eficaz la oxidación del glucógeno muscular, que presenta la mayor eficacia energética, dos veces mayor que la oxidación de grasas. http://books.google.com.mx/books?id=rcHpCFKiQUoC&pg=PA63&lpg=PA63&dq= aporte+energetico+de+la+oxidacion+de+carbohidratos&source=bl&ots=DluLUPOP aq&sig=GaHnrNXmQtG5ZEU1UbmGFnAph2M&hl=es&sa=X&ei=hfXET8HBCeWU 2QWl8SIAQ&ved=0CGgQ6AEwBw#v=onepage&q=aporte%20energetico%20de%20la% 20oxidacion%20de%20carbohidratos&f=false OXIDACIÓN DE CARBOHIDRATOS Los alimentos, a través de complicadas reacciones químicas, proveen energía que sirve para producir ATP. Está energía proviene de los carbohidratos, las grasas y proteínas. Los hidratos de carbono se depositan en el organismo en forma de glucógeno en los músculos y el hígado. El glucógeno pasa a la sangre en forma de glucosa que al degradarse, produce ,1 Kcal/g. La oxidación de los carbohidratos implica la puesta en marcha de diferentes reacciones químicas que completan el proceso de glucólisis, el ciclo de Krebs y la cadena transportadora de electrones o cadena respiratoria mitocondrial. Tanto el ciclo de Krebs como la cadena respiratoria mitocondrial se llevan a cabo en el interior de la mitocondria celular. El resultado de estos procesos será por lo tanto, agua, anhídrido carbónico, y 38 o 34 moles de ATP, dependiendo si viene de la degradación del glucógeno o la glucosa.
La capacidad oxidativa muscular depende de los niveles de enzimas oxidativas, de la composición del tipo de fibra muscular y la disponibilidad del oxigeno.
http://mariaenithmontoya.blogspot.mx/2009/03/oxidacion-de-proteinas.html Glucólisis En el metabolismo de los hidratos de carbono + glucólisis desempeña un papel importante en la producción anaeróbica y aeróbica de ATP. El proceso de glucólisis es el mismo tanto si hay oxígeno presente como si no. Recordemos que la glucólisis anaeróbica produce ácido láctico y solamente 3 moles de ATP por mol de glucógeno. No obstante, en presencia de oxígeno, el ácido pirúvico se convierte en un compuesto llamado acetil coenzima A (acetil CoA). http://dennescarlos.blogspot.mx/2009/04/vias-energeticas-oxidativas_16.html PRODUCCIÓN DE ENERGÍA DE LOS HIDRATOS DE CARBONO Proceso anaeróbico. Una parte es empleada para la oxidación del lactato dentro de los músculos activos u otros tejidos. La otra se utiliza como un precursor en la resíntesis de glucosa o glucógeno. Proceso aeróbico. Muy resumidamente, consiste en la liberación de energía de la oxidación terminal de la glucosa a CO2 y H2O. Eficiencia, cantidad y conservación de la energía libre producida por ambos sistemas metabólicos (anaeróbico y aeróbico). La eficiencia de la energía capturada en la forma de adenosina de trifosfato (ATP) por cada uno de estos procesos metabólicos es bastante similar cuando se relaciona a la caída de la energía libre dentro del sistema. La magnitud energética de la caída en la energía total libre cuando 1 mol de glucosa es oxidado a 2 mol de piruvato (o lactato) equivale a 47 kilocalorías. La energía conservada en la síntesis neta de 3 mol de ATP (21 kcal) durante la formación de piruvato o lactato indica que 45% (21/47) de la energía disponible es transferida a adenosina de difosfato (ADP).
Cuando la glucosa es oxidada hasta CO2 y H2O, ocurren varios efectos bioenergéticos. Uno de ellos es la caída total en la energía libre es de 686 kilocalorías. Otro efecto es que la energía conservada en la forma de ATP es de 252 kilocalorías (36 mol de ATP a 7kcal por mol), una eficiencia de 37% (252/686). La diferencia en la producción energética de los procesos anaeróbicos y aeróbicos utilizando los hidratos de carbono como sustrato estriba en la caída de la energía libre dentro de la célula muscular en la relación a la cantidad de energía retenida en la forma de ATP. LA ENERGÍA PRODUCIDA DE LA OXIDACIÓN DE LOS HIDRATOS DE CARBONO El equivalente de la oxidación energética para la oxidación terminal de la glucosa a CO2 y H2O es alrededor de 5.1 kcal/litro de oxígeno (O2) consumido. El número de kcal liberada del proceso de la oxidación terminal de la glucosa a CO2 y H2O representa en 1 resultado del volumen de oxígeno consumido por cada minuto (VO2) multiplicado por 5.1 cuando los hidratos de carbono son los únicos sustratos siendo oxidados. (Función de los hidratos de carbono en el ejercicio y actividad física) En presencia de oxígeno, el ácido pirúvico producido durante la glucolisis es convertido en acetil CoA, la cual, entra en el ciclo de Krebs y forma 2 ATP, dióxido de carbono e hidrógeno. El ión hidrógeno producido durante la glucolisis es transportado a la cadena de transporte de electrones. La cadena de transporte de electrones produce iones hidrógeno que se recombinan con el oxígeno para producir agua. Los electrones liberados aportan la energía necesaria para fosforilar el ADP a ATP. Una molécula de glucógeno puede generar hasta 37-39 moléculas de ATP.
Producción de energía a partir de la oxidación del glucógeno muscular Estado del proceso
Directo
Por fosforilación oxidativa
Glucólisis (glucólisis a ácido pirúvico)
3
4-6
Ácido pirúvico a Acetil Coenzima A
0
6
Ciclo de Krebs
2
22
Subtotal
5
32-34
Total
37-39
ATP generado por transferencia de hidrógenos a través de la cadena de transporte de electrones.
http://www.solomaestros.com/tema2-fh-oxidacion-carbohidratos-grasas-yproteinas/ OXIDACIÓN DE LÍPIDOS (ÁCIDOS GRASOS) Aunque muchos compuestos químicos (tales como los triglicéridos, los fosfolípidos y el colesterol) se clasifican como grasa, sólo los triglicéridos son fuentes energéticas importantes. Los triglicéridos se almacenan en las células grasas y en las fibras musculares esqueléticas. Para usar su energía, los triglicéridos deben descomponerse en sus unidades básicas: una molécula de glicerol y tres moléculas de ácidos grasos libres. Este proceso se llama lipólisis, y lo llevan a cabo unas enzimas conocidas como lipasas. Los ácidos grasos libres (AGL) son la fuente energética principal. Una vez liberados de glicerol, los ácidos grasos libres pueden entrar en la sangre y ser transportados por el cuerpo, entrando en las fibras musculares por difusión. Su ritmo de entrada en las fibras musculares depende del grado de concentración. El aumento de la concentración de ácidos grasos libres en sangre los impulsa hacia las fibras musculares.
http://dennescarlos.blogspot.mx/2009/04/vias-energeticas-oxidativas_16.html Los AGLs viajan a través de la sangre hasta el músculo, donde son degradados en la mitocondria en ácido acético, que se convierte en acetil CoA por βoxidación. El Acetil CoA entra en el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones. La oxidación de grasas requiere más oxígeno en comparación con la glucosa, ya que contiene más carbones. Los ácidos grasos se oxidan en las mitocondrias de las células a través de un proceso que requiere su transformación previa en Acil CoA. http://www.solomaestros.com/tema2-fh-oxidacion-carbohidratos-grasas-yproteinas/ Beta-oxidación. Aunque los diversos ácidos grasos libres en el cuerpo difieren estructuralmente, su metabolismo es esencialmente el mismo. Al entrar en las fibras musculares, los ácidos grasos libres son activados enzimáticamente con energía del ATP, preparándolos para el catabolismo (descomposición) dentro de las mitocondrias. Este catabolismo enzimático de las grasas por las mitocondrias recibe la denominación de beta-oxidación. En este proceso, la cadena de carbono de un ácido graso libre es dividida en unidades 2-carbono separadas de ácido acético. http://dennescarlos.blogspot.mx/2009/04/vias-energeticas-oxidativas_16.html La energía producida por la oxidación de un ácido graso varía en función de la composición química del ácido graso oxidado, pero normalmente es mayor que la energía obtenida por la oxidación de una glucosa. http://mariaenithmontoya.blogspot.mx/2009/03/oxidacion-de-proteinas.html La cantidad de calorías que se obtienen de los lípidos es mas alta con 9 kcal/g, frente a los carbohidratos o las proteínas con 4 kcal/g, cuando se oxida completamente una molécula de ácido graso genera unas 44 moléculas de ATP, comparadas con las 36-38 que se producen a partir de una molécula de glucosa. Los lípidos son combustibles importantes en deportes de intensidad leve a
moderada, pero su consumo deberá ir en consonancia con el consumo de carbohidratos para no generar un exceso de calorías, la tasa de oxidación de los ácidos grasos en el músculo es más lenta que la de la glucosa por lo cual la oxidación de la glucosa y la de los ácidos grasos son fuentes principales de energía en pruebas de maratón por ejemplo. En deportistas de alto rendimiento, el porcentaje de calorías puede estar representado en un 30-35% por grasas, ya que no solo suministran energía, también son importantes en el mantenimiento de los tejidos, en la elaboración de enzimas y en el transporte de vitaminas liposolubles A,D,E y K, si la ingesta es muy baja (< de 15% del aporte de energía) el rendimiento se ve limitado al restringir el depósito intramuscular de triglicéridos, importantes en el aporte de energía a las diferentes intensidades de ejercicio físico. Tanto los atletas entrenados como otros deportistas menos entrenados, usan como aporte energético durante el ejercicio físico, una mezcla de carbohidratos y lípidos, la diferencia estriba en que el atleta entrenado, a diferencia del menos entrenado, usa un porcentaje mucho mayor de lípidos, esta estrategia asegura que la tasa de ATP no se verá seriamente limitada durante el esfuerzo, ni tampoco las reservas de glucógeno del hígado. El atleta desentrenado, al utilizar una cantidad mayor de carbohidratos que de lípidos, corre el riesgo de llegar pronto a agotar las reservas de carbohidratos durante el esfuerzo con una drástica reducción del rendimiento. http://ladefensapersonal.es/deporte/lipidos-y-ejercicio-prolongado
Producción de energía a partir de la oxidación del ácido palmítico Estado del proceso
Directo
Por fosforilación oxidativa
Activación de los ácidos grasos
0
2
-oxidación
0
35
Ciclo de Krebs
8
88
Subtotal
8
121
Total
129
ATP producido a partir de una molécula de C16H32O2.
http://www.solomaestros.com/tema2-fh-oxidacion-carbohidratos-grasas-yproteinas/ OXIDACION DE PROTEINAS. La oxidación de proteínas es un proceso muy complejo, por que sus componentes, los aminoácidos contienen nitrógenos, el cual no puede ser oxidado. Las proteínas apenas contribuyen en la producción de energía, salvo en situaciones extremas en la cual otros sustratos se encuentran agotados. En el organismo solo se oxida el esqueleto hidrocarbonado de las proteínas y el grupo amino pasa al ciclo de la urea y se desprende por la orina. La energía de la oxidación de proteínas es menor que la que se obtiene en la bomba calorimétrica. Si valoramos esta pérdida de energía por urea y el coeficiente de digestibilidad de las proteínas obtenemos el valor de energía neta de 4,05.Esto explica la disparidad entre los valores de energía calórica producida por oxidación de 1 gramo de proteína en la bomba calorimétrica y los valores de Atwater.
Los valores de 9-4-4 son los factores generales de Atwater: 1gramo de HC = 4Kcal, 1 gramo de proteínas = 4Kcal, 1 gramo de grasas = 9Kcal. El metabolismo celular aeróbico, al utilizar dioxígeno como último aceptor de electrones en la cadena respiratoria, causa inevitablemente la producción de Especies Reactivas de Oxígeno (EROs) que oxidan cualquier macromolécula a su alcance (DNA, lípidos y proteínas). http://mariaenithmontoya.blogspot.mx/2009/03/oxidacion-de-proteinas.html Las proteínas sufren varios tipos de oxidación una de ellas la formación de grupos carbonilo ha sido utilizado metabólicamente para evaluar el daño de gravedad en diferentes sistemas biológicos. http://deiberbiolocel.blogspot.mx/2009/04/oxidacion-de-proteinas-determinacionde.html El cuerpo usa poca proteína durante el reposo o el ejercicio (5-10% durante el ejercicio prolongado). Algunos aminoácidos se pueden convertir en glucosa o en intermediarios del metabolismo oxidativo. La energía producida es difícil de determinar. El nitrógeno de los aminoácidos se convierte en urea, lo que requiere ATP. La fosforilación oxidativa también se puede producir utilizando grasas y proteínas como combustibles, produciéndose energía (ATP), CO2 y agua. http://www.solomaestros.com/tema2-fh-oxidacion-carbohidratos-grasas-yproteinas/ VIAS ENERGÉTICAS OXIDATIVAS La vía Oxidativo es el sistema que se utiliza como último de los recursos en la producción de energía. Consiste en un proceso, mediante el cual el cuerpo descompone combustible con la ayuda de oxigeno para generar energía. Por este motivo, se conoce como un proceso Aeróbico. A diferencia de la producción Anaeróbica de ATP, el sistema Oxidativo produce una tremenda cantidad de energía durante las pruebas de resistencia. Ésta
energía la obtiene principalmente de la degradación de Grasas y Carbohidratos, la cual ocurre en la mitocondria que se encuentra en la célula muscular. ¿Por qué comenzamos a utilizarla? Porque la duración del ejercicio aumenta y las reservas de glucógeno disminuyen. Por lo cual, es necesario recurrir a las grasas. *Un ejemplo claro, es el caso de un fondista, que en el comienzo de su carrera utilizara la vía Glucolítica, pero para seguir su recorrido, más allá de los 30 minutos, necesitara obligatoriamente obtener energía de la vía oxidativa. http://basesfisiologicasdelejercicio.over-blog.es/article-30034121.html La producción oxidativa del ATP abarca tres procesos:
Glucólisis Ciclo de Krebs Cadena de transporte de electrones.
β Oxidación (en Lípidos)
http://dennescarlos.blogspot.mx/2009/04/vias-energeticas-oxidativas_16.html
Vías comunes para el metabolismo de carbohidratos, grasas y proteínas. http://www.solomaestros.com/tema2-fh-oxidacion-carbohidratos-grasas-yproteinas/ EL DÉFICIT DE OXÍGENO El déficit de oxígeno se produce al comienzo de cada esfuerzo puesto que, frente a esfuerzos muy intensos, la respiración y el sistema cardiovascular no pueden afrontar inmediatamente las repentinas necesidades metabólicas de la célula muscular. Fisiológicamente hablando, el déficit de oxígeno es equiparable con la cantidad de oxígeno que necesitaríamos para realizar la actividad que pretendemos, sin necesidad de aumentar la frecuencia cardíaca y ventilatoria. Y lo más importante: no confundir “déficit de oxígeno” con “deuda de oxígeno”. Si bien ambos conceptos se relacionan de manera estrecha en el entrenamiento deportivo, son dos fenómenos distintos, de los cuales uno se manifiesta al principio y otro al final del trabajo físico.
Por supuesto, este déficit no dura para siempre. Obligada a trabajar, la célula incrementa sus depósitos de oxígeno optimizando su transporte y mejorando su abastecimiento. Al cabo de unos minutos y frente a un leve descenso de la intensidad de trabajo, el organismo entra en un estado de equilibrio, o “steady state”.
http://entrenamientodeportivo.wordpress.com/2008/05/27/el-deficit-de-oxigeno/ El déficit de oxígeno en nuestros entrenamientos. Cuando hacemos un entrenamiento (o competición) de resistencia, seguro que observamos lo siguiente: empezamos a correr (o a pedalear, o a nadar…), y vemos que al principio nos cuesta activarnos, nos cuesta respirar, vemos que a lo mejor empezamos demasiado rápido y tenemos que disminuir el ritmo, pero al cabo de unos pocos minutos vemos que entramos en una fase en la que estamos cómodos, capaces de mantener un ritmo durante muchos minutos sin fatigarnos para posteriormente, al cabo de unos minutos (variables según lo que estemos entrenando y del deportista), volvemos a sufrir y tenemos que volver a disminuir el ritmo o bien simplemente terminamos el entrenamiento. En otras palabras, estamos exigiendo al cuerpo oxígeno extra; le estamos demandando de forma súbita energía para poder realizar nuestro entrenamiento. Y esta demanda es la que se conoce como déficit de oxígeno. Este déficit aparece en los inicios de los esfuerzos, cuando pasamos de una demanda de oxígeno “x” a una demanda de oxígeno mucho mayor. Simplemente
nuestra respiración y nuestro sistema cardiovascular no pueden afrontar tan repentinamente las necesidades metabólicas de las células musculares. De ahí que cuando empezamos a correr nos cueste respirar, nos cueste coger el ritmo e incluso (las mentes débiles), abandonen en los inicios del entrenamiento por estar ya cansados. Pero si somos capaces de aguantar este inicio (basta con empezar despacio y ser conscientes del tema), veremos que este déficit no dura siempre. Nuestro cuerpo se adapta, las células se ponen las pilas, incrementan sus depósitos de oxígeno y optimizan todo el proceso de transporte y abastecimiento de oxígeno. Una vez superado este inicio, al cabo de unos pocos
minutos veremos que nuestro cuerpo entra en un estadio de equilibrio (steadystate). Este estado de equilibrio lo podríamos estar aguantando muchos y muchos minutos (sobretodo si la fuerza de nuestras piernas nos acompaña). Para los deportistas habituados a correr, hacer carreras y demás, sois conscientes de esto y no tenéis ningún problema. Pero para la gente que está empezando a correr, que no está acostumbrada, que tiene poca resistencia, es importante que conozca como funciona su cuerpo. El cuerpo necesita de una adaptación progresiva. Nuestras piernas tienen la fuerza necesaria como para estar 10, 20 o 60 minutos corriendo. Simplemente debemos dejar que nuestras células se adapten a lo que le pedimos. http://www.mybestchallenge.com/blog/el-deficit-de-oxigeno-en-nuestrosentrenamientos Deuda de oxígeno.
