Sistemas Energéticos en El Cuerpo Humano

SISTEMAS ENERGETICOS EN EL CUERPO HUMANO

Sistemas energéticos Por Carlos Banks Las diferentes actividades actividades deportivas tienen requerimie requerimientos ntos específicos específicos de energía. energía. Por ejemplo, el mara marató tón n y la natación natación de larga distancia, son en su mayor parte actividades de baja potencia, que requieren de un aporte de energía durante largos períodos, mientras que las carreras de velocidad, los saltos y los lanzamientos necesitan un suministro de energía a alta velocidad por un período breve. Otras actividades deportivas, como se verá más adelante, requieren de una mezcla de ambas potencias. e pueden satisfacer satisfacer los diversos requerimientos requerimientos de energía energía porque porque e!isten e!isten tres formas diferentes diferentes claramente claramente definidas definidas por medio de las cuales cuales se puede proveer energía energía a los m"sculos m"sculos para el trabajo trabajo #$o!, %&'(). La energí energía a que entra entra al organi organismo smo en forma forma de alimen alimento, to, es transf transferi erida da a una mol*cula mol*cula llamada llamada adenosintrifosfato o simplemente + simplemente +P P. -sta constituye un transportador de energía y es la "nica mol*cula que puede puede ser utiliz utilizada ada por la c*lula muscular para obtener la energía necesaria para realizar sus funciones.. funciones -n el m"sculo esquel*tico, en función función de la actividad física desarrollada se distinguen tres tipos de fuentes o sistemas energ*ticos %.

istema anaeróbico-aláctico o sistema de los fosfágenos #+P/P0) o #+P/$0) +P +P #adenosíntrifosfato) P0 #fosfocreatina o creatinfosfato) Los símbolos símbolos P0 P0 y $0 significan fosfocreatina

2.

istema anaeróbico láctico y1o sistema de ácido láctico y1o glucólisis anaeróbica

2.

istema aeróbico u oxidativo 3idratos de carbono 4rasas Proteínas

0ada uno de estos sistemas tiene distintas capacidades y potencias energ*ticas. La capacidad energética es la capacidad que tiene el sistema de proporcionar la energía total #volumen #volumen)) necesaria para poder realizar la función muscular, mientras que la potencia del sistema energ*tico es la má!ima cantidad de energía #o trabajo) aportada por dic5o sistema en un minuto y se e!presa en moles de +P1min +P1min #$o!, %&'(). La capacidad energ*tica del atleta se refiere entonces a la capacidad que tienen estos tres sistemas para proporcionar la energía para la función muscular. -l nivel de aptitud física no mejora si no se produce un incremento en las capacidades energ*ticas del m"sculo esquel*tico. -n la tabla 6.% se presentan las capacidades y potencias de los tres sistemas energ*ticos. e puede apreciar que, en cuanto a la capacidad, el sistema aeróbico es capaz de aportar gran cantidad de energía, mientras que los otros dos sistemas tienen una capacidad más limitada. 0on referencia a la potencia, la relación es inversa y en este caso es el sistema de fosfágeno que es capaz de aportar una mayor cantidad de energía por unidad de tiempo, tornándose el sistema aeróbico en el menos potente de los tres #Puig, %&'').

Tabla 2.1 Capacidad  potencia de los siste!as energéticos

Carlos Edgar Banks Carter | INTEC


omado de 7at5e8s y $o!, %&9:, %&'(

"iste!a anaeróbico aláctico o siste!a de los fosfágenos -ste sistema proporciona la energía necesaria para la contracción muscular al inicio del ejercicio y durante actividades físicas de muy alta intensidad y corta duración #generalmente menores de 2; segundos). -ste sistema está constituido por el +P y la P0 que se encuentran almacenados o en reserva en mínimas cantidades en las c*lulas musculares. -l +P sirve de enlace entre la energía liberada en las reacciones e!ergónicas del organismo y las demandas energ*ticas propias de la c*lula. P #adenosindifosfato) y el Pi por la energía liberada durante la descomposición del P0 almacenado. -s decir, el +P debe ser reciclado constantemente en las c*lulas? parte de la energía necesaria para la resíntesis del +P en la c*lula muscular se realiza rápidamente y sin la participación del o!ígeno a trav*s de la transferencia de energía química desde otro componente rico en fosfatos de alta energía, la fosfocreatina #P0). La 5idrólisis del +P en +>P @ Pi, mediada por la enzima +Pasa, puede transferir energía a otros componentes o posibilitar la realización de trabajo muscular o provocar unasíntesis metabólica. >ebido a las bajas reservas musculares de +P y P0 #apro!imadamente ;,2 moles en las mujeres y ;,: moles en los 5ombres), la cantidad de energía obtenible a trav*s de este sistema es limitada? sin embargo, la utilidad de *ste #sistema) radica en la rápida disponibilidad de la energía antes que en su cantidad. -sto es sumamente importante con respecto a los tipos de actividad física que se puede realizar. +ctividades tales como las carreras de velocidad, los saltos, las patadas, el As8ingA y otras actividades parecidas que requieren de sólo unos segundos para completarse, 2; segundos o menos, dependen de los fosfágenos almacenados como su fuente primordial de energía. -ste es un sistema anaeróbico en el cual la reacción es muy rápida y no requiere de la presencia y consumo de o!ígeno.

#l siste!a de ácido láctico o glucólisis anaeróbica -ste sistema constituye la segunda fuente de obtención de +P. -n este sistema la descomposición parcial de la glucosa #az"car ) provee la energía necesaria con la cual se elabora el +P. La primera etapa del catabolismo de la glucosa celular es la glucólisis, que proporciona la energía necesaria para mantener la contracción muscular desde unos pocos segundos 5asta algunos minutos de duración. Bna limitación de este sistema es que la descomposición parcial de la glucosa produce ácido láctico #de a5í el nombre del sistema) lo cual provoca una acidosis metabólica con consecuencias desfavorables en el funcionamiento normal de la c*lula? además, cuando se acumula en los m"sculos y en la sangre se produce una instauración progresiva de fatiga muscular y por lo tanto el cese del trabajo muscular. + trav*s de esta glucólisis anaeróbica sólo se formas 6 mol*culas de +P en comparación a los 2: +P que se obtienen por o!idación. La importancia de este sistema radica en el 5ec5o que tiene la capacidad de suministrar una rápida provisión de energía en forma de +P.



Las actividades o pruebas que se realizan a intensidades má!imas o casi má!imas durante períodos de entre 2; segundos y 2 minutos, como las carreras de (;; C ';; metros, dependen en gran medida de este sistema para la producción de energía. La intensidad de trabajo a la que comienzan a elevarse los niveles de lactato sanguíneo por encima de los niveles normales es diferente para cada persona, denominándose a este fenómeno metabólico umbral anaeróbico. -ste evento fisiológico es de gran importancia en fisiología del ejercicio por su utilización en la prescripción individualizada de cargas de entrenamiento. -s importante se=alar que la participación metabólica de la glucólisis anaeróbica no implica necesariamente el cese del metabolismo aeróbico, sino que e!iste una solapamiento de ambos sistemas con el predominio de uno u otro seg"n la actividad física desarrollada. Por otro lado, el aumento de la concentración de lactato en sangre no implica necesariamente condiciones anaeróbicas, ya que la falta o ausencia de o!ígeno sólo es una de las razones que provocan el aumento del lactato.

#l siste!a aeróbico -s aquel que suministra +P mediante la degradación completa de la glucosa 5asta 0O6 y 36;, utilizando tambi*n otros combustibles diferentes como los lípidos y en menor proporción las proteínas. -ste proceso de degradación es multienzimático y está acoplado a la fosforilación o!idativa, proceso que implica el consumo de o!ígeno y constituye la principal forma de producción de +P. Bna vez que la glucosa se absorbe a nivel del intestino delgado y pasa a la sangre, es transportada 5asta el 5ígado, donde se convierte en glucosa/:P al entrar en el 5epatocito? posteriormente y en función de las necesidades energ*ticas del organismo, la glucosa/:P puede a) reconvertirse en glucosa y salir de la c*lula 5epática 5acia otras c*lulas del organismo #m"sculo esquel*tico), b) o!idarse en el ciclo de Drebs y cadena de electrones para formar el +P necesario para mantener la función 5epática, c) almacenarse en forma de glucógeno en el 5ígado, y d) degradarse en acetil/0o+ para la conversión posterior en ácidos grasos y transporte a trav*s de la sangre 5asta los adipocitos. >urante el ejercicio el glucógeno 5epático se convierte en glucosa que pasa a la sangre circulante, de manera que la glicemia aumenta o permanece estable dependiendo de la intensidad del ejercicio, disminuyendo sólo despu*s de ejercicios intensos de muy larga duración. -l sistema aeróbico, por lo tanto, es especialmente "til para elaborar +P durante actividades prolongadas que requieren resistencia, tales como la maratón, la natación de larga distancia, etc. La especificidad metabólica del entrenamiento se deriva del conocimiento de la dinámica de los sistemas energ*ticos musculares. Para cualquier ejercicio dado, la fuente energ*tica predominante dependerá de la cantidad total y de la tasa de energía requerida por el mismo. i se quiere mejorar la capacidad del sistema de fosfágeno, tomando por ejemplo el caso de una carrera de %;; metros planos, se requiere un programa de ejercicios de alta intensidad y corta duración para recorrer 100 #suponiendo que el atleta ya tenga una base aeróbica de sustentación). Por ejemplo, metros planos en 9,9 segundos, se estima que se requieren tan sólo un total de 0,43 moles de ATP, equivalente a una tasa media de utilización de 2,6 moles de ATPmin . . >ebido a la gran potencia requerida para esta prueba, el "nico sistema capaz de proporcionar +P a esta velocidad, es el de fosfágeno, seg"n se puede apreciar en la tabla 6.%. 0uando se 5abla de la



especificidad metabólica del entrenamiento, se 5ace referencia a que el programa principal de ejercicios debe poseer las características adecuadas para fomentar la actividad predominante del sistema energ*tico utilizado en la especialidad deportiva a entrenar, para así lograr un aumento en la capacidad del mismo. -sta es la razón por la cual el entrenamiento específico debe estar dirigido a una actividad particula.



Continuum energético -l concepto de continuum energ*tico es un concepto que vincula la forma en que se suministra el +P, es decir, la forma de participación de los distintos sistemas energ*ticos y el tipo de actividad física que se realiza. 0ualquier sea el tipo de actividad física que se realice el costo energ*tico estará dado por la magnitud del ejercicio más no tanto por la intensidad o velocidad del mismo. Por ejemplo, si un atleta corre %.;;; metros en tres minutos o los recorre en cinco minutos, utiliza la misma cantidad de +P. Lo que varía es la velocidad con que se gasta el +P. -n el primer caso se necesita +P a una mayor velocidad que en el segundo caso? por lo tanto, si la cantidad total de +P requerida es la misma en ambos casos, la velocidad con que *ste es requerido indicará el sistema energ*tico participante. >e esta forma e!iste una relación entre la distancia recorrida, la velocidad del recorrido, y el sistema energ*tico participante. + medida que aumenta la distancia de la prueba disminuye la velocidad de la misma y el sistema energ*tico utilizado se desplaza del sistema de fosfágeno al de ácido láctico y al aeróbico. -!iste por lo tanto un continuu! energético que tiene en un e!tremo actividades físicas breves pero de gran intensidad, en las cuales el sistema de fosfágeno aporta la mayor parte del +P? en el otro e!tremo se encuentran las actividades de larga duración e intensidades bajas suplidas casi e!clusivamente por el sistema aeróbico. -n el centro de este continuum se encuentran las actividades físicas que dependen en gran medida del sistema de ácido láctico para la obtención de energía? aquí se encuentran ubicadas las actividades físicas que requieren una combinación del metabolismo aeróbico y anaeróbico. >ebido a la gran cantidad de actividades deportivas, cada una de las cuales requiere 5abilidades y destrezas particulares, resulta muy difícil e!aminar cada actividad deportiva en particular para determinar el sistema energ*tico participante. Por esta razón se 5a desarrollado una escala denominada escala del continuum energ!tico que utiliza el tiempo como com"n denominador para clasificar las actividades. -l tiempo se define como el período necesario para realizar actos que requieren pericia, o para completar el juego o la prueba determinada. -n la figura 6.% se puede observar la escala del continuum energ*tico #Puig, %&'').

$igura 6.%. -scala del continuum energ*tico.



La figura de la escala del continuum energ*tico presenta en el centro dos columnas de n"meros encerrados en dos rectángulos encabezados por las palabras aeróbico y anaeróbico. -stos n"meros representan valores porcentuales de participación de los sistemas aeróbico y anaeróbico en diferentes actividades físicas. -n los e!tremos izquierdo y derec5o de la figura están listadas una serie de actividades físicas. Por ejemplo, en el e!tremo superior derec5o está levantamiento de pesas y en el e!tremo superior derec5o aparece %;; metros planos. >e acuerdo a la figura podemos observar que la participación del sistema aeróbico en el levantamiento de pesas es prácticamente ;E, mientras que la participación del sistema anaeróbico es de apro!imadamente el %;;E? así mismo, se puede apreciar que la participación del sistema aeróbico en la carrera de %;; metros planos es casi del ;E y que la participación del sistema anaeróbico es casi del %;;E. Podemos apreciar con mayor claridad la estructuración de la escala del continuum en el ejemplo de un partido de baloncesto que en la escuela secundaria americana dura 26 minutos #( tiempos de ' minutos), y en la universidad dura (; minutos #dos tiempos de 6; minutos). -stos tiempos tan prolongados para completar el juego #26 y (; minutos respectivamente) indican claramente que el sistema aeróbico participa en el suministro de energía. in embargo, jugar baloncesto requiere aptitudes como el salto, el lanzamiento, la defensa, la velocidad, las cuales implican todas movimientos breves y de gran intensidad, realizados de una manera intermitente durante el tiempo que dura el juego. ales aptitudes son en gran parte anaeróbicas, por lo que se puede concluir que el baloncesto no tiene solamente un componente anaeróbico sino tambi*n otro anaeróbico. Otras actividades que se encuentran dentro de esta misma categoría general incluyen al b*isbol, el f"tbol, la esgrima, el golf, el tenis, el voleibol, la luc5a, el 5ocFey sobre 5ielo y otras más. -n otros deportes como las carreras pedestres, la natación, el ciclismo, el esquí, el remo, el patín, el tiempo de la prueba se refiere principalmente a la duración de la misma, siendo independiente el tipo de actividad. i se organizan los diferentes deportes de acuerdo con el tiempo de la prueba, se puede observar que la carrera de %.G;; metros, en el cual los buenos corredores tienen tiempos de ( ó G minutos, se agrupa dentro del continuum energ*tico de la prueba de natación estilo libre de (;; metros., en el cual los buenos nadadores tienen tiempos parecidos. Lo mismo ocurre con respecto a la carrera de ';; metros, la prueba de natación de 6;; metros y el patinaje de %.G;; metros. -n la figura 6.% se puede apreciar la participación porcentual de los sistemas aeróbico y anaeróbicos en diferentes actividades deportivas. Btilizando el denominador com"n #tiempo) se puede apreciar en la figura 6.6 el porcentaje de +P aportado por los tres sistemas energ*ticos en relación con el tiempo de la actividad o el desarrollo de potencia. 0uanto más breve sea el tiempo de una actividad mayor será la potencia requerida por esa actividad y más rápidos los requerimientos de energía, y viceversa. La figura 6.6 muestra la interacción entre los tres sistemas energ*ticos. Por ejemplo, los sistemas de +P/P0 y el aeróbico son imágenes especulares el uno del otro? a medida que se incrementa el porcentaje de +P aportado por uno de los sistemas, decrece el otro. +mbos sistemas son responsables del suministro de casi la totalidad del +P para las actividades situadas en los e!tremos del continuum. i se mejoran estos sistemas por medio del entrena!iento , se producirá un mejoramiento de la performance. i se observa con detenimiento en la figura 6.6 la curva de la relación entre la energía aportada por el sistema de ácido láctico y el tiempo de la prueba se puede apreciar que durante las actividades de gran intensidad con tiempos cortos de actuación este sistema contribuye con muy poca energía, si es que aporta algo. Lo mismo ocurre para las actividades de baja intensidad con tiempos de actuación prolongadas. ólo en el caso de actividades situadas entre estos dos e!tremos el sistema de ácido láctico aporta gran parte del requerimiento total de +P. La e!plicación de esta diferencia se debe fundamentalmente a dos causas, primero, requiere tiempo activar el sistema de ácido láctico, esto significa que cuando los tiempos de ejecución de las actividades son inferiores o iguales a este tiempo de activación, el sistema de ácido láctico aporta escasas cantidades de energía. -n segundo t*rmino, el sistema de ácido láctico limita el tiempo de la ejecución porque sobreviene fatiga muscular debido a la acumulación de ácido láctico. Por lo tanto, con la finalidad de demorar la fatiga



provocada por el ácido láctico durante actividades prolongadas, la contribución energ*tica por la vía del sistema de ácido láctico se debe mantener en un nivel bajo.

$igura 6.6 Hnteracción de los tres sistemas energ*ticos. #Io8ers y $o!, %&&G) +unque el concepto de continuu! resulta esencial para una buena comprensión de las interacciones de los sistemas energ*ticos, no es fácil aplicar el propio continuum a los diversos deportes. Por consiguiente, se 5an elaborado algunas normas mediante las cuales se puede determinar, con mayor facilidad, el principal o principales sistemas energ*ticos que participan en el desarrollo de la mayor parte de las actividades deportivas. al información resulta esencial para el desarrollo de programas adecuados de entrenamiento. e puede dividir el continuum energ*tico de las actividades o pruebas en cuatro áreas de acuerdo con el tiempo requerido para su ejecución •

$rea uno% Hncluye todas las actividades que requieren tiempos menores de 2; segundos. -n estas actividades el sistema energ*tico predominante es el del fosfágeno #+P/P0). -jemplos de algunas actividades deportivas encuadradas en *sta área del continuum son el lanzamiento de martillo, el lanzamiento de bala, la carrera de %;; metros planos, los golpes en tenis, el robo de base en b*isbol, las carreras de los delanteros en f"tbol.

$rea dos% Hncluye actividades deportivas que requieren entre 2; segundos y %,G minutos #&; segundos)? en este caso los sistemas energ*ticos predominantes son el sistema de +P/P0 y el de ácido láctico. -jemplos de actividades deportivas en esta área son la prueba de natación estilo libre de %;; metros, las carreras pedestres de 6;; y (;; metros, la prueba de patinaje de G;; metros, las pruebas gimnásticas.

&rea tres% Hncluye actividades deportivas que requieren entre %,G y 2 minutos. +quí participan tambi*n dos sistemas energ*ticos que son el de ácido láctico y el aeróbico. Las actividades deportivas de esta área incluyen las carreras pedestres de ';; y %.G;; metros, las pruebas de natación estilo libre de 6;; y G;; metros, el bo!eo #asaltos de 2 minutos) y la luc5a #asaltos de 6 minutos).

&rea cuatro% Hncluye actividades deportivas que requieren tiempos mayores de 2 minutos. +quí en principal proveedor de +P es el sistema aeróbico. -jemplos de actividades que están en esta área son el trote, la maratón, las pruebas de campo travieso tanto en carrera como en esquí y ciclismo, la prueba de natación de %.G;; metros estilo libre.


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