Metabolismo de la fibra muscular: sistemas de producción de energía

julio 1, 2013

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A nivel bioquímico, la energía que precisa la fibra muscular para producir acortamiento o tensión muscular, imprescindible en cualquier movimiento deportivo o locomotor, se obtiene fundamentalmente por medio de la descomposición del ATP intracelular.

Esta “ruptura” del ATP produce ADP, Fósforo Inorgánico y la energía necesaria para la contracción muscular, la transmisión del impulso nervioso, las reacciones de biosíntesis (anabolismo) y el transporte activo celular.

Se puede afirmar que el ATP es una fuente directa de energía, con un funcionamiento semejante al de una “batería recargable”.

Las reservas de ATP y  moléculas fosfágenas  son recursos limitados y por eso el principal objetivo del metabolismo energético es mantener constantes estas reservas y resintetizar el ATP y PCr necesario para ello a la mayor velocidad posible.

Las reservas de ATP son de 5 mlM/Kg de músculo y las reservas de PCr son de 15 – 20 mlM/Kg de músculo (4 o 5 veces más que las reservas de ATP).

La ingestión de alimentos es la fuente que proporciona al organismo las biomoléculas esenciales para obtener la energía necesaria en la resíntesis del ATP. Estos nutrientes o principios inmediatos son fundamentalmente los hidratos de carbono, las grasas, las proteínas, las vitaminas y los minerales. Es por medio del metabolismo de la glucosa, ácidos grasos y, en ocasiones, los aminoácidos cómo el organismo obtiene la energía necesaria para mantener las funciones vitales.

Desde un punto de vista metabólico, la resíntesis del ATP se puede producir fundamentalmente a través de tres sistemas: Anaeróbico Aláctico, Anaeróbico Láctico y Aeróbico.

En estos tres sistemas de resíntesis del ATP tienen una inercia de puesta en acción variable en el tiempo (Heterocronismo).

El sistema anaeróbico aláctico produce energía como consecuencia de la descomposición de las reservas del ATP y PCr que ya existen en el músculo.

Este sistema permite obtener la energía que precisan los esfuerzos breves y muy intensos (p.e un salto de longitud o un sprint de 100 m), tiene una potencia muy elevada ( 13 Cal/kg/seg ) pero capacidad muy limitada (aproximadamente 20 – 30 seg).

El sistema anaeróbico láctico o glucólisis obtiene la energía a partir de la degradación de la glucosa  que se produce en ausencia de oxígeno.

Las reservas de glucógeno (“cadenas de glucosa”) en el músculo son variables, ya que están fuertemente condicionadas por el entrenamiento, especialmente de fuerza, y  de la dieta: 9 – 16 gr / kg de músculo ( 300 – 800 gr en todo el organismo). La reserva de glucógeno en el hígado es de aproximadamente 100 gr.

En este sistema, las reacciones anaeróbicas tienen lugar en el sarcoplasma (citoplasma de la célula muscular) y se produce ácido láctico y energía a partir de la degradación de la glucosa sin empleo de oxígeno.

El sistema anaeróbico láctico es el que produce la energía necesaria para afrontar esfuerzos intensos y relativamente prolongados (p.e. una carrera de 400 m), tiene una potencia elevada ( 7 Cal/kg/seg ), pero también está limitada en su capacidad (aproximadamente 120 – 180 segundos).

La capacidad anaeróbica láctica es variable y entrenable porque depende de la concentración de lactato en la fibra muscular y la capacidad del sujeto de tolerar niveles elevados de acidez intracelular.

La producción de lactato aumenta con la intensidad del ejercicio y una concentración de lactato elevada produce una disminución del pH intracelular. Un medio excesivamente ácido supone una inhibición en la actividad enzimática de la glucólisis, lo que provoca un descenso en la velocidad de contracción de la fibra muscular.

Durante el esfuerzo, el lactato que se produce en la fibra muscular sale al torrente sanguíneo para ser eliminado/aclarado/oxidado.

La eliminación del lactato se realiza fundamentalmente a través de tres procesos: Oxidación, Gluconeogénesis y Excreción.

Es importante destacar que aproximadamente un 80 % del lactato producido durante la glucólisis se oxida durante el ejercicio submáximo, fundamentalmente en el músculo esquelético, aunque corazón, hígado y riñón también oxidan el lactato, pero en una proporción cuantitativamente menor.

Con el ejercicio submáximo prolongado la gluconeogénesis hepática se hace  más importante al disminuir los depósitos hepáticos de glucógeno.

Con concentraciones de lactato por debajo de 5 – 6 mlM, las pérdidas a través de la orina son mínimas. Por encima de estas concentraciones, los valores ya son más importantes.

El sistema aeróbico de obtención de energía depende de la oxidación de grasas e hidratos de carbono (ácidos grasos y glucosa).

En presencia suficiente de O2, la célula muscular es capaz de oxidar la glucosa o ácidos grasos libres y obtener un rendimiento energético relativamente elevado.

La fase fundamental de este proceso aeróbico se realiza en las mitocondrias de la fibra muscular (Ciclo de Krebs y Cadena Respiratoria).

El VO2 máximo o Potencia Aeróbica máxima indica la capacidad máxima de utilizar el oxigeno para producir la energía necesaria para realizar un esfuerzo físico prolongado.

El SAO es el sistema funcional limitante del VO2 máximo

El VO2 en una primera fase tiene una relación lineal con la intensidad. Cuando el VO2 es máximo se mantiene en una fase estable o de meseta, independientemente que aumente la intensidad del ejercicio.

La Potencia Aeróbica Máxima o VO2 max es un valor variable de  carácter individual y relativamente modificable con el entrenamiento.

SISTEMAS PARA LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA

ANAERÓBICO ALÁCTICO

ANAERÓBICO LÁCTICO

AERÓBICO

METABOLISMO

Reservas Fosfágenas

Glucólisis

Oxidación de Principios Inmediatos

NECESIDAD DE OXÍGENO

No precisa oxígeno

No precisa oxígeno

Necesita oxígeno

DÓNDE SE PRODUCE

Sarcoplasma

Sarcoplasma

Mitocondria

NIVEL DE POTENCIA QUE DESARROLLA

Muy Alto

Alto

Medio

NIVEL DE CAPACIDAD QUE DESARROLLA

Hasta 20 seg

Entre 20” y 180 “

+ 3-5 minutos

INTENSIDAD DE ESFUERZO QUE PERMITE

Muy Alta

Alta

Medio-Alta

DURACIÓN DEL ESFUERZO QUE PERMITE

Breve y Corta

Media

Prolongada

RENDIMIENTO ENERGÉTICO

Rendimiento Energético Muy Alto

Rendimiento Energético Alto

Rendimiento Energético Medio – Alto

FATIGA O AGOTAMIENTO DEL SISTEMA DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA

El sistema pierde eficacia en poco tiempo debido al rápido agotamiento de las reservas de fosfágeno existentes.

El sistema pierde eficacia en un tiempo relativamente corto debido a una acumulación  elevada de lactato.

El sistema es muy eficaz porque permite la realización de esfuerzos muy prolongados con niveles de fatiga pequeños.