METABOLISMO ENERGETICO

Metabolismo Energetico
El aparato locomotor, que está compuesto por huesos, articulaciones y músculos, tiene a estos últimos como elemento activo. Por tanto son los músculos los encargados de generar el movimiento; para ello, la célula muscular está especializada en la conversión de energía química en energía mecánica, en lo que supone el metabolismo energético. Para ello debe utilizar con efectividad la energía almacenada en la molécula de ATP = Adenosín Trifosfato, y sobre todo tener muy desarrollados los mecanismos destinados a la resíntesis del ATP para poder volver a utilizarlo, ya que es sólo la descomposición del ATP lo que va a dar lugar a la energía necesaria para la contracción muscular:

ATP -----------> ADP + P + ENERGIA (1)

El problema es que los depósitos musculares de ATP son muy limitados, y además podríamos decir que el ATP es una moneda de cambio temporal. Es por ello que en el interior del músculo tienen lugar una serie de procesos tendentes a resintetizar (volver a formar) el ATP descompuesto mediante vías aeróbicas o anaeróbicas, el conjunto de los cuales denominamos metabolismo energético; es decir, se trata de volver atrás la reacción (1) anterior, pero si en la reacción anterior obteníamos una cantidad de energía importante, en este caso tendremos que aportar esa misma cantidad de energía para que pueda resintetizarse el ATP, tal y como vemos en la siguiente ecuación:

ADP + P + ENERGIA -----------> ATP (2)
Esta formación de energía tendente a la resíntesis del ATP puede seguir diferentes vías que denominamos Anaeróbico Aláctico, Anaeróbico Láctico y Aeróbico, vías que podemos ver en los siguientes apartados.
A las diferentes necesidades y modos de utilización y de resíntesis de energía que dispone la célula muscular es a lo que denominamos en conjunto Metabolismo Energético.

Aerobico
Metabolismo Aeróbico
Cuando el músculo debe mantener una actividad prolongada realizando un ejercicio de más de 3 minutos, el músculo necesitará un nuevo sistema de producción de energía; este es el sistema Aerobio, y se llama así porque necesita oxígeno para que pueda funcionar, y cuanto más oxígeno llegue al músculo más energía va a ser capaz de producir el músculo por este sistema, y mayor rendimiento va a desarrollar; es como sucede en un horno, en el que el aporte de oxígeno a través de un fuelle, da lugar a que se avive el fuego. En este caso, el músculo puede utilizar tanto glucosa como grasa, como proteínas, como sustrato energético, pero siempre debe realizarse en presencia de O2, y como ya hemos dicho pero lo repetiremos por su importancia, cuanto más O2 llegue al músculo más energía va a ser capaz de producir por esta vía. A esta vía energética donde interviene el O2 llamamos AEROBIA y como resultado de las diferentes reacciones químicas se va a producir CO2 y H2O. Hemos comentado que en este sistema de producción de energía, podemos utilizar tanto la glucosa, la grasa y las proteinas como sustrato energético (la utilización de las proteinas va a suponer en condiciones normales el 2-3 %, por lo que lo dejamos al margen, aunque también debemos saber que en situaciones de esfuerzo muy prolongado en el que se produzcan disminuciones importantes en las reservas de glucógeno muscular, la utilización de las proteínas en la formación de energía puede llegar a ser de un 10%), pero hay que significar que el flujo energético (cantidad de energía por unidad de tiempo) que nos da la combustión de la grasa va a ser menor que el flujo energético proveniente de la combustión aeróbica de la glucosa (dado que se necesita más cantidad de O2 para obtener 1 ATP proveniente de la Grasa que de la Glucosa), y todo ello en función de la cantidad de O2 que llega al músculo. Por ello, según va aumentando la intensidad del esfuerzo y va aumentando el consumo de oxígeno, el músculo va utilizando cada vez más glucógeno muscular y menos grasa, tal y como vemos en el gráfico siguiente.

El hecho de que los depósitos de glucógeno muscular sean limitados, da lugar a que en la medida de lo posible, y siempre que se genere suficiente energía, el músculo va a tender a utilizar grasa; así, cuando el nivel de intensidad de ejercicio sea bajo, y por tanto la cantidad de oxígeno que llega al músculo es relativamente alta para las necesidades que tiene, el músculo utilizará principalmente grasa, tal y como vemos en el gráfico siguiente, donde la formación de energía a 10 km/h durante 1 hora proviene principalmente de la utilización de las grasas (67%). Sin embargo, cuando aumentamos la intensidad del ejercicio, no llega comparativamente tanto oxígeno al músculo, aunque sigue siendo suficiente como para que toda la energía provenga del metabolismo aeróbico; en esta situación, hay un aumento en la utilización del glucógeno muscular con respecto a las grasas, con lo que de esta manera obtiene más energía teniendo en cuenta el oxígeno que llega, tal y como vemos en el sector de la derecha del gráfico siguiente, donde vemos cómo a 15 km/h durante 1 hora, aumenta de forma importante la utilización del glucógeno (65%), a costa de una menor utilización de la grasa (baja al 32%).

GLUCOSA + O2 -------> ENERGIA + CO2 + H2O (6)
GRASA + O2 -------> ENERGIA + CO2 + H2O (7)
PROTEINAS + O2 -------> ENERGIA + CO2 + H2O (8)

El flujo energético total de este sistema es bastante menor que en los sistemas anteriores, pero tiene la ventaja de que es mucho más prolongado en el tiempo, ya que el factor limitante va a ser el agotamiento de las reservas energéticas, y si bien la glucosa se va a agotar, las reservas de grasa son prácticamente inagotables.


Anaerobico Alactico
Metabolismo Anaeróbico Aláctico
Dado que cuando comienza el músculo a contraerse empieza a haber necesidades de energía para poder resintetizar de esta manera el ATP utilizado, se pone en marcha el proceso de destrucción o utilización de la Fosfocreatina (PC) que es también un compuesto de Alta Energía, y la energía que surge en su descomposición es utilizada para que tenga lugar la reacción (2). Así:
PCreatina --------> Creatina + P + ENERGIA (3)
Y cuando se realizan simultáneamente las reacciones de resíntesis del ATP por esta vía, tenemos:

PCreatina + ADP --------> ATP + Creatina (4)

Es conveniente decir que la utilización de Fosfocreatina en la formación del ATP, no comienza cuando los depósitos de ATP se han agotado, sino que comienza según empieza a utilizarse el ATP, e incluso hay un mayor agotamiento de los depósitos de Fosfocreatina con respecto a los de ATP, tal y como vemos en el gráfico superior. En ese gráfico se observa cómo ya desde los primeros segundos la disminución de los depósitos de Fosfocreatina es significativa e incluso más acusada que la disminución de los depósitos de ATP; va a ser cuando los depósitos de Fosfocreatina se encuentran en un nivel muy bajo, cuando se exprimen un poco más los depósitos de ATP, aunque sin llegar nunca a agotarse.

A este proceso donde se utiliza la Fosfocreatina para resintetizar el ATP, se le denomina ANAEROBICO ALACTICO. Anaeróbico porque no necesita Oxígeno para su funcionamiento y Aláctico porque no se produce Acido Láctico; este sistema de producción de energía tiene un flujo muy grande, dado que la velocidad de resíntesis del ATP a partir de la Fosfocreatina es muy alta y por ello, la energía por unidad de tiempo que es capaz de formar es enorme, pero por el contrario la cantidad total de energía que es capaz de formar es muy pequeña; esto hace que este sistema se agote rápidamente. El agotamiento de este sistema viene dado por la disminución del sustrato energético (en este caso la Fosfocreatina), de manera que si los depósitos de Fosfocreatina se acaban el proceso no puede tener lugar. Este modo de formación de energía nos permite mantener la actividad muscular durante aproximadamente 10 segundos (todas las cifras pueden ser variables según los autores), aunque eso sí, intensísimos. Podemos decir pues, que aquellos esfuerzos de muy corta duración y máxima intensidad, como pueden ser los saltos, los lanzamientos, las pruebas de velocidad en diferentes especialidades,... van a ser realizados gracias a esta vía energética.

Anaerobico Lactico
Metabolismo anaeróbico láctico
Lógicamente la actividad muscular no tiene por qué estar limitada a una duración de 10 segundos de forma contínua, por lo que el músculo debe tener, y de hecho tiene, otras formas de obtener energía con el objetivo de resintetizar el ATP y de esta manera poder seguir manteniendo su actividad.

Otro mecanismo de producción de energía lo va a constituir la glucólisis anaeróbica, en la que la metabolización de la glucosa sin presencia de oxígeno, va a aportar energía direccionada a la resíntesis de ATP. A este sistema lo denominamos ANAEROBICO LACTICO; Anaeróbico porque tampoco utiliza Oxígeno, y Láctico porque en su funcionamiento se produce ácido láctico; como sustrato energético se utiliza la Glucosa. Podríamos decir que la velocidad de proceso de esta reacción no es tan alta como en el caso anterior; es decir, no se está produciendo tanta energía por unidad de tiempo, lo que va a dar lugar a una resíntesis de ATP menor en un tiempo determinado, y ello va a condicionar la intensidad del ejercicio, que como puede suponerse va a ser inferior a la intensidad que nos permitía el metabolismo anaeróbico aláctico. En este caso la reacción sería:

GLUCOSA -------> ENERGIA + Ac. LACTICO

El Acido Láctico que se genera como resultado de esta reacción tiene una característica especial y es que si se acumula va a producir una disminución del pH (acidosis) y por encima de una cantidad se produce el bloqueo del propio sistema energético, y con ello su parada; parece como si el propio organismo utilizara un mecanismo de seguridad para evitar que en el organismo la acidosis aumentara de manera exagerada, lo que daría lugar a un problema grave y generalizado, y por tanto detiene de forma automática el proceso en el que se forma ácido láctico; este bloqueo o disminución del rendimiento muscular se produce por varias razones, entre las que las más importantes son:

Disminución de la actividad enzimática, principalmente de la Fosfofructoquinasa, que va a catalizar una de las reacciones intermediarias, con lo que disminuye la rapidez del proceso y con ello la formación de energía.

El cambio ácido va a dar lugar a alteraciones en la formación de puentes entre la actina y la miosina, con lo que disminuye la capacidad de generar fuerza.

En definitiva, el acúmulo de lactato va a dar lugar a una disminución de formación de energía y por tanto a una disminución del nivel de intensidad; el deportista ya no es capaz de mantener el nivel anterior y tiene que disminuir su intensidad. Es el caso que ocurre cuando un deportista realiza un ejercicio muy intenso durante un tiempo mantenido, y presenta unas sensaciones que relata como si los músculos se le quedaran agarrotados, dolorosos y duros, unido ello a una imposibilidad de mantener el nivel de intensidad; ello es debido a que se ha acumulado Acido Láctico en exceso y se ha producido el bloqueo muscular. Las características de este sistema de producción de energía son que nos da una menor energía por unidad de tiempo que el sistema anterior (anaeróbico aláctico), pero nos permite mantener esta intensidad de ejercicio hasta aproximadamente los 2 o 3 minutos.

Integracion Metabolica
Integración de los Sistemas Energéticos
Hemos visto diferentes modalidades de producción de energía que van a tener características diferenciales en cuanto a potencia, duración, sustratos,.. Cuando el músculo comienza a realizar un trabajo y aumentan sus necesidades de energía, es como si pusiera en marcha todos los sistemas que le aportan energía a la vez y va a tener una serie de características diferenciales en cuanto a:

Tiempo de puesta en marcha. Si decíamos que el músculo pone en marcha todos los sistemas a funcionar, va a ser la energía proveniente del metabolismo Anaeróbico Aláctico la más rápida en dar rendimiento (prácticamente instantánea) y va a necesitar un poco más de tiempo el metabolismo Anaeróbico Láctico (en los primeros segundos ya da un rendimiento energético), mientras que el metabolismo Aeróbico es el que más inercia tiene y tarda más en dar un rendimiento energético adecuado.

Potencia. La potencia es la cantidad de energía por unidad de tiempo, y en este caso la diferencia entre los diferentes sistemas de formación de energía es similar al que presentan en cuanto al tiempo de puesta en marcha. El Anaeróbico Aláctico es quien da la máxima energía por unidad de tiempo, algo menos de energía se produce mediante la vía Anaeróbica Láctica, y todavía menos cantidad de energía por unidad de tiempo va a poder producirse mediante el metabolismo aeróbico, con la particularidad de que existen diferencias en función del sustrato energético utilizado en este vía (más flujo con la utilización de la glucosa como sustrato, que el que nos da la utilización de las grasas).

Duración. La duración de cada tipo de metabolismo es inversamente proporcional a la potencia que son capaces de desarrollar, siendo por tanto la duración más corta la del Metabolismo Anaeróbico Aláctico (unos segundos), la vía Anaeróbica Láctica va a permitir obtener energía durante 30 - 90 segundos, mientras que la vía Aeróbica es prácticamente inagotable.
Si estableciéramos una relación entre los diferentes tipos de metabolismo y la potencia, estaríamos teniendo en cuenta la capacidad de resíntesis de ATP por unidad de tiempo de cada metabolismo. En este sentido cabe señalar la gran potencia metabólica que es capaz de generar el metabolismo anaeróbico aláctico (utilización de Fosfocreatina), claramente por encima del resto de modalidades de formación de energía, siendo más del doble de la obtenida por el metabolismo anaeróbico láctico, y diez veces mayor que la obtenida por el metabolismo aeróbico, dentro del que existe una diferencia de energía entre la utilización de la glucosa o de grasa, tal y como hemos explicado con anterioridad.

Si en lugar de establecer una relación entre el tipo de metabolismo y la potencia que es capaz de desarrollar estableciéramos la relación entre el tipo de metabolismo y el tiempo, encontramos que el metabolismo anaeróbico aláctico tiene una puesta en marcha instantánea, al igual que en poco tiempo cae su capacidad de generar energía a niveles mínimos (por el agotamiento de la Fosfocreatina). El metabolismo anaeróbico láctico adquiere un nivel elevado en pocos segundos, para tras alcanzar su máximo nivel en torno a los 45-60 segundos, comenzar a decrecer. El metabolismo aeróbico precisa más tiempo que los anteriores para su puesta en marcha, lo que está en relación con un proceso más laborioso y con mayor inercia que los anteriores; por contra, es aquel que se mantiene durante todo el tiempo necesario, aunque su nivel en términos absolutos sea inferior, diferenciándose el aporte de energía que se produce en tanto se mantiene la utilización del glucógeno, con el aporte de energía también aeróbico que se produce mediante la utilización de las grasas.

El funcionamiento de los diversos sistemas anteriormente explicados no es autónomo, es decir, no es que comience uno y cuando ese termina comience el siguiente, sino que todos funcionan a la vez, lo que pasa es que la aportación de cada uno en la realización de un ejercicio es diferente y va a estar marcado básicamente por la intensidad del ejercicio. Si nosotros realizáramos un ejercicio de máxima intensidad, como puede suponerse en una competición, la contribución de las diferentes vías energéticas se realizaría en función de la duración del ejercicio, tal y como se muestra en el gráfico siguiente; en él comprobamos que para realizar un esfuerzo máximo de 10 segundos, no va a ser en exclusiva el metabolismo anaeróbico aláctico quien aporte energía, sino que también hay una contribución del metabolismo anaeróbico láctico aunque sea mucho menor. Si alargamos el tiempo de una competición a 1 minuto, vemos que hay un cambio en la proporción de los diferentes tipos de metabolismo, disminuyendo la preponderancia del metabolismo anaeróbico aláctico según va aumentando el tiempo de la prueba. A partir de los 2-3 minutos de prueba, vemos cómo va adquiriendo una importancia creciente el metabolismo aeróbico. Aparte de que el análisis del gráfico pueda aportarnos conocimientos teóricos, debemos ser conscientes que estos resultados deben tener una incidencia directa en la programación del entrenamiento; no va a ser lo mismo entrenar una característica u otra y por otra parte debemos tener clara la importancia relativa de la participación de cada tipo de metabolismo en el rendimiento físico de una prueba concreta que estamos preparando.

No siempre la práctica deportiva tiene una constancia en tiempo o en intensidad a lo largo de la propia prueba, con lo que se complica el conocimiento de la importancia relativa de los diferentes tipos de metabolismo. Por ejemplo, en un partido de fútbol con una duración de 45 minutos sin interrupción (uno de los tiempos), cabría pensar que el metabolismo preponderante y casi exclusivo sea el aeróbico, pero el hecho de que no haya una intensidad máxima y mantenida a lo largo de los citados 45 minutos, sino que vayan alternándose períodos de intensidad claramente diferenciada, incluso habiendo períodos de recuperación pasiva o inactividad, dejan fuera de lugar el planteamiento y las conclusiones que pudiéramos sacar del gráfico anterior. En este caso, al igual que en cualquier otro ejercicio prolongado que se realice a diferentes intensidades, que es lo que sucede en los deportes que algunos denominan de tipo interválico, la utilización de una vía de producción de energía u otra, estaría en función de la intensidad del momento y no de la duración en tiempo del ejercicio.

Por tanto, puede suceder que un ejercicio comience siendo aeróbico, para pasar al cabo de 30 minutos a ser anaeróbico, como podría ser un período de calentamiento (en general aeróbico), tras lo que hacemos un ejercicio de mucha intensidad y esa intensidad requerida no puede ser obtenida por el metabolismo aeróbico con lo que hay que echar mano del metabolismo anaeróbico para poder satisfacer la demanda de energía; esto puede ir sucedido de un período de baja intensidad para pasar nuevamente a una acción de máxima intensidad y duración limitada,....

La utilización de un tipo de metabolismo u otro en la formación de energía podría ir asociada a una escalera en la que los primeros escalones requieren un menor flujo de energía y según vamos aumentando la altura el requerimiento de energía va aumentando igualmente; sin embargo, no hay problemas para ir modificando la posición tanto hacia arriba como hacia abajo, siempre y cuando se cumplan una serie de condiciones como el tiempo mantenido a una intensidad elevada, así como el tiempo de recuperación en un nivel de intensidad más bajo,.... Aunque en el caso de una escalera existe una clara diferenciación entre los diferentes escalones, no podemos pensar de la misma manera en el caso de los diferentes sistemas de formación de energía musculares que forman un todo contínuo que va modificándose de manera progresiva y no a saltos, con lo que más que de escalera debiéramos hablar de rampa.

Visto que la modalidad de formación de energía muscular va modificándose junto con la intensidad de trabajo, podemos pensar que cuando nosotros paseamos, esa energía puede ser producida por el metabolismo aeróbico y dentro del metabolismo aeróbico por la combustión de las grasas, con lo que va a ser casi el único sistema que se pone en juego; el músculo no necesita echar mano de otro tipo de formación de energía más costoso, en tanto la combustión de las grasas generen suficiente energía como para realizar el ejercicio deseado. Si en vez de pasear comenzamos a realizar un jogging suave, necesitamos más energía, pero la energía necesaria seguirá obteniéndose por la vía aeróbica, aunque en este caso la combustión de las grasas no nos va a dar suficiente energía, por lo que va a ser necesario utilizar también la glucosa como sustrato energético, con lo que la obtención de energía no es pura sino que es una especie de mezcla de diferentes sustratos; si vamos aumentando la velocidad de carrera va a llegar un momento en que la energía va a obtenerse por la vía aeróbica, pero utilizando glucosa de manera casi exclusiva.

Si aumentamos más la velocidad, el metabolismo aeróbico por sí sólo no puede generar toda la energía necesaria y el músculo comenzará a utilizar energía procedente del sistema anaeróbico láctico y con ello comenzará a producirse Acido Láctico, aunque si no se produce mucho, hay sistemas de eliminación que van a hacer que no se acumule y que pueda mantenerse esa velocidad durante mucho tiempo. Aumentando más todavía la velocidad, se llega a un punto en el que la intervención del sistema anaeróbico en la producción de energía es muy importante y comienza a acumularse el ácido láctico; si mantenemos esta velocidad durante cierto tiempo, va a llegar el momento de que el ácido láctico bloquee el sistema y haya que reducir de manera importante la velocidad si queremos continuar. Cabría todavía la posibilidad de realizar un sprint para finalizar el ejercicio, con lo que el músculo utilizaría las reservas de Fosfocreatina (si no las ha utilizado) para obtener una gran cantidad de energía a través del metabolismo anaeróbico aláctico. Todo este proceso es el que queda reflejado en el gráfico anterior, donde vemos la contribución de los diferentes sistemas metabólicos en la producción de energía, según la intensidad puntual del ejercicio.

FUENTES: http://www.biolaster.com/