Cualquier actividad deportiva, cualquier actividad física, intelectual o sensorial, incluso el reposo, necesita de aportación energética para llevarse a cabo. La vida necesita de energía para continuar.
Pero no todas las actividades necesitan de la misma cantidad. Existen actividades que necesitan de una gran cantidad de energía en poco tiempo: las carreras de velocidad, los saltos y los lanzamientos pueden servir de ejemplo.
En cambio, otras actividades tienen un requerimiento moderado, pero constante y prolongado en el tiempo. El ejemplo más claro sería un maratón.
Y entre estos dos extremos, existe una gran variedad de actividades y deportes que combinan en diferentes proporciones, demandas altas y bajas de energía, prolongadas y breves.
Existen tres formas diferentes, a través de las cuales es posible suministrar energía al músculo esquelético (estriado). Estas son: el Sistema ATP-PC, el Sistema Anaeróbico y el Sistema Aeróbico. Estos tres sistemas formarán el tema centran del artículo, pero antes de entrar de lleno en ellos, es conveniente definir algunos procesos y conceptos.
Definiciones y conceptos.
Cuando los alimentos son degradados por el aparato digestivo liberan energía química, que es transformada por el aparato locomotor en energía mecánica.Esta energía mecánica puede ser, a su vez, transformada en otros tipos de energía, como la energía cinética (movimiento), energía potencial (la acumulada en el arco cuando es tensando antes de disparar la flecha) o energía térmica.
El adenosintrifosfato (en adelante ATP) es la fuente de energía del ser humano. Su degradación libera la energía que produce la contracción muscular.
Los enlaces entre los dos grupos de moléculas almacenan un alto contenido de energía química . Cuando uno de ellos se rompe, libera gran cantidad de energía, la cual permite que las células hagan su trabajo.
Como resultado de la degradación de ATP, aparecen una molécula de adenosindifosfato (en adelante ADP), una molécula de fosfato y una gran cantidad de energía, que es empleada por las diferentes células para acometer su función.
Estas moléculas de ADP y de fosfato que aparecen, se utilizan posteriormente para producir una nueva molécula de ATP, e incorporarla de nuevo al sistema de producción energético. Para ello, es necesaria una cantidad de energía, la cual se obtiene de tres series diferentes de reacciones químicas que se producen en el organismo. Dos de estas series tienen que ver con la degradación de los hidratos de carbono y las grasas (metabolismo aeróbico y anaeróbico), y la restante tiene que ver con la degradación de la fosfocreatina.
La energía liberada por cualquiera de estas series, es empleada en la síntesis de ATP, de forma que se produce lo que se conoce como "reacciones acopladas".
Las reacciones acopladas consisten en lo siguiente:
- La energía liberada por la degradación de ATP, es empleada para las necesidades biológicas.
- La energía necesaria para la síntesis de ATP proviene de la degradación de los alimentos y de la fosfocreatina, de forma que se acopla con la anterior.
Degradación del ATP
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1 molécula
de ATP |
=
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1 molécula de ADP
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+
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1 molécula de Fosfato
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+
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Energía, que es utilizada por las células para
cumplir su función
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Síntesis del ATP
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1 molécula de ADP
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=
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1 molécula
de ATP |
+
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1 molécula de Fosfato
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+
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Energía procedente de los alimentos y de la
fosfocreatina
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El "metabolismo aeróbico" se refiere a una serie de reacciones químicas que producen la degradación completa en presencia de oxígeno de los hidratos de carbono y las grasas, produciendo dióxido de carbono, agua y energía. Este proceso tiene lugar en las mitocondrias y se denomina oxidación.
El "metabolismo anaeróbico" se refiere a una serie de reacciones que producen una degradación parcial de los hidratos de carbono y las grasas, debido principalmente a una presencia insuficiente de oxígeno, que no permite su degradación total.
El metabolismo anaeróbico produce mucha menos cantidad de energía, y además, residuos en forma de ácido láctico, que en altas cantidades no es tolerado por el músculo y produce fatiga muscular.
Como recapitulación de lo expuesto hasta aquí, podemos extraer las siguientes ideas:
- El ATP es la principal fuente energética humana.
- Los procesos metabólicos aeróbico y anaeróbico producen la energía necesaria para la síntesis de ATP.
Las materias primas que se utilizan para ello son:
- Hidratos de carbono, que son transformados en glucosa.
- Lípidos, que son transformados en ácidos grasos.
- Proteínas, que son transformadas en aminoácidos, y aunque principalmente cumplen una función plástica (reparación y formación de tejido), en caso de necesidad contribuyen, aunque en pequeña medida, a la obtención de energía.
El Sistema Aeróbico.
Cuando realizamos una actividad moderada, con un gasto energético también moderado, pero sostenido en el tiempo, el ATP necesario para la misma es obtenido por vía aeróbica, o lo que es lo mismo, a través del metabolismo aeróbico.El sistema cardiorespiratorio es el encargado de llevar el oxígeno necesario al músculo para que se inicie la síntesis del ATP.
Cuando la glucosa, ácidos grasos y aminoácidos, junto con el oxigeno, entran en las mitocóndrias, se producen una serie de reacciones químicas (denominadas "ciclo de Krebs") que liberan CO2, H2O y una alta cantidad de energía. Esta energía liberada sirve para sintetizar el ATP mediante las moléculas de ADP y P.
Este sistema se caracteriza por un alto consumo de oxígeno, necesario para la oxidación de la glucosa y los ácidos grasos.
La producción de energía depende en gran medida de la cantidad de oxígeno que llega a las mitocóndrias, que a su vez, depende de la cantidad de oxígeno que es capaz de obtener y de transportar el organismo.
La producción de energía por esta vía, comienza cuando se inicia la actividad física, pero no se completa hasta pasados tres minutos. Posteriormente, mientras los músculos consumen energía, el organismo la va reponiendo continuamente, y como el sistema no produce residuos, el esfuerzo se puede mantener durante bastante tiempo.
Pero desde el comienzo de la actividad física, y hasta que no es completado el metabolismo aeróbico, el organismo ha de obtener la energía necesaria por otras vías:
- Primero moviliza las reservas musculares de ATP.
- Una vez que se agotan, si la necesidad energética continúa, se pone en marcha el sistema ATP-PC o anaeróbico aláctico.
- Si pasados entre 20 y 30 segundos, sigue existiendo una alta demanda de energía, entra en funcionamiento el sistema anaeróbico láctico o "glucólisis anaeróbica".
- No hay que olvidar que desde el primer momento, se pone en marcha el sistema aeróbico, que tarda unos tres minutos en producir energía.
El Sistema ATP-PC.
El sistema ATP-PC se caracteriza porque la obtención de la energía se realiza sin utilizar oxígeno, y sin generar sustancias residuales.Para ello, este sistema emplea las reservas musculares de ATP y de fosfocreatina. Las reservas de fosfocreatina suelen ser unas tres veces superiores a las de ATP.
La fosfocreatina (en adelante PC), es un compuesto formado por dos sustancias: un compuesto que forma creatina y fosfato. El enlace entre estas sustancias almacena una gran cantidad de energía química.
Cuando existe una gran demanda de energía, que no se puede cubrir por vía aeróbica debido al tiempo que tarda este sistema en comenzar a producirla, en primer lugar se utilizan las reservas de ATP, y a continuación, se degrada la PC, separándose su grupo fosfato y liberando una gran cantidad de energía.
La energía liberada se acopla con los requerimientos energéticos necesarios para resintetizar el ATP a partir del ADP y del fosfato inorgánico, de forma que el ATP es degradado y resintetizado a gran velocidad.
Este sistema es empleado hasta que se agotan las reservas de ATP y PC que el músculo tiene en forma de reservas. Si los requerimientos energéticos son altos, el sistema decae pasados unos 20 o 30 segundos, momento en que se agotan las reservas de PC. Pero las reservas de fosfocreatina se pueden regenerar de forma muy rápida, con uno o dos minutos de recuperación, vuelve hasta alrededor del 90% de su nivel normal.
La importancia de este sistema está en la rápida disponibilidad de energía, más que en la cantidad, y también en la rápida recuperación de los niveles iniciales de PC.
El Sistema Anaeróbico Láctico.
Cuando la elevada demanda energética continúa, y el sistema ATP-PC decae, se inicia un proceso químico que le llama glucólisis anaeróbica.Este proceso proporciona la energía necesaria para la síntesis de ATP.
Como la demanda de energía es superior a la que es posible obtener por vía aeróbica, los hidratos de carbono son degradados parcialmente de forma anaeróbica (sin oxígeno), produciendo residuos en forma de ácido láctico.
Cuando el ácido láctico alcanza concentraciones muy altas en el músculo y en la sangre, se produce una fatiga muscular transitoria, que impide la continuación de la actividad. Posteriormente, el ácido láctico es empleado en fines diversos. Principalmente es empleado como combustible por el músculo esquelético (que en condiciones normales, con presencia suficiente de oxígeno, es oxidado), y una parte menor, sobre el 18%, puede ser transformado otra vez en glucógeno.
Características generales de los sistemas energéticos.
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Características:
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Sistema ATP-PC
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S. Anaeróbico Láctico
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Sistema Aeróbico
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Necesita oxígeno para funcionar:
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No
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No
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Si
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Fuente de energía
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Fosfocreatina
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Glucógeno
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Glucógeno
Lípidos Aminoácidos |
Cantidad de producción de ATP
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Muy
limitada
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Limitada
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Ilimitada
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Velocidad de producción de ATP
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Muy
alta
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Alta
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Lenta
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Al iniciar una actividad física, el organismo utiliza siempre las reservas de ATP que existen en los músculos. Al mismo tiempo, pone en marcha el metabolismo aeróbico, para ir reponiendo estas reservas.
Pasados unos seis segundos, estas reservas se acaban, y entonces se pone en funcionamiento el sistema ATP-PC, durante unos 20 segundos, momento en que comienza el sistema anaeróbico láctico.
Llegado a los 2 o 3 minutos, ya podemos obtener energía por vía aeróbica, y una vez finalizado el ejercicio, éste metabolismo continua hasta reponer todas las reservas de ATP y PC perdidas, y eliminar el ácido láctico creado durante el periódico anaeróbico láctico.
Durante una actividad de alta intensidad, como una carrera de 100 m, o el lanzamiento de peso, el ATP será utilizado a una velocidad mucho mayor que aquella con que se lo puede producir por vía aeróbica. En este caso, donde la renovación rápida del ATP es muy importante, el sistema de producción energética empleado de forma predominante es el Sistema ATP-PC.
En ejercicios con una duración media entre 2 y 3 minutos y que requieran de una aportación energética moderada, como es el caso de las carreras de medio fondo, convivirán durante un tiempo las vías del ATP-PC y del sistema Anaeróbico Láctico. Esta forma es denominada VIA MIXTA.
Si la actividad física es de intensidad media o baja, pero prolongada en el tiempo (superior a tres minutos), las primeras necesidades energéticas se cubrirán con las vías del ATP-PC y Anaeróbica Láctica, y posteriormente, el predominio será de la VÍA AERÓBICA.
Para finalizar, queremos decir, que muchos de los deportes que se practican, como pueden ser el fútbol, el baloncesto, el tenis, etc. necesitan de cada una de las vías de aportación energética, dependiendo del momento. Queremos decir, que aunque el futbolista utilice de forma predominante la vía aeróbica, cuando se escapa con el balón hacia la portería contraria, utiliza la vía aeróbica y la anaeróbica de forma simultánea, ya que en ese momento su sistema aeróbico sólo, no puede satisfacer toda la demanda.
