Por lo general, hablamos de energía en términos generales, como "No tengo mucha energía hoy" o "Puedes sentir la energía en la habitación". Pero, ¿qué es realmente la energía? ¿De dónde sacamos la energía para movernos? ¿Cómo lo usamos? ¿Cómo conseguimos más? En última instancia, ¿qué controla nuestros movimientos? Las tres vías metabólicas de energía son la sistema fosfágeno, glucólisis y el· Sistema aeróbico.¿Cómo funcionan y cuál es su efecto?
Albert Einstein, en su infinita sabiduría, descubrió que la energía total de un objeto es igual a la masa del objeto multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz. Su fórmula para la energía atómica, E = mc2, se ha convertido en la fórmula matemática más reconocida en el mundo. Según su ecuación, cualquier cambio en la energía de un objeto causa un cambio en la masa de ese objeto. El cambio en la energía puede venir en muchas formas, incluyendo mecánica, térmica, electromagnética, química, eléctrica o nuclear. La energía está a nuestro alrededor. Las luces de tu casa, un microondas, un teléfono, el sol; todos transmiten energía Aunque la energía solar que calienta la tierra es bastante diferente de la energía utilizada para subir una colina, la energía, como nos dice la primera ley de la termodinámica, no puede crearse ni destruirse. Simplemente se cambia de una forma a otra.
Re-Síntesis de ATP
La energía para toda actividad física proviene de la conversión de fosfatos de alta energía (adenosina trifosfato (ATP) a fosfatos de menor energía (adenosina difosfato-ADP; adenosina monofosfato-AMP; y fosfato inorgánico, Pi) Durante esta descomposición (hidrólisis) de ATP, que es un proceso que requiere agua, se produce un protón, energía y calor: ATP + H2O-©· ADP + Pi+ H+Â + energía + calor. Dado que nuestros músculos no almacenan mucho ATP, debemos resintetizarlo constantemente. La hidrólisis y resíntesis de ATP es, por lo tanto, un proceso circular: el ATP se hidroliza en ADP y Pi, y luego ADP y Picombinar para resintetizar ATP. Alternativamente, dos moléculas de ADP pueden combinarse para producir ATP y AMP: ADP + ADP —©· ATP + AMP.
Al igual que muchos otros animales, los humanos producen ATP a través de tres vías metabólicas que consisten en muchas reacciones químicas catalizadas por enzimas: el sistema de fosfágeno, la glucólisis y el sistema aeróbico. La vía que usan sus clientes para la producción primaria de ATP depende de la rapidez con que la necesiten y de la cantidad que necesiten. Levantar pesas pesadas, por ejemplo, requiere energía mucho más rápido que trotar en la cinta, lo que requiere la dependencia de diferentes sistemas de energía. Sin embargo, la producción de ATP nunca se logra mediante el uso exclusivo de un sistema de energía, sino más bien mediante la respuesta coordinada de todos los sistemas de energía que contribuyen en diferentes grados.
1. Sistema de Fosfágeno
Durante actividades intensas a corto plazo, los músculos deben producir una gran cantidad de energía, lo que crea una alta demanda de ATP. El sistema de fosfágenos (también llamado sistema ATP-CP) es la forma más rápida de resintetizar ATP (Robergs & Roberts 1997). El fosfato de creatina (CP), que se almacena en los músculos esqueléticos, dona un fosfato al ADP para producir ATP: ADP + CP:©Â ATP + C. No se utilizan carbohidratos ni grasas en este proceso; la regeneración de ATP proviene únicamente de CP almacenado. Dado que este proceso no necesita oxígeno para resintetizar ATP, es anaeróbico o independiente del oxígeno. Como la forma más rápida de resintetizar ATP, el sistema de fosfágenos es el sistema de energía predominante utilizado para el ejercicio total que dura hasta unos 10 segundos. Sin embargo, dado que hay una cantidad limitada de CP y ATP almacenados en los músculos esqueléticos, la fatiga se produce rápidamente.
2. Glicólisis
La glucólisis es el sistema de energía predominante utilizado para todos ejercicio dura de 30 segundos a aproximadamente 2 minutos y es la segunda forma más rápida de resintetizar ATP. Durante la glucólisis, los carbohidratos, ya sea en forma de glucosa (azúcar) en la sangre o de glucógeno muscular (la forma almacenada de glucosa), se descomponen a través de una serie de reacciones químicas para formar piruvato (el glucógeno se descompone primero en glucosa a través de un proceso llamado glucogenólisis). Por cada molécula de glucosa que se descompone en piruvato a través de la glucólisis, se producen dos moléculas de ATP utilizable (Brooks et al. 2000). Por lo tanto, se produce muy poca energía a través de esta vía, pero la compensación es que obtiene la energía rápidamente. Una vez que se forma el piruvato, tiene dos destinos: conversión a lactato o conversión a una molécula intermedia metabólica llamada acetil coenzima A (acetil-CoA), que ingresa a la mitocondria para la oxidación y la producción de más ATP (Robergs & Roberts 1997). La conversión a lactato ocurre cuando la demanda de oxígeno es mayor que el suministro (es decir, durante el ejercicio anaeróbico). Por el contrario, cuando hay suficiente oxígeno disponible para satisfacer las necesidades de los músculos (es decir, durante el ejercicio aeróbico), el piruvato (a través de acetil-CoA) ingresa a las mitocondrias y pasa por el metabolismo aeróbico.
Cuando el oxígeno no se suministra lo suficientemente rápido para satisfacer las necesidades de los músculos (glucólisis anaeróbica), hay un aumento de los iones de hidrógeno (lo que hace que el pH del músculo disminuya; una condición llamada acidosis) y otros metabolitos (ADP, Pi e iones de potasio). La acidosis y la acumulación de estos otros metabolitos causan una serie de problemas dentro de los músculos, incluida la inhibición de enzimas específicas involucradas en el metabolismo y la contracción muscular, la inhibición de la liberación de calcio (el desencadenante de la contracción muscular) desde su sitio de almacenamiento en los músculos y interferencia con las cargas eléctricas de los músculos (Enoka & Stuart 1992; Glaister 2005; McLester 1997). Como resultado de estos cambios, los músculos pierden su capacidad de contraerse de manera efectiva y, en última instancia, disminuyen la producción de fuerza muscular y la intensidad del ejercicio.
3. Sistema aeróbico
Dado que los humanos evolucionaron para las actividades aeróbicas (Hochachka, Gunga & Kirsch 1998; Hochachka & Monge 2000), no sorprende que el sistema aeróbico, que depende del oxígeno, sea el más complejo de los tres sistemas energéticos. Las reacciones metabólicas que tienen lugar en presencia de oxígeno son responsables de la mayor parte de la energía celular producida por el cuerpo. Sin embargo, el metabolismo aeróbico es la forma más lenta de resintetizar ATP. El oxígeno, como patriarca del metabolismo, sabe que vale la pena esperar, ya que controla el destino de la resistencia y es el sustento de la vida. “Soy oxÃgeno†, le dice al músculo, con más de un atisbo de superioridad. "Puedo darte mucho ATP, pero tendrás que esperar".
El sistema aeróbico, que incluye el ciclo de Krebs(también llamado el ciclo de ácido cítrico o ciclo de TCA) y el cadena de transporte de electrones–utiliza la glucosa, el glucógeno y la grasa de la sangre como combustibles para resintetizar ATP en las mitocondrias de las células musculares (consulte la barra lateral “CaracterÃsticas del sistema energético†). Dada su ubicación, el sistema aeróbico también recibe el nombre de respiración mitocondrial. Cuando se usan carbohidratos, la glucosa y el glucógeno se metabolizan primero a través de la glucólisis, y el piruvato resultante se usa para formar acetil-CoA, que ingresa al ciclo de Krebs. Los electrones producidos en el ciclo de Krebs luego se transportan a través de la cadena de transporte de electrones, donde se producen ATP y agua (un proceso llamado fosforilación oxidativa) (Robergs y Roberts 1997). La oxidación completa de la glucosa a través de la glucólisis, el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones produce 36 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa descompuesta (Robergs y Roberts 1997). Por tanto, el sistema aeróbico produce 18 veces más ATP que la glucólisis anaeróbica de cada molécula de glucosa.
Grasa, que se almacena como triglicéridos en el tejido adiposo debajo de la piel y dentro de los músculos esqueléticos (llamados triglicérido intramuscular), es el otro combustible importante para el sistema aeróbico y es la mayor reserva de energía en el cuerpo. Cuando se usan grasas, los triglicéridos se descomponen primero en ácidos grasos libres y glicerol (un proceso llamado lipólisis). Los ácidos grasos libres, que están compuestos por una larga cadena de átomos de carbono, se transportan a las mitocondrias del músculo, donde los átomos de carbono se utilizan para producir acetil-CoA (un proceso llamado beta-oxidación).
Después de la formación de acetil-CoA, el metabolismo de las grasas es idéntico al metabolismo de los carbohidratos, y el acetil-CoA entra en el ciclo de Krebs y los electrones se transportan a la cadena de transporte de electrones para formar ATP y agua. La oxidación de los ácidos grasos libres produce muchas más moléculas de ATP que la oxidación de la glucosa o el glucógeno. Por ejemplo, la oxidación del palmitato de ácido graso produce moléculas 129 de ATP (Brooks et al., 2000). ¡No es de extrañar que los clientes puedan mantener una actividad aeróbica más larga que la anaeróbica!
Comprender cómo se produce la energía para la actividad física es importante cuando se trata de programar el ejercicio con la intensidad y la duración adecuadas para sus clientes. Entonces, la próxima vez que sus clientes terminen un entrenamiento y piensen: "Tengo mucho energía,†sabrás exactamente donde lo consiguieron.
Características del sistema de energía
Entrenamientos del sistema de energía
Haga que los clientes se calienten y enfríen antes y después de cada entrenamiento.
Sistema de Fosfágeno
Un entrenamiento eficaz para este sistema son los sprints cortos y muy rápidos en la cinta de correr o en la bicicleta que duran de 5 a 15 segundos con 3 a 5 minutos de descanso entre cada uno. Los largos períodos de descanso permiten la reposición completa de fosfato de creatina en los músculos para que pueda reutilizarse en el siguiente intervalo.
- 2 establece 8 x 5 segundos a una velocidad cercana a la máxima con 3: resto pasivo 00 y 5: resto 00 entre conjuntos
- 5 x 10 segundos casi a la velocidad máxima con 3:00–4:00 de descanso pasivo
Glicólisis
Este sistema se puede entrenar usando intervalos rápidos que duran de 30 segundos a 2 minutos con un período de recuperación activa dos veces más largo que el período de trabajo (1: 2 proporción trabajo-descanso).
- 8-10 x 30 segundos rápido con 1:00 de recuperación activa
- 4 x 1: 30 rápido con 3: 00 recuperación activa
Sistema aeróbico
Mientras que el sistema de fosfágeno y la glucólisis están mejor entrenados con intervalos, debido a que los sistemas metabólicos se enfatizan solo durante las actividades de alta intensidad, el sistema aeróbico puede entrenarse con ejercicio continuo e intervalos.
- 60 minutos al 70 %-75 % de la frecuencia cardíaca máxima
- Entrenamiento de tempo de 15 a 20 minutos a la intensidad del umbral de lactato (alrededor del 80% al 85% de la frecuencia cardíaca máxima)
- 5 x 3:00 al 95 %-100 % de la frecuencia cardíaca máxima con 3:00 de recuperación activa
por Jason Karp, PhD
Referencias:
Brooks, GA, et al. 2000. Fisiología del ejercicio: Bioenergética humana y sus aplicaciones.Mountain View, CA: Mayfield.
Enoka, RM y Stuart, DG 1992. Neurobiología de la fatiga muscular. Revista de Fisiología Aplicada, 72(5), 1631-48.
Glaister, M. 2005. Trabajo de sprint múltiple: respuestas fisiológicas, mecanismos de fatiga y la influencia de la aptitud aeróbica. Medicina Deportiva, 35(9), 757-77.
Hochachka, PW, Gunga, HC y Kirsch, K. 1998. Nuestro fenotipo fisiológico ancestral: ¿una adaptación para la tolerancia a la hipoxia y para el rendimiento de resistencia? Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias, 95,1915-20.
Hochachka, PW y Monge, C. 2000. Evolución de la fisiología de la tolerancia a la hipoxia humana. Avances en Biología Experimental y Médica, 475,25-43.
McLester, JR 1997. Contracción muscular y fatiga: el papel de la adenosina 5′-difosfato y el fosfato inorgánico. Medicina Deportiva, 23(5), 287-305.
Robergs, RA y Roberts, SO 1997. Fisiología del ejercicio: ejercicio, rendimiento y aplicaciones clínicas.Boston: William C. Brown.
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