FISIOLOGÍA DEL EJERCICIO I - APUNTES DE LA ASIGNATURA -

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1 FISIOLOGÍA DEL EJERCICIO I - APUNTES DE LA ASIGNATURA - VÍCTOR ILLERA DOMÍNGUEZ INEFC Barcelona Curso 2010/2011

2 ÍNDICE FISIOLOGÍA DEL EJERCICIO I ÍNDICE... 2 INTRODUCCIÓN: FUNCIONALIDAD DEL ORGANISMO HUMANO... 4 BIOENERGÉTICA Y METABOLISMO BIOENERGÉTICA Y METABOLISMO CELULAR EL ATP SISTEMAS ENERGÉTICOS SISTEMA ATP-PC (Sistema de los fosfágenos) FUENTES ENERGÉTICAS METABOLISMO DE LOS HIDRATOS DE CARBONO Glucólisis Glucólisis anaeróbica o vía de Embden-Meyerhof Oxidación celular METABOLISMO DE LOS LÍPIDOS Esquema del proceso Ejemplo de metabolismo de un ácido graso de 16 Carbonos METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS Y DE LAS PROTEÍNAS INTEGRACIÓN METABÓLICA Y EJERCICIO SISTEMA ANAERÓBICO ALÁCTICO SISTEMA ANAERÓBICO LÁCTICO SISTEMA AERÓBICO CONTROL NEUROENDOCRINO HORMONAS IMPORTANTES EN EL METABOLISMO VALORACIÓN DEL METABOLISMO MÉTODOS DE MEDIDA DEL METABOLISMO (CALORIMETRÍA) CONSUMO DE OXÍGENO Consumo de oxígeno en trabajos de carga constante Consumo de oxígeno en trabajos de carga variable Consumo máximo de oxígeno (VO₂Max) DEUDA DE OXÍGENO ACUMULACIÓN DE LACTATO Página 2

3 5. UMBRAL AERÓBICO Y ANAERÓBICO Determinación de los umbrales ADAPTACIONES AL ENTRENAMIENTO ADAPTACIONES NEUROMUSCULARES ADAPTACIONES METABÓLICAS AL ENTRENAMIENTO DE RESISTENCIA ADAPTACIONES METABÓLICAS AL ENTRENAMIENTO DE VELOCIDAD/FUERZA SISTEMA CARDIOVASCULAR ADAPTACIONES CARDIOVASCULARES AGUDAS AL EJERCICIO ADAPTACIONES CARDIOVASCULARES CRÓNICAS AL EJERCICIO SISTEMA PULMONAR Y VENTILATORIO ADAPTACIONES VENTILATORIAS AGUDAS AL EJERCICIO ADAPTACIONES VENTILATORIAS CRÓNICAS AL EJERCICIO Página 3

4 INTRODUCCIÓN: FUNCIONALIDAD DEL ORGANISMO HUMANO El organismo humano puede ser visto como un Sistema Simple, para poder estudiar su funcionamiento. Las máquinas (Por ejemplo, un avión), son sistemas simples, en el que a partir del estudio de las partes, se entiende perfectamente el resultado final. Si una pieza falla, el sistema falla. Sin embargo, la realidad es muy diferente de un planteamiento teórico. Los seres Humanos somos Sistemas complejos, formados por partes que interactúan, pero tiene propiedades que no se pueden predecir a partir de las partes. El comportamiento del sistema es más que la suma de sus partes. Si una pieza falla, todas las demás se adaptan y modifican sus funciones para poder seguir funcionando. Así, debemos entender el organismo humano como: SISTEMA: Entidad formadas por partes que interactúan. COMPLEJOS: Que interactúan con el medio como un todo. Su comportamiento es más que el resultado de la suma de sus partes. DINÁMICOS: Cambian espontáneamente (autoorganizan) con el tiempo. NO LINEALES: Sus relaciones son variables y no proporcionales. Página 4

5 BIOENERGÉTICA Y METABOLISMO 1- BIOENERGÉTICA Y METABOLISMO CELULAR El organismo humano, como cualquier otro, necesita energía para realizar sus funciones vitales y mantener sus estructuras (reparación y crecimiento). Mientras se realiza ejercicio físico, esta función toma todavía mayor importancia, y la cantidad y calidad de estos procesos son un factor clave para medir el rendimiento de la persona delante de una actividad física. En los humanos, la energía se obtiene de los alimentos, a través del METABOLISMO CELULAR. El metabolismo (del griego Metabolismós = Cambiar) son una serie de reacciones químicas en el interior de las células, que transforman los alimentos para obtener energía. METABOLISMO BASAL: Energía que nos hace falta para mantener la vida. Hay dos procesos diferentes en función del resultado final: CATABOLISMO: Reacción en la que a partir de una sustancia compleja, se descompone en otras más simples y se obtiene energía. Estas reacciones están reguladas por la intervención de enzimas específicas (catalizadores biológicos), formadas por proteínas. ANABOLISMO: Reacción en la que, aplicando energía, se transforman sustancias simples en otra sustancia más compleja. En el caso del metabolismo celular, solo una pequeña cantidad de energía de los alimentos se puede utilizar para funciones orgánicas. El resto de energía (60-70%) se pierde en forma de calor. Esta energía térmica es la que se utiliza para cuantificar el metabolismo. Página 5

6 2- EL ATP La energía necesaria para realizar todos estos procesos, está acumulada en las células en forma de una sustancia química llamada ATP (Adenosinatrifosfato). Está formada por una molécula de adenosina y tres ácidos fosfóricos. Es un compuesto estable, rico en energía (7,13kcal/mol), y fácilmente transferible (se puede romper fácilmente). Por eso las células almacenan la energía de esta manera. El ATP es nuestra moneda de cambio para obtener energía: De ella se obtiene la energía necesaria para realizar todos los procesos, pero como tenemos reservas limitadas de ATP en la célula, hace falta resintetizarla al mismo tiempo que se utiliza. La energía necesaria para resintetizar el ATP se obtiene de los alimentos. ROTURA DE ATP EN ADP: Mediante la enzima ATPasa, se desprende un Fosfato (Pi) de la molécula de ATP. La rotura de ese enlace químico libera energía, y se obtiene una molécula de ADP (Adenosínadifosfato) y un fosfato libre. SÍNTESIS DE ADP EN ATP (FOSFORILACIÓN): Es el proceso opuesto. Utilizando energía de otras reacciones, se vuelve a unir una molécula de ADP con un fosfato libre. Este proceso se llama fosforilación. Página 6

7 3- SISTEMAS ENERGÉTICOS La energía necesaria para resintetizar el ATP proviene de la degradación de los alimentos. Los principales sistemas energéticos básicos son: El sistema ATP-PC (o sistema de los fosfágenos) La glucólisis anaeróbica o sistema del ácido láctico El sistema aeróbico: ciclo de Krebs y cadena de transporte de electrones Estos tres sistemas no funcionan independientemente, sino que trabajan al mismo tiempo, y la contribución de cada uno de ellos depende de la intensidad y la duración del ejercicio. En condiciones normales de reposo, el músculo esquelético regenera la mayor parte del ATP por la vía aeróbica, mientras que si se aumenta rápidamente la actividad física se pasa a utilizar las vías anaeróbicas alácticas (PCr) y lácticas (glucólisis anaeróbica) con una utilización progresiva de la vía aeróbica. Si la tasa de utilización energética es la misma que la de regeneración por vía aeróbica, la utilización de las vías anaeróbicas se va reduciendo progresivamente, y por tanto la producción de lactato deja de aumentar y estabiliza. En cambio, si el consumo de energía es superior (mayor intensidad), la glucólisis anaeróbica seguirá siendo la fuente principal de ATP, que tiene una mayor capacidad de suministro. La capacidad de una vía metabólica está limitada principalmente por la cantidad de enzimas disponibles propias de la vía y por tanto las adaptaciones producidas por el entrenamiento de mejora de la capacidad son en este sentido. Página 7

8 4- SISTEMA ATP-PC (Sistema de los fosfágenos): El sistema ATP-PC está formado por una serie de moléculas de ATP y fosfocreatina (PC). Tiene lugar en el sarcoplasma muscular. En Primer lugar, la enzima Creatinquinasa (CK) cataboliza el PC, liberando energía, creatina, y un fósforo inorgánico (Pi). Ese fósforo libre, junto con la energía liberada, hace que se pueda unir a una molécula de ADP. Esto permite la resíntesis rápida de ATP. Después, las reservas de PC se van recuperando lentamente, utilizando el fósforo de los alimentos, o el que queda liberado. Por cada mol de PC se produce un mol de ATP. Como el contenido celular de estas moléculas de PC es muy reducido, esta energía por sí sola no duraría más de 6-8 segundos. Las otras dos vías tienen como sustrato los nutrientes de la alimentación o los depósitos de reserva del organismo. Página 8

9 5- FUENTES ENERGÉTICAS Según la función que desempeñan, los alimentos se pueden clasificar en: Alimentos Energéticos (Cereales, Tubérculos, legumbres y grasas) Alimentos Plásticos: Ayudan a construir el organismo, tienen mucha proteína (Carne, pescado, leche y huevos) Alimentos Reguladores: Tienen propiedades que ayudan a que el metabolismo funcione. Vitaminas, minerales (Frutas, verduras y hortalizas) Las fuentes energéticas o alimentos, que proporcionan la energía en el sistema aeróbico o en la glucólisis anaeróbica, se pueden clasificar en tres grandes grupos, denominados Macronutrientes o Principios Inmediatos : Hidratos de Carbono (Glúcidos): Hay de tres tipos, en función de la complejidad de su estructura. Cuanto más compleja, más se tarda en digerir y pasar como glucosa a la sangre, además lo hace de forma progresiva. Por eso se llaman lentos o rápidos. o Polisacáridos (65%) (Reserva: almidón, glucógeno) (Estructurales: Fibra alimentaria = Inulina, celulosa, pectina...) o Disacáridos (32%) (lactosa, sacarosa, maltosa...) o Monosacáridos (3%) (glucosa, fructosa...) Lípidos: Tienen muchas funciones: Energética (de reserva), Estructural, Térmica, Hormonas, Vitaminas Proteínas: También tiene varias funciones: Biocatálisis (enzimas), Defensa (anticuerpos), Estructural (colágeno), Movimiento (actina miosina), Transporte (hemoglobina), Energética (aminoácidos). Página 9

10 Estos tres grupos (Glúcidos, Lípidos y Proteínas) forman las moléculas orgánicas o biomoléculas exclusivas de los seres vivos (son las que constituyen todas sus estructuras). Están constituidos por: Elementos principales (95%): o Hidrógeno o Oxígeno o Carbono o Nitrógeno (en el caso de las proteínas) Elementos secundarios (4,5%): Son igual o más importantes que los principales, ya que son claves en las funciones y constitución de estructuras orgánicas, y por lo tanto y hay que tenerlos en cuenta a la hora de considerar los nutrientes que ingerimos. o Fósforo, Magnesio, Calcio, Sodio, Potasio o Oligoelementos (0,5%) (hierro, manganeso, yodo, flúor, zinc, cromo,... ) Por otro lado, dentro de las sustancias que ingerimos, encontramos el agua, el componente inorgánico (también presente en la materia inerte) más abundante en la materia viva (más de un 50% del peso total del cuerpo humano), y del que es importante mantener la su proporción, tanto global como en cada compartimento orgánico (plasma, líquido intra y extracelular), para evitar problemas, ya que todas las reacciones químicas y transportes se desarrollan en medio acuoso, y puede convertirse en un factor limitante en actividades físicas de larga duración. Se puede obtener tanto directamente, por la ingesta de líquidos o alimentos sólidos ricos en agua, o indirectamente como resultado de diversas reacciones metabólicas. No hay que olvidar que siempre lleva disueltos electrolitos (elementos minerales y trazas de los alimentos), los más importantes son los que mantienen la presión osmótica y el resto posibilita muchas de las funciones básicas orgánicas como la contracción muscular o la transmisión nerviosa, y por tanto es vital garantizar un aporte de los mismos en la alimentación. A continuación se analizarán los diferentes procesos o vías metabólicas que tienen lugar en el interior de la célula para poder transformar estos principios inmediatos en energía. Página 10

11 6- METABOLISMO DE LOS HIDRATOS DE CARBONO: Los glúcidos son moléculas de cadenas de Carbono, Hidrógeno y Oxígeno en una proporción de CnH₂nOn. Podemos encontrar substancias formadas por una sola molécula básica (Monosacáridos, entre 3 y 7 carbonos), por la unión de dos moléculas (Disacáridos), o por muchas unidas (Polisacáridos). La forma de monosacáridos y disacáridos tiene una función energética glucosa (6 carbonos) La forma de polisacáridos se utiliza con una función de reserva energética glucógeno La glucosa es el substrato principal del músculo durante el ejercicio, y se puede obtener de varias formas: A TRAVÉS DE LA DIETA: Todos los hidratos de carbono que comemos entran en forma de polisacáridos, disacáridos o monosacáridos. A través de la digestión (Tardará menos o más en función de la complejidad del glúcido), se descompone en glucosas (6 carbonos) (Glucosa-6-Fosfato), que pasan a la sangre. Una vez allí, pueden ser utilizadas para obtener energía en el músculo, o bien transformarse en glucógeno en el hígado o el músculo, y actuar como almacén energético (Glucogenogénesis). A TRAVÉS DEL GUCÓGENO ACUMULADO: El glucógeno acumulado en el músculo o en el hígado se puede descomponer en glucosas, en caso de necesitar energía (Glucogenólisis). Los depósitos en el músculo se guardan exclusivamente para la contracción muscular (solo los consume él), mientras que el hígado utiliza esos depósitos para segregar glucosa en la sangre y que lo pueda aprovechar cualquier célula. Estos depósitos de glucógeno en el hígado y músculo son limitados (entre 400 y 700 gramos, en función de la alimentación y el entrenamiento). Si ingerimos más cantidad de la que podemos almacenar, esa glucosa se transforma en grasas, que se almacenan como triglicéridos en el tejido adiposo (Lipogénesis). Página 11

12 A TRAVÉS DE LA GLUCOSA SANGUÍNEA: (ABSORCIÓN) Los niveles de glucosa en sangre deben ser constantes. La glucosa pasa a la sangre a través de la membrana del intestino, mediante transportadores. - Después de comer, los niveles suben (Hiperglucémia). Para llevar la glucosa al músculo o al tejido adiposo, se necesita insulina (hormona), que la lleve. Si estos niveles altos de glucosa permanecen ahí, ya que esa glucosa no se puede sintetizar, se sufre Diabetes. *Otro mecanismo de entrada de glucosa al músculo es la contracción muscular, por eso viene tan bien el ejercicio a los diabéticos, para regular sus niveles de glucosa. - Por el contrario, si no se come en mucho rato, o si hacemos un ejercicio largo, bajan los niveles de glucosa en sangre, y el hígado lo regula (Se utilizan sus reservas de glucógeno). A TRAVÉS DE SUBSTRATOS GLUCOGENÉTICOS: (GLUCONEOGÉNESIS) Existen otras substancias, a partir de las cuales se puede obtener glucosa. Este proceso se llama gluconeogénesis : A. A partir de Lactato: El músculo, durante el ejercicio produce lactato. El lactato se acumula en el músculo (produciendo fatiga muscular), pero también sale, llegando hasta el hígado. Allí puede ser sintetizado en glucosa, y volverse a utilizar. (Siempre tenemos algo de lactato en sangre, ya que los glóbulos rojos no tienen mitocondrias y siempre hacen un metabolismo anaeróbico). Este proceso se llama CICLO DE CORI: B. A partir de Proteínas: Las proteínas se pueden romper en aminoácidos, formados por un grupo amino, y un grupo ácido. El grupo amino es tóxico para nosotros, porque tiene Nitrógeno, y debe eliminarse en el riñón (urea). De este proceso se obtiene glucosa. Página 12

13 IMPORTANTE: Aunque si se pueden transformar los glúcidos en ácidos grasos, no se puede obtener glucosa a través de los lípidos. Un ácido graso es una cadena de lípido (cadena de carbonos) + una cadena ácida (COO): Pero nosotros lo almacenamos en el cuerpo (tejido adiposo) en forma de triglicérido : 3 ácidos grasos + 1 glucosa Al romper un triglicérido, si que obtenemos una molécula de glicerol, que transformamos en glucosa en el hígado, pero no se obtiene directamente del ácido graso (no se pueden transformar en glucosa). Página 13

14 GLUCÓLISIS: Página 14

15 GLUCÓLISIS ANAERÓBICA o VÍA DE EMBDEN-MEYERHOF Tiene lugar en el sarcoplasma muscular, y es un proceso que degrada los carbohidratos para transformarlos en piruvato. Es el proceso inicial del metabolismo de los carbohidratos (va antes que la fase oxidativa). Si el substrato inicial es el glucógeno, hace falta degradarlo a Glucosa-1-fosfato, mediante la enzima glucógeno-fosforilasa (PHOS), y después a Glucosa-6-Fosfato. Si el substrato inicial es glucosa libre proveniente de sangre, se necesita 1 ATP para transformarla a glucosa-6- fosfato. A partir de ahí, la glucosa-6 fosfato sigue la misma vía: La degradación de la glucosa dentro de la célula, para transformarla en piruvato, mediante la acción de la fosfo-fructo-quinasa (PFK), que es la principal reguladora de esta vía. Por cada molécula de glucosa dentro de la célula se obtienen 2 de piruvato, y tiene un rendimiento de 3 ATP desde glucógeno, o 2 ATP desde Glucosa. En condiciones normales, la mayoría del piruvato se transporta hasta la mitocondria, para seguir un proceso oxidativo (glucólisis aeróbica u oxidación celular). Pero en situaciones de demanda energética muy elevada (ejercicio de alta intensidad), o superior a las posibilidades de aporte de oxígeno; entramos en una situación hipóxica (falta de oxígeno), y el piruvato, mediante la acción de la enzima Lactatodeshidrogenasa (LDH) se reduce directamente a lactato. El conjunto de todo este sistema se llama Sistema del ácido láctico. El lactato producido puede ir a las fibras musculares próximas para ser utilizado como substrato energético, o pasar a la sangre y llegar al hígado, donde será metabolizado y convertido en glucógeno (Ciclo de Cori). También puede ser utilizado como fuente energética por otros órganos como el corazón. La vía anaeróbica láctica genera una gran cantidad de energía por unidad de tiempo. El problema es que el ácido láctico disminuye el ph y dificulta la función encimática glucolítica (entorpece el proceso). Esto, sumado a que consume muy rápido las reservas de glucógeno, hace que no pueda ser el sistema energético predominante durante el ejercicio por mucho tiempo. (Hasta 2 minutos). Página 15

16 OXIDACIÓN CELULAR: Cuando el piruvato procedente de la degradación de la glucosa entra en la mitocondria, El piruvato de oxida, mediante la acción de la enzima PiruvatoDeshidrogenasa (PDH), produciendo Acetil coenzimaa (Acetil-coA). A partir de aquí, en la matriz mitocondrial se produce el CICLO DE KREBS, o Ciclo del ácido cítrico. Que completan la degradación hasta obtener Dióxido de Carbono (se elimina por la respiración) y agua (se conserva parcialmente para mantener la homeostasis). Paralelamente, en las crestas de la membrana mitocondrial, tiene lugar la CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES, o Cadena respiratoria. Allí llegan los iones H+ que se liberan en el ciclo de Krebs, y van pasando por una serie de reacciones, unidas a transportadores, hasta llegar a unirse con el oxígeno, produciendo agua y energía para la fosforilación del ADP en ATP. Los iones H+ libres son tóxicos, y deben viajar por la célula unidos a transportadores (NAD+ y FAD+), que se convierten en NADH₂ y FADH₂ cuando lo transportan. Actúan como lanzadores transfiriendo de una reacción a otra los electrones hasta llegar al oxígeno, produciendo agua y liberando NAD+ y FAD+, que se vuelven a usar en la glucólisis aeróbica. Las reservas de NAD+ y FAD+ son limitadas, y por tanto deben ser regeneradas constantemente a partir del NADH₂ y del FADH₂. En condiciones aeróbicas, estas moléculas ceden sus electrones a la cadena respiratoria, produciendo 3 ATP el NAD+, y 2 ATP el FAD+, pero en condiciones anaeróbicas, el NADH₂ se oxida a NAD+ mediante la reducción del ácido pirúvico a ácido láctico. Cuando hacemos un entrenamiento, aumenta el número de cadenas respiratorias mitocondriales, permitiendo un mayor consumo máximo de oxígeno. Estos dos procesos son la principal forma de energía (resíntesis de ATP) del organismo en condiciones de reposo y en situaciones de actividad física de baja intensidad. La producción neta de energía por esta vía es de 38 ATP desde glucosa, o 39 ATP desde glucógeno. Página 16

17 7- METABOLISMO DE LOS LÍPIDOS Los lípidos están formados por los ácidos grasos. Un ácido graso es una cadena de lípido (cadena de carbonos) + una cadena ácida (COO). La cadena de carbonos es siempre par, y va desde 8 carbonos a 18 (ácido oleico). Pero nosotros lo almacenamos en el cuerpo (tejido adiposo) en forma de triglicérido : 3 ácidos grasos + 1 glucosa Los depósitos de grasas de nuestro organismo son muy importantes (normalmente unos 10 o 15kg, aunque no hay límite de almacenaje) y su rendimiento es muy elevado (9kcal/g). Por otro lado, la disponibilidad metabólica de las grasas es muy inferior a la de los glúcidos, ya que su proceso es más lento, y poco eficiente (4,65kcal/LO₂), (se necesita mucho oxígeno para metabolizarlas). Esto es debido a que tienen muchos más carbonos en sus moléculas que los carbohidratos. Producen mucha más energía pero también hace falta mucho más oxígeno. Por lo tanto, no pueden ser substrato principal en ejercicios de una cierta intensidad. Su utilización mayoritaria se produce en ejercicios de larga duración, donde facilitan una producción moderada de energía y un ahorro de los depósitos de glucógeno, para poder ser utilizados cuando se necesite más intensidad. Hay dos grupos de lípido: - SIMPLES: Formados solo por ácidos grasos, de los que se diferencian tres tipos: Saturados: Todos los átomos de carbono están unidos con enlaces simples. Insaturados: Algún átomo tiene un doble enlace. Poliinsaturados: El ser humano puede sintetizar la mayoría de los ácidos grasos, excepto dos, que deben ser aportados por la dieta. Por eso se llaman ácidos grasos esenciales: ácido linoleico, y ácido linolénico (presentes en aceites vegetales y de pescado, principalmente). - COMPLEJOS: Hay de varios tipos. Entre ellos, hay un grupo sin ácidos grasos (isoprenoides y esteroides), que constituyen vitaminas (A, K, D), colesterol, Hormonas sexuales y ácidos biliares. Página 17

18 Los lípidos se pueden obtener de diferentes formas: A PARTIR DE LA DIETA: Las grasas se ingieren en forma de triglicérido. En el proceso de digestión se rompen en ácidos grasos, que se absorben. Los lípidos en medio acuoso se compactan, pudiendo formar coágulos, por eso se transforman en Lipoproteínas: COLESTEROL, para ser transportado por la sangre. Hay tres tipos de colesterol: HDL: Colesterol bueno, porque no se engancha a las paredes de los vasos. VLDL LDL Las lipoproteínas tienen forma globular, con una parte de lípido y otra parte de proteína, que es la que indica dónde debe ir esa grasa. Cuando acabamos de comer (hay niveles elevados de grasa), se forman unas lipoproteínas llamadas Quilomicrones, que pasan por todo el organismo dejando lípidos en las células, músculo, etc. Por último van al hígado, donde se transforman en HDL, VLDL o LDL. A PARTIR DE LOS LÍPIDOS ACUMULADOS: El tejido adiposo se encuentra en forma de triglicérido, que se debe romper en ácidos grasos. Para ir hasta el músculo, se necesita de la Albúmina, una proteína que lo transporta. Si se han liberado muchas grasas, pero no se dispone de suficiente albúmina (gente poco entrenada), se pueden compactar y obstruir los capilares, o incluso producir un infarto. Los lípidos de más se guardan directamente en forma de triglicérido (subcutáneo, músculo ) Los glúcidos de más se transforman en triglicéridos (mediante un proceso anabólico, se necesita energía) y también se almacenan. Cuando se rompe un triglicérido para poder ser metabolizado, se obtiene un glicerol libre, que unía los tres ácidos grasos. Ese glicerol va al hígado, y se transforma en glucosa. Página 18

19 ESQUEMA DEL PROCESO: Aunque en la teoría se debería de poder, en la práctica no se puede obtener energía exclusivamente de la grasa, ya que el ciclo va muy lento. Como varía el número de carbonos de los ácidos grasos (8 18) unos son más energéticos que otros. La media es que por cada ácido graso se obtienen 129 ATP. Página 19

20 EJEMPLO DE METABOLISMO DE UN ÁCIDO GRASO DE 16 CARBONOS: Página 20

21 8- METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS Y DE LAS PROTEÍNAS: Las proteínas son la substancia menos importante desde el punto de vista del metabolismo. Están formadas por aminoácidos (aa) unidos entre sí. Hay 20 tipos de aminoácido, que se van combinando para formar diferentes tipos de proteína. De esos 20, hay 11 que los humanos no podemos sintetizar (crear), por eso se llaman aminoácidos esenciales, y que debemos ingerir en la dieta. Si faltan aminoácidos, no se pueden crear proteínas, y esos aminoácidos deben ser metabolizados como energía, o almacenados como lípido o glúcido (no hay reservas de proteínas). Las proteínas vegetales son de baja calidad comparada con la animal, porque le falta algún aminoácido esencial. Combinando cereales (arroz), con legumbres (lentejas), se consigue un aporte correcto de aminoácidos. Al comprar un suplemento proteíco (aminoácidos), tenemos que comprobar que contenga los 11 esenciales, si no, utilizaremos esos aminoácidos como energía. Cada aminoácido está formado por un grupo ácido y un grupo amino. El grupo ácido son carbonos, y pueden entrar al metabolismo en varios puntos. Puede transformarse en: GLUCOSA Acetil-CoA LÍPIDOS Acetil-CoA ENERGÍA (Ciclo de Krebs y Cadena respiratoria) Por otra parte, el grupo amino es tóxico, ya que contiene nitrógeno. Debe ser llevado al riñón para transformarlo en urea, y eliminarlo con la orina. Por esto, si ingerimos un exceso de proteína que no utilizamos, el riñón tiene que hacer más esfuerzo para eliminar la urea. Las proteínas formadas tienen principalmente una función plástica (crear tejido), pero también se pueden transformar. No hay almacén de proteínas, por eso el músculo es el tejido de donde más fácil se pueden obtener. Si en un ejercicio utilizamos proteínas, estamos degradando el músculo u otros tejidos. Utilizaremos proteínas al final de un ejercicio. Si utilizamos las proteínas para transformarlas en glucosa, y luego utilizarlas para obtener energía, obtendremos 4Kcal/g, pero a baja eficiencia (4,48Kcal/LO₂). Página 21

22 Otra función importante de las proteínas dentro del metabolismo es la de actuar de puntos de control en las diferentes vías energéticas: Las Enzimas. Siempre hay algún paso que es limitante, por eso, al hacer ejercicio el número de enzimas aumenta. Los reguladores hacen que las vías metabólicas funcionen o no, pero también actúan de Antioxidantes: Los procesos de obtención de energía no siempre son perfectos. Por ejemplo: En la cadena respiratoria, a veces se escapa un oxígeno libre con carga negativa, y puede unirse a la membrana celular, dañándola, o al ADN, provocando mutaciones. Estas partículas que se escapan se llaman Radicales Libres, y se producen más cuando la cadena respiratoria trabaja mucho más deprisa. Por ejemplo, durante el ejercicio, tras una gran comida Los antioxidantes (Reguladores) se unen a los radicales libres y son expulsados, evitando que se dañen las estructuras. Página 22

23 INTEGRACIÓN METABÓLICA Y EJERCICIO La integración metabólica es la combinación de las diferentes vías metabólicas para la obtención de la demanda energética. Depende de varios factores: Intensidad Duración Dieta Forma física. Durante un ejercicio, a través del metabolismo se dará la energía suficiente para su ejecución. La producción de energía es un proceso continuo, y según la tipología del ejercicio predominará una forma u otra de obtención de energía. Página 23

24 1- SISTEMA ANAERÓBICO ALÁCTICO: Substrato preferente: Fosfocreatina y ATP Almacén: Músculo Utilización Rápida Energía limitada: ATP: 5 segundos (al 70%) PC: 14 segundos (al 70%) Sin Oxígeno 2- SISTEMA ANAERÓBICO LÁCTICO: Substrato preferente: Glucógeno Almacén: Músculo Utilización Rápida Energía limitada: 2 minutos Sin Oxígeno 3- SISTEMA AERÓBICO: Substrato preferente: Glucosa y ácidos grasos Almacén: Hígado y tejido adiposo Utilización Lenta Energía: Glucógeno y glucosa: 70 minutos Ácidos Grasos: 70 horas Con Oxígeno Página 24

25 CONTROL NEUROENDOCRINO Los seres humanos recibimos infinidad de información interna y externa, que estimula nuestro sistema nervioso. Nuestro sistema nervioso también puede estimular al sistema endocrino (glándulas), segregando Hormonas. La respuesta al ejercicio está controlada por el sistema nervioso y el sistema endocrino. Las catecolaminas (adrenalina y noradrenalina) son las principales hormonas implicadas en la respuesta al ejercicio. La respuesta parece estar más relacionada con la intensidad que con la carga absoluta. Las hormonas se producen en pequeña cantidad, y en seguida desaparecen de la sangre. Hay de dos tipos: Hidrosolubles: (acción instantánea) Son solubles en agua, no pueden pasar la membrana celular. La hormona se segrega, va a la célula y se queda en la membrana, dando la señal y desaparece. Por ejemplo: Insulina, Adrenalina Liposolubles: (acción más lenta y continua) Pueden pasar dentro de la célula. Por ejemplo: Esteroides, factores de crecimiento, hormonas sexuales Cada hormona tiene un objetivo o tejido en el que actúa. Hay algunas hormonas que actúan en general. 1- HORMONAS IMPORTANTES EN EL METABOLISMO GLUCAGÓN: Se forma en el páncreas. Se segrega cuando hay un nivel bajo de glucosa en sangre (hipoglucemia). Va al hígado, estimulándolo, y provocando que transforme el glucógeno acumulado en glucosa (glucogenólisis). También estimula la gluconeogénesis (transformar el lactato en glucosa). INSULINA: Se forma en el páncreas. Se segrega cuando hay niveles muy altos de glucosa en sangre (hiperglucemia). Actúa sobre el hígado, músculo y tejido adiposo para que capten la glucosa: Hígado: para que almacene glucógeno. Músculo: para que almacene glucógeno. Tejido adiposo: Para que lo almacene en forma de triglicéridos Una cantidad elevada de glucosa en un ejercicio (descanso, etc.) puede ser contraproducente, porque se segrega insulina, y eso estimula que la glucosa se transforme en glucógeno y triglicéridos, disminuyendo la cantidad total de glucosa en sangre. Es mejor incorporarlo en pequeñas tomas. Página 25

26 CATECOLAMINAS: Son las principales hormonas implicadas en la respuesta al ejercicio. Se liberan más cuanto más intenso es el ejercicio, y cuando hay falta de oxígeno. Son la Adrenalina (Epinefrina), y la Noradrenalina (Norepinefrina). Tienen efectos similares, aunque diferentes células objetivo. ADRENALINA: Se forma en las glándulas adrenales (suprarrenales). Se segrega ante un peligro, duna situación de tensión, preparación para una acción Incrementa la frecuencia cardiaca, la presión sanguínea y la frecuencia ventilatoria. Actúa sobre el Hígado: Estimula la gluconeogénesis y la glucogenólisis. Actúa sobre el Tejido adiposo: moviliza los triglicéridos a ácidos grasos. Actúa sobre el músculo: transforma el glucógeno en glucosa. Página 26

27 VALORACIÓN DEL METABOLISMO El metabolismo viene determinado por diferentes situaciones: METABOLISMO BASAL: Sin ninguna actividad orgánica. Sin haber comido en las dos horas anteriores. METABOLISMO DE REPOSO: Sin actividad física. METABOLISMO DE TRABAJO: Con actividad física. La medida del metabolismo, dentro de estas situaciones, depende de varios factores: La actividad física: A más actividad, mayor gasto energético. Acción de los alimentos: Se desprende mucha energía, sobretodo en forma de calor. Edad: Cuando crecemos, el metabolismo es mucho más activo. Hormonas: Las catecolaminas y los estados de nerviosismo incrementan el metabolismo. Fiebre: Cuando sube la temperatura, aumenta la acción enzimática. Temperatura ambiental: Los extremos incrementan el metabolismo. Con mucho frio, temblamos para que aumente la temperatura, incrementando el gasto energético. Con el calor, se incrementa la circulación sanguínea para poder eliminar el calor más rápido. Desnutrición: Debido a ella, el metabolismo disminuye entre un 10 y un 20%. Embarazo: El gasto metabólico aumenta. Página 27

28 1- MÉTODOS DE MEDIDA DEL METABOLISMO (CALORIMETRÍA): Hay métodos de medida directos e indirectos: CALORIMETRÍA DIRECTA: CAMARA HERMÉTICA: Se mete al individuo en una cámara sellada, y se mide todo el CO₂ que expulsa y el Oxígeno que consume, y la humedad del aire (sudor) que produce. El inconveniente para realizar una prueba de esfuerzo en una cámara hermética, es que la máquina (cinta, bicicleta ) también produce energía disipada en forma de calor, lo que se debe tener en cuenta. Por la concentración de CO₂ no hay problema, ya que se puede inyectar oxígeno (se mide previamente). CALORIMETRÍA INDIRECTA: Hay dos tipos de calorimetrías indirectas: CIRCUITO CERRADO: El oxígeno utilizado y el CO₂ expulsado se queda siempre en el mismo sitio aislado del exterior (no se renueva el aire). CIRCUITO ABIERTO: Asumimos los porcentajes normales de Oxígeno y CO₂ en el aire ( 20% O₂, 0,03% CO₂), y se compara con lo que expulsa la persona. Se tiene que tener en cuenta la altitud a la que se realiza la prueba. Saco de Douglas: Se utilizaba cuando empezaban las pruebas de esfuerzo. Se espiraba en el saco, y se analizaban los gases en éste. Analizador de gases de laboratorio: Máscara que analiza los gases espirados por el sujeto. Analizador de gases telemétrico: Máscara unida a una mochila (portátil), que envía los datos a una estación para procesarlos. Es igual que la anterior, pero permite poder realizar la prueba con mayor autonomía. Página 28

29 2- CONSUMO DE OXÍGENO El consumo de oxígeno permite medir el metabolismo de trabajo. Para poder comparar el consumo de oxígeno de sujetos con masa corporal diferente, se expresa en: ml / kg / min (Se puede usar litros o mililitros) En reposo, el consumo de oxígeno es aproximadamente ml/min en un hombre de 70kg (2,8-4,3 ml / kg / min). En un ejercicio máximo (VO₂max) llega hasta los ml / kg / min. En casos excepcionales (deportistas de élite) puede llegar a ml / kg / min. CONSUMO DE OXÍGENO EN TRABAJOS DE CARGA CONSTANTE: Aunque tengamos la misma carga durante todo el ejercicio, se puede llegar a la fatiga, y que el consumo de oxígeno varíe a lo largo de éste. Se distinguen tres etapas: 1. AUMENTO PROGRESIVO: El inicio se puede hacer gracias al sistema anaeróbico, (ATP-PC y Glucógeno, seguidamente). Mientras el sistema cardiorespiratorio se adapta, poco a poco va aumentando el consumo de oxígeno, y se pasa progresivamente al sistema aeróbico. 2. ESTADO ESTABLE: Hay un equilibrio entre lo que consumimos y el metabolismo del cuerpo en ese momento. 3. RETORNO A LOS VALORES DE REPOSO (Deuda de O₂ / Consumo de O₂ post-ejercicio): Los parámetros fisiológicos siguen muy elevados incluso después de que el ejercicio cesa. Poco a poco los valores van tornando a la normalidad. Página 29

30 CONSUMO DE OXÍGENO EN TRABAJOS DE CARGA VARIABLE: La carga se va incrementando progresivamente. Nos permite medir el consumo máximo de oxígeno (VO₂max) y, a partir de aquí, determinar el umbral aeróbico y anaeróbico. En el momento en el que no se puede mantener la carga, se llega al VO₂max. Página 30

31 CONSUMO MÁXIMO DE OXÍGENO (VO₂max): Depende de diversos factores: EXÓGENOS: Intensidad, duración del ejercicio Posición Masa muscular: Importante, se debe indicar las partes del cuerpo que se han movilizado durante la prueba. No es lo mismo solo brazos que todo el cuerpo Entrenamiento: A mayor entrenamiento, mayor consumo. Factores ambientales: Temperatura, altitud, etc. Edad: Va aumentando hasta la edad de en chicos y en chicas. Después se estabiliza. Se puede modificar con entrenamiento. ENDÓGENOS: Factores centrales: Volumen minuto cardíaco (VMC = FC x VS): A mayor volumen, mayor VO₂max. Retorno venoso Contenido y saturación de hemoglobina: A mayor hematocrito, mayor VO₂max. Oxígeno en el aire inspirado: A mayor altitud, menor VO₂max. (cuesta más) Ventilación pulmonar Difusión de los gases en la membrana alveolo-capilar Factores periféricos: Irrigación muscular (capilaridad): Aumenta con el ejercicio. Difusión del oxígeno de capilar a la célula muscular Eficacia de las mitocondrias (número, tamaño, contenido, actividad enzimática): Aumenta con el ejercicio. Combustible utilizado: Si utilizamos lípidos, aumenta el VO₂max. Página 31

32 3- DEUDA DE OXÍGENO DÉFICIT DE OXÍGENO: Diferencia entre el valor de O₂ teórico que necesitamos y el O₂ real que captamos. El inicio de un ejercicio, sea cual sea la intensidad, se puede hacer gracias al sistema anaeróbico, (ATP-PC y Glucógeno, seguidamente). Mientras el sistema cardiorespiratorio se adapta, poco a poco va aumentando el consumo de oxígeno, y se pasa progresivamente al sistema aeróbico. En esas fases iniciales, el consumo de oxígeno es menor al de la necesidad real, para el esfuerzo que se está realizando. FASE ESTABLE: Durante la fase de estabilidad, se equipara el consumo de oxígeno a la actividad que se está realizando, pero se acarrea la deuda de la primera fase de la actividad. DEUDA DE OXÍGENO: Es el volumen extra de oxígeno que se necesita para restaurar los diversos sistemas energéticos una vez finalizado el ejercicio. Es donde se paga el oxígeno necesario para que el músculo y el organismo vuelvan a la normalidad (Recuperación del ATP-PC y glucógeno, y eliminación del lactato). El consumo de oxígeno en esta fase es superior a la necesidad de la actividad que se está realizando. FASES DE LA DEUDA DE OXÍGENO: FASE INICIAL RÁPIDA [3 minutos]: Se recuperan los elementos alácticos (ATP-PC) FASE SEGUNDA LENTA [de 0,5 1 2 horas]: Eliminación de los residuos lácticos. Se recupera rápido al principio, pero después la velocidad es más lenta (la curva de recuperación no es recta) FASE ULTRALENTA [+ de 2 horas]: Resíntesis de glucógeno. Se recupera rápido al principio, pero después la velocidad es más lenta (la curva de recuperación no es recta). Después del ejercicio, si no comemos nada, regeneramos los depósitos de glucógeno a partir del Ciclo de CORI, de proteínas y del glicerol de los triglicéridos. No podemos transformar los ácidos grasos en glúcidos. Página 32

33 4- ACUMULACIÓN DEL LACTATO El ácido láctico se produce en condiciones anaeróbicas, y durante el déficit de oxígeno. Si se mantiene estable, quiere decir que hay un aporte aeróbico de energía. Los niveles de lactato en sangre son: En reposo: 2 mmol/l Umbral Anaeróbico: 4 mmol/l Un incremento de ácido láctico en el organismo, provoca diversos cambios: A nivel periférico: - Disminución del ph - Taponamiento del ph por bicarbonato - Formación de CO2 A nivel ventilatorio: - Aumento de la ventilación no lineal - Aumento de la eliminación de CO2 El ácido láctico se produce en el músculo, y cuando pasa a la sangre, pasa a ser lactato, y se disocia de un hidrógeno con carga positiva. Esto hace que baje el PH de la sangre. El PH en condiciones normales es de 7,36 7,44, y si baja mucho podemos llegar a entrar en coma, o a morir. Para neutralizarlo, el organismo libera substancias como el bicarbonato (también hemoglobina, proteínas del plasma y fosfato), que reaccionan con el hidrógeno libre. De estas reacciones se produce CO₂, que debe ser expulsado por la respiración, por lo que se incrementa la frecuencia ventilatoria. (El PH se mantiene gracias a los pulmones y a los riñones). La concentración de lactato se relaciona con el umbral anaeróbico: Ese momento, en el que la espiración de CO₂ es mayor que el consumo de O₂ (R > 1), se entra en la fase anaeróbica. Es una forma menos precisa de señalar el umbral anaeróbico (lo ideal es mediante un análisis de lactato en sangre). UMBRAL ANAERÓBICO: 4mMol/L o cuando R > 1. Página 33

34 Tenemos un mecanismo de protección, para no producir demasiadas cantidades de lactato: Cuando se produce mucho lactato, se inhibe glucólisis (la glucosa no pasa a piruvato) También nos empezamos a encontrar mal (mareos, malestar ), que nos hace abandonar la actividad. ELIMINACIÓN DEL LACTATO: El lactato se puede eliminar en el músculo, o en el hígado: EN EL MÚSCULO: Dentro del músculo, el ácido láctico puede transformarse en piruvato, y de ahí, transformarse en: - Energía: En el Ciclo de Krebs. - Glucosa: (en el músculo es poca cantidad, se hace más en el hígado) EN EL HÍGADO: El ácido láctico puede realizar el ciclo de Cori. Sale a la sangre, y va hasta el hígado. Allí se transforma en glucosa, se devuelve a la sangre, y de ahí al músculo, donde se transforma en glucógeno. Los niveles de lactato alcanzados dependen de: 1- La capacidad de formar lactato de los músculos (fibras, sustrato, enzimas). Las fibras rápidas producen mucho lactato. Normalmente tenemos 50 % F.L. y 50 % F.R. La composición muscular tiene que ver con la genética, pero con el entrenamiento se puede variar. 2- La capacidad de neutralizarlo: La capacidad de neutralizar y eliminar el lactato mejora mucho con el entrenamiento. Aumentan las concentraciones de Bicarbonato, hemoglobina, proteínas del plasma y fosfato (para neutralizar el PH) 3- La capacidad de limpiarlo 4- La intensidad del ejercicio 5- La duración del ejercicio Página 34

35 5- UMBRAL AERÓBICO Y ANAERÓBICO Los niveles de lactato en sangre nos sirven para determinar el umbral aeróbico y el anaeróbico. Hay tres fases: FASE 1 FASE 2 FASE 3 Metabolismo Predominante Aeróbico Anaeróbico Substrato predominante Grasas > HC HC > Grasas Tipo de fibra predominante I (ST) I (ST), IIA (FTa) I (ST), IIA (FTa), IIB (FTb) Intensidad relativa (% VO₂Max) Frecuencia cardiaca Lactato en sangre (mmol/l) < > 4 FASE 1: La concentración de lactato es constante (se va eliminando a un ritmo igual al de producción) FASE 2: Se duplica la concentración de lactato. FASE 3: Aumento desproporcionado del volumen espirado. Se respira más deprisa. No se da a vasto para eliminar la producción de lactato. Página 35

36 DETERMINACIÓN DE LOS UMBRALES: 1. MÉTODO METABÓLICO: Es el método más fiable. Se utilizan análisis de lactato en sangre (pinchazo en la oreja) realizados de forma seriada durante el ejercicio. Se puede establecer el umbral anaeróbico individual (No para todos es 4, puede variar ligeramente). El Umbral Anaeróbico será el valor de lactato que ya no se pueda mantener constante. A partir de ahí se eleva exponencialmente. 2. MÉTODO VENTILATORIO: A partir del consumo de oxígeno o del volumen expirado, podemos determinar la fase en la que estamos. El grafico de la ventilación presenta dos cambios en su linealidad que corresponden al umbral aeróbico y anaeróbico. El Umbral anaeróbico es el momento en el que la R se acerca o sobrepasa la unidad. La fracción espirada de CO₂ alcanza su valor máximo. Umbral aeróbico: Incremento del VCO₂ Reducción de la fracción espirada del oxígeno (FeO₂) Aumento del VE/VO₂ Estabilidad del VE/VCO₂ Umbral anaeróbico: Aumento del VCO₂ Aumento de la ventilación Reducción de la fracción espirada de CO₂ (FeCO₂) Aumento del VE/VCO₂ R supera el valor 1 Página 36

37 Como no siempre se pueden hacer análisis de gases ni pruebas de lactato, existen otros test: 3. TEST DE CONCONI: Determina el umbral anaeróbico a partir de un parámetro fácil de evaluar: la relación Frecuencia cardiaca - Velocidad. La velocidad se va aumentando cada x tiempo. Llega un punto que por mucho que aumentemos la velocidad, la FC. Ya no aumenta linealmente. El punto de inflexión se correlaciona con el umbral anaeróbico. Es un método criticado. Página 37

38 ADAPTACIONES AL ENTRENAMIENTO A nivel celular, endocrino y neuronal, se producen adaptaciones en: Adaptaciones Neuromusculares Unidades motoras, sistemas de control Estructura muscular, tipos de fibras Adaptaciones metabólicas A nivel muscular Fuentes energéticas Supercompensación de glucógeno 1- ADAPTACIONES NEUROMUSCULARES El músculo está formado por sarcómeros. Cada sarcómero tiene filamentos de actina y de miosina, que permiten la contracción muscular. Los filamentos de actina están anclados a las bandas A. Los de miosina tienen cabezas, que pueden insertarse en los receptores de la actina. Para la contracción se necesita ATP y Calcio (Ca²+). Esto hace que la miosina se enganche a la actina y tracciona de ella hacia el centro. El sarcómero se acorta, y la suma de todos ellos comporta la contracción muscular. Página 38

39 HIPERTRÓFIA Y MICRORROTURAS: Justo después de terminar el ejercicio, hay zonas de la fibra que se rompen (microrroturas). Cuanto mejor entrenada esté la persona, menos se producirán. También se produce la Hipertrofia aguda (temporal) porque han entrado líquidos en el músculo. La Hipertrofia crónica se produce progresivamente, por supercompensación (el músculo se va adaptando). UNIDADES MOTORAS: El músculo está enervado por nervios y placas motoras (que no llegan a tocar físicamente al músculo). La comunicación entre placa motora y músculo se hace mediante substancias químicas llamadas neurotransmisores. Cuanta más precisión tiene el músculo, sus unidades motoras menos fibras enervan (hay mayor grado de variación en la estimulación). Si el número de neurotransmisores aumenta, una misma unidad motora estimulará más fibras: las fibras se vuelven rápidas. Cuantas más unidades motoras se activen, más fuerza ejercerá el músculo. Si necesitamos ejercer mucha fuerza, se activarán muchas unidades motoras, y si necesitamos un movimiento suave, se activarán pocas unidades motoras. Cuando unas fibras se fatigan, se activan otras para cubrir el déficit. La fuerza que puede ejercer una unidad motora varía según el estado anímico y el grado de entrenamiento. Si una unidad motora (200 fibras) puede llegar a una fuerza de 1Kg, un músculo con 250UM podrá mover 250Kg. RECEPTORES SENSORIALES DEL MÚSCULO: Son mecanismos de control de la elongación y de la tensión del músculo, que evitan lesiones. Los más importantes son: Tendinosos de Golgi: Se encuentran en el tendón, y detectan la tensión. Hacen que el músculo se relaje para evitar que el tendón se parta con tanta tensión. Husos Neuromusculares: Se encuentran en las fibras del músculo, y detectan la elongación del músculo. Cuando se detecta una elongación rápida del músculo, hace que se contraiga, para evitar una lesión muscular. Con el entrenamiento, el músculo y el tendón mejoran (son más fuertes), pero la sensibilidad de los tendinosos de Golgi disminuye, por lo que es más fácil lesionarse. Página 39

40 PLASTICIDAD MUSCULAR (COMPOSICIÓN): Los músculos pueden ser de contracción rápida (Fásicos), o de contracción lenta (Tónicos). Todos tienen dos tipos de fibras: Rápidas (Dentro de estas hay de 2 tipos) Lentas (En músculos posturales son más abundantes) La proporción es normalmente, un 50% de fibras rápidas, y un 50% de fibras lentas. Pero depende de muchos factores: Diferencias Musculares. Diferencias intramusculares Diferencias por sexo Esta proporción se puede variar con el entrenamiento, haciendo que las fibras se modifiquen. (Aunque cuesta más pasar de fibras lentas a rápidas). PATRÓN DE ACTIVIDAD ELÉCTRICA: MORFOLOGÍA FTb FTa ST Color Blanco Blanco/Rojo Rojo Diámetro de la Fibra Intermedio Capilares / m² Intermedio Volumen mitocondrial Intermedio HISTOLÓGIA / BIOQUÍMICA IIB / FG IIA / FOG I / SO Miosina-ATPasa Capacidad de segregación de Ca²+ Intermedio / Capacidad Glucolítica Capacidad oxidativa Intermedio / FUNCIÓN Y CONTRACCIÓN FF (FT) FR (FT) S (ST) Velocidad de contracción Velocidad de relajación Resistencia a la fatiga Moderado / Fuerza de contracción Intermedio Página 40

41 2- ADAPTACIONES METABÓLICAS AL ENTRENAMIENTO DE RESISTENCIA El entrenamiento de resistencia implica adaptaciones principalmente en el sistema aeróbico. También se producen adaptaciones metabólicas a nivel muscular. SISTEMAS AERÓBICOS (S.Cardiorespiratorio y Transporte de oxígeno): La capacidad para realizar un ejercicio submáximo aumenta. Aumenta la capacidad aeróbica máxima (VO₂Max). Este es un valor que varía mucho de una persona a otra, y respondemos al entrenamiento de forma muy diferente unos de otros. ADAPTACIONES METABÓLICAS (a nivel muscular): Aumento de la proporción de fibras ST (tipo I, Lentas). - Las fibras se hacen más estrechas (el O₂ llega antes al interior de la célula) - Aumenta la capilaridad (se crean capilares nuevos para irrigar el músculo y tener más aporte de O₂) - Aumento de la medida, número y eficacia de las mitocondrias. Aumenta la mioglobina, para transportar más O₂ Mayor utilización de glucógeno y grasas. - Mejora el Ciclo de Krebs y la BetaOxidación. - Las reservas totales de glucógeno aumentan, y se tiende a ahorrarlo (se utilizan preferentemente grasas). También mejora la capacidad de resintetizar el glucógeno (se recupera más rápido). Página 41

42 3- ADAPTACIONES METABÓLICAS AL ENTRENAMIENTO DE VELOCIDAD / FUERZA Implica las dos vías anaeróbicas (láctica y aláctica), principalmente. También se producen adaptaciones metabólicas a nivel muscular. A NIVEL MUSCULAR: Aumento de la proporción de fibras FT (rápidas) - Aumenta el diámetro de las fibras. Mejora el sistema ATP-CP y su resíntesis (no aumentan las reservas) Incremento de las enzimas glucolíticas (mayor capacidad de producir lactato, y mayor tolerancia) Incremento de la capacidad para neutralizar el lactato. No aumenta el VO₂Max A NIVEL DE FUENTES DE ENERGÍA: Mayor eficiencia (Por cada ATP, más conexiones de actina-miosina) Mayor rapidez en la utilización del PC. Niveles más altos de glucógeno. Mayor velocidad de recuperación de los almacenes de glucógeno. Otras adaptaciones: Mejora del rendimiento y retardo en la aparición de la fatiga. Mejora la coordinación en la activación de unidades motoras. Mejora la capacidad aeróbica (ya que se trabajan estos procesos, para el restablecimiento de las vías anaeróbicas). Página 42

43 SISTEMA CARDIOVASCULAR El sistema cardiovascular está compuesto por tres grandes elementos: Sangre. (Fluido) Vasos sanguíneos. (Vías /Carreteras) Corazón. (Bomba impulsora) SANGRE: Es el fluido que transporta los nutrientes que necesitan las células. Está compuesto por: El plasma (55-60% del volumen total) 90% de agua 7% de proteínas plasmáticas 3% de nutrientes, electrolitos, enzimas, hormonas, anticuerpos y productos de desecho. Fracción corpuscular (40-45% del volumen total) glóbulos rojos (eritrocitos) (99%) glóbulos blancos (leucocitos) plaquetas (trombocitos) Hematocrito (%) = Glóbulos rojos / sangre x 100 Página 43

44 VASOS SANGUÍNEOS: Arterias: Grandes vasos que salen del corazón, musculares y elásticos. Continúan en las arteriolas. Capilares: Paredes finas que permiten el intercambio entre la sangre y los tejidos. Venas: Grandes vasos que retornan al corazón. Las vénulas continúan en las venas. CORAZÓN: Página 44

45 1- ADAPTACIONES CARDIOVASCULARES AGUDAS AL EJERCICIO (Durante la Práctica): La capacidad de mantener un esfuerzo o actividad física depende de la capacidad de proporcionar oxígeno a los tejidos activos. El control de respuesta cardiovascular se realiza gracias a la interrelación de diversos mecanismos mecánicos, nerviosos y hormonales, que permiten aumentar rápidamente la actividad y los efectos del sistema circulatorio. El principal factor que se modifica con la actividad física es el volumen sistólico o volumen de sangre que bombea en cada latido, que sale desde el ventrículo izquierdo, y este puede variar por múltiples factores. A continuación se revisan los más importantes que afectan al metabolismo cardíaco y el volumen sistólico: PRECARGA: Según la ley de Frank-Starling, el corazón bombea todo el volumen de sangre que le llega. La precarga está determinada por la cantidad de sangre que retorna al corazón, es decir, por el retorno venoso. Este retorno sanguíneo se ve dificultado por la gravedad y por tanto necesita mecanismos para poder favorecer que la sangre vuelva al corazón. Los factores que modifican el retorno venoso son: Volumen minuto cardíaco (VMC): En actividades físicas de resistencia, la salida de sangre al corazón y el retorno venoso se equilibran y son similares. Volemia: en reposo ciertos órganos actúan como almacenes de sangre (bazo, hígado). Durante la actividad física estos órganos se contraen debido a la estimulación nerviosa simpática y expulsan la sangre estancada hacia la circulación general. Por tanto, en la actividad física aumenta el volumen de sangre circulante. En caso de realizar una actividad física de larga duración, en tiempo de calor y sin reposición de líquidos, el organismo puede perder una gran cantidad de líquidos corporales. Como consecuencia, disminuirá la volemia y se dificultará la respuesta cardiocirculatoria. Bomba muscular: La masa muscular activa comprimirá las venas, como si las exprimiera, ayudando o facilitando el retorno de la sangre hacia el tórax. La sangre no vuelve atrás porque las venas disponen de válvulas. La actividad de la bomba muscular es importante en ejercicios realizados pie. Al pararse, la bomba deja de funcionar y puede acumularse sangre en las venas, reduciendo el retorno venoso, el VMC y dando lugar a una falta de irrigación del SNC (lipotimias). Bomba respiratoria: Los cambios de presión intratorácica debidos a los movimientos respiratorios (especialmente del diafragma) también actúan sobre el retorno venoso. En inspiración, la presión de las venas abdominales aumenta y la presión de las venas intratorácicas disminuye, aspirando sangre hacia el corazón. Tono venoso: a consecuencia de la estimulación simpática generalizada se produce un aumento del tono venoso, vasoconstricción, que da lugar a una disminución de la capacidad de reserva de las venas y permite devolver un mayor volumen de sangre hacia el corazón. Página 45