Bioenergética del Ejercicio: Los Tres Sistemas Metabólicos para la Producción de ATP

Sistema de los Fosfágenos: Energía Inmediata

Este sistema proporciona energía en actividades de muy alta intensidad y corta duración, y es crucial al inicio de cualquier actividad física. Los sustratos más importantes son el ATP y la Fosfocreatina (PC).

Adenosín Trifosfato (ATP)

• El ATP se hidroliza gracias a la enzima ATPasa, ubicada en las cabezas de la miosina, para desencadenar el desplazamiento de la actina, lo que resulta en la contracción muscular.
• La energía liberada aproximada en la hidrólisis durante el ejercicio es de unas 7300 calorías (dependiendo de la temperatura y el pH).
• Esta energía se utiliza, además del trabajo muscular, para la síntesis metabólica.
• Las reservas de ATP se agotan rápidamente (aproximadamente en 1 segundo) durante el esfuerzo físico máximo.

Fosfocreatina (PC)

• Permite la resíntesis rápida de ATP después de su utilización.
• La enzima que cataliza esta reacción es la Creatina Quinasa (CPK), la cual se activa con el aumento de la concentración de ADP.
• Las reservas de PC en la célula muscular se agotarían en aproximadamente 2 segundos durante ejercicios muy intensos si solo se dependiera de este sustrato para mantener el trabajo en desarrollo.

Glucólisis Anaeróbica: Producción de Lactato

A través de este sistema, solo los hidratos de carbono pueden metabolizarse en el citosol de la célula muscular para obtener energía sin la participación directa del oxígeno.

• Duración: Proporciona energía suficiente para mantener una intensidad de ejercicio desde pocos segundos hasta aproximadamente 1 minuto.
• Transporte de Glucosa: El paso de glucosa al interior celular se realiza por transporte facilitado (difusión facilitada) gracias a un transportador de membrana llamado GLUT 4.

Ciclo de Cori (Ciclo Alanina-Glucosa)

Este ciclo describe la interconexión metabólica entre el músculo y el hígado:

1. La alanina se sintetiza en el músculo a partir del piruvato (procedente de la glucosa).
2. La alanina viaja por la sangre hasta el hígado.
3. El hígado convierte la alanina en glucosa y urea.
4. La glucosa es devuelta a la sangre para su transporte al músculo como sustrato energético.

Durante el ejercicio, el aumento de la producción y salida de alanina del músculo ayuda a mantener la glucosa sanguínea, esencial para las necesidades del sistema nervioso y de los músculos activos.

Sistema Aeróbico (Oxidación)

Este sistema utiliza oxígeno para generar grandes cantidades de ATP a partir de carbohidratos, grasas y, en menor medida, proteínas. Ocurre dentro de la mitocondria.

Conversión de Piruvato a Acetil-CoA

El piruvato formado en la glucólisis, al ingresar en la mitocondria, es transformado en Acetil Co-A por la enzima Piruvato Deshidrogenasa (PDH), permitiendo su ingreso al Ciclo de Krebs.

Lactato Deshidrogenasa (LDH)

Esta enzima, ubicada en el citosol, es clave en el metabolismo anaeróbico, catalizando la conversión reversible de piruvato a lactato.

Ciclo de Krebs (Ciclo del Ácido Cítrico)

El Ciclo de Krebs es la vía metabólica central donde convergen los sustratos energéticos:

• Sustratos: Hidratos de carbono, grasas y, en menor grado, proteínas.
• Rendimiento: La energía obtenida es significativamente mayor que la producida por la vía de la glucólisis.
• Productos: Se obtiene una pequeña cantidad de ATP directamente, se forma CO₂ y se generan hidrogeniones (electrones).
• Función Principal: Generar electrones para su paso por la cadena respiratoria.

Regulación del Ciclo de Krebs y Cadena Respiratoria

La enzima limitante clave en el Ciclo de Krebs es la Isocitrato Deshidrogenasa, la cual es:

• Inhibida por el ATP.
• Estimulada por el ADP.

Además, tanto el ADP como el ATP estimulan e inhiben, respectivamente, el transporte en la cadena de electrones (Fosforilación Oxidativa), donde se resintetiza la mayor cantidad de ATP al reaccionar los electrones con O₂ para formar H₂O, gracias al acoplamiento entre los fenómenos de oxidación y reducción.

Metabolismo de los Lípidos (Grasas)

Lipólisis

Para su utilización energética, los triglicéridos (TG) deben descomponerse en sus unidades básicas: una molécula de glicerol y tres moléculas de Ácidos Grasos Libres (AGL). Este proceso se denomina lipólisis y es catalizado por las enzimas lipasas.

• El ejercicio físico de moderada intensidad estimula significativamente la lipólisis.
• El aumento de la concentración de AGL en la sangre facilita su transporte hacia las fibras musculares.

Beta-Oxidación

Una vez que los AGL entran a las fibras musculares, son activados enzimáticamente por el ATP. El proceso de catabolismo de las grasas se llama Beta-Oxidación, el cual produce Acetil Co-A. Este Acetil Co-A resultante pasa posteriormente al Ciclo de Krebs para la producción final de energía.