Fonts Energètiques i Vies de Producció d'ATP

→ Vies Energètiques

1. Introducció

• Tot organisme necessita energia per realitzar treball biològic.
• Exemple: durant la contracció i la relaxació muscular, es necessita una aportació contínua d’energia.

2. Fonts Energètiques

• L'ésser humà obté l'energia de la descomposició dels aliments.
• L'energia dels aliments no s’utilitza directament; es transforma fins obtenir un compost energètic, l'adenosíntrifosfat (ATP), que és la molècula energètica de l’organisme.
• ATP és la font d’energia immediata de la contracció muscular.
• Format per adenosina (adenina més ribosa) i tres grups fosfats, que són enllaços d’alta energia.
• ATP es forma a partir de: Hidrats de Carboni, Lípids i Proteïnes.
• Per poder utilitzar aquests compostos en la formació d’ATP, cal degradar-los en els seus compostos bàsics:
  • Hidrats de Carboni → Glucosa
  • Greixos → Àcids Grassos Lliures
  • Proteïnes → Aminoàcids

2.1 Hidrats de Carboni

• Els hidrats de carboni dels aliments es degraden fins a convertir-se en glucosa (monosacàrid).
• La glucosa pot circular per la sang i entrar a la fibra muscular per ser utilitzada.
• Si no es necessita de manera immediata, s’emmagatzema al múscul en forma de glucogen (polisacàrid).
• L’altre gran magatzem de glucogen en el nostre organisme és el fetge.
• També la glucosa pot incorporar-se al teixit adipós.
• Les reserves de glucogen hepàtic i muscular són limitades i depenen de la ingesta que en fem a través de l’alimentació.

2.2 Lípids

• Els greixos també poden ser utilitzats com a fonts energètiques.
• Les reserves energètiques de lípids són molt més grans que les dels hidrats de carboni i produeixen més energia que aquests.

2.3 Proteïnes

• La funció principal de les proteïnes no és produir energia, sinó formar estructures anatòmiques i enzims.
• Aporten entre el 5% i el 10% de l’energia total en exercicis molt prolongats o en situacions de dejú. Aporten menys energia que els hidrats de carboni i els lípids.
• L’excés en la ingesta de proteïnes forma glúcids i lípids, però no a l’inrevés.

3. Vies Energètiques

3.1 Sistema Anaeròbic Alàctic

• És la més senzilla i ràpida de posar en marxa. No necessita O2.
• Rep el nom de sistema ATP-PC, que utilitza ATP muscular i un altre compost, la fosfocreatina (PC).
• La fosfocreatina conté enllaços de fosfat rics en energia.
• L'energia alliberada per la descomposició de la PC no s’utilitza directament; reconstrueix ATP per mantenir-ne un subministrament constant.
• Les reserves musculars de PC són 4-5 vegades més grans que les d'ATP, però també són limitades; només permeten realitzar esforços en un període curt de temps (fins a 25 segons com a màxim, segons la intensitat).
• El sistema ATP-PC és essencial en les primeres etapes de la contracció muscular fins que entren en joc altres vies energètiques.
• És utilitzat en accions com llançaments, salts i sortides explosives.
• Durant la relaxació muscular, la resíntesi de la PC és ràpida (1-2 minuts).

3.2 Sistema Anaeròbic Làctic

• També rep el nom de sistema glucolític.
• El substrat utilitzat és la glucosa o glucogen. No necessita presència d'O2.
• El seu funcionament és més complex que el sistema ATP-PC; les reaccions químiques necessàries faran que la seva posada en marxa sigui més lenta.
• No produeix grans quantitats d’energia.
• Els sistemes anaeròbics (alàctic i làctic) són predominants durant els primers minuts (1-3) d’exercici d’intensitat elevada.
• En aquesta via, la descomposició de la glucosa (sense presència d'O2) produeix àcid làctic.
• L'acumulació d'àcid làctic disminueix el pH (acidificació) de la sang i del múscul, inhibint així els enzims glucolítics i la contracció muscular.
• Quan finalitza l’esforç, o si aquest es torna aeròbic, el cos neteja l'acumulació d'àcid làctic (es transforma en glucogen al fetge).
• Si s’acumulen grans quantitats de lactat (esforços màxims entre 60 i 90 segons), l’exercici es condemna a la finalització.
• Aquesta via és utilitzada principalment en proves com 400-800 metres.

3.3 Sistema Aeròbic

• O sistema oxidatiu és el més complex dels tres.
• Descomposa els substrats amb l'ajut d'O2 dins de les mitocòndries de les fibres musculars (via anaeròbica al citoplasma).
• Allibera una gran quantitat d’energia, però necessita una aportació constant d’oxigen als músculs actius.
• Degut a la seva complexitat i a la necessitat d’un funcionament cardiorespiratori òptim, triga entre 3 i 4 minuts a assolir les màximes possibilitats.
• Utilitza les tres fonts energètiques: hidrats de carboni, lípids i proteïnes.

3.3.1 Oxidació Hidrats de Carboni

• Hi ha tres fases: Glucòlisi, Cicle de Krebs i Cadena de transport d’electrons.
• La glucòlisi es realitza al citoplasma, sent un seguit de reaccions que produeixen àcid pirúvic. Amb presència d'O2, l'àcid pirúvic es degrada en Acetil CoA.
• Sense presència d'O2, l'àcid pirúvic es degrada en àcid làctic.
• Durant la glucòlisi i el cicle de Krebs s’allibera hidrogen, que és perjudicial per a la cèl·lula (augment de l’acidesa).
• L’hidrogen entra a la cadena de transport d’electrons (mitocòndria) per a la seva neutralització, formant H2O i també ATP.
• L’esgotament de les reserves de glucogen provoca una baixada brusca del rendiment, que és la típica “pàjara”.

3.3.2 Oxidació Lípids

• Els lípids són la despensa energètica principal i una font quasi inesgotable d’energia.
• Només es poden fer servir en presència d’oxigen.
• Tenen més protagonisme amb l’augment de la durada de l’exercici.
• Via útil per mantenir exercicis d’intensitat mitjana/baixa durant molt de temps, com entrenaments de llarga durada o esports de resistència.
• En repòs, el 70% de l’energia prové de l’oxidació de lípids.
• Les reserves de triglicèrids es troben en el teixit adipós i també en el propi múscul.
• Per obtenir Acetil CoA, els àcids grassos lliures passen per un procés anomenat betaoxidació.
• A partir d’aquí, el procés és idèntic: cicle de Krebs i cadena de transport d’electrons.
• L’oxidació de lípids produeix molta més energia que la dels hidrats de carboni.
• L’oxidació dels àcids grassos requereix més oxigen que els hidrats de carboni, per tant, l’ús de hidrats de carboni és més rendible.

4. Continuum de l’Energia

• La contribució de cada via energètica en la formació d’ATP està determinada per la intensitat i la durada de l’exercici.
• Mai participa una única via energètica en la formació d’ATP; segons les característiques de l’exercici, hi ha predominança d’una de les vies, però les altres també hi participen.
• En repòs (intensitat molt baixa i aportació d'O2), la fibra muscular utilitza quasi exclusivament àcids grassos.
• Quan iniciem l’activitat física (augmenta la intensitat), en les primeres fases de contracció muscular s’utilitzarà ATP i fosfocreatina.
• Com que les reserves d’ATP-PC són escasses, per continuar amb l’exercici entrarà en funcionament la via anaeròbica làctica.
• A partir dels 90 segons, si continuem amb l’exercici, i sempre que la intensitat d’aquest no sigui molt alta, entraran en acció les vies aeròbiques.