Sistemas Energéticos Celulares: ATP, Glucólisis y Metabolismo Oxidativo

Sustratos y Metabolismo Celular

• Sustratos: Hidratos de carbono (carbohidratos), lípidos (grasas) y proteínas.
• Metabolismo celular: Conjunto de reacciones químicas que experimentan los alimentos absorbidos (carbohidratos, grasas, proteínas) dentro de las células. Incluye la utilización continua y simultánea de estos sustratos. Las sustancias de desecho son eliminadas a la sangre y de ahí a los órganos encargados de su eliminación: pulmones (dióxido de carbono), riñones (urea) y glándulas sudoríparas.
• Anabolismo: Procesos metabólicos de síntesis que requieren energía para la formación de moléculas complejas.
• Catabolismo: Procesos metabólicos de degradación de moléculas complejas que liberan energía.
• ATP (Adenosín Trifosfato): Molécula que constituye la principal fuente de energía del cuerpo. Se almacena en el citoplasma. La reacción ADP + Pi = ATP representa la formación de ATP a partir de ADP (Adenosín Difosfato) y Pi (Fosfato inorgánico).

Sistemas Energéticos

1. Sistema ATP-PC (Fosfágeno)

• Se utiliza para actividades cortas e intensas.
• Utiliza la fosfocreatina (PC) como fuente de energía para sintetizar ATP.
• ATP = ADP + Pi, catalizado por la enzima ATPasa.
• Duración aproximada: 5 a 15 segundos.
• No produce ácido láctico.
• La PC se utiliza para resintetizar ATP, manteniendo un suministro relativamente constante.
• La energía liberada en la hidrólisis de la PC se utiliza para unir un Pi a una molécula de ADP, formando ATP.
• Sustratos: Fosfocreatina (PC), catalizada por la enzima creatincinasa (CK).
• Proceso anaeróbico.
• Ubicación: Citoplasma.

2. Sistema Glucolítico

• La glucosa se encuentra libre en la sangre.
• El glucógeno se almacena en el músculo y el hígado como reserva de glucosa.
• Este sistema descompone la glucosa para convertirla en energía mediante la glucólisis.
• Duración: Hasta 1 minuto y 30 segundos.
• Utiliza enzimas glucolíticas.
• Alta producción de ácido láctico.
• Sustratos: Hidratos de carbono (glucosa).
• Proceso anaeróbico.
• Ubicación: Citoplasma.

3. Sistema Oxidativo

• Utiliza principalmente lípidos como fuente de energía. Si la actividad se prolonga, también utiliza proteínas.
• Para actividades de más de 4 minutos de duración.
• Baja intensidad.
• Baja producción de ácido láctico.
• Proceso aeróbico.
• Ubicación: Mitocondria.

Continuum Energético

Los sistemas energéticos no actúan de forma aislada, sino que se solapan. Antes de que un sistema se agote, otro comienza a predominar.

Procesos Oxidativos

• Glucogénesis: Síntesis de glucógeno a partir de glucosa.
• Glucólisis: Degradación de la glucosa para obtener energía.
• Lipogénesis: Síntesis de lípidos (grasas) para almacenar energía.
• Lipólisis: Degradación de lípidos (grasas) para obtener energía.
• Gluconeogénesis: Síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos, como aminoácidos y glicerol.
• Glucogenólisis: Degradación del glucógeno para obtener glucosa.

Fosforilación Oxidativa

Proceso metabólico que utiliza la energía liberada por la oxidación de nutrientes para producir ATP. Es un proceso aeróbico que ocurre en la mitocondria, requiere oxígeno y produce dióxido de carbono.

• Glucosa → Glucosa-6-fosfato → Ácido pirúvico → Ácido láctico: 2 moles de ATP (vía anaeróbica, sin oxígeno, catalizada por enzimas glucolíticas).
• Glucógeno → Glucosa-6-fosfato → Ácido pirúvico → Ácido láctico: 3 moles de ATP (vía anaeróbica).
• Acumulación de ácido láctico: Se acumula en el músculo y fluidos corporales, dificultando la función de las enzimas glucolíticas e inhibiendo la degradación del glucógeno. Reduce la capacidad de unión del calcio a las fibras musculares, impidiendo la contracción muscular.

Sistema Oxidativo (Aeróbico)

Es el sistema más complejo y la vía final de producción de energía. Se produce en la mitocondria.

Producción Oxidativa de ATP

Abarca tres procesos:

1. Glucólisis:
   1. Anaeróbica: Glucosa produce 2 ATP, glucógeno produce 3 ATP.
   2. Aeróbica: Ácido pirúvico se convierte en Acetil-CoA y entra en el ciclo de Krebs.
2. Ciclo de Krebs: El Acetil-CoA entra en el ciclo de Krebs para oxidarse y obtener energía. Al final del ciclo se obtienen 2 moles de ATP y CO₂ (dióxido de carbono). En este ciclo actúan las enzimas NAD y FAD, que captan hidrógeno para utilizarlos en la cadena transportadora de electrones.
3. Cadena transportadora de electrones: Los hidrógenos captados por NAD y FAD se combinan con oxígeno (O₂) para formar agua (H₂O) y 34 moles de ATP.

Resumen:

• Glucólisis aeróbica + Ciclo de Krebs: 2 moles de ATP + CO₂
• Cadena transportadora de electrones: 34 moles de ATP + H₂O
• Glucólisis anaeróbica: Glucosa produce 2 moles de ATP, glucógeno produce 3 moles de ATP.

Continuum Energético (Resumen)

El sistema ATP-PC predomina en actividades cortas e intensas, con nula producción de ácido láctico. El sistema glucolítico se activa en actividades de intensidad media y duración de hasta 4 minutos, con alta producción de ácido láctico. El sistema oxidativo es el principal en actividades de larga duración y baja intensidad, con producción moderada de ácido láctico. Al finalizar el ejercicio, se retoma el sistema glucolítico.