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Bioenergética Karen I. Soto, PhD
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Tipos de Energía Solar Térmica Química Eléctrica Mecánica Nuclear
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Metabolismo Celular Anaeróbico Aeróbico Ciclo de Krebs Alactácido
o Fosfágenos Transporte de Electrones Lactácido o Glucólisis
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Fosfágenos o ATP-PC Energía ATP ADP + P + ATP + C ADP + PC CPK
Nota: Reservas de Fosfato de Creatina están limitadas en el músculo.
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Glucólisis Glucosa (sangre) Glucosa-6-fosfato Glucógeno muscular
ATP ATP ADP ADP Fructosa 1,6-difosfato 4 ADP 4 ATP Piruvato Glucólisis rápida (anaeróbica) Glucólisis lenta (aeróbica) Lactato Ciclo de Krebs en Mitocondria
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Resumen de la Glucólisis
Anaeróbico Ocurre en el citoplasma Producción de ATP (glucosa) + 4 ATP paso 7 y 10 - 2 ATP paso 1 y 3 2 ATP D. Producción de ATP (glucógeno) + 4 ATP paso 7 y 10 - 1 ATP paso 3 3 ATP E. 2 NADH + H+ F. 2 Piruvatos G. 2 Lactatos menos los NADH + H+
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Ciclo de Krebs NAD+ NADH + H+ piruvato CO2 Acetil Co A 2NAD+ citrato
aminoácidos piruvato NAD+ CO2 NADH + H+ aminoácidos Acetil Co A ácidos grasos 2NAD+ citrato 2 NADH = H+ oxaloacetato NADH + H+ 2 CO2 NAD+ GDP succinato FADH2 GTP FAD ADP Ocurre en la mitocondria ATP
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Resumen – Formación de Acetil CoA
No usa O2 pero requiere O2 para ocurrir B. Ocurre en la matriz de la mitocondria C. No produce ATP D. 2 NADH + H+ E. 2 CO2 F. 2 Acetil CoA
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Resumen del Ciclo de Krebs
No usa O2 directamente pero requiere O2 Ocurre en la mitocondria 2 ATP (paso 5) 5 NADH + H+ (pasos 3,4 y 8) 2 FADH2 (paso 6) 6 CO2
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Transporte de Electrones
NADH ADP + Pi ATP Deshidrogenasa de NADH FADH2 CoQ ADP + Pi ATP Citocromos ADP + Pi ATP O + H2 = H2O
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Factores Limitantes del Metabolismo Celular
Vía Metabólica Enzima limitante Estimula Inhibe Fosfágenos CPK ADP ATP Glucólisis Fosfofructokinasa ADP,Pi,ph ATP,CP citrato ph Ciclo de Krebs Deshidrogenasa de ADP, NAD, ATP, citrato Ca NADH Transporte de Oxidasa de ADP, Pi ATP electrones citocromos
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Intensidades de Ejercicio
90 – 100% --- Predomina ATP-PC 75 – 90% --- Predomina Glucólisis < 75% --- Predomina Oxidación Basado en Capacidad Máxima del Individuo
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Metabolismo de Grasas Triglicéridos se rompen en –
Ácidos Grasos y Glicerol Ácidos grasos se rompen vía β-oxidación se convierte en Acetil CoA Luego procede a NADH, FADH2 y CO2 Siempre hay balance entre uso de grasas y CHO
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Metabolismo de Proteínas
Amino ácidos no son fuente de energía preferida Sólo se usan aeróbicamente y proveen entre 5-10% del total de ATP Amino ácidos se rompen (de-aminación) y entran como Acetil CoA o piruvato
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Piruvato Acetil CoA Ciclo de Krebs Triglicéridos Glucógeno Proteínas
Ácidos grasos Glicerol Glucosa Amino ácidos Piruvato Acetil CoA Ciclo de Krebs
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Contribución de Vías Metabólicas durante Ejercicio Máximo
Función de la Duración Duración del Ejercicio Máximo Segundos Minutos % Aeróbico % Anaeróbico
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Duración y Contribución Energética
Kraemer, WJ. Essentials of Strength Training and Conditioning . Human Kinetics Pub
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Fuentes de Energía y su Uso
Universidad de Montana – btc.montana.edu/olympics
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Varios Deportes y la Contribución Metabólica
Sistema Fosfágeno Glucólisis Anaeróbica Metabolismo Aeróbico Béisbol Alto Bajo - Baloncesto Moderado a alto Boxeo Eventos de campo Alto - Gimnasia Alto Moderado - Maratón - Alto Natación y carreras tipo sprint Moderado a alto Natación y carreras de fondo Alta Tenis Voleibol Alto Moderado - Lucha Olímpica Levantamiento Olímpico
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Suministro de Energía y Duración
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Factores a Nivel Celular que Afectan el Uso del Sustrato
Disponibilidad del Sustrato Reservas de glucógeno y lípidos en el músculo Glucosa en la sangre Lipólisis en tejido adiposo y ácidos grasos en la sangre Flujo de sangre al músculo Amino ácidos en el músculo
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Disponibilidad de Oxígeno
Necesario para el transporte de electrones Actividad de Enzimas Concentración Retroalimentación pH Nivel de Hormonas en el Plasma
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Factores Externos que Influyen en el Uso de Sustrato
Ejercicio previo y Nutrición Composición de las Fibras Musculares Modalidad, intensidad y duración del ejercicio Entrenamiento previo Ambiente (temperatura, humedad, altura) Drogas (cafeína, efedrina)
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Gasto Energético ¿ Cómo se calcula ? Calorimetría Directa
Calorimetría Indirecta - Consumo de Oxígeno (VO2) Comida + O ATP (función celular) + CO2 + H2O + CALOR
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Calor Depende de la Tasa Metabólica Metabolismo Basal Actividad Física
Efecto Termogénico de la Comida Medido en Kilocalorías - kcal
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Tasa de Intercambio Respiratorio - RER
RER = VCO2/VO2 Indica uso de Sustrato CHO Grasa Proteína Mixto
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OBLA o Umbral de Lactato
50-60% VO2max en no-atletas 70-90% VO2max En atletas Gráfica de Stephen Seiler, PhD Agder College, Noruega Representa punto donde se depende más del metabolismo Anaeróbico o cambia de aeróbico a anaeróbico.
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Destino del Lactato Producido
Gluconeogénesis en el hígado (transportado en la sangre) 2. Ciclo de Krebs en el músculo activo 3. Gluconeogénesis o Ciclo de Krebs en músculo no activo (transportado en la sangre)
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Deuda de Oxígeno o EPOC University of Colorado - Dr. Lynch
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Deuda de Oxígeno en Ejercicio Sub-máximo
Déficit de O2 VO2 (l/min) Porción rápida Estado Estable Deuda de O2 Porción lenta Reposo Ejercicio Recuperación Ejercicio sostenible con un consumo de oxígeno estable
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Pago de la Deuda de Oxígeno
Oxígeno consumido sobre lo necesario luego del ejercicio y bajo condiciones de reposo Fase Rápida Re-establecimiento de las reservas de ATP y PCr Fase Lenta Remoción y utilización del ácido láctico
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Recuperación de Glucógeno
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Fatiga Fatiga Periférica (músculo) Fatiga Central
Disponibilidad de Sustratos Glucógeno PCr Acumulación de Metabolitos Ácido láctico Iones de H+ (acidez) Mecanismo Contráctil Electrolitos Ca++ Fatiga Central Bajo Nivel de Glucosa (SNC)
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Acidez Metabólica Acumulación de Ácido Láctico
Aumento de Iones de Hidrógeno – H+ Competencia de Ca++ y H+ por Troponina Inhibición de la Contracción Muscular Tétano Muscular – Calambres of Fatiga Disminución en Producción de ATP
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Fatiga Central - SNC Disminución de Glucosa al SNC
Disminución en Concentración de ATP en SNC Competencia por la Glucosa Sanguínea Alteración del Abastecimiento Energético Disminución en Precisión, Coordinación y Calidad de Decisión en la Ejecución Rendimiento Deficiente
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