Bioenergética Karen I. Soto, PhD

Tipos de Energía Solar Térmica Química Eléctrica Mecánica Nuclear

Metabolismo Celular Anaeróbico Aeróbico Ciclo de Krebs Alactácido o Fosfágenos Transporte de Electrones Lactácido o Glucólisis

Fosfágenos o ATP-PC Energía ATP ADP + P + ATP + C ADP + PC CPK Nota: Reservas de Fosfato de Creatina están limitadas en el músculo.

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

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+

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

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

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

Transporte de Electrones NADH ADP + Pi ATP Deshidrogenasa de NADH FADH2 CoQ ADP + Pi ATP Citocromos ADP + Pi ATP O + H2 = H2O

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

Intensidades de Ejercicio 90 – 100% --- Predomina ATP-PC 75 – 90% --- Predomina Glucólisis < 75% --- Predomina Oxidación Basado en Capacidad Máxima del Individuo

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

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

Piruvato Acetil CoA Ciclo de Krebs Triglicéridos Glucógeno Proteínas Ácidos grasos Glicerol Glucosa Amino ácidos Piruvato Acetil CoA Ciclo de Krebs

Contribución de Vías Metabólicas durante Ejercicio Máximo Función de la Duración Duración del Ejercicio Máximo Segundos Minutos 10 30 60 2 4 10 30 60 120 % Aeróbico 10 20 30 40 65 85 95 98 99 % Anaeróbico 90 80 70 60 35 15 5 2 1

Duración y Contribución Energética Kraemer, WJ. Essentials of Strength Training and Conditioning . Human Kinetics Pub. 2000.

Fuentes de Energía y su Uso Universidad de Montana – btc.montana.edu/olympics

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

Suministro de Energía y Duración

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

Disponibilidad de Oxígeno Necesario para el transporte de electrones Actividad de Enzimas Concentración Retroalimentación pH Nivel de Hormonas en el Plasma

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)

Gasto Energético ¿ Cómo se calcula ? Calorimetría Directa Calorimetría Indirecta - Consumo de Oxígeno (VO2) Comida + O2 ATP (función celular) + CO2 + H2O + CALOR

Calor Depende de la Tasa Metabólica Metabolismo Basal Actividad Física Efecto Termogénico de la Comida Medido en Kilocalorías - kcal

Tasa de Intercambio Respiratorio - RER RER = VCO2/VO2 Indica uso de Sustrato CHO - 1.00 Grasa - 0.71 Proteína - 0.82 Mixto - 0.85

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.

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)

Deuda de Oxígeno o EPOC University of Colorado - Dr. Lynch

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

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

Recuperación de Glucógeno

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)

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

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