Todos los animales
y plantas dependen de la energía para mantener sus vidas. Como humanos.
Obtenemos esta energía de los alimentos. Tanto si comemos frutas y verduras frescas como si nos damos
el gusto de comer patatas fritas y hamburguesas. Cada bocado nos proporciona
energía que nuestros cuerpos precisan.
No se puede
entender la fisiología del esfuerzo sin comprender algunos conceptos clave
sobre la energía.
Hemos visto que el movimiento no se produce
sin un coste. Pagamos este coste con ATP, una forma de energía química
almacenada dentro de nuestras células. Producimos ATP mediante procesos que se
conocen colectivamente como metabolismo. Nuestro foco de atención en este
capítulo. Analizaremos los procesos bioquímicos que son fundamentales para
comprender cómo nuestro cuerpo usa los alimentos a fin de crear energía para el
movimiento. Luego discutiremos cómo la medición de la producción y del consumo
energético nos ayuda a comprender los efectos del ejercicio agudo y crónico
sobre el rendimiento y el acondicionamiento.
En
1978, Tom 0sIer, un corredor de maratón y de ultra maratón mundial, fue al Ball
State University Human Performance laboratory para ser estudiado durante su
intento de correr y caminar continuamente durante 72 horas. Las mediciones en el
laboratorio indicaron que sus músculos estuvieron usando principalmente
hidratos de carbono para obtener energía durante las primeras horas de
ejercicio. Con el transcurso de las horas, una proporción cada vez mayor de la
energía necesaria para continuar esta prueba se obtenía de las grasas. Finalmente,
durante las últimas 24 horas de esfuerzo, casi la totalidad de su energía la
proporcionaron las reservas de grasa de
su cuerpo, a pesar de la continua ingestión de leche saturada con azúcar y de
un pastel de aniversario de 46 x 53 cm. A pesar de la toma de 9.000 kcal
durante las primeras 24 horas, Tom se
vio forzado a finalizar su esfuerzo a las 70 h, agotado Y sin energía, habiendo
recorrido 322 km.
Muchos diccionarios definen el término energía
como la capacidad para realizar un trabajo. Desgraciadamente esto equivale a no
decir nada de las muchas funciones biológicas que dependen de la producción y
liberación de energía.
La energía puede adoptar un cierto número de
formas, tales como:
v
química,
v
eléctrica,
v
electromagnética.
v
térmica,
v
mecánica
y
v
nuclear.
Según las leyes de la termodinámica, todas las
formas de energía son intercambiables. La energía química, por ejemplo, puede usarse para crear la energía eléctrica
almacenada en una balería, que puede usarse entonces para realizar un trabajo
mecánico proporcionando potencia a un motor. La energía no se crea ni se destruye
jamás. En vez de esto, sufre una degradación continuada pasando de una forma a otra,
convirtiéndose finalmente en calor,
normalmente, entre el 60% y el 70% de la
Energía total del cuerpo humano se degrada a calor.
¿Cómo emplea, nuestro cuerpo la energía antes
de que la misma alcance esa fase final?
Energía para la actividad celular
Toda la energía tiene su origen en el sol como
energía lumínica.
Las reacciones químicas en las plantas
(fotosíntesis) convierten la luz en energía química almacenada.
A su vez, nosotros obtenemos energía comiendo
plantas, o animales que se alimentan de plantas. La energía se almacena en los
alimentos en forma de hidratos de carbono, grasas y proteínas. Estos
componentes alimenticios básicos pueden descomponerse en nuestras células para
liberar la energía acumulada.
Puesto que toda la energía se degrada
finalmente en calor, la calidad de energía liberada en una reacción biológica
se calcula a partir de la cantidad de calor producido.
La energía en los sistemas biológicos se mide
en kilocalorías (kcal).
Por definición, I kcal equivale a la cantidad
de energía precisa para elevar la temperatura de 1 kg de agua desde 1oC hasta 15oC
la combustión de una cerilla, por ejemplo, libera aproximadamente
0,5 kcal, mientras que la combustión completa
de un gramo de hidratos de carbono genera aproximadamente 4.0 kcal.
En las células se usa alguna energía libre para
el crecimiento y la reparación a lo largo del cuerpo. Tales procesos, tal como
habíamos mencionado anteriormente, aumentan la masa muscular durante el entrenamiento
y reparan los daños musculares después de la finalización del ejercicio o de
haberse producido una lesión. También se necesita energía para el transporte activo
de muchas sustancias, tales como la glucosa y los Ca ++ a través de las membranas
celulares. El transporte activo tiene una importancia crítica para la
supervivencia de las células y para el mantenimiento de la homeostasis.
Una parte de la energía liberada en nuestro cuerpo
es usada también por las miofibrillas para producir el deslizamiento de los
filamentos de actina y de miosina, dando como resultado la acción muscular y la
generación de fuerza.
Vamos a ocuparnos principalmente de este último
fenómeno.
Fuentes
energéticas
Los alimentos se componen principalmente de
carbono, hidrógeno, oxígeno y, en el caso de las proteínas, nitrógeno.
Los enlaces celulares en los alimentos son
relativamente débiles y proporcionan poca energía cuando se descomponen. En
consecuencia, los alimentos no se usan directamente para las operaciones
celulares. En lugar de esto, en los enlaces de las moléculas de los
comestibles, la energía se libera químicamente dentro de nuestras células,
almacenándose luego en forma de un compuesto altamente energético denominado
adenosin - trifosfato (ATP).
La formación de ATP
da a las células los medios para
almacenar y conservar energía en
un compuesto altamente energético.
En
reposo, la energía que nuestro cuerpo necesita se obtiene casi por un igual de
la descomposición de hidratos de carbono y de grasas. Las proteínas son los
ladrillos con los que se construye nuestro cuerpo, proporcionando generalmente
poca energía para la función celular. Al pasar de la realización de un esfuerzo
muscular suave a otro agudo, se emplean progresivamente más hidratos de
carbono, dependiendo menos de las grasas.
En los ejercicios máximos de corta duración, el
ATP se genera casi exclusivamente a partir de los hidratos de carbono.
Hidratos de
carbono
La dependencia de nuestros músculos respecto a
los hidratos de carbono durante el ejercicio está relacionada con la
disponibilidad de hidratos de carbono y con que el sistema muscular esté bien
desarrollado para su metabolismo.
Los hidratos de carbono se convierten en última
instancia en glucosa, un monosacárido (azúcar de una sola unidad) que es
transportado por la sangre a los tejidos activos, donde se metaboliza. En
reposo, la ingesta de hidratos de carbono es absorbida por los músculos y el
hígado, luego se convierte en una molécula de azúcar mucho más compleja:
glicógeno. Éste se almacena en el citoplasma hasta que las células lo utilizan
para formar ATP. El glicógeno, depositado en el hígado, cuando se necesita, se
convierte nuevamente en glucosa que es transportada por la sangre a los tejidos
activos donde es metabolizada.
Las reservas de glucógeno en el hígado y en los
músculos son limitadas y pueden agotarse a menos que la dieta contenga una razonable
cantidad de hidratos de carbono. Por lo tanto, dependemos fuertemente de
nuestras fuentes dietéticas de almidones y azúcares para reponer nuestras
reservas de hidratos de carbono. Sin una ingestión adecuada de ellos, los
músculos y el hígado pueden quedar desprovistos de su principal fuente de energía.
Grasas
Las grasas y las proteínas también se usan como
fuentes energéticas. Nuestro cuerpo acumula mucha más grasa que hidratos de
carbono. Tal como se ve en la tabla 4.1, las reservas energéticas del cuerpo en
grasas es mucho mayor que las de hidratos de carbono. Pero las grasas son menos
accesibles para el metabolismo celular, porque primero deben ser reducidas
desde su forma compleja (triglicéridos) a sus componentes básicos: glicerol y
ácidos grasos libres. Sólo éstos se usan para formar ATP.
Tal como se ve en la figura 4.1, se obtiene
sustancialmente más energía de una cantidad determinada de grasa (9 kcal/g) que
de la misma cantidad de hidratos de carbono (4 kcal/g). No obstante, el ritmo
de liberación de energía de estos compuestos es demasiado lento para satisfacer
todas las demandas de energía de la actividad muscular intensa.
Las reservas de
hidratos de carbono en el hígado y en los músculos esqueléticos están
limitados a menos de 2.000 kcal de
energía, o el equivalente de la energía necesaria para correr aproximadamente 32 km. Las reservas de
grasa, no obstante, suelen superar las 70.000 kcaI de energía acumulada.
Figura 4.1 Energía liberada por 1g de hidratos de carbono y de 1 g de lípidos. Aunque 1g de lípidos pueda generar 2,25 más energía que una cantidad igual de hidratos de
carbono, también requiere más oxígeno para
metabolizarse
