TEMA 19 – PROCESOS ENERGÉTICOS Y ACTIVIDAD: SISTEMAS AERÓBICO Y ANAERÓBICO.

1. INTRODUCCIÓN.

Las distintas actividades deportivas implican una demanda específica de energía. Así por ejemplo las carreras de velocidad, los saltos y los lanzamientos son actividades de alta potencia que requieren una producción relativamente elevada de energía durante un breve período de tiempo. La maratón, la natación de larga distancia y el esquí “cross country”, en cambio, son actividades que requiere una producción moderada de energía durante un período prolongado. Otras actividades deportivas, como las que se practican en equipo, demandan una producción de alta y baja energía.

Estas diferentes demandas de energía se pueden satisfacer por que existen tres formas claramente diferentes en las cuales es posible suministrar energía al músculo esquelético.

Durante el reposo el músculo esquelético obtiene unas dos terceras partes de su energía del metabolismo aeróbico de los ácidos grasos y sólo un tercio de ella provienen de los hidratos de carbono. Durante el ejercicio, en cambio, el glucógeno muscular, la glucosa de la sangre y hasta el ácido láctico se convierten en las principales fuentes de energía.

El currículo de área de E.F. para la Comunidad Autónoma de Murcia en su introducción expone lo siguiente: El hombre necesita imprescindiblemente ejercitar su cuerpo si no quiere ver atrofiadas muchas de sus funciones y capacidades. El cuerpo y el movimiento son ejes básicos en los que se debe centrar la acción del área de Educación Física. En este sentido hay que resaltar la importancia del conocimiento corporal y de sus posibilidades. Esto hace referencia a la correcta aplicación de actividades y procesos energéticos predominantes en cada una de ellas. A la hora de seleccionar el tipo de actividad deberemos de tener en cuenta los procesos energéticos que solicita y si son adecuados para trabajar en esa edad y dentro del ámbito escolar.

En una Educación Física en la que la autonomía del alumno resulta vital, será interesante que el alumno conozca también los distintos procesos energéticos para poder seleccionar así el tipo de actividad que más competa a sus intereses.

En este tema intento desarrollar los conceptos de actividad física y sistemas de energía, las distintas vías por las que se puede obtener energía y sus principales características, así como la interacción entre los distintos sistemas de energía.

La relación del tema con los objetivos generales de etapa sería la siguiente:

Objetivo Número 7. Este objetivo hace referencia a que el alumno debe poder elaborar sus propias estrategias de identificación y resolución de problemas dentro de los distintos campos del conocimiento. Por lo que en relación con el tema deberemos de conseguir que el alumno sepa aplicar lo aprendido a sus propios intereses, en este caso, saber elegir el tipo de actividad a realizar para mejorar el proceso energético que más le interese.

Objetivo Número 14. Aquí se hace referencia a que el alumno debe actuar con responsabilidad y disciplina para alcanzar de un modo eficaz las tareas que se proponga. En referencia a este tema, el alumno deberá desarrollar una disciplina y una responsabilidad como condición necesaria para la consecución eficaz de los objetivos que se plateé en su propio programa de actividad física.

Objetivo Número 15. Dentro de este objetivo se hace alusión al conocimiento del cuerpo humano y el conocimiento de su funcionamiento, para saber valorar las repercusiones de los actos realizados. Así el alumno deberá conocer el funcionamiento de su cuerpo y de los distintos sistemas energéticos, para saber valorar las repercusiones de los actos y decisiones que tome.

Objetivo Número 16. En este objetivo se plantea que el alumno debe formarse una imagen ajustada de sí mismo, teniendo en cuenta sus capacidades e intereses, de modo que sepa valorar el esfuerzo a realizar para superar las dificultades. Con relación a este tema, el alumno deberá de conocer sus capacidades y los intereses que persigue a nivel físico para adaptar así el tipo de actividad a realizar.

Este tema estaría relacionado con los siguientes objetivos del área de Educación Física en la Comunidad Autónoma de Murcia.

Objetivo Número 1. Ya que el alumno deberá conocer los efectos beneficiosos y los riesgos que implica realizar un tipo de actividad en la predominen unos procesos energéticos frente a otros.

Objetivo Número 2. La práctica habitual de actividad física le permitirá desarrollar el proceso energético que él considere más importante.

Objetivo Número 3. Será capaz de planificar y realizar las actividades físicas que más satisfagan sus necesidades.

Objetivo Número 4. Al conocer los distintos procesos energéticos podrá trabajar cada capacidad de un modo más específico.

El tema de procesos energéticos y actividad se relacionaría con los siguientes bloques de contenidos planteados para la ESO: Condición Física y Salud, Juegos y deportes.

El Bloque de contenidos de Condición Física, es un bloque que se trabaja a lo largo de toda la etapa, ya sea de una manera directa, mediante unidades didácticas específicas o bien de manera indirecta, a través de la repercusión que tiene sobre las capacidades físicas el desarrollo de otras unidades didácticas.

Dentro de este bloque se agrupan contenidos de: exploración, conocimiento, autoplanificación y desarrollo de las capacidades físicas básicas: resistencia, flexibilidad, fuerza y velocidad. Además relaciona estos contenidos con otros de educación para la salud, de forma que con ellos el alumno conozca cómo puede intervenir para mejorar su forma física y su salud de manera responsable y crítica, adquiera el hábito y la motivación que le impulsen a ello.

Los conocimientos sobre teoría y metodología no se presentarán como conceptos complejos al alumno, sino que, se intentará que éste conozca los más necesarios, expuestos de la manera más sencilla posible y en sus formas de aplicación más fáciles y prácticas, con la intención de que le sean realmente útiles y adquiera autonomía suficiente.

Dentro del bloque de Juegos y Deportes el tema tendría una incidencia mayor hacia la orientación hacia una especialidad, ya que esto supone tener en cuenta un mayor dominio motor, que debido a su evolución, presentan los alumnos y hace que se les puedan presentar actividades más específicas relacionadas con determinados deportes, llegando a planteamientos cada vez más parecidos a la práctica real; en este caso tienen prioridad los aspectos de especialización encaminados a lograr una mayor eficiencia, aplicando técnicas y tácticas básicas propias del deporte o actividad que se practique.

Este enfoque va aumentando su importancia a medida que se avanza hacia el final de la etapa, especialmente en el segundo ciclo.

En relación con los criterios de evaluación el tema estaría relacionado con los siguientes:

Primer Ciclo

1. Relacionar la modificación en la frecuencia cardíaca y /o respiratoria con la adaptación inmediata del organismo al esfuerzo. Ya que el alumno deberá de saber diferenciar que ante unos determinados estímulos en los que predominan unos sistemas energéticos sobre otros, el cuerpo aporta una serie de respuestas para poder hacer frente a ese tipo de esfuerzo. Como por ejemplo la hiperventilación ante la concentración excesiva de lactato tras realizar un esfuerzo intenso de más de 20 segundos de duración.

Segundo Ciclo.

Tercer Curso.

1. Utilizar las modificaciones de la frecuencia cardíaca y respiratoria como indicadores de la intensidad del esfuerzo en actividades de resistencia. El alumno debe de poder distinguir ante las modificaciones en frecuencia cardíaca y respiratoria el tipo de ejercicio que esta realizando y el tipo de vía metabólica que esta utilizando.

2. Analizar los efectos duraderos del entrenamiento que son beneficiosos para la salud, los riesgos, contradicciones y prevenciones derivadas de la práctica regular de actividades físicas de resistencia y flexibilidad. El alumno debe de conocer las características y condiciones en que debe practicar ejercicio físico y que beneficios o perjuicios aporta la utilización o mejora de un sistema energético frente a otro.

Cuarto curso.

1. Utilizar las modificaciones de la frecuencia cardíaca y respiratoria como indicadores de la intensidad y /o adaptación del organismo al esfuerzo físico con el fin de regular la propia actividad.

Finalizada la introducción paso a exponer los aspectos más destacados del tema:

En el apartado 1. Realizo una breve contextualización sobre los términos de actividad física y sistemas energéticos.

En el apartado 2. Me centro en los sistemas energéticos. Partiendo desde el origen de la energía, los alimentos que ingerimos y los tipos, continúo hablando del combustible fundamental del músculos (ATP) y de las distintas vías que tiene nuestro cuerpo de obtenerlo dependiendo del tipo de actividad que se este realizando.

En el apartado 3. Actividad física vías energéticas, hablo sobre la contribución en mayor o menor medida de unas vías energéticas frente a otras (continuo energético) y aclaro conceptos como consumo máximo de oxígeno y umbral aeróbico, anaeróbico y zona de transición, haciendo una pequeña revisión de los distintos términos empleados para nombrarlos.

Por último en el apartado 4, expongo unas conclusiones.

1.1 Contextualización de Actividad Física y Sistema Energético.

En primer lugar considero oportuno definir el término actividad física. Por esta se entiende cualquier movimiento del cuerpo producido por el músculo esquelético y que tiene como resultado un gasto energético, por lo que siempre que exista movimiento hablaremos de actividad física.

La actividad física, considerada como estímulo que actúa sobre el individuo va a incidir directamente sobre los procesos de adaptación del organismo provocando diferentes efectos en función de los elementos cualitativos y cuantitativos que la constituyen. Estos factores son: tipo de actividad, intensidad, frecuencia y duración. Dichos factores van a estar a su vez determinados por los procesos energéticos.

Los procesos energéticos se podrían definir como el conjunto de las distintas reacciones químicas que tiene lugar en nuestro organismo para obtener ATP (energía) de las principales fuentes de energía, hidratos de carbono, grasas y proteínas.

2. VÍAS METABÓLICAS.

Una vez definidos ambos términos paso a desarrollar ampliamente los distintos sistemas energéticos.

2.1. Sistemas energéticos.

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).

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La molécula de ATP se descompone en Adenosina (molécula de adenina unida a ribosa) combinada con tres moléculas de fosfatos inorgánicos.

 
   

Figura 1. Composición estructural de la molécula de ATP

Cuando la enzima Atp asa actúa sobre ellas, el último grupo fosfato se separa de la molécula ATP, liberando rápidamente gran cantidad de energía. Esto reduce el ATP a ADP + Pi

2.2 Clasificación de los sistemas de energía.

El proceso de almacenaje de Energía formando ATP a partir de otras fuentes químicas recibe el nombre de fosforilación. Mediante varias reacciones químicas, el grupo fosfato se añade a un compuesto relativamente bajo en energía, difosfato de adenosina (ADP), convirtiéndose en ATP (trifosfato de adenosina). Cuando estas reacciones se producen sin oxígeno reciben el nombre de metabolismo anaeróbico. Cuando estas reacciones tienen lugar con la ayuda de oxígeno se denomina metabolismo aeróbico Los sistemas energéticos vamos a poder clasificarlos según el ritmo de liberación de energía y la producción de ATP.

Las células generan ATP mediante tres métodos:

2.1.1.Sistema anaeróbico aláctico: También conocido como sistema ATP- PC (sistema del ATP – Fosfocreatina). Es el más sencillos de los sistemas energéticos.

Además de ATP, nuestras células contienen otra molécula de fosfato altamente energética que almacena energía. Esta molécula se llama fosfocreatina o PC. A diferencia del ATP, la energía liberada por la descomposición del PC no se usa directamente para realizar trabajo celular. En vez de esto, reconstruye el ATP para mantener un suministro relativamente constante,

La liberación de energía por parte del PC es facilitada por la enzima creantincinasa (CK), que actúa sobre la fosfocreatina para separa el Pi de la creatina. La energía liberada puede usarse entonces para unir Pi a una molécula de ADP, formando ATP.

 
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Con este sistema, cuando la energía es liberada por el ATP mediante la división de un grupo fosfato, nuestras células pueden evitar el agotamiento del ATP reduciendo PC, proporcionando energía para formar más ATP.

Durante los primeros segundos de actividad muscular intensa, como puede ser el sprint, el ATP se mantiene a un nivel relativamente uniforme, pero el nivel de PC declina de forma constante cuando se usa el compuesto para reponer el ATP agotado.

Cuando se llega al agotamiento, no obstante, tanto el nivel de ATP como el de la PC es muy bajo, y no pueden proporcionar energía para más contracciones y relajaciones. Por lo que, nuestra capacidad para mantener los niveles de ATP con la energía de la PC es limitada. Nuestras reservas de ATP y PC pueden mantener las necesidades de energía de nuestros músculos tan sólo de 3 a 15 segundos. Más allá de este punto, los músculos deben depender de otros procesos para la formación de ATP.

La recuperación de los depósitos de ATP y PC es rápida, con una duración de 2 a 3 min. Este sistema de producción de energía tiene una capacidad (cantidad total de energía o ATP que puede producir) muy baja, pero una potencia muy elevada (ritmo de producción de ATP por unidad de tiempo). Su inercia (el tiempo que tarda en producir la energía) es nulo, es decir, produce energía de forma inmediata.

2.1.2.Sistema anaeróbico láctico: A este sistema se le conoce también como sistema glucolítico, ya que incluye el proceso de la glucólisis, que es la descomposición de la glucosa mediante las enzimas glucolíticas. Este sistema de producción de energía comienza a actuar a los 20 – 30 segundos, alcanza su máxima eficacia a los 40- 60 segundos y sigue actuando hasta los 120 – 180 segundos. Tiene una potencia alta, aunque menor que el anaeróbico aláctico. La recuperación de los depósitos de glucógeno tanto a nivel muscular como hepático tiene una duración que va desde las 5 a las 24 horas.

La glucosa de la sangre procede de la digestión de los hidratos de carbono y de la descomposición del glucógeno hepático. El glucógeno es sintetizado a partir de la glucosa mediante un proceso llamado gluconeogénesis. Se almacena en el hígado o en los músculos hasta que se necesita. En este momento el glucógeno se descompone en glucosa 1 fosfato a través del proceso de glucogenolisis.

Antes de que la glucosa o el glucógeno puedan usarse para generar energía deben transformarse en un compuesto llamado glucosa 6 fosfato.

La glucólisis produce al final ácido pirúvico. Este proceso no requiere oxígeno, pero el uso de oxígeno determina el destino final del ácido pirúvico formado por la glucólisis. Al hablar de sistema anaeróbico aláctico me refiero a la glucólisis cuando ocurre sin la intervención del oxígeno. En este caso el ácido pirúvico se convierte en ácido láctico.

La glucólisis requiere de 12 reacciones enzimáticas para la descomposición del glucógeno en ácido láctico. Todas estas enzimas operan dentro del citoplasma de las células. La ganancia neta de este proceso es de 3 moles de ATP formados por cada mol de glucógeno descompuesto.

Si se usa glucosa en lugar de glucógeno, el beneficio es de sólo 2 moles de ATP, ya que se usa 1 mol para la conversión de glucosa en glucosa 6 fosfato.

Este sistema de energía no produce grandes cantidades de ATP. A pesar de esta limitación, las acciones combinadas de los sistemas ATP – PC y glucolítico permiten a los músculos generar fuerza incluso cuando el aporte de oxígeno es limitado. Estos dos sistemas predominan durante los primeros minutos de ejercicio de intensidad elevada.

Otra importante limitación de la glucólisis anaeróbica es que ocasiona una acumulación de ácido láctico en los músculos y los fluidos corporales.

En las pruebas de sprint máximo que duran entre 1 y 2 min, las demandas sobre el sistema glucolítico son elevadas y los niveles de ácido láctico pueden incrementarse desde un valor de reposo de aproximadamente 1 mmol/kg hasta 25 mmol/kg. Esta acidificación inhibe la descomposición de glucógeno, ya que dificulta la función enzimática. Además el ácido reduce la capacidad de combinación del calcio de las fibras e impide la contracción muscular.

2.1.3. Sistema aeróbico: A este proceso también se le conoce como respiración celular o sistema oxidativo, y es el proceso mediante el que el cuerpo descompone combustibles con la ayuda del oxígeno. Dado que se emplea oxígeno este es un proceso aeróbico. Esta producción oxidativa de ATP se produce dentro de las mitocondrias. En los músculos, son adyacentes a las miofibrillas y se hayan también distribuidas por el sarcoplasma.

Los músculos necesitan un aporte constante de energía para producir continuamente la fuerza necesaria durante las actividades de larga duración. A diferencia de la producción anaeróbica de ATP, el sistema oxidativo produce una gran cantidad de energía, por lo que el metabolismo aeróbico es el método principal de producción de energía durante las pruebas de resistencia. Esto impone considerables demandas a la capacidad del cuerpo para liberar oxígeno en los músculos activos.

Este sistema de producción de energía se caracteriza por tener una baja potencia y una alta capacidad, es decir, no aporte energía de una forma rápida, pero si es capaz de proporcionar gran cantidad de energía durante una largo período de tiempo. Su funcionamiento óptimo va de 1 a 3 minutos y la duración de sus depósitos (capacidad para producir energía) es ilimitada.

OXIDACIÓN DE LOS HIDRATOS DE CARBONO. La producción oxidativa de ATP abarca tres procesos:

1. Glucólisis.

2. Ciclo de Krebs.

3. Cadena de Transporte de electrones.

1. Glucólisis. En el metabolismo de los hidratos de carbono, la glucólisis desempeña un cierto papel en la producción anaeróbica y aeróbica de ATP. El proceso de glucólisis es el mismo si hay oxígeno presente como si no hay. La presencia de oxígeno determina solamente el destino del producto final: el ácido pirúvico.

En la glucólisis anaeróbica se produce ácido láctico y sólo tres moles de ATP por mol de glucógeno.

No obstante en presencia de oxígeno, el ácido pirúvico se convierte en un compuesto llamado aceticoenzima A (Acetil CoA).

2.Ciclo de Krebs. Una vez formado el Acetil CoA entra en ciclo de Krebs (ciclo de l ácido cítrico), una serie compleja de reacciones químicas que permite la oxidación completa del Acetil CoA. Al final de ciclo de Krebs, se han formado 2 moles de ATP y el sustrato (hidratos de carbono) se ha descompuesto en carbono y hidrógeno.

El carbono restante se combina entonces con oxígeno para formar dióxido de carbono. Este dióxido de carbono se difunde fácilmente fuera de las células y es transportado por la sangre hasta los pulmones para ser expulsado.

3.Cadena de electrones. Durante la glucólisis, se libera hidrógeno mientras se metaboliza la glucosa, convirtiéndose en ácido pirúvico. Durante el ciclo de Krebs se libera más hidrógeno. Si permanece en el sistema, el interior de la célula se vuelve demasiado ácido.

El ciclo de Krebs va unido a una serie de reacciones llamadas cadena de transporte de electrones. El hidrógeno liberado durante la glucólisis y durante el ciclo de Krebs se combina con dos coenzimas. NAD (nicotiamida-adenín-dinucleótido) y FAD (flavo-adenín-dinucleótido). Estas llevan los átomos de hidrógeno hacia la cadena de transporte de electrones, donde se dividen los protones y electrones. Al final de la cadena de electrones , el H+ se combina con oxígeno para formar agua, impidiendo así su adificicaión.

Los electrones separados del hidrógeno pasan por una serie de reacciones, de aquí el nombre de cadena de transporte de electrones, y finalmente proporcionan energía para la fosforilación del ADP, formando así ATP. Puesto que este proceso precisa oxígeno, recibe la denominación de fosforilación oxidativa.

La producción de energía del sistema oxidativo a partir de la degradación de los hidratos de carbono es de 39 moles de ATP a partir de una molécula de glucógeno. Si el proceso comienza con glucosa, el beneficio neto es de 38 moles de ATP, ya que la glucosa se ha de transformar en glucosa 6 fosfato y este proceso requiere gastar 1 mol de ATP.

       
 

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Figura 3. Oxidación de los hidratos de carbono

 
 
   

OXIDACIÓN DE LAS GRASAS. Las grasas también contribuyen a las necesidades energéticas de los músculos. Las reservas de glucógeno en el hígado o en el músculo pueden proporcionar solamente de 1200 a 1400 Kcal de energía, pero la grasa almacenada dentro de las fibras musculares y en nuestras células grasas pueden proporcionar entre 70.000 y 75.000 Kcal.

Aunque muchos compuestos químicos se clasifican como grasas, sólo los triglicéridos son fuentes energéticas importantes. Para usar su energía los triglicéridos deben descomponerse en sus unidades básicas: una molécula de glicerol y tres moléculas de ácidos grasos libres. Este proceso se llama lipólisis, y lo llevan a cabo unas enzimas conocidas como las lipasas. Los ácidos grasos libres (AGL) son la fuente energética principal. Una vez liberados del glicerol, los ácidos grasos entran a la sangre y son transportados por el cuerpo y entran a los músculos por difusión.

Betaoxidación. Al entrar en las fibras musculares, los ácidos grasos libres son activados enzimáticamente con energía del ATP, preparándolos para su descomposición dentro de las mitocondrias. Este proceso recibe el nombre de Betaoxidación. En este proceso, la cadena de carbono de un AGL es dividida en unidades, 2 de carbono separadas de ácido acético. Cada molécula de ácido acético se convierte en acetil CoA.

A partir de este punto, el metabolismo de las grasas sigue el mismo camino que el de los hidratos de carbono. El acetil CoA formado por la betaoxidadxión entra en el ciclo de Krebs. Este genera hidrógeno, que es transportado hacia la cadena de transporte de electrones, junto con el hidrógeno generado durante la betaoxidación, para sufrir la fosforilación oxidativa.

La ventaja de tener más carbono en los ácidos grasos libres que en la glucosa es que se forma más Acetil CoA a partir del metabolismo de una cantidad determinada de grasa, por lo que entra más en el ciclo de Krebs y se envían más electrones a la cadena de transporte de electrones.

Esta es la razón por la que el metabolismo de las grasas puede generar muchas más energía que el metabolismo de la glucosa. Un ejemplo claro sería el del ácido palmítico, un ácido graso libre 16-carbonos. Las reacciones combinadas de oxidación, el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones producen 129 moléculas de ATP a partir de una molécula de ácido palmítico, comparado con las 38 – 39 de ATP. De estas solo el 40% de la energía liberada por el metabolismo de las moléculas de glucosa o de ácidos grasos libres es capturado para formar ATP. El restante, el 60% es liberado como calor.

Aunque sustancialmente se obtiene más energía por gramo de grasa que de hidratos de carbono y tenemos mayores reservas lipídicas, el ritmo de liberación de energía de estos compuestos es demasiado lento para satisfacer todas las demandas de energía de la actividad muscular intensa. Los lípidos son menos accesibles para el metabolismo celular.

En condiciones de reposo, alrededor de las tres cuartas partes de nuestra energía provienen del metabolismo de las grasas y solo un tercio del metabolismo de los hidratos de carbono.

En las pruebas de larga duración la utilización mixta de las grasas y de los hidratos de carbono depende principalmente de la intensidad y duración del ejercicio y del nivel de acondicionamiento y estado nutricional del deportista.

Durante el ejercicio intenso la dependencia de las grasas como combustible desciende de forma abrupta.

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OXIDACIÓN DE LAS PROTEÍNAS. Aunque los hidratos de carbono y las grasas son el principal combustible de nuestro cuerpo, las proteínas o más bien los aminoácidos también pueden ser utilizados.

Algunos aminoácidos pueden convertirse en glucosa (gluconeogénesis). Alternativamente, algunos pueden convertirse en varios productos intermedios del metabolismo oxidativo (piruvato y Acetil CoA) para entrar en el proceso oxidativo.

La oxidación de los aminoácidos parece intranscendente desde el punto de vista energético durante los ejercicios que tienen una duración inferior a 60 minutos. Por lo tanto, no constituyen un combustible significativo durante el desarrollo de la mayor parte de las formas de ejercicio.

Sin embargo en actividades de muy larga duración las proteínas no contráctiles aportan desde un 5 a un 18 % del total de las necesidades energéticas. Existen al menos 6 aminoácidos que pueden ser oxidados por el músculo esquelético:

– Principalmente aminoácidos de cadena ramificada: valina, leucina e isoleucina. Si el ejercicio es prolongado el hígado libera este tipo de aminoácidos, los que serán metabolizados por los músculos en actividad.

-También alanina, aspartato y glutamato.

La utilización de los aminoácidos durante el ejercicio prolongado se basa en el ciclo de ALANINA – GLUCOSA.

Los aminoácidos transaminados son transformados en metabolitos intermediarios del ciclo de Krebs, y por tanto utilizados como sustratos energéticos en el músculos.

Aunque el músculo puede oxidar la alanina formada a partir del piruvato, su principal destino es el hígado, donde participa como sustrato para la gluconeogénesis. La alanina es el único aminoácido liberado por el músculo de forma significativa, tanto en reposo, como durante el ejercicio. Su utilización directa en el músculo es más rara.

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A su vez, la glucosa formada a partir de la alanina puede ser liberada por le hígado para mantener los niveles de glucemia. Tras 3 o 4 horas de ejercicio, hasta un 60% de la glucosa liberada por el hígado proviene del ciclo de la alanina- glucosa.

RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS PRINCIPALES SISTEMAS ENERGÉTICOS

Características

Sistema ATP – PC

Sistema del Ácido Láctico

Sistema del oxígeno

Necesidades de oxígeno

Anaeróbico

Anaeróbico

Aeróbico

Velocidad de producción de ATP

Muy rápida

Rápida

Lenta

Fuente de Energía

PC

Glucógeno

Glucógeno, grasas y proteínas

Capacidad para la producción de ATP

Muy limitada

Limitada

Limitada

Capacidad para resistencia

Baja

Baja

Alta

Producción de potencia

Muy alta

Alta

Moderada o baja

Tipos de actividades

Usado en actividades con producción explosiva de alta potencia.

Fuente principal para actividades que tienen una duración de 1 a 3 – 4 minutos

Fuente para actividades de resistencia

Figura 6. Características Generales de los sistemas energéticos

Otras

Reservas musculares limitadas

Producto: ácido láctico.

No hay subproductos que originen fatiga

3. ACTIVIDAD FÍSICA Y VÍAS ENERGÉTICAS.

3.1.Continuum energético de Fox.

El continuo energético hace referencia a la interacción de los sistemas energéticos durante la actividad física y la íntima relación existente entre la forma en la cual accedemos al ATP (velocidad y cantidad de producción de ATP) y las necesidades energéticas que plantea el desarrollo de la actividad.

En general los tres sistemas energéticos contribuyen en mayor o menor medida en el desarrollo de todas las actividades consideradas solapamiento de los sistemas energéticos. Aunque en determinadas actividades uno de los sistemas contribuye en una proporción mayor, preponderancia de un sistema energético.

A medida que disminuye la velocidad de la prueba y aumenta la duración o distancia a recorrer, el sistema energético principal se desplaza desde el sistema de los fosfágenos hacia el sistema glucolítico y oxidativo.

Ejm.

ACTIVIDAD

SISTEMAS ENERGÉTICOS PREDOMINANTES

100 m en pista

Sistema ATP – PC

200 m en pista

Sistema ATP – PC y glucolítico

400 m en pista y 100 m en natación

Gran interacción de los 3 sistemas energéticos, principalmente los anaeróbicos.

800 y 1500 m en pista y la mayoría de las pruebas de natación

Sistema oxidativo y glucolítico

Maratón y 1500 m en natación

Sistema aeróbico

EL CONTINUO ENERGÉTICO Y DIVERSAS ACTIVIDADES DEPORTIVAS.

Figura 7. El continuo energético y diversas actividades deportivas

DURACIÓN DE LA PRUEBA Y VELOCIDAD DE PRODUCCIÓN DE ATP.

 
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Sistemas ATP – PC y oxidativo: A medida que se incrementa el porcentaje de ATP aportado por uno de los sistemas, decrece el otro.

Sistema glucolítico: Por lo general, en ninguna actividad predomina de forma aislada como proveedor de ATP. Incluso en actividades donde el sistema anaeróbico láctico es importante existe por lo menos otro sistema que actúa como proveedor significativo de ATP. Por consiguiente se requiere entrenamiento en dos sistemas energéticos par alcanzar el máximo de rendimiento en ese tipo de actividades.

DIRECTRICES PARA DETERMINAR EL SISTEMA O SISTEMAS ENERGÉTICOS IMPLICADOS EN LA MAYOR PARTE DE LAS ACTIVIDADES DEPORTIVAS SEGÚN EL CONTINUO ENERGÉTICO.

 
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AREA 1.

Duración de la Prueba: Menos de 30 segundos.

Principales sistemas energéticos que participan: Sistema ATP – PC.

Ejemplos del tipo de actividad: Carrera de 100m, prueba de 50 m de natación, lanzamientos, saltos, etc.

AREA 2.

Duración de la Prueba: Entre 30 segundos y 1 minuto y medio.

Principales sistemas energéticos que participan: Sistema ATP – PC y glucolítico.

Ejemplos del tipo de actividad: Carrera de 200 y 400 m, prueba de 100 m de natación, etc.

AREA 3.

Duración de la Prueba: Entre 1 minuto y 3 minutos.

Principales sistemas energéticos que participan: Sistema glucolítico y oxidativo

Ejemplos del tipo de actividad: Carreras de 800 y 1500 m, prueba de 200 y 400m de natación, etc.

AREA 4.

Duración de la Prueba: Superiores a 3 minutos.

Principales sistemas energéticos que participan: Sistema oxidativo

Ejemplos del tipo de actividad: Carreras de 5000 y 10000 m, maratón y cross – country, esquí de fondo, etc.

3.2 Clasificación de Dalmonte.

Son numerosos los factores que concurren en la realización de una determinada “performance” y por tanto en lo que hoy se viene definiendo como el modelo de presentación específica para cada modalidad deportiva. Los más interesantes los podemos resumir:

1. Edad ideal de comienzo de la preparación.

2. Edad de máximo rendimiento.

3. Estructura, en deportes donde ésta juega un papel preferente.

4. Peso, teniendo en cuenta la relación masas – grasa, masa – magra.

5. Capacidad anaeróbica aláctica.

6. Capacidad anaeróbica láctica.

7. Capacidad aeróbica.

8. Tipo de Fuerza.

9. Elasticidad.

10. Coordinación neuromuscular.

11. Características antropométricas.

12. Cualidad psicológica.

Tanto fisiólogos como entrenadores suelen referirse a tres grupos fundamentales de factores condicionantes, el orgánico funcional, que representa la capacidad intrínseca del sujeto de producir energía mecánica; el factor estructural, representado por las características antropométricas y el factor coordinativo, que indica la capacidad del sujeto de organizar, controlar y seguir un movimiento, estando por tanto este factor condicionado por las cualidades técnicas.

Pero a la hora de realizar un complejo análisis del desempeño deportivo no pueden ser subestimados otra serie de factores que, bien sea afianzando o limitando, condicionan la prestación.

Entre estos podríamos considerar, por ejemplo el aspecto táctico en los deportes de equipo, al aspecto relacionado con la tecnología o diseño de aparatos en los deportes que utilizan un medio mecánico o por otra parte, las características psicológicas del sujeto. Tampoco deberemos de olvidar los factores ambientales, los cuales de una forma directa o indirecta, tienen una notable influencia sobre el rendimiento.

Como punto de referencia para identificar el modelo de presentación atlética de cada tipo de modalidad deportiva se puede tomar la clasificación propuesta por Dal Monte y cols., la que tiene en particular consideración las características fisiológicas, bioenergéticas y biomecánicas existentes en cada actividad física considerada.

En tal clasificación se distinguen 6 grupos principales:

1. Actividad de tipo prevalentemente aeróbico.

2. Actividades de tipo aeróbico – aneróbico masivo.

3. Actividades de tipo prevalentemente anaeróbico.

4. Actividad de tipo aeróbico aneróbico alternando.

5. Actividad de potencia.

6. Actividad de destreza.

3.3 Umbral aeróbico.

Límite de la vía puramente aeróbica. Superado este umbral comenzará a acumularse el lactato y los sistemas buffer incrementarán la producción de CO2 y la ventilación. Se sitúa en torno a los 2 mmol/l.

Disponer de una elevada capacidad aeróbica es un factor decisivo en todas las pruebas de media y larga duración. Del mismo modo, también es determinante en todos los deportes en los que el suministro de oxígeno representa un factor limitante. El entrenamiento del Umbral Aeróbico es beneficioso para la mayoría de los deportes, y ello por muchos motivos. Favorece una recuperación rápida después del entrenamiento y la competición, desarrolla la eficacia funcional de los sistemas cardiorrespiratorio y nervioso, e incrementa el funcionamiento económico del metabolismo. Por último, aumenta la capacidad de tolerancia de la tensión durante largos períodos.

El entrenamiento del Umbral Aeróbico se ejecuta sobre todo mediante un volumen elevado de trabajo sin interrupciones (ritmo continuo), entrenamiento interválico con repeticiones de más de 5 minutos de duración y la elevación progresiva de la intensidad desde niveles de velocidad moderados en una sesión de entrenamiento.

La duración de una sesión de entrenamiento del Umbral Aeróbico debe ser entre 1 y 2,5 horas. Los deportistas consiguen el efecto entrenable deseado solamente cuando las concentraciones de ácido láctico se encuentran entre 2 y 3 milimoles, con frecuencia cardiaca de 130 a 150 latidos por minuto. Si no se alcanzan los valores citados, pueden ponerse en duda los efectos de entrenamiento.

Durante el entrenamiento del Umbral Aeróbico, el volumen cardíaco por minuto es de 30 a 40 litros, y el consumo de oxígeno alcanza los 4 a 5,5 litros por minuto.

El entrenamiento del Umbral Aeróbico a menudo es el principal método de entrenamiento de la fase de preparación. Durante la fase de competición, se puede planificar su entrenamiento una o dos veces por semana, como método para el mantenimiento de la capacidad aeróbica o como sesión de recuperación reduciendo la intensidad, pero para mantener el nivel general de condición física.

3.4 Umbral anaeróbico.

Según Wasserman en 1967, se define como la intensidad de ejercicio o de trabajo físico por encima de la que empieza a aumentar de forma progresiva la concentración de lactato en sangre, ala vez que la ventilación se intensifica también de una manera desproporcionada con respecto al oxígeno consumido.

El Umbral anaeróbico se expresa generalmente en términos del % VO2 máx en el que tiene lugar.

Existen multitud de autores que han propuesto diferentes términos y expresiones en torno al concepto de umbral anaeróbico, basándose en la metodología de determinación del mismo.

Umbral Láctico o Umbral del Lactato. Punto en el cual la concentración de lactato comienza a incrementarse por encima de los valores de reposo.

Umbral Ventilatorio. Punto en el cual la ventilación se intensifica de forma desproporcionada con respecto al oxígeno consumido.

El Umbral Láctico OPLA (Onset of Plasma Lactate Accumulation, Comienzo del acumulo de lactato en plasma) y el umbral ventilatorio1 (VT1) ocurren a una intensidad de trabajo similar, de tal forma que el consumo de oxígeno es muy parecido y representa aproximadamente del 55% al 60% del VO2 máx del sujeto, coincidiendo con lo que se conoce como Umbral aeróbico.

El OBLA (Onset of Blood Lactate Accumulation, comienzo del acumulo de lactato en sangre) y el umbral ventilatorio 2 (VT2), aparecen al mismo porcentaje de VO2 , que suele ser del 75% – 85% del VO2 máx.

NOMENCLATURA REFERIDA A LAS UMBRALES Y CONCENTRACIÓN APROXIMADA DE LACTATO

UMBRAL AERÓBICO

ZONA DE TRANSICIÓN

UMBRAL ANAERÓBICO

2 mmol/l

2 – 4 mmol/l

4 mmol/l

OPLA

 

OBLA

Umbral Ventilatorio 1

 

Umbral Ventilatorio 2

3.5 Zona de transición aeróbica – anaeróbica.

Ubicada entre los 2 – 4 mmol/l. Se produce un pequeño aumento de la concentración de lactato en sangre, aunque existe cierto equilibrio entre la producción y su metabolización. Los sistemas buffer amortiguan la caída del PH, mediante el aumento de la ventilación y del volumen de CO2

3.6 Máximo consumo de O2.

Ante un aumento progresivo de la intensidad del esfuerzo (demanda creciente de energía) nuestro cuerpo alcanza un límite en su VO2 , aún cuando la intensidad de nuestro esfuerzo continúa incrementándose. Este límite recibe el nombre de consumo máximo de oxígeno o VO2 máx.: Cantidad máxima de oxígeno que el organismo puede absorber, transportar y consumir por unidad de tiempo.

 
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Figura 10. Comportamiento del consumo de oxígeno (VO2) durante la realización de una prueba máxima en la se alcanza el VO 2 máx

En actividades donde el deportista tiene que sostener su propio peso, el VO2 máx se expresa generalmente como ml/Kg/min. Sin embargo, en natación y ciclismo parece más adecuado expresarlo en ml/min. Los ml/min representan un valor absoluto, mientras que los ml/Kg/min es un valor relativo.

El VO2 máx es muy variable entre individuos y depende fundamentalmente de:

Ø La dotación genética. La herencia puede condicionar hasta el 70%.

Ø La edad. Gradualmente el VO2 máx va aumentando con la edad y se alcanza el máximo entre los 18 y 25 años.

Ø El sexo. Para cualquier edad, el VO2 máx es mayor en los hombres.

Ø El peso, especialmente el magro, a mayor masa muscular mayor VO2 máx

Ø El grado de condición física. La condición aeróbica depende sólo un 20% del entrenamiento.

El VO2 máx constituye una excelente valoración del estado del sistema de transporte de oxígeno, Asimismo representa la medición de la capacidad o potencia aeróbica de los deportistas, si bien un buen rendimiento en pruebas de resistencia supone algo más que un VO2 máx elevado.

La medición del VO2 máx es un parámetro ergoespirométrico muy reproducible. Para alcanzar el VO2 máx se debe de realizar u esfuerzo máximo, lo cual depende de la voluntad del deportista y del estado de forma de la musculatura que realiza el ejercicio.

Por norma general el factor condición física suele limitar el esfuerzo del participante, por lo que habitualmente la prueba se interrumpe bruscamente, no alcanzándose el VO2 máx sino el VO2 pico, punto de interrupción brusca del ascenso gradual de la curva de VO2 durante una prueba de esfuerzo incremental.

 
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4. CONCLUSIONES.

¤ El profesor debe de aportar al alumno el tipo de actividad que requiera la utilización del sistema energético que más se adecue a las características de sus alumnos por edad y período evolutivo.

¤ El alumno debe de conocer y vivenciar distintos tipos de actividades en los que predominen unos sistemas energéticos sobre otros.

¤ La adquisición de este tipo de conocimientos debe de fomentar en el alumno la realización de actividad física teniendo en cuenta la vía energética utilizada y su aplicación.

¤ Los conocimientos teórico prácticos adquiridos deben de posibilitar al alumno el realizar su propia planificación de actividad física.

5. BIBLIOGRAFÍA.

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¤ WILMORE, J.H., COSTILL, D.L. (2000). Fisiología del esfuerzo y del deporte. Barcelona. Paidotribo.

Publicado: enero 31, 2015 por Santiago

Etiquetas: tema 19 educación física