Tema 1 Bioenergética (4) PDF

TEMA 1 BIOENERGÉTICA DE LA ACTIVIDAD FÍSICA FISIOLOGÍA DEL EJERCICIO Prof. Juan Sánchez-Valdepeñas Mateos-Aparicio [email protected] Curso 24/25 ...

TEMA 1 BIOENERGÉTICA DE LA ACTIVIDAD FÍSICA FISIOLOGÍA DEL EJERCICIO Prof. Juan Sánchez-Valdepeñas Mateos-Aparicio [email protected] Curso 24/25  TEMA 1 Bioenergética Sustratos Energéticos: Hidratos de Carbono Grasas Proteínas: ejercicios prolongados, condiciones especiales… Otras funciones. OBJETIVO-> CONVERTIR LA ENERGÍA QUÍMICA DE LOS SUSTRATOS ENERGÉTICOS EN ENERGÍA MECÁNICA  TEMA 1 Bioenergética Fosfágenos Hidratos de carbono (glucólisis citosólica y Oxidación) Grasas (oxidación) Proteínas (oxidación) TEMA 1 Bioenergética  TEMA 1 Bioenergética METABOLISMO DE LOS FOSFÁGENOS LOS SUSTRATOS ANTERIORMENTE MENCIONADOS NO SE UTILIZAN COMO TAL DEBEN CEDER LA ENERGÍA DE SUS ENLACES QUÍMICOS PARA LA FOSFORILACIÓN DEL ATP METABOLISMO ENERGÉTICO DE LAS CÉLULAS MUSCULARES: TRANSFERENCIA DE ENERGÍA PARA DISPONER DE ATP DEPENDIENDO DE LA NECESIDAD ENERGÉTICA CAMBIARÁ LA CONTRIBUCIÓN DE LOS SISTEMAS A LA PRODUCCIÓN DE ATP  RUTAS METABÓLICAS PARA LA RESÍNTESIS DE ATP TEMA 1 Bioenergética Fosfocreatina (PCr): “fosfágeno celular” Creatin-kinasa ADP + PCr + H+ -----> ATP + Creatina Forma más inmediata, proceso rápido Existe cierta cantidad en las células Reacción reversible  Niveles de PCr en la recuperación TEMA 1 Bioenergética Resíntesis Rápida -> 50 % a los 30 seg y 90% a los 2 min. Paradójicamente, la síntesis de PCr a partir de Pi y creatina precisa la energía procedente de la hidrólisis de ATP, que debe ser generado por las rutas aeróbicas de obtención de energía, lo que elevará el consumo de oxígeno de la célula. Este exceso de consumo de oxígeno de la célula después del ejercicio se denomina EPOC (exceso de Consumo de oxígeno post-ejercicio) –aunque también está influenciado por otros factores- aumento temperatura, aclaración del lactato…  TEMA 1 ¿NECESARIA LA SUPLEMENTACIÓN CON CREATINA? Bioenergética  TEMA 1 Bioenergética METABOLISMO DE LOS HIDRATOS DE CARBONO La glucosa-> único sustrato que las células son capaces de utilizar para obtener energía con y sin la presencia de 02 Glucólisis-> proceso por el cual las células obtienen energía de la glucosa. En función de las necesidades energéticas y de la capacidad oxidativa mitocondrial muscular: 1-La glucosa finalizará en la transformación de piruvato a lactato (glucólisis anaeróbica “Glucólisis citosólica”) 2-Introducción del piruvato a la mitocondria (glucólisis mitocondrial u oxidativa) para transformarse en acetil-CoA, incorporarse al ciclo de Krebs finalizando con la fosforilación oxidativa. TEMA 1 Bioenergética  ABSORCIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE LOS TEMA 1 HIDRATOS DE CARBONO Bioenergética Compuesto con carga negativa Glucosa Glucosa-6-fosfato Glucosa-1-fosfato Glucógeno Glucógeno-sintetasa Glucogenogénesis: proceso de conversión de la glucosa a glucógeno. (Glucogenólisis-> proceso inverso) Transportadores celulares de glucosa: GLUT-1: usado por las neuronas sin necesidad de insulina (la glucosa es su única fuente energética) GLUT-4: necesario para que la glucosa atraviese las membranas celulares. El entrenamiento aeróbico su concentración. *En las células musculares se activa mediante a) presencia de insulina o b) elevación de calcio intracelular (por lo que la propia Contracción muscular sin la presencia de insulina servirá para para activar los transportadores  TEMA 1 Bioenergética GLUCÓGENO HEPÁTICO Por norma, 100 g de glucógeno almacenados (talla y peso medios) Misión: Regula la glucemia, manteniéndola en niveles normales. Si en la sangre se necesita, proceso inverso -> glucogenólisis (regulado por la acción de la fosforilasa). Cuando la glucosa que absorbe sobrepasa la cantidad, el hígado transforma la glucosa en ácidos grasos, almacenados en el tejido adiposo como triglicéridos. Durante el ejercicio: -Parte de esta glucosa será utilizada por el tejido muscular. -Hipoglucemia: tasa de utilización de la glucosa es mayor que la tasa de liberación de glucosa hepática. Este fenómeno es más Frecuente durante la realización de ejercicio de más de dos o tres horas de duración.  TEMA 1 Bioenergética GLUCÓGENO MUSCULAR 350-400 g de glucógeno almacenado en el tejido muscular. Misión: suministrar glucosa a la célula muscular en la que se encuentra.  TEMA 1 Bioenergética GLUCÓLISIS CITOSÓLICA. CONVERSIÓN DE GLUCOSA EN PIRUVATO. VÍA DE EMBDEN-MEYERHOF Durante la glucólisis citosólica una molécula de glucosa procedente de la sangre o del glucógeno almacenado es transformada en dos moléculas de ácido láctico. Esto tiene lugar gracias a una serie de reacciones enzimáticas citoplasmáticas, aportando un balance energético neto para la resíntesis de dos ATP (4-2) (en el caso de que proceda del glucógeno el balance neto se corresponde a 3 ya que la glucosa ya está fosforilada). Esta forma de obtención de energía no requiere 02 y responde a una demanda de tasas elevadas de reposición de ATP.  TEMA 1 Bioenergética CONTROL DE LA GLUCÓLISIS A MEDIDA QUE AUMENTA LA INTENSIDAD DEL EJERCICIO, MAYOR TASA GLUCOLÍTICA LA PRODUCCIÓN DE LACTATO DEPENDE DEL BALANCE ENTRE LA ACTIVIDAD DE LA FOSFORILASA Y LA FOSFOFRUCTOCINASA EN CONTRAPOSICIÓN A LA ACTIVIDAD DE LA PIRUVATO-DESHIDROGENASA (PDH) -> RESPONSABLE DE INTRODUCIR EL PIRUVATO DENTRO DE LA MITOCONDRIA PARA SU OXIDACIÓN. A MAYOR INTENSIDAD DEL EJERCICIO -> ACTIVIDAD PFK/FOSFORILASA > PDH FOSFORILASA A Y B -> EXTRAER LA GLUCOSA DEL GLUCÓGENO. PFK -> LA DISMINUCIÓN DE ATP ACTIVA ESTA ENZIMA  TEMA 1 GLUCÓLISIS MITOCONDRIAL: CICLO DE KREBS Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Bioenergética El piruvato entra en la mitocondria gracias a la lanzadera de protones de la membrana mitocondrial 4 FASES: 1º Glucólisis citosólica (transformación de glucosa en piruvato) 2º Transformación del piruvato en acetil-CoA (piruvato- deshidrogenasa) 3º Entrada del acetil-CoA en el ciclo de Krebs para su degradación 4º Fosforilación oxidativa: fosforilación del ADP y oxidación de los H+ extraídos a lo largo de todo el proceso glucolítico. FASES 3 Y 4 COMUNES PARA EL METABOLISMO DE GRASAS Y PROTEÍNAS CICLO DE KREBS TEMA 1 Bioenergética Proceso cíclico a lo largo del cual se degrada completamente el Acetil. Para que este ciclo se mantenga en funcionamiento es necesario aportarle grupos acetil y H20. EN ESTA FASE NO SE OBTIENE ATP. HAY QUE EXPERAR A LA FOSFORILACIÓN OXIDATIVA. MISIÓN: EXTRAER LOS HIDRÓGENOS DE LA GLUCOSA TRANSFORMADA EN ACETILO PARA OXIDARLOS EN EL PROCESO DE FOSFORILACIÓN POR CADA MOLÉCULA DE GLUCOSA QUE CONTIENE 6 ÁTOMOS DE CARBONO SE OBTIENEN 2 DE PIRUVATO (3 CARBONOS CADA UNA), ALIMENTÁNDOSE EL CICLO DE KREBS 2 VECES.  TEMA 1 CADENA DE ELECTRONES. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Bioenergética 2 Procesos 1º Oxidación: proceso exergónico en el cual el oxígeno es el aceptador final de los electrones que se liberan de los átomos de hidrógeno obtenidos de los nutrientes a lo largo de los diferentes procesos descritos. 2º Fosforilación: se incorpora un grupo fosfato al ADP formando ATP. Proceso endergónico que utiliza la energía liberada en la oxidación. EN TOTAL, SE CONSIGUEN 34 MOLÉCULAS DE ATP EN ESTE PROCES CON LA OXIDACIÓN COMPLETA DE UNA MOLÉCULA DE GLUCOSA (SUMÁNDOLE 2 ATP DEL CICLO DE KREBS Y 2 DE LA GLUCÓLISIS). TOTAL 38 SI LA GLUCOSA PROCEDE DEL GLUCÓGENO ALMACENADO, TENDRÍAMOS UN ATP MÁS (39).  GLUCONEOGÉNESIS Y GLUCOGÉNESIS TEMA 1 PROCESOS DE SÍNTESIS DE GLUCOSA A TRAVÉS DE DIFERENTE SUSTRATOS Bioenergética GLUCONEOGÉNESIS: SÍNTESIS DE GLUCOSA UTILIZANDO AMINOÁCIDOS (PRINCIPALMENTE ALANINA) Y LACTATO (CICLO DE CORI) GLUCOGÉNESIS: OBTENCIÓN DE GLUCOSA A PARTIR DE PIRUVATO  TEMA 1 CONCEPTO DE UMBRAL LÁCTICO Bioenergética Intensidad de Ejercicio asociada al inicio de aumento progresivo de lactato en sangre.  TEMA 1 CONCEPTO DE UMBRAL LÁCTICO Bioenergética TRANSPORTADORES DE LACTATO MCT1: facilita la entrada/salida del lactato de las células. MCT4: sacar ácido láctico de las células RELACIÓN MCT4/MCT1: representaría el tipo de fibra que nos encontramos Personas entrenadas: mayor contenido de ambas Por tanto: la actividad contráctil mantenida de forma crónica es un estímulo importante para aumentar el contenido de MCT  TEMA 1 Bioenergética ACLARACIÓN LACTATO POST-EJERCICIO TEMA 1 Bioenergética TEMA 1 Bioenergética  TEMA 1 LÍPIDOS Bioenergética Almacenados en forma de triglicéridos representan la principal reserva energética y constituyen una fuente casi Inagotable de energía durante el ejercicio físico. FUNCIONES: ENERGÉTICA, ESTRUCTURAL, TERMOREGULADORA, PROTECTORA, HORMONAL -SE CLASIFICAN EN: -TRIGLICÉRIDOS-(ENERGÉTICA)-HASTA 75000 KCAL -ÁCIDOS GRASOS-(ENERGÉTICA) )-HASTA 75000 KCAL -FOSFOLÍPIDOS - COLESTEROL  TEMA 1 LÍPIDOS Bioenergética LÍPIDOS-TRIGLICÉRIDOS -FORMADOS POR LA UNIÓN DE UNA MOLÉCULA DE GLICEROL Y TRES ÁCIDOS GRASOS. -LA UNIÓN DE ESTAS MOLÉCULAS SE PRODUCE GRACIAS A UN ENLACE TIPO ÉSTER, DE LA QUE SE DESPRENDE UNA MOLÉCULA DE AGUA.  TEMA 1 LÍPIDOS Bioenergética LÍPIDOS-TRIGLICÉRIDOS  TEMA 1 LÍPIDOS Bioenergética MOVILIZACIÓN ÁCIDOS GRASOS Lipasa hormosensible-> enzima encargada de la lipólisis de los triglicéridos almacenados.  TEMA 1 LÍPIDOS Bioenergética LA CONTRIBUCIÓN DE LA OXIDACIÓN DE GRASAS (PRINCIPALMENTE EN FIBRAS TIPO I) SE PRODUCE EN EJERCICIOS A MODERADA O BAJA INTENSIDAD. DURANTE LAS ACTIVIDADES INTENSAS: HDC 80% DE LA ENERGÍA APROX. DURANTE LAS ACTIVIDADES MODERADAS-BAJA INTENSIDAD: LÍPIDOS 90% APROX ENERGÍA TOTAL.  TEMA 1 Oxidación de los lípidos Bioenergética  TEMA 1 Oxidación de los lípidos Bioenergética  TEMA 1 Oxidación de los lípidos Bioenergética  TEMA 1 AMINOÁCIDOS Bioenergética Las proteínas como fuente energética: necesario separar el grupo amino (NH3) de los aminoácidos que la componen. 18 de los 20 pueden convertirse en glucosa. Aminoácidos no esenciales (sintetizados en el organismo) vs. aminoácidos esenciales (obtener a través de la dieta) El 80% de los Aa se encuentran el músculo esquelético Se pueden utilizar como sustrato energético (oxidación) o bien liberarlos al plasma para que en el hígado formen glucosa Durante el ejercicio-> elevación de la producción de urea sanguínea y de la excreción de nitrógeno. LA OXIDACIÓN DE Aa SUPONE ENTRE UN 3-10% DE LA ENERGÍA TOTAL. -EJERCICIO CON DURACIÓN INFERIOR 60MIN NO CONSUME Aa. -LOS Aa SE OXIDAN GRACIAS A QUE PIERDEN EL GRUPO AMINO Y SE CONVIERTE EN INTERMEDIARIOS DEL METABOLISMO. TEMA 1 Bioenergética TEMA 1 Bioenergética TEMA 1 Bioenergética DINÁMICA DE LOS HDC DURANTE EL EJERCICIO TEMA 1 Bioenergética  TEMA 1 DINÁMICA DE LOS HDC DURANTE EL EJERCICIO Bioenergética METER FIGURA 4.44 EJERCICIO INTENSO: GLUCÓGENO MUSCULAR PRINCIPAL SUSTRATO. SEGÚN PASA EL TIEMPO, LA GLUCOSA SANGUÍNEA VA AUMENTANDO SU CONTRIBUCIÓN (30% APROX). EJERCICIO MODERADO: MAYOR PROTAGONISMO GRASAS A MEDIDA QUE DISMINUYE LA INTENSIDAD. Los HdC que se utilizan proceden inicialmente del glucógeno almacenado, pero según este se va consumiendo, va ganando mayor protagonismo la glucosa circulante A la vez, las grasas aportan cada vez mayor parte de los requerimientos energéticos a medida que avanza el tiempo.  TEMA 1 DINÁMICA DE LOS HDC DURANTE EL EJERCICIO Bioenergética GLUCÓGENO HEPÁTICO: La utilización de la glucosa circulante durante el ejercicio prolongado depende fundamentalmente de la liberación de gluc hepática a la sangre. La tasa de liberación está relacionada con la duración y la intensidad del ejercicio. La mayoría de esta glucosa procedente del hígado procede a su vez de la degradación del glucógeno hepático. El glucógeno hepático se reduce aproximadamente a la mitad al cabo de una hora de ejercicio intenso. Al cabo de unas 2 horas, casi todo el glucógeno almacenado en el hígado y en los músculos se ha consumido.  TEMA 1 Bioenergética GLUCÓGENO HEPÁTICO:  TEMA 1 DINÁMICA DE LAS GRASAS DURANTE EL EJERCICIO Bioenergética Dependerá de la disponibilidad de AGL y la capacidad de oxidación de dichos AGL. A baja intensidad: incremento de la movilización de AGL. A moderada intensidad: HDC y triglicéridos a partes iguales. A medida que se van vaciando los depósitos de glucógeno, ganan las grasas más importancia. Beneficios personas entrenadas: se favorece el uso de AGL. Para una misma intensidad relativa, un sujeto entrenado utiliza un mayor % de grasas que un sedentario. UTILIZACIÓN DE AMINOÁCIDOS Contribución mínima (1% de la energía necesaria) En fases de ayuno prolongado o ejercicio prolongado: