Aporte energético para la contracción muscular: vías metabólicas

América Márilyn Gómez Piña.

Lic. Nutrición.

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8° Cuatrimestre.

Aporte energético para la contracción muscular: vías metabólicas

El músculo consume energía en reposo y en actividad; este consumo  se incrementa de 100 a 1000 veces durante la contracción. Menos de la mitad se transforma en trabajo y el resto produce calor, por lo tanto, el músculo se calienta durante la contracción, además ocurren procesos de recuperación (actividad de bombas iónicas, regeneración de ATP, etc.) que consumen energía, el rendimiento (relación entre trabajo realizado y energía consumida) es menor: en torno al 30%. Al no derivar energía mecánica, se transforma en calor.

Fuentes de energía, son básicamente HC y ácidos grasos, energía derivada de estos, se convierte en ATP, que aporta energía necesaria.

ATP como suministrador último de energía: Para utilizar energía química de los alimentos, se forman enlaces de alto contenido energético como los que realiza el fosfato con los nucleótidos fosfato; su hidrólisis produce 7,8 cal/mol.

ATP ATPasa→ ADP + Pi + Energía

La reserva energética en forma de ATP es baja (2-6mmoles/kg de tejido muscular). Proporciona energía solo segundos (contracción) muscular. ADP pone en marcha procesos para regenerar ATP; a velocidad rápida (transfosforilación) y lenta (fosforilación).

Regeneración de ATP  por transfosforilación:   fosfocreatina da energía para regenerara ATP. Tiene enlace fosfato de alta energía y cuando se hidroliza la libera y regenera ATP (transfosforilación). Fase de reposo, el ATP suministra energía para regenerar fosfocreatina. Fosfocreatina y ATP se encuentran en equilibrio, (ATP mayor proporción:5-6 veces más). Esta vía permite resintetizar ATP sin oxígeno (anaeróbica), no se forma lactato (aláctica); dura 14 segundos, presenta como factor limitante la cantidad de creatina presente en el músculo.

Regeneración de ATP por fosforilación:   a partir de la energía liberada en las vías:

1. Glucólisis anaeróbica: la glucosa procedente de la sangre o glucógeno se metaboliza hasta ácido pirúvico. En presencia de oxígeno, el piruvato sigue vía oxidativa. En ausencia de oxígeno, se convierte en lactato (cataliza LDH lactato deshidrogenasa), permite regeneración de NAD y que la glucólisis continúe activa. Lactato puede salir a la sangre, exceso de lactato altera equilibrio ácido-básico que afecta enzimas reguladores de estos procesos. La obtención de energía por esta vía, no se prolonga mas de 3 minutos, se emplea al inicio de actividades intensas y de corta duración, así como el esfuerzo final de un ejercicio más prolongado. Gran producción de energía en corto tiempo; gasta mucho glucógeno y forma grandes cantidades de lactato por la aparición de fatiga muscular.
2. Vía oxidativa o aeróbica: en presencia de oxígeno, el piruvato se transforma en acetil- coenzima A, reacción catalizada por completo piruvato deshidrogenasa. Acetil CoA es producto final de la oxidación de ácidos grasos y metabolismo de ciertos aminoácidos. Acetil CoA se incorpora al ciclo tricarboxílico; genera CO2, H2O e Hidrógeno, captado por nucleótidos (NAD y FAD), que lo transfieren ( cadéna respiratoria) formando H2O. Regeneración de ATP, substratos energéticos y oxígeno. En la mitocondria. Consumo de oxígeno por músculo en actividad, aumenta de 50 a 100 veces. La actividad intensa, utiliza glucosa; reposo, recuperación y esfuerzos habituales utiliza ácidos grasos.

Vía oxidativa: ciclo de Krebs y cadena respiratoria. Obtención total de energía por ATP´s formados en ciclo de Krebs y oxidación de los compuestos, que son portadores de electrones; pasan a la cadena respiratoria para ser transformados en agua y energía; procesos en mitocondria.

Vías metabólicas en función del tipo de actividad física: Dependiendo de la intensidad y duración del esfuerzo, hay  predominancia de unas vías sobre otras. EL oxígeno del músculo, le permite oxidar glucosa y ácidos grasos libres que llegan por vía sanguínea. Su oxidación aporta 70% de total de energía. Absoluto reposo, el músculo guarda tensión permanente (tono muscular).

Sustratos energéticos; se ponen en funcionamiento primando uno sobre otro, dependiendo de la duración de la actividad física y la intensidad de la misma.

ATP almacenado en músculo, se agota rápidamente, fosfocreatina, proporciona energía y termina con sus reservas; una vez agotadas, si la actividad tiene intensidad elevada, glucosa y glucógeno muscular, proporcionan energía por vía anaeróbica.

Actividad física suave, fosfágenos para comenzar aporte de oxígeno por sangre y almacenado en mioglobina, permite obtención de energía por vía oxidativa. Energía proviene de oxidación de ácidos grasos y menor de glucosa.

Actividad física moderada; procesos anaeróbicos alácticos obtiene energía de glucólisis anaeróbica, hasta que se consigue ajuste cardiovascular y respiratorio pasados 5 o 6 minutos. Producido este, procesos anaeróbicos, van remplazando a los anaeróbicos, cubriéndose por aquella vía las demandas energéticas. Si la intensidad no es muy elevada, un consumo de oxígeno superior al necesitado, permite eliminar por oxidación parte del lactato producido en exceso (turn over).Posibilita mantener  la actividad de forma prolongada.

Actividades físicas intensas, por encima de transición aeróbica- anaeróbica, producción de energía en ausencia de oxígeno cerca del máximo de su capacidad. Reservas de fosfágenos disminuyen,  sobre todo fosfocreatina, manteniendo más estable la concentración de ATP. Si el trabajo supera los 12 a 20 segundos, la glucólisis anaeróbica permite obtener ATP por acumulación de lactato.

Intensidad del esfuerzo puede obligar a la utilización en fibras musculares de contracción rápida. Estas fibras se utilizan vía metabólica anaeróbica, ocasiona acumulación de lactato y, aparición de fatiga.

100% de la potencia máxima aeróbica, la actividad solo puede durar varios minutos como máximo (6-10 minutos en atletas bien entrenados,)

Puede ser suficiente la energía aportada por las reservas de fosfágenos. Esfuerzos de 15 a 25 segundos, máxima intensidad entre 100 y 200 metros. Cuando la actividad se mantiene más tiempo (20-25 segundos y de 2 a 3 minutos), requerirá glucólisis anaeróbica, participando los procesos aerobios en muy escasa proporción (10% en esfuerzos inferiores a 15 segundos.)

Esfuerzos supramáximos, intensidades de 170%, la actividad máxima solo puede ser mantenida durante unos segundos, utilizando casi exclusivamente las reservas de fosfágeno musculares.

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