PROFESORADO DE EDUCACIN

FSICA

MATERIA: FISIOLOGA APLICADA

METABOLISMO

DOCENTE: Lic. Krasnov Fernando

INTRODUCCIN

El Ecosistema Terrestre est formado por Factores Abiticos o sin vida y la Comunidad Bitica o

seres vivos adaptados a dichos factores. La comunidad bitica lo constituyen los seres humanos,

animales y vegetales que conviven en el Ecosistema Terrestre. Los elementos sin vida o factores

abiticos del ecosistema terrestre lo constituyen el agua, el sol, el aire y la tierra o suelo.

La energa de nuestro ecosistema proviene del sol, y a partir de esa energa los vegetales convierten

la luz en energa qumica almacenada (fotosntesis), siendo productores de alimentos. En cambio, los

animales y el hombre tienen un carcter hetertrofo, siendo consumidores de energa pues se

alimentan de vegetales y de otros animales. Esquemticamente los vegetales son productores, los

herbvoros son consumidores primarios y los carnvoros son consumidores secundarios. A su vez, los

seres vivos muertos son comidos por animales que desdoblan sus cuerpos en sustancias ms

simples (inorgnicas) que son tomadas por las races de las plantas que con la energa del sol

formarn nuevamente materia orgnica. Se forma as una Cadena Alimentaria de intercambio de

Energa. Una caracterstica importante de los seres vivos es la necesidad de realizar un complejo

intercambio de sustancias con el medio que los rodea, obteniendo de l molculas orgnicas

(aminocidos, lpidos, carbohidratos) e inorgnicas (agua, vitaminas y minerales) con las que

elaboran y reponen los elementos estructurales y obtienen energa para realizar sus funciones.

Al conjunto de procesos o reacciones fsico-qumicas que ocurren a nivel celular, para obtener o

utilizar energa, se los denomina procesos metablicos o Metabolismo. La energa se almacena en los

alimentos en forma de hidratos de carbono, lpidos y protenas. Dichos componentes alimenticios

bsicos pueden descomponerse en nuestras clulas para liberar la energa acumulada. stos

nutrientes energticos deben ser convertidos previamente a un compuesto denominado ATP para

poder ser utilizados por las clulas para realizar un trabajo biolgico. Los organismos vivos, en lugar

de liberar la energa de manera rpida como ocurre en un motor de automvil, la liberan paso a paso

a lo largo de cadenas de reacciones qumicas. Los procesos metablicos van transformando una

sustancia en otra a travs de reacciones que constituyen una Va o Ruta Metablica. Estos

fenmenos dependen de la influencia de catalizadores (enzimas) y reguladores (vitaminas, minerales,

hormonas, etc.) y, en algunos casos, de la presencia de oxgeno.

CONCEPTOS RELACIONADOS CON EL METABOLISMO Y LA ENERGA

- Metabolismo: Conjunto de reacciones que se producen en el organismo, ya sea Anablicas

(construccin de compuestos), o Catablicas (degradacin de compuestos), y que sirven para obtener

o consumir energa y reparar la estructura. Las reacciones Anablicas ganan o acumulan energa y

las reacciones Catablicas liberan o pierden energa. Ambas reacciones se encuentran acopladas

de forma tal que una reaccin que libera energa se acopla a otra reaccin que necesita energa.

Ejemplo: la gluclisis es un proceso donde degrada la Glucosa en pasos sucesivos liberndose

energa que se utiliza para Resintetizar ATP. Luego, dicho ATP va a ser degradado y la energa

liberada se utiliza para la contraccin muscular. Cuando el anabolismo supera al catabolismo, el

organismo crece o gana peso, si el catabolismo supera al anabolismo, se pierde peso. Cuando ambos

procesos estn equilibrados, el organismo se encuentra en equilibrio dinmico.

- Anabolismo: Las reacciones de tipo anablico producen la formacin o Sntesis de sustancias

complejas o materia celular a partir de otras ms simples. Necesitan o utilizan energa que ser

almacenada en el nuevo compuesto formado. Por ello se denominan reacciones endergnicas, ya

que almacenan energa. Son reacciones de tipo "Reductivas" o procesos de Hidrogenacin (ganancia

de un H+.) Reduccin: se define como la ganancia de electrones o de tomos de Hidrgeno (H+), o

tambin remocin de Oxgeno de los compuestos. Toda enzima que cataliza una hidrogenacin, debe

tener una coenzima reducida capaz de ceder un H+. Entre las coenzimas ms importantes que ceden

H+, estn el NADH y FADH (reducidos) que al ceder el H+, pasan a estar oxidados.

- Catabolismo: Las reacciones de tipo catablico producen la degradacin de sustancias complejas

en otras ms simples permitiendo, liberando energa para cumplir numerosas funciones biolgicas o

formar nuevos elementos. Por ello se denominan reacciones exergnicas, ya que liberan energa

Son reacciones de tipo "Oxidativas". Oxidacin: Significa prdida de electrones de un tomo o

molcula, o tambin el agregado de tomos de oxgeno a una sustancia oxidable. En la mayora de

las reacciones, los electrones son transportados en forma de tomos de hidrgeno (Hidrogeniones:

H+). Al oxidarse un compuesto, se deshidrogena (libera H+), y como ste no puede circular

libremente, debe ser captado por otro compuesto. En los animales, los dadores de electrones o

hidrogeniones son la Glucosa, las Grasas y Protenas. Toda enzima que cataliza la deshidrogenacion,

debe presentar una coenzima aceptora de dicho H+. Entre las coenzimas ms importante aceptoras

de H+ tenemos al NAD y FAD, que este caso se reducen.

REACCIONES

CATABLICAS

REACCIONES

ANABLICAS

Degradacin Sntesis

Deshidrogenacin Hidrogenacin

Oxidativas Reductivas

Exergnicas Liberan energa

Endergnicas Requieren energa

- Sustrato: Sustancia sobre la cual acta una enzima para ser transformada en una reaccin qumica

- Producto: Sustancia resultante en una reaccin qumica

- Enzimas: Son protenas que actan como catalizadores o aceleradores de las reacciones qumicas,

facilitando el paso de sustrato a producto. Las enzimas son imprescindibles para llevar a los procesos

metablicos y actan nicamente en medio acuoso. Cuando el sustrato se une a la enzima, se forma

un complejo denominado enzima-sustrato, siendo cada enzima especfica de cada reaccin. Las

enzimas se denominan con el nombre del sustrato sobre el que actan agregando la terminacin

ASA: las que actan sobre lpidos son lipasas, las que actan sobre protenas son proteasas, las que

quitan grupos fosfatos son fosfatasas, etc. Entre los factores que modifican la actividad enzimtica se

pueden mencionar: la temperatura, el pH, la concentracin del producto, factores hormonales, etc.

- Coenzimas: Son molculas orgnicas necesarias en las reacciones enzimticas, ya que actan

como aceptores o dadores de hidrgenos en las vas metablicas. Tienen una estructura formada por

una molcula de alguna vitamina unida a 1 o 2 nucletidos. Las ms importantes son: NAD

(nicotinamida-adenina dinucletido), FAD (flavina adenina dinucletido) y Coenzima A. Toda enzima

que cataliza una deshidrogenacion, debe presentar una coenzima aceptora del H+ (el NAD y FAD

se reducen y aceptan el H+ transformndose en NADH+ y FADH+)

- Cofactores: Componente No proteico que complementa la accin de una enzima (componente

proteico). Numerosas enzimas requieren de la presencia de sustancias adicionales llamadas

cofactores, que son iones metlicos, como por ejemplo Magnesio (Mg ++), Calcio (Ca++), Potasio

(K+), Hierro (Fe++), Cinc (Zn ++) Cobre (Cu++), etc. En general los cofactores, que como habrn

notado tienen cargas elctricas, estabilizan por medio de ellas a la molcula de enzima.

- Alimento: Son sustancias incorporadas al organismo que contienen los nutrientes que el cuerpo

humano necesita para mantenerse vivo y para obtener energa.

- Nutriente: Toda sustancia que forma parte del organismo y que ste necesita reponerlo o que es

utilizado para obtener energa. Los nutrientes pueden ser clasificados en:

Energticos: Hidratos de Carbono, Lpidos, Protenas; No Energticos: Vitaminas, Minerales, Agua.

- Calora: La cantidad de energa liberada por una reaccin biolgica se calcula a partir de la cantidad

de calor producido. La Calora es la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado centgrado

(de 15 a 16 grados) la temperatura de un gramo de agua. En fisiologa se utiliza la Kcal que es igual a

1000 caloras. Por ejemplo: la combustin completa de 1 gramo de Carbohidrato genera 4 kcal

- Balance Energtico: El balance energtico se efecta entre el aporte calrico y el gasto de energa

durante un perodo de tiempo concreto (24 horas). Si el contenido calrico de los alimentos ingeridos

es mayor que el gasto de energa, el balance energtico ser positivo y el exceso se enviar a las

reservas incrementndose el peso corporal de la persona. Si por el contrario, el contenido calrico de

los alimentos ingeridos es menor que el gasto de energa, el balance ser negativo y se utilizarn las

reservas de energa, perdindose peso corporal. Una persona mantiene su peso corporal constante si

existe un equilibrio entre la cantidad de energa que ingiere con la alimentacin y su gasto energtico.

- Gasto Energtico: Es el consumo de energa que una persona realiza durante un perodo de tiempo

determinado. Tiene muchos componentes como ser: el gasto energtico basal o metabolismo basal,

el gasto energtico ligado a la actividad fsica, el gasto originado por la accin especfica de los

alimentos ingeridos, el embarazo, la lactancia, etc.

- Metabolismo basal (TMB: tasa metablica basal): Es la cantidad de energa mnima necesaria para

mantener en reposo las funciones vitales del organismo (procesos cardiovasculares, respiratorios,

nerviosos, renales y hepticos, etc.). La TMB en el hombre promedio es de unas 2000 cal/da.

Las caractersticas ms destacables de la TMB hacen referencia a que: resulta mayor en el varn que

en la mujer, se reduce a medida que aumenta la edad, alcanza sus mayores valores en los perodos

de rpido crecimiento (estirn puberal), y que puede ser afectada por factores como la altura, el peso,

la composicin corporal, la temperatura ambiente y la temperatura corporal, el clima, el estado

emocional, el embarazo, los perodos menstruales, etc.

- Gasto energtico ocasionado por la Actividad Fsica: A mayor intensidad o mayor volumen de

ejercicio, mayor resulta la energa consumida y a la inversa. A diferencia de lo que ocurre con el

metabolismo basal, el gasto energtico asociado a la actividad fsica es variable y voluntario.

- Accin dinmica especfica de los alimentos: Tambin se la denomina termognesis inducida por la

dieta y abarca las prdidas energticas en forma de calor como consecuencia de la digestin, la

absorcin y el metabolismo de los nutrientes. Aunque existe una variabilidad considerable entre los

individuos, la termognesis diettica vara entre 10 al 25% de la energa que contienen los alimentos

ingeridos, segn el tipo de nutriente de los mismos (las protenas producen una alta termognesis)

- Cociente Respiratorio: Es la relacin existente entre el volumen de CO2 producido y el Volumen de

O2 consumido en la unidad de tiempo al degradar un nutriente de forma aerbica: CR: CO2 / VO2

El CR de los Glcidos es igual a 1 mientras que el de las grasas es 0,7 y el de las protenas 0,8. Esto

es as ya que en los Glcidos, el O2 y el Hidrgeno se encuentran en la misma proporcin que el H2O,

mientras que en las Grasas se requiere mayor cantidad de O2 para poder oxidarlas y formar H2O. Las

cantidades de Glcidos, Grasas y Protenas que se estn oxidando pueden ser calculados a partir del

CO2 espirado, del VO2 inspirado y de la excrecin de Nitrgeno.

Cuanto ms se hiperventila se elimina ms CO2 y el CR se eleva. Durante el ejercicio intenso, el CR

puede alcanzar valores mayores a 1, ya que se exhala ms CO2 y se contrae una deuda de O2. Al

final del ejercicio, se pagar la deuda de O2 y el CR disminuir.

NUTRIENTES: MACRONUTIENTES Y MICRONUTRIENTES

Los alimentos y el agua que ingerimos a diario nos aportan los nutrientes y el lquido necesarios para

el desarrollo de nuestro organismo, llenar nuestras reservas energticas, reparar nuestros rganos y

sistemas, etc. Los nutrientes que componen los alimentos se pueden dividir en macronutrientes o

nutrientes energticos y micronutrientes o nutrientes no energticos. Una dieta balanceada de un

adulto medio normal, se compone de un 60% de hidratos de Carbono, 30 % de Lpidos y 10% de

Protenas, adems de una adecuada ingesta de Vitaminas, Minerales y Agua.

a) MACRONUTIENTES: Hidratos de Carbono, Lpidos, Protenas

Los macronutrientes se componen principalmente de carbono, hidrgeno, oxgeno y, en el caso de

las protenas, de nitrgeno. Estos contienen energa almacenada en sus enlaces atmicos, aunque

sus enlaces celulares son dbiles y proporcionan poca energa al degradarse. En consecuencia los

macronutrientes no se usan directamente para dar energa para la actividad celular, sino que la

energa liberada durante su degradacin es utilizada para sintetizar un compuesto altamente

energtico denominado ATP (adenosintrifosfato).

HIDRATOS DE CARBONO

Tambin llamados Glcidos (del griego GLYKYS: dulce), estn compuestos por carbono, hidrgeno y

oxgeno. Sus principales funciones son aportar energa al organismo, formar parte de coenzimas

(NAD, FAD), formar parte del ATP (Ribosa) y de los cidos nucleicos (ribosa y desoxirribosa), etc.

Segn el nmero de unidades que lo forman los podemos dividir en:

- Monosacridos: La molcula est compuesta por una sola cadena carbonada. Son ejemplos de

ellos la Glucosa, la Fructuosa, Galactosa. Se encuentran en la miel, frutos maduros y la leche. Una

molcula de glucosa est formada por 3 clases de tomos: 6 de carbono, 12 de hidrgeno y 6 de

oxgeno. Su frmula escrita en el simbolismo qumico sera: C6 H12 O6

- Oligosacridos: Estn formados por la unin de entre 2 y 10 monosacridos

La unin de 2 azcares simples o monosacridos forman los Disacridos: Sacarosa (glucosa +

fructuosa) presente en el azcar de caa, Lactosa (glucosa + galactosa) presente en la leche de los

mamferos, Maltosa (Glucosa + glucosa) o azcar de malta, presente en los granos de cebada. Los

Trisacridos estn formados por 3 monosacridos: Maltotriosa (3 molculas de glucosa) es una

buena fuente de energa bebible para deportes continuos.

- Polisacridos: Estn formados por la unin de muchas molculas que en algunos casos son iguales

(glucgeno, almidn, etc.) y en otros casos no (Ej.: los cidos nucleicos). Los polisacridos estn

constituidos por ms de 10 molculas de monosacridos unidos. Las distintas formas en que se unen

las molculas de glucosa y los distintos pesos moleculares que se alcanzan, determinan que los

polisacridos resultantes tengan propiedades diferentes:

- La celulosa est presente en la pared celular de los vegetales. Es muy importante por su rol de fibra

vegetal, y estimula la motilidad intestinal, elimina el colesterol y arrastra la flora bacteriana nociva

para el organismo. Se encuentra presente en verduras, frutos secos y cereales integrales.

- El almidn es el polisacrido ms comn en la dieta y representa la forma en que los azcares se

almacenan en las clulas vegetales Es la sustancia de reserva que los vegetales sintetizan. Se

encuentran en cereales, legumbres, patatas, etc.

- El Glucgeno es un polmero de glucosa muy ramificado y de alto peso molecular pues se encuentra

muy hidratado. Se encuentra exclusivamente en el reino animal. La molcula de glucgeno est

formada por aproximadamente 30.000 molculas de glucosa. Es la reserva ms rpida e importante

con que cuenta el organismo para obtener energa.

Los oligosacridos y polisacridos presentes en los alimentos deben ser degradados para ser

absorbidos en el intestino delgado en forma de glucosa. En la circulacin general solo se encuentra

glucosa que se almacena en forma de glucgeno en el hgado y msculos esquelticos a partir de un

proceso denominado Glucogenogenesis. Segn las necesidades, el glucgeno heptico se puede

transformar en glucosa mediante un proceso denominado Glucogenolsis para pasar a la sangre y

ser utilizado por los tejidos. El glucgeno muscular se emplea ante situaciones que requieran una

rpida e intensa actividad (gluclisis anaerbica). Con la disminucin de la glucemia y de las reservas

de glucgeno, el hgado puede realizar Gluconeognesis: formar glucosa a partir de aminocidos o

de otros sustratos intermedios del metabolismo de la glucosa como el lactato y el piruvato. El

glucgeno se almacena hasta una cantidad de 100 gramos en el hgado y 200 gramos en msculos.

Al sobrepasar ese lmite, el exceso se convierte en grasa en el hgado y se almacena en el tejido

adiposo. Se producen 4 kcal de energa por cada gramo de glucosa degradada, y su Cociente

Respiratorio es igual a 1 (CR: cociente entre el CO2 producido y el O2 consumido al degradarlo).

Los glucosa en fundamental para el funcionamiento de ciertos tejidos que carecen de mitocondrias

(eritrocitos) o que obtienen energa principalmente de ella, como el sistema nervioso, por lo que ste

se ve particularmente afectado ante una disminucin de la glucosa sangunea o hipoglucemia.

LPIDOS

Son un grupo de macromolculas orgnicas insolubles en agua y solubles en solventes orgnicos no

polares como el benceno, ter, etc. Pueden variar su estructura desde cadenas simples formadas por

Carbono, Hidrgeno y Oxgeno con un grupo carboxilo (cido graso), hasta cadenas ms complejas

como el Colesterol. Los lpidos se utilizan en su mayor parte para aportar energa, aunque tambin

cumplen funciones como absorcin de vitaminas liposolubles, sntesis de hormonas esteroideas,

proteccin de rganos internos, formacin de las membranas celulares y vainas de mielina. Estn

presentes en los aceites vegetales (oliva, girasol, maz) que son lquidos a temperatura ambiente y

contienen gran cantidad de cidos grasos insaturados, y en las grasas animales (manteca) ricas en

cidos grasos saturados. Segn su estructura y funcin los podemos clasificar en:

- Lpidos Simples: cidos Grasos y Grasas Neutras (Triglicridos)

- Lpidos Complejos: Fosfolpidos y Lipoprotenas

- Lpidos Asociados: Esteroides

- cidos Grasos: Son los nicos lpidos a travs del cual se puede obtener energa. Estn formados

por una cadena lineal de carbonos y un grupo cido carboxlico. Presentan un nmero par de tomos

de Carbono (4 a 22), y de acuerdo a ello se denominan de cadena corta, mediana o larga. Los cidos

grasos libres (AGL) circulan por la sangre unidos a la protena albmina. Se denominan cidos grasos

saturados (Carbonos con enlaces simples) cuando contienen tantos tomos de hidrgeno como les

es posible resultando ms difciles de emplear por el organismo (Ej.: grasas animales). Se denominan

cidos grasos insaturados (Carbonos con doble enlace) cuando la formacin de enlaces de Carbono

e Hidrgeno se encuentra reducida en tomos de hidrgeno. Pueden ser Monoinsaturados: un solo

enlace doble (Ej.: aceite de oliva) o Poliinsaturado: 2 o ms enlaces dobles (Ej.: aceite de girasol)

Las grasas son menos accesibles energticamente ya que primero deben ser reducidas desde su

forma de almacenamiento (triglicridos) a cidos grasos y glicerol para luego utilizarse para sintetizar

ATP. Adems el ritmo de liberacin de energa es demasiado lento para satisfacer las demandas de

la actividad fsica intensa. Se producen unas 9 kcal de energa por cada cido graso libre que se

metaboliza o degrada y su Cociente respiratorio es igual a 0,7.

- Triglicridos (Grasa): Son importantes por su funcin energtica constituyendo la mayor reserva

corporal energtica. Estn formados por 3 cidos grasos y una molcula de glicerol y se depositan en

el tejido celular subcutneo corporal.

- Fosfolpidos: Estn formados por una molcula de glicerol, dos cidos grasos y un cido fosfrico.

Forman parte de la membrana celular y de la vaina de mielina de los axones nerviosos.

- Lipoprotenas: Estn constituidas por lpidos y protenas Transportan lpidos en la sangre debido a

que stos son insolubles en agua. Presentan colesterol, fosfolpidos y triglicridos en diferentes

cantidades. La parte proteica es la que les permite ser solubles en agua. Se clasifican en:

Quilomicrones, VLDL (Lipoprotena de muy baja densidad) LDL (Lipoprotena de baja densidad) y

HDL (Lipoprotena de alta densidad). Las lipoprotenas de alta densidad (HDL) transportan el

colesterol hacia el hgado para su eliminacin a travs de la bilis, barriendo el colesterol circulante.

Las lipoprotenas de baja densidad (LDL) transportan Colesterol desde el hgado hacia los tejidos y su

aumento es causa de enfermedades cardiovasculares al acumular colesterol en los vasos sanguneos

producindose una placa ateromatosa (Ateroesclerosis).

- Esteroides: Son molculas complejas que contienen 4 anillos de Carbono entrelazados. Este

compuesto se denomina: Ciclo pentano-perhidro-fenantreno. Los esteroides incluyen al colesterol,

hormonas esteroideas (estrgenos, progesterona, testosterona, cortisol, etc.), etc. El Colesterol es un

componente esencial de las membranas celulares, es precursor de los dems esteroides, interviene

en la sntesis de cidos biliares, hormonas esteroideas, vitamina D, etc.

PROTENAS

Son macromolculas compuestas por carbono, hidrgeno, oxgeno y nitrgeno. Son los materiales

que desempean el mayor nmero de funciones en los seres vivos. Son macromolculas integradas

por largas cadenas lineales de aminocidos (polmeros de aminocidos) que no se unen al azar, sino

que presentan una secuencia ordenada y nica, que caracteriza a cada protena y va a definir su

forma, su solubilidad, su funcin, etc. La secuencia de Aminocidos de las protenas la va a

determinar el ADN. Existen unos 22 aminocidos distintos que pueden combinarse de diferente

manera y de las diversas combinaciones surgen las diferentes protenas. De los 22 aminocidos, 9 no

pueden ser sintetizados por el organismo, por lo que deben ser ingeridos en la dieta, denominndose

esenciales. Al resto de los aminocidos se los denomina no esenciales.

Segn su procedencia, las protenas pueden ser de origen vegetal o animal. stas ltimas se hallan

en la carne, pescados, aves, huevos y productos lcteos. Mientras que las de origen vegetal se

pueden encontrar en los frutos secos, la soja, legumbres y cereales. Las protenas de origen animal

son completas o de alto valor biolgico ya que contienen todos los aminocidos esenciales. Las

protenas de origen vegetal son incompletas (a excepcin de la soja), por ello hay que combinarlas

para que aporten todos los aminocidos esenciales. Para asimilar las protenas de la dieta, stas son

degradadas y fraccionadas en sus diferentes aminocidos por los jugos gstrico y pancretico. Los

aminocidos obtenidos pasan a la sangre y se distribuyen por los diferentes tejidos, donde se

combinan con los aminocidos sintetizados por el cuerpo para construir nuevas protenas. Por lo

tanto las protenas del cuerpo se encuentran en un continuo proceso de renovacin: se degradan

hasta sus aminocidos constituyentes, y dichos aminocidos se utilizan junto a los obtenidos en la

dieta, para construir nuevas protenas segn las necesidades del organismo. ste proceso se

denomina Recambio Proteico. Durante el crecimiento y el embarazo debe predominar un balance

proteico positivo (Anabolismo).

El hgado puede extraer nitrgeno de los aminocidos para convertirlos en glucosa o en grasa. La

Alanina es un aminocido abundante en las protenas musculares que puede ser convertido en

glucosa en el Hgado (Gluconeognesis). En situaciones en los que escasean los hidratos, es posible

utilizar las protenas de manera indirecta para funciones energticas. Al degradar los aminocidos, se

liberan 4 kcal por gramo de protena, siendo el cociente respiratorio (CR) de las protenas de 0,80.

Los carbohidratos y las grasas permiten ahorrar protenas para que stas no sean utilizadas como

fuente energtica. Esto es especialmente importante durante perodos de gran consumo de energa,

como ocurre durante entrenamientos intensos. Si el balance proteico (balance nitrogenado) es

negativo, quiere decir que se pierden protenas (Catabolismo) y se pueden desarrollar problemas de

salud. La combustin de los aminocidos presenta el inconveniente de la formacin de compuestos

txicos (Amonaco), que se transforman en Urea en el hgado y se eliminan por la orina.

Funciones Biolgicas de las Protenas

La principal funcin de las protenas es la construir componentes celulares, formando parte de la

estructura bsica de los tejidos y rganos del cuerpo (msculos, tendones, piel, etc.).

Se encargan tambin de funciones reguladoras (Hormonas), catalizan reacciones qumicas

(enzimas), transportan oxgeno (Hemoglobina) y lpidos por la sangre (Albmina), definen la identidad

de un ser vivo (cdigo gentico o ADN), reconocen agentes extraos, etc. Ejemplos:

Estructurales: protenas de la membrana celular, Queratina (uas), Colgeno (tejido conectivo).

Enzimas: Amilasas, lipasas, proteasas, ATPasa, etc.

Hormonas: Hormona de crecimiento, Insulina, Glucagon, etc.

Sistema Inmunitario: Gammaglobulinas (Anticuerpos).

Coagulacin sangunea: Fibringeno y Trombina.

Contraccin Muscular: Actina y Miosina.

Cadena de transporte de electrones (Energa): Citocromos Mitocondriales.

Transporte de O2 y diversas sustancias: Hemoglobina, Albmina.

b) MICRONUTIENTES: Vitaminas, Minerales y Agua Son micronutrientes No energticos que pueden ser orgnicos, como las vitaminas o inorgnicos, como las sales minerales y el agua.

VITAMINAS

Son micronutrientes orgnicos no energticos necesarios para un adecuado crecimiento y un

metabolismo normal ya que actan como coenzimas en mltiples reacciones qumicas. Las diversas

vitaminas difieren desde el punto de vista qumico, pero se parecen en que no pueden ser elaboradas

por el hombre, de manera que tienen que estar presentes en la dieta. Si la cantidad de alguna de

ellas es insuficiente, aparece un cuadro patolgico especfico o enfermedad carencial. El adulto que

ingiere alimentos variados no necesita tomar pldoras vitamnicas. Los lactantes, nios y ancianos

cuyos regmenes en ciertos casos son ms restringidos, pueden necesitar ciertas vitaminas,

especialmente A, B y D. Segn su grado de solubilidad en las grasas o en el agua, se clasifican en:

VITAMINAS LIPOSOLUBLES: Entre ellas se encuentran la vitamina A, necesaria para la el

crecimiento dentario y para la piel, la vitamina D, esencial para la absorcin de calcio y fsforo en el

intestino, la vitamina E, que intervienen en la formacin del ADN y ARN funcionando tambin como

antioxidante, y la vitamina K que acta en la formacin de varios factores de la coagulacin.

VITAMINAS HIDROSOLUBLES: Entre ellas el Complejo Vitamnico B, integrado por:

B1 (Tiamina): interviene en la sntesis de acetilcolina y en la utilizacin de hidratos de carbono;

B2 (riboflavina): componente de la coenzima FAD (Flavn-adenina-dinucletido)

B3 (cido nicotnico): componente del NAD (Nicotinamida-adenina- dinucletido)

B6 (piridoxina): funciona como coenzima en el metabolismo de las protenas y del colesterol

B12 (cianocobalamina): intervienen en la formacin de glbulos rojos

cido flico: fundamental en la gnesis del ADN - ARN y en la produccin de glbulos blancos

cido pantotnico: forma parte de la coenzima A (paso de cido pirvico al ciclo de Krebs).

Vitamina C (cido ascrbico): intervienen en el metabolismo de las protenas, en la formacin de

colgeno y acta como antioxidante y cicatrizante.

MINERALES

Son micronutrientes no energticos con una funcin principalmente reguladora del metabolismo. Son

sustancias inorgnicas que constituyen aproximadamente un 3-5% del peso corporal.

Dentro de los principales minerales con funciones bsicas para la vida podemos mencionar:

HIERRO

(Fe)

Participa en la sntesis del ATP ya que forma parte de los Citocromos en la Cadena de Transporte de electrones. Adems participa como componente de la Hemoglobina

SODIO

(Na)

Es el catin extracelular ms importante: Regula la presin osmtica celular, interviene en la transmisin del impulso nervioso y es cofactor enzimtico

POTASIO

(K)

Es el catin intracelular ms importante: Regula la presin osmtica celular, interviene en la transmisin del impulso nervioso y es cofactor enzimtico

CLORO

(Cl)

Es el anin extracelular ms importante: Regula la presin osmtica celular e interviene en el equilibrio cido - base

Bicarbonato

(HOCO3)

Anin extracelular que interviene en los sistemas tampn o buffer y participa en la regulacin del equilibrio cido - base

CALCIO

(Ca)

Forma parte de la estructura del esqueleto seo y de los dientes Participa en la Contraccin muscular y en la Coagulacin sangunea

Es cofactor enzimtico

MAGNESIO

(Mg)

Junto al Manganeso actan como cofactor enzimtico en varias enzimas. Es esencial en la conversin de ADP en ATP ya que acta como catalizador

FSFORO

(P)

Forma parte de la estructura del esqueleto seo y de los dientes. Constituyente de nucletidos y fosfolpidos.

Participa en los procesos de transferencia de energa (ADP, ATP)

Otros minerales de importancia biolgica son el Yodo (sntesis de hormonas tiroideas), el Cobre

(sntesis de hemoglobina y cadena de transporte de electrones), el Azufre (componente de varias

hormonas), el Cinc (proceso de cicatrizacin) y el Flor (componente de los dientes)

AGUA

Siendo su estructura qumica aparentemente sencilla, pues slo est formada por 2 tomos de H y

un tomo de O, es imprescindible para el desarrollo de todos los fenmenos vitales. Es el principal y

ms abundante componente inorgnico de los seres vivos. Constituye entre el 55% y el 75% del peso

corporal de los seres humanos, variando en funcin de la edad (en los recin nacidos constituye casi

el 90% del peso), y variando en cada tejido: mientras que el msculo esqueltico tiene un 75% de

H2O, los riones tienen 80% y el tejido adiposo menos de un 10%.

El agua es el solvente biolgico ideal y gracias a ello interviene en gran cantidad de reacciones

qumicas del metabolismo. Debido a las caractersticas de la molcula de Agua (polar y formacin de

puentes de hidrgeno), los compuestos inorgnicos, que poseen uniones de tipo inicas y son de

caractersticas polares, al entrar en contacto con el agua, adems de disolverse, se ionizarn con

facilidad. Sus propiedades solventes no solo se manifiestan con sustancias inorgnicas sino tambin

con las sustancias orgnicas de bajo peso molecular como los azcares, aminocidos, etc. Las

macromolculas como son las protenas, los polisacridos, los cidos nucleicos, etc. que por su gran

tamao no pueden disolverse, se dispersan en el agua formando micelas coloidales.

La importancia biolgica del agua, reside tambin, en que gracias a ella se pueden absorber los

nutrientes en el tubo digestivo, reabsorber sustancias vitales en el intestino y riones, transportar

desechos orgnicos y eliminarlos por la orina, absorber y liberar calor de forma lenta lo que permite

mantener el equilibrio de la temperatura corporal, etc. Como el agua posee tanta cantidad de sales

disueltas es capaz de conducir la corriente elctrica a travs de s misma; as son posibles los

fenmenos de conduccin nerviosa y actividad cardaca.

BIOENERGTICA

La energa se define como la capacidad para realizar un trabajo. Muchas funciones biolgicas

dependen de la produccin y liberacin de energa. La energa puede adoptar diferentes formas:

Qumica, Elctrica, Electromagntica, Mecnica, Trmica y Nuclear. Segn las leyes de la

termodinmica, la energa no se crea ni se destruye, sino que se transforma de una forma a otra. Por

ello, el trmino energa sugiere un estado dinmico relacionado con la condicin de cambio.

Ejemplo: la energa qumica puede utilizarse para crear energa elctrica en una batera, que puede

utilizarse para un trabajo mecnico proporcionando potencia a un motor.

En el cuerpo humano, la energa encerrada en los enlaces de los alimentos se conserva como

energa qumica y puede transformarse en energa mecnica y calrica, mediante la contraccin

muscular. Normalmente, entre el 60 y el 70% de la energa total del cuerpo humano se degrada en

calor. La cantidad de energa liberada durante una reaccin biolgica se calcula a partir de la cantidad

de calor producido: 1 kilocalora (kcal) equivale a la energa necesaria para elevar la temperatura de 1

kg de agua de 1 C hasta 15 C (la combustin completa de una molcula de glucosa libera 4 kcal)

Las molculas orgnicas (hidratos de carbono, lpidos y protenas) estn constituidas por tomos

unidos entre s por enlaces qumicos que poseen una cierta cantidad de energa. La ruptura de estos

enlaces libera energa, mientras que la formacin de enlaces (sntesis) consume energa. Las

molculas liberan energa a medida que se descomponen en molculas ms simples y de sta forma

la clula puede disponer de energa para realizar un trabajo biolgico.

Metabolismo, Nutrientes y Energa

Ritmo de Liberacin de la Energa: Para ser til, la energa debe liberarse a un ritmo controlado. ste

ritmo viene determinado por la eleccin de la fuente primaria que aporta la energa. Grandes

cantidades de un combustible pueden hacer que las clulas dependan ms de sta fuente que de

otras alternativas (esta influencia de la disponibilidad de energa se denomina accin de masa).

Enzimas especficas proporcionan un control especfico del ritmo de liberacin de la energa. En

reposo, la energa que nuestro cuerpo necesita se obtiene casi por igual de la descomposicin de

hidratos de carbono y grasas. Al pasar de realizar un esfuerzo muscular suave a uno de una

intensidad mayor, se emplean progresivamente ms hidratos. Si el esfuerzo es de intensidad suave y

larga duracin se van utilizando las grasas como fuente energtica. Las protenas es el ltimo

nutriente al que recurre el organismo para la actividad celular (pueden aportar entre el 5 y el 10% de

la energa necesaria en un ejercicio muy prolongado)

Estructura del ATP:

La energa qumica liberada en la degradacin de los sustratos energticos (glucosa, grasas y

protenas) no puede ser utilizada directamente para el trabajo celular. Dicha energa es utilizada para

sintetizar compuestos de alta energa de los cuales el ms abundante es el ATP adenosintrifosfato.

Cuando el ATP no es utilizado inmediatamente despus de ser sintetizado, se almacena en una

reserva integrada por compuestos conocidos como fosfgenos (ATP-CP). Otros compuestos similares

al ATP son: Guanosintrifosfato (GTP), Uridintrifosfato (UTP), Ionosintrifosfato (ITP)

La hidrlisis o degradacin en presencia de agua de sustancias orgnicas libera energa. Mientras

que hay sustancias que liberan poca energa cuando se hidrolizan ya que presentan uniones de baja

energa, otras tienen uniones de alta energa y liberan gran cantidad de ella al hidrolizarse. El ATP es

un fosfato de alta energa y se compone de adenosina (un base nitrogenada: adenina, unida a un

glcido: ribosa), combinada con 3 grupos fosfatos inorgnicos. En estas molculas, la energa se

almacena en los enlaces qumicos que unen los grupos fosfatos. Los procesos que requieren energa

como la contraccin muscular la obtienen directamente de la degradacin del ATP.

Estructura qumica del ATP

Cuando una clula necesita energa para realiza un trabajo, se rompen las uniones entre los grupos

fosfatos (hidrlisis del ATP) y esta es energa inmediatamente utilizable por las clulas. En las clulas

musculares las enzimas catalizadora de la ruptura del ATP, se denomina MiosinATPasa. Cuando sta

enzima acta sobre el ATP, el ltimo grupo fosfato se separa liberando energa (7,6 kcal/mol de ATP).

El grupo fosfato que se libera del ATP, es transferido a otra molcula y el ATP se transforma en ADP.

Hidrlisis del ATP

Funciones celulares que requieren la utilizacin de energa en forma de ATP

- Trabajo Mecnico de la contraccin muscular - Trabajo Elctrico: conduccin nerviosa y de los potenciales de accin - Trabajo Qumico: reacciones de sntesis o anablicas - Trabajo de Transporte: bomba de sodio y potasio, bomba de calcio - Digestin, Secrecin y Absorcin de sustancias - Reproduccin (divisin celular), Crecimiento y Reparacin de Tejidos

Resntesis del ATP: El proceso de almacenamiento de ATP a partir de otras fuentes energticas

recibe el nombre de resntesis o fosforilacin del ATP. Mediante varias reacciones qumicas, un

grupo fosfato se aade al ADP (adenosindifosfato), convirtindose en ATP, pero se requiere de

energa. Cuando estas reacciones se producen en ausencia de Oxgeno se denomina Metabolismo

Anaerbico. Cuando estas reacciones tienen lugar en presencia de Oxgeno, se denomina

Metabolismo Aerbico y la conversin de ADP a ATP se llama Fosforilacin Oxidativa.

Las macromolculas orgnicas (Glucosa, cidos Grasos y Protenas) van a degradarse y la energa

obtenida se utilizar para resintetizar o fosforilar el ATP. En resumen, las macromolculas ayudarn a

reponer el ATP gastado en la contraccin muscular durante el ejercicio fsico.

Otros compuestos importantes en procesos energticos son el NAD (nicotinamida adenina

dinucletido) y el FAD (flavina adenina dinucletido), que durante la oxidacin de molculas orgnicas

aceptan un hidrogenin (H+) y 2 electrones, que sern transportados a la cadena respiratoria y

utilizados para liberar energa y resintetizar ATP.

Resntesis del ATP

ENERGA PARA LA ACTIVIDAD FSICA

Los sistemas energticos no son otra cosa que los sistemas que posibilitan la realizacin de las

diferentes reacciones qumicas que proveen la energa necesaria para generar movimiento. Los

sistemas energticos para resintetizar el ATP para la contraccin muscular son:

1. Sistema Anaerbico Alctico o ATP-CP o de los Fosfgenos

2. Sistema Anaerbico Lctico o Glucoltico

3. Sistema aerbico u Oxidativo

Sistemas Energticos Fuentes de Energa

Los 3 sistemas interaccionan entre s, aunque en una actividad predomina uno de ellos y, si a esa

actividad tenemos que entrenarla, debemos ser especficos en su estimulacin. Interaccin,

Predominio y Especificidad son caractersticas trascendentales que debemos manejar y conocer para

entender que los sistemas son dinmicos, que interactan permanentemente, que predomina alguno

de ellos en determinados gestos o acciones o actividades, pero tambin que dependen de la

Intensidad, del Volumen y de la Densidad de los esfuerzos, de las reservas qumicas almacenadas, la

velocidad de liberacin de energa de las caractersticas genticas de la persona, de la alimentacin,

del descanso, etc. En realidad las tres fuentes participan simultneamente, fenmeno denominado

contnum energtico, luego, cuando se habla de utilizacin de un sistema u otro se habla de

predominancia de un sistema en el aporte energtico de determinada actividad

Continuo Energtico: % de energa Cantidad vs Velocidad para sintetizar ATP

Sistema Anaerbico Alctico, ATP PC o de los Fosfgenos

ste proceso brinda energa en forma inmediata, al inicio del ejercicio y en ejercicios de alta

intensidad y corta duracin, pero es limitado agotndose rpidamente. Se produce en el sarcoplasma

(citoplasma) de la fibra muscular, no requiere la presencia de oxgeno (por ello se dice que es

Anaerbico) y no produce cido lctico. En los primeros momentos del ejercicio se obtiene energa

del ATP almacenado en el propio msculo. Estas reservas son reducidas y pueden mantener el

ejercicio hasta unos 3 a 5 segundos de ejercicio intenso. En ese momento, se empiezan a agotar las

reservas de ATP y el organismo debe resintetizarlo. Adems del ATP, nuestras clulas tienen otro

fosfato de alta energa almacenado llamado fosfocreatina (PC) o fosfato de creatina. La concentracin

de Fosfocreatina (PC) en la clula muscular es de aproximadamente 3 a 5 veces la de ATP (15 a 18

mmol por kg. de tejido muscular). La PC es una fuente inmediata de energa que No se utiliza

directamente para la contraccin, sino que sirve para mantener el ATP. La disminucin de las

reservas de ATP, estimula a la enzima Creatinfosfoskinasa o CPK a que acte sobre la PC para

separar el fosfato (Pi) de la creatina. La energa liberada por dicha reaccin es utilizada para unir un

fosfato (Pi) al ADP y volver a formar ATP para la contraccin muscular. Mediante la utilizacin de las

reservas de PC se puede resintetizar ATP para mantener el ejercicio hasta aproximadamente 20

segundos dependiendo de la intensidad del mismo. Una vez pasado ste tiempo, las reservas de PC

en las fibras musculares se van agotando, de manera que, otra fuente de energa disponible se

encargar de dar energa para la resntesis del ATP, que ser la va Glucoltica Anaerbica.

Un ejemplo de actividades que dependan de ste sistema energtico son los deportes que requieren

gran desarrollo de la velocidad (sprint de 100 y 200 metros), fuerza en un corto tiempo (lanzamientos,

saltos.), explosividad, etc. Se corresponde con el metabolismo de las fibras rpidas (IIB).

Sistema Anaerbico Alctico o ATP- CP

Sistema Anaerbico Lctico o Glucoltico

Se denomina Gluclisis Anaerbica, a la degradacin en ausencia de Oxgeno, producida en el

citoplasma celular, de las molculas de Glucosa hasta formar cido Pirvico y por una reaccin

posterior cido Lctico, liberndose energa para la resntesis de ATP. El ATP se produce con cierta

rapidez, pero a una velocidad ms baja que en el sistema de los fosfgenos. ste sistema predomina

en actividades de alta intensidad (sub-mximas) con una duracin aproximada hasta 2 a 3 minutos,

como por ejemplo carreras pedestres de 400 o 800 metros. Pasado ese tiempo la intensidad del

ejercicio debe ser reducida, si se pretende continuar. El limitante para continuar la actividad se asocia

a la excesiva produccin y acumulacin en el citoplasma celular de cido lctico, lo que desactiva la

enzimas clave de la gluclisis anaerbica (Fosfofrutoquinasa) y produce otros efectos como

irritacin de las terminaciones nerviosas, dolor, Hiperventilacin, fatiga general, etc.

Glucolisis Anaerbica

Se utilizan, ya sea el Glucgeno almacenado en el msculo, como as tambin la glucosa sangunea,

que proviene de las reservas hepticas de glucgeno. Cuando la Glucosa entra a la clula debe

transformarse en Glucosa-6-fosfato para poder ser utilizada, reaccin que requiere gasto de 1 ATP.

En cambio, el Glucgeno muscular se descompone en Glucosa-1-fosfato y luego forma Glucosa-6-

fosfato sin gasto de energa. El proceso son 11 pasos sucesivos cada uno catalizado por una enzima

diferente, todas ellas presentes en el citoplasma celular. La Glucosa-6-fosfato (6 tomos de carbono)

se degrada hasta forma 2 molculas de cido Pirvico o Piruvato (3 tomos de carbonos). Una vez

llegada a sta sustancia y ante condiciones anaerbicas de ejercicio, el cido pirvico pierde un H+

(hidrogenin) que es aceptado por la coenzima NAD y se transforma en cido Lctico, de ah la

denominacin de Sistema Anaerbico Lctico. Decimos que esta fase de la gluclisis es anaerbica

pues el aceptor de los hidrogeniones en esta reaccin es una coenzima oxidada (NADH+).

- Cuando la glucosa entra a la clula desde el torrente sanguneo es inmediatamente fosforilada por

una molcula de ATP.

GLUCOSA + ATP --------------------------------- GLUCOSA-6-P + ADP

Esta reaccin qumica es Irreversible en el Msculo, y puede ser catalizada por 2 enzimas:

Hexoquinasa (se inhibe por producto al aumentar la concentracin de glucosa-6-p y est presente en

presente en hgado y msculo) y la Glucoquinasa (no se inhibe por producto y est presente en el

hgado pero No en el msculo). sta reaccin es Reversible solo en el Hgado ya contiene glucosa-6-

fosfatasa, enzima que defosforila a la glucosa-6-p para volver a formar Glucosa.

- A partir de aqu comienza la gluclisis anaerbica, en donde la glucosa 6-P se transforma en

Fructosa-6-P.

GLUCOSA-6-P -------------------------- FRUCTOSA-6-P

Enzima: Fosfoglucoisomerasa

- La fructosa-6-P se fosforila con gasto de un ATP y pasa a Fructuosa 1-6- Difosfato. Este paso es

muy importante pues la enzima que interviene es la Fosfofructoquinasa (FFQ o PFK), la cual regula

la velocidad de la gluclisis:

FRUCTOSA-6-P + ATP ------------------------ FRUCTOSA 1,6 diP + ADP

Enzima: Fosfofrutoquinasa (FFQ o PFK)

- En el siguiente paso la molcula de FRUCTOSA 1,6 diP se divide y obtengo dos compuestos:

FRUCTOSA 1,6 diP GLICERALDEHIDO 3-P DIHIDROXIACETONA 1-P

Enzima: FRUCTOSA-1,6-DIFOSFATOALDOLASA

La Dihidroxiacetona se va transformando en el Gliceraldehdo por la enzima Triosa- Fosfato-

Isomerasa y este ltimo compuesto, del cual se formarn 2 molculas, sigue la va glucoltica.

- En el siguiente paso el Gliceraldehdo-3-P se va a fosforilar por la unin con Fsforo (Pi), adems se

va a producir una oxidacin, perdindose un H+ que ser tomado por una coenzima reducida (NADH+)

GLICERALDEHIDO-3-P + Pi + NAD+ ------------------------- 1,3 di P GLICERATO + NADH

Enzima: GLICERALDEHIDO-3-P DESHIDROGENASA

- El 1,3 difosfoglicerato formado es un compuesto de alta energa, por ello en este paso, se une con

una molcula de ADP y le traspasa el Pi para formar ATP.

1,3 diP GLICERATO + ADP ---------------------------- 3-P-GLICERATO + ATP

Enzima: FOSFOGLICERATOQUINASA.

- En la prxima reaccin el fosfato (P) pasa del carbono 3 al carbono 2:

3-P-GLICERATO --------------------------------- 2-P-GLICERATO

Enzima: FOSFOGLICERATOMUTASA

- Luego el 2- Fosfoglicerato se deshidrata (pierde una molcula de agua) y forma el Fosfoenolpiruvato

que es un compuesto de alta energa:

2-FOSFOGLICERATO --------------------------------- FOSFOENOLPIRUVATO + H2O

Enzima: ENOLASA

- Por ltimo el fosfoenolpiruvato, que es un compuesto de alta energa, se acopla con ADP y le

transfiere el P formndose un ATP:

FOSFOENOLPIRUVATO + ADP -------------------------------------- ACIDO PIRVICO + ATP

Enzima: PIRUVATOQUINASA

Esta reaccin es irreversible, ya que no se puede sintetizar fosfoenolpiruvato a partir de cido pirvico Balance Energtico: Recordemos que la glucosa se desdobl en 2, por lo tanto por cada glucosa se

van a formar 2 molculas de cido Pirvico, 2 NADH y 4 ATP. Pero como en los pasos 1 y 3 de la

Gluclisis se consumieron 2 ATP el balance final de ste proceso es de 2. Si partimos del Glucgeno

almacenado en msculo el paso 1 no se produce y se obtienen como ganancia 3 ATP.

Durante el ejercicio, el glucgeno heptico se transforma en glucosa, y pasa a la sangre, siendo el principal aporte de glucosa al msculo. En menor medida se da el aporte del glucgeno muscular Produccin y Remocin de cido Lctico: Durante la degradacin de la glucosa hasta forma cido pirvico se liberan hidrogeniones (H+) que

son aceptados por el NAD reducindose a NADH+. Estos hidrogeniones, en condiciones anaerbicas

de ejercicio pueden ser aceptados por el cido pirvico y reducirse formando el cido Lctico:

2 CIDO PIRVICO + 2 NADH + H -------------------------------- 2 CIDO LCTICO + 2 NAD

Este proceso catalizado por la enzima Lctico Deshidrogenasa (LDH) es una reaccin en la cual el

cido pirvico se reduce a cido lctico y el NADH se oxida a NAD.

sta serie de transformaciones son permanentes. Por lo tanto, no solo se est produciendo cierta

cantidad de cido lctico en reposo, sino que, la velocidad de remocin se equilibra con la velocidad

de produccin generndose un balance estable. Al iniciarse un ejercicio, se aceleran los procesos de

formacin de ATP y se incrementa la cantidad de hidrogeniones libres (H+) y con esto la acidosis. Si

se dispone de suficiente cantidad de NADH+ reducido, la cantidad de O2 es la adecuada y la

actividad enzimtica puede responder a la intensidad solicitada, se podr mantener la demanda de

energa mediante el sistema aerbico. En cambio cuando la intensidad y/o duracin del ejercicio no

permitan que se mantengan las mencionadas condiciones, se acumularn hidrogeniones unidos al

NADH+ que sern aceptados por el cido pirvico transformndose en cido lctico, que se

acumular en la clula generando acidosis.

El cido lctico puede salir de la clula y pasar a la sangre. Su concentracin depender de los

procesos de produccin (gluclisis) y de remocin.

Dentro de los destinos del cido lctico o Procesos de Remocin, se pueden mencionar:

- Turn-Over de lactato: debido a que la reaccin que transforma el cido pirvico en cido lctico es

reversible, el cido lctico formado puede en presencia de O2, reconvertirse en cido pirvico e

ingresar al ciclo de Krebs. Es decir que se utiliza como combustible para el metabolismo aerbico.

- Ciclo de Cori. El cido lctico sale de la clula por difusin facilitada y en la sangre se neutraliza por

la accin del bicarbonato. A travs de la sangre puede dirigirse al hgado para:

a. Volver a formar Glucgeno a travs del proceso de Gluconeognesis y almacenarse en el hgado o

pasar a glucosa sangunea y estar disponibles para otras clulas

b. Oxidarse en el ciclo de Krebs y obtener energa para las necesidades del hgado

c. Convertirse en cido graso y transportarse en sangre hasta el adipocito.

- Factor neoglucognico en el propio msculo: formar Glucosa en el msculo

- Lanzadera o shuttle de lactato (intra y extracelular). Puede ser transportado para ser oxidado a otros

msculos, al corazn, a otros tejidos o lanzado de fibras blancas a rojas del propio msculo

Sistema Aerbico u Oxidativo El proceso mediante el cual el organismo descompone los combustibles con la ayuda del oxgeno

para generar energa se denomina Respiracin Celular. Dado que este proceso necesita del oxgeno

para degradar las fuentes energticas utilizadas (hidratos de carbono, lpidos y protenas) se lo

denomina tambin Sistema Aerbico u Oxidativo. Es un sistema de larga duracin que produce

mucho ATP de forma ms lenta que los sistemas anaerbicos. Predomina en esfuerzos de mediana a

larga duracin a intensidades bajas o medias (carreras de resistencia, bicicleta, esqu de fondo, etc.),

donde predomina la utilizacin de las fibras lentas o rojas. Durante el metabolismo aerbico los 3

sustratos energticos son primero transformados en grupos acetilos que luego son transferidos a la

coenzima A, formando AcetilCoA, para luego ingresar a la Mitocondria:

- Hidratos de carbono: Proviene del Piruvato formado en la gluclisis que se transforma en AcetilCoA

- Lpidos: Proviene de la Betaoxidacin de los cidos grasos que se transforma en AcetilCoA

- Protenas: productos intermedios y mediante la formacin de AcetilCoA

Metabolizacin Aerbica de Hidratos de Carbono, Lpidos y protenas

Metabolismo Aerbico de la Glucosa

Glucosa: C6 H12 O6 + 6 O2 ----------------- CO2+ 6 H2O + energa

Las reacciones que degradan la glucosa hasta acido pirvico, liberan solo una pequea cantidad de

la energa que hay almacenada en la molcula de glucosa. Las reacciones catablicas que

transforman el cido pirvico en CO2 y H2O en presencia de oxgeno molecular liberan mayor

cantidad de energa para la sntesis de ATP. Cuando hay oxgeno suficiente el cido pirvico continua

su catabolismo dentro de la mitocondria y pierde un carbono (quedando un compuesto de 2 carbonos

llamado grupo acetilo), se oxida y se une con la Coenzima A formando Acetilcoenzima A, reaccin

irreversible catalizada por el complejo enzimtico Piruvato dehidrogenasa (PDH).

ACIDO PIRVICO + NAD + CoA ------------------------------------- ACETILCoA + CO2 + NADH+

Enzima: PIRUVATODESHIDROGENASA

Podemos afirmar que el cido pirvico es una pieza clave de la gluclisis ya que puede seguir el

camino anaerbico, transformndose en cido lctico o ante condiciones aerbicas de ejercicio,

puede ingresar a la mitocondria para seguir degradndose una serie de reacciones complejas que

conforman la Respiracin Celular (Ciclo de Krebs, Cadena Respiratoria y Fosforilacin Oxidativa).

Degradacin Anaerbica y Aerbica de la Glucosa

Dentro de la Mitocondria, el Metabolismo Aerbico consta de 3 mecanismos:

- Ciclo de Krebs o de los cidos Tricarboxlicos o del cido Ctrico

- Cadena Respiratoria o de transporte de electrones

- Fosforilacin Oxidativa

Ciclo de Krebs: Se produce en la matriz de la Mitocondria. El Acetilcoenzima A (Acetil CoA) pasa por una serie de

reacciones de oxidacin y reduccin que transfieren la energa liberada a electrones que son

transportados por las coenzimas NAD y FDH a la cadena respiratoria para la sntesis de ATP,

formndose como producto final CO2 y H2O.

En el primer paso, el AcetilCoA, formado por 2 carbonos, se une a un compuesto de 4 carbonos

llamado cido Oxalactico, para formar un compuesto de 6 carbonos llamado Citrato o cido Ctrico.

En las reacciones siguientes, se produce una secuencia cclica de transformaciones donde cada paso

es catalizado por una enzima diferente y al final del ciclo vuelve a formarse cido Oxalactico. En dos

de los pasos se desprenden un tomo de Carbono y 2 de Oxgeno para formar una molcula de CO2

(proceso llamado decarboxilacin). El CO2 obtenido difunde a la sangre y es transportado hacia los

pulmones donde es espirado.

Los Hidrogeniones son tomados por coenzimas oxidadas (3 Hidrogeniones los toma el NAD y 1

Hidrogenin lo toma el FAD). La energa que se va acumulando en este proceso produce la ganancia

de un compuesto de alta energa, similar al ATP, denominado GTP.

Por cada AcetilCoA que se degrada, se obtienen 2 molculas de CO2, 1 GTP y 3 coenzimas NADH2 y

1 coenzima FADH2 que transportan los hidrogeniones a la cadena respiratoria. Tener en cuenta que

por cada molcula de Glucosa que se degrada se forman 2 molculas de cido pirvico y 2 molculas

de AcetilCoA ingresan al ciclo de Krebs. Por lo tanto si hacemos el balance de 1 molcula de glucosa

el rendimiento es de: 6 NADH, 2 FADH y 2 GTP, y se obtienen 2 molculas de CO2 Adems en el

paso de Piruvato a AcetilCoA se forman 2 NADH2 reducidos y una molcula de CO2.

La funcin ms importante del ciclo de Krebs es generar electrones en forma de tomos de hidrgeno

para que sean transportados por las coenzimas NAD y FAD a la cadena respiratoria.

Ciclo De Krebs

Cadena de Transporte de Electrones

sta se produce en las crestas (membrana interna) de las mitocondrias. Es un sistema formado por

una serie de sustancias llamadas Citocromos (formadas por hierro y protenas) que van a ir tomando

y cediendo los H+ de las coenzimas NADH2 y el FADH2 creando as un flujo electroqumico con la

energa suficiente como para que molculas de ADP se unan con Pi y se sintetice ATP. A lo largo de

la cadena, los electrones son separados del hidrgeno y transportados en una serie de reacciones de

xido-reduccin (la parte del hierro de los citocromos toma el electrn), y al final de la cadena, los

electrones se combinan con protones (H2) y son aceptados por el Oxgeno para formar agua (H2O).

Fosforilacin Oxidativa

Est acoplado a la cadena respiratoria. Se denomina Fosforilacin Oxidativa al proceso mediante el

cual se sintetiza ATP durante la transferencia de electrones del NADH2 y FADH2 hasta el Oxgeno.

La energa que se libera en la cadena respiratoria se utiliza para fosforilar el ADP y formar ATP.

Por cada NADH que entra en la cadena respiratoria se forman 3 ATP.

Por cada FADH que entra a la cadena respiratoria se forman 2 ATP.

La funcin del Oxgeno en el metabolismo aerbico es actuar como aceptor final de los electrones de

la cadena respiratoria y combinarse con el hidrgeno para formar agua. El agua que no se necesita

en la clula, pasa al capilar y luego se elimina por el rin o por la transpiracin. Se dice que los

procesos qumicos que se producen dentro de la mitocondria son aerbicos porque el aceptor final

de los hidrogeniones es el oxgeno.

Cadena Respiratoria y Fosforilacin Oxidativa

Ganancia neta de ATP a partir de un mol de Glucosa

- Gluclisis Anaerbica: 2 ATP de ganancia y 2 NADH2 que por fosforilacin oxidativa dan 6 ATP *

- Paso de Piruvato a AcetilCoA: 2 NADH2 que dan 6 ATP en la fosforilacin oxidativa

- El Ciclo de Krebs genera: 6 NADH2 y 2 FADH2 que dan 18 y 4 ATP respectivamente en la

fosforilacin oxidativa y 2 GTP

ATP GTP NADH FADH

Gluclisis Anaerbica 2 - 2 -

Piruvato a AcetilCoA - - 2 -

Ciclo de Krebs - 2 6 2

TOTAL 2 2 10 2

En resumen: Cada molcula de GLUCOSA produce 6 molculas de CO2 y se utilizan 6 tomos de O2

para formar 6 molculas de H2O y se producen 38 ATP. Si partidos del Glucgeno muscular se obtienen 39 ATP, debido a que se consume 1 ATP menos durante la gluclisis anaerbica.

GLUCOSA + 6 O2 -------------------- 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP

* Algunos fisilogos (Mc Ardle) afirman que en el msculo esqueltico los 2 NADH2 citoplasmticos

obtenidos de la gluclisis anaerbica consumen 1 ATP al ingresar a la mitocondria, por lo que daran

como ganancia 4 ATP. En este caso la ganancia total de la Gluclisis aerbica sera de 36 ATP.

Metabolismo de las Grasas Las grasas representa la mayor reserva energtica del cuerpo. Para utilizarla como fuente energtica,

hay que descomponer los triglicridos almacenados en el msculo o los del tejido adiposo:

1 Etapa: consiste en la degradacin de los TGC en 1 molcula de glicerol y 3 molculas de cidos

grasos, proceso que se produce tanto en tejido adiposo como en el msculo. Los cidos grasos son

degradados para obtener energa en las clulas de todos los tejidos con la excepcin del tejido

cerebral el cual solamente puede utilizar hidratos de carbono para obtener energa.

La molcula de triglicridos se descompone en una molcula de glicerol y 3 de cidos grasos

mediante una serie de reacciones llamadas liplisis catalizadas por enzimas denominadas lipasas.

TRIGLICRIDOS: C cido graso C - cido graso C - cido graso + Glicerol

Enzima LIPASA HORMONO SENSIBLE (L.H.S.): GLICEROL + 3 CIDOS GRASOS LIBRES

Degradacin de los triglicridos

La Enzima Lipasa Hormono Sensible (LHS) promueve la degradacin de los triglicridos la cual es

activada por las hormonas Adrenalina, Glucagon, Hormonas Tiroideas y los Glucocorticoides. La

(LHS) es inhibida por la Insulina que activa la enzima lipoprotenlipasa (LPL) que promueve la

acumulacin de grasa en el tejido adiposo. El Glicerol puede ser aceptado en las reacciones de la

gluclisis para formar cido pirvico o tambin dirigirse al hgado para convertirse en glucosa

(Neoglucognesis). Una vez liberados del glicerol, los cidos grasos libres son transportados por la

sangre por la protena albmina, entrando a las fibras musculares por difusin simple. Una vez

ingresados al citoplasma de la clula muscular los cidos grasos de cadena corta y algunos de

cadena mediana ingresan hasta la matriz mitocondrial sin necesitar otro transportador. Pero la

entrada de los cidos grasos de cadena larga y algunos de cadena mediana a la matriz mitocondrial

se produce a travs de una sustancia que acta como transportadora llamada Carnitina.

2 Etapa: Betaoxidacin. Cuando el cido graso se encuentra en la matriz mitocondrial, se produce

un proceso enzimtico por el cual la cadena carbonada se va cortando cada 2 carbonos y as se van

obteniendo acetilos que son tomados por la Coenzima A formndose AcetilCoA. El corte se repite

hasta que toda la molcula de cido graso pasa a formar tantas molculas de AcetilCoA como grupos

acetilo tena en su composicin. Por ejemplo: el cido esterico de 18 tomos de carbono puede

formar 9 molculas de AcetilCoA: de igual modo un cido graso de 20 Carbonos va a producir 10

molculas de AcetilCoA. Dichas molculas de AcetilCoA se unen al cido oxalactico y de esta

manera comienza el Ciclo de Krebs y el producto de este ciclo van a seguir el camino hacia las

crestas mitocondriales donde se producir la Cadena Respiratoria y la Fosforilacin Oxidativa para

sintetizar ATP. De modo que tanto la glucosa como los cidos grasos utilizan los mismos procesos

mitocondriales para obtener ATP.

Betaoxidacin y Metabolizacin Aerbica de las Grasas

La utilizacin de las grasas como combustible es un proceso largo debido a que movilizar las

reservas de lpidos del tejido adiposo requiere la liberacin de hormonas como la adrenalina, se

deben transportar los cidos grasos a travs de la sangre y porque deben ser fraccionados en la

clula, ya que contienen muchos carbonos, hasta formar AcetilCoA. Adems, la degradacin

completa de un cido graso, al tener mayor cantidad de carbonos que la Glucosa requiere mayor

cantidad de molculas de Oxgeno. Por otro lado, la ventaja de tener ms carbono es que forman

mayor cantidad de AcetilCoA, y ello les confiere mayor potencial energtico.

Por ejemplo, el cido palmtico (cido graso de 16 carbonos) al degradarse permite sintetizar 129

molculas de ATP y el cido esterico produce 146 molculas de ATP.

Aunque proporcionan mayor cantidad de energa, al requerirse mayor cantidad de Oxgeno para

oxidar las grasas que la Glucosa, sta es el combustible preferido durante ejercicios de mayor

intensidad, mientras que los lpidos predominan en los ejercicios de baja intensidad y larga duracin

(aproximadamente a partir de los 30 minutos). Desde el punto de vita metablico, se afirma que la

degradacin de cidos grasos depende en cierto sentido del catabolismo de la glucosa, ya que el

AcetilCoA entra al ciclo de Krebs combinndose con el cido oxalactico que es generado por el

metabolismo de los carbohidratos. La oxidacin de los cidos grasos contina a travs del ciclo de

Krebs si se dispone de cido oxalactico, que se combinar con el AcetilCoA proveniente de la beta

oxidacin, para formar cido ctrico. Una reduccin de los depsitos de carbohidratos (ejercicio

prolongado, diabetes o dieta con escasa cantidad de ellos) podra limitar la transferencia energtica

de los cidos grasos. En agotamientos extremos de los carbohidratos, los fragmentos de AcetilCoA

producidos en la betaoxidacin, empiezan a acumularse al no poder ser degradados en el ciclo de

Krebs. Dichos fragmentos se convertirn en cuerpos cetnicos que provocarn acidosis

Metabolismo de las Protenas

Las protenas deberan aportar como mximo el 5% del total de la energa para la contraccin

muscular, hacindose ms evidente en ejercicios de larga duracin.

La protelisis o catabolismo de las protenas comienza con un primer paso donde las protenas se

degradan en sus constituyentes elementales o sea en aminocidos. En un segundo paso los

aminocidos sufren Transaminacin o se Desaminan, donde pierden el grupo amino, siendo utilizada

una parte para formar nuevos Aminocidos y la base nitrogenada (NH4) es convertida en Urea por el

Hgado para ser luego eliminada por el rin. La cadena carbonada restante se va transformando

para la obtencin de energa. Algunos aminocidos se transforman en sustancias que entran al ciclo

de Krebs, como la Alanina y la Glicina que se convierten en cido Pirvico, la leucina e isoleucina que

se convierten en AcetilCoA, el aspartato que se convierte a oxalacetato, el glutamato se convierte en

alfacetoglutarato, etc. Otros aminocidos, llamados aminocidos neoglucognicos, se transforman en

intermediarios de la gluclisis anaerbica para formar glucosa. Los aminocidos ramificados (que

forman la mayor parte del tejido muscular) son degradados para formar alanina, y sta es enviada al

hgado para formar glucosa (ciclo alanina-glucosa).

En situaciones donde escasea la glucosa, o una dieta baja en hidratos de carbono pre-ejercicio, los

tejidos obtienen glucosa por el proceso de protelisis, ya sea en trabajo de fuerza o anaerbico como

en ejercicios de larga duracin, resultando una destruccin de la masa muscular para obtener

aminocidos. Este proceso es promovido y acelerado por la hormona Cortisol

Metabolizacin Aerbica de las Protenas: destino de los Aminocidos