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Federación Mexicana de
Físicoconstructivismo y Fitness
Sistemas de Energía
Federación Mexicana de Físico
Constructivismo y Fitness AC
Dr. Jorge Fernández Cuevas
Cada una de
las diferentes
actividades
deportivas o
de la vida
diaria
implican una
demanda
específica de
energía.
El levantamiento
olímpico
requiere una
elevada
producción de
energía en un
tiempo muy
corto.
Los saltos,
lanzamientos y en
general todas las
actividades que
impliquen
velocidad
requieren de la
generación de
energía en un
corto lapso de
tiempo
El
entrenamiento
de un
fisicoculturista
requiere también
de una elevada
producción de
energía, pero en
un periodo de
tiempo un poco
mas largo.
Mientras que el
entrenamiento
de un corredor
de fondo
requiere de una
producción
moderada de
energía, pero
sostenida por
largos periodos
de tiempo.
El Entrenador
debe conocer
cual es el Sistema
de Energía
predominante en
el deporte que
sus alumnos
practican, para
diseñar
programas que
mejoren su
rendimiento.
Sistemas de Energía
Los Sistemas de Energía, son aquellas
reacciones químicas que tienen lugar en el
organismo cuyo propósito es recuperar la
energía que consumimos en el trabajo, el
ejercicio y las actividades de la vida diaria.
Bioenergética
La Bioenergética es la ciencia que se encarga de
estudiar las transformaciones que la energía
experimenta en los sistemas vivos. Además,
incluye el estudio de la energía almacenada en la
Biomasa (conjunto de especies vegetales y
animales utilizadas como nutrientes y fuente de
energía) y la manera de recuperarla bajo formas
distintas, como alimentos, y combustibles.
El Concepto de Energía
La Energía. se define como La capacidad de un
sistema físico para realizar trabajo.
TRABAJO
Es la Aplicación de una Fuerza
(sobre un objeto) a través de una
Distancia (Fuerza X Distancia)
Trabajo = Fuerza X Distancia
¿Y el Tiempo?
POTENCIA
La realización de un trabajo por
unidad de tiempo
Potencia = Fuerza X Distancia
Tiempo
Formas de Energía
1. Mecánica (Cinética o Potencial)
2. Térmica (Calorífica)
3. Radiante (Solar, Luminosa o
electromagnética)
4. Eléctrica
5. Atómica
6. Química
Las formas de la
energía pueden
intercambiarse
entre si, siempre
en concordancia
con la 1ª Ley de la
Termodinámica.
1ª Ley de la Termodinámica
La energía no se crea ni se destruye, simplemente
se transforma.
Los seres vivos, como el ser humano,
necesitan energía para poder sobrevivir.
Los organismos se alimentan para obtener
el combustible y la energía que les permita
desarrollar sus funciones vitales.
La energía que los seres vivos
necesitan para sus actividades
vitales y que utilizan y transforman
en trabajo, se mide en kilocalorías
Medición de la Energía
La caloría pequeña, o caloría-gramo (cal), es la
unidad que sirve para medir las cantidades de
calor y por tanto de energía, contenidas en una
sustancia y se define como:
”La cantidad de calor necesaria para elevar la
temperatura de 1 gramo de agua destilada, a
nivel del mar, en un grado Celsius,
de 14,5 a 15,5° C”
KILOCALORIA
Una caloría grande o kilocaloría (kcal),
muchas veces denominada también Caloría o
Cal (con C mayúscula), es igual a 1.000
calorías-gramo, y se emplea en dietética para
indicar el valor energético de los alimentos.
Medición de la Energía
La Caloría no forma parte del Sistema
Internacional de Unidades. En este sistema la
unidad que mide tanto la energía, como el trabajo
es el Julio, que se define como la energía necesaria
para mover una masa de 1 gramo a una velocidad
de 1 metro/segundo.
1 caloría equivale a 4.1840 Julios (J)
1 Julio equivale a 0.239 calorías.
El Ciclo Energético Biológico
La energía que requieren las actividades
biológicas de los organismos proviene en
última instancia del sol, que se origina a su
vez, de la energía atómica.
El Ciclo Energético Biológico
Esta energía que deriva del sol la capturan las
plantas verdes, cuyas células son transductoras de la
energía solar (radiante) y la transforman en energía
química al reaccionar con la clorofila, el agua de los
suelos y el bióxido de carbono atmosférico
mediante el proceso de Fotosíntesis. Así las células
vegetales producen moléculas de alimentos ricos en
energía química (hidratos de carbono, grasas y
proteínas).
Vegetales
Animales
Sol
Energía Radiante
Plantas
Fotosíntesis
Carbohidratos Proteínas Grasas
Hombre
METABOLISMO
Animales
Energía mecánica,
térmica, eléctrica
y química
Metabolismo
Se llama así a una serie de reacciones químicas por medio
de las cuales el organismo degrada las substancias
complejas de la alimentación, para obtener en un primer
paso substancias sencillas y energía química en forma de
ATP. En un segundo paso, la energía obtenida en forma de
ATP se utiliza para formar substancias complejas a partir de
las substancias sencillas que se obtuvieron en el primer
paso.
El metabolismo consta pues de 2 fases, una degradativa
llamada Catabolismo, y una constructiva llamada
Anabolismo
Metabolismo
Catabolismo
Anabolismo
Energía
Metabolismo
Para que una reacción química se lleve a
cabo, las substancias que participan deben
poseer suficiente energía, llamada
“Energía de Activación”.
Las reacciones inorgánicas se pueden
acelerar si las substancias se calientan a
temperaturas elevadas. En los organismos
vivos, que no soportarían grandes alzas de
temperatura, la energía de activación se
alcanza mediante la participación de
enzimas.
ENZIMA
Las enzimas son catalizadores biológicos de
naturaleza proteica, capaces de acelerar las
reacciones químicas que ocurren en los seres
vivos. En estas reacciones, la materia prima (las
moléculas sobre las que actúa la enzima en el
comienzo del proceso) se llama SUSTRATO, y
cuando se convierte en diferentes moléculas,
recibe el nombre de PRODUCTO. Casi todos los
procesos en las células necesitan enzimas para que
ocurran en tasas significativas.
Las enzimas, como proteínas que son,
tienen una estructura tridimensional
compleja, en función de la cual toman
determinada forma que las hace sensibles
exclusivamente para un sustrato que
corresponda en su forma a cierta zona de
la enzima, llamada Sitio Activo.
Como ejemplo podemos citar a una llave,
que abre una sola cerradura
Acción de la Enzima
Modelo de la Cerradura y Llave
Sustrato
Producto
Complejo
Enzima-Sustrato
Enzima
La Enzima Reanuda
Su
Conformación Original
Anhidrasa Carbónica
ATP
El ATP es la fuente primaria, inmediata y
universal de energía para realizar trabajo,
es la “moneda de energía”, capaz de
transferirla al lugar en donde sea necesaria
y transformarla en trabajo. El trabajo
realizado, dependerá del tipo de célula de
que se trate
Modelo tridimensional de
la molécula de ATP
Enlaces de Alta Energía
Hidrólisis del ATP
Alrededor de unas 7 Kilocalorías de energía se
liberan por cada mol de ATP hidrolizado
Adenina
ATP
Adenosin Trifosfato
Ribosa
Adenina
ADP
Adenosin Difosfato
Ribosa
AMP
Adenina
Adenosin Monofosfato
Ribosa
El ATP se encuentra en todas las células
del cuerpo, pero especialmente en las que
mas trabajo realizan, como las células
musculares.
Las reservas de ATP en el músculo
apenas alcanzan para 2 a 3 segundos de
contracción muscular intensa, por lo que
es necesario que el ATP degradado se
esté regenerando continuamente por
medio de los Sistemas de Energía.
Fosfágenos
Sistemas
Anaeróbicos
Glucólisis
de
Energía
Aeróbico
Ciclo de Krebs
P
P
Creatina
+
ADP
+
ATP
Sistema ATP-FC o de los Fosfágenos
para regenerar el ATP
El sistema de los Fosfágenos se utiliza cuando la
demanda de regeneración de ATP se da a una
velocidad mayor a la que puede proporcionarlo
el sistema aeróbico.
La FC es un compuesto rico en energía que
rinde un mol de ATP por cada mol de
Fosfocreatina degradada.
Este sistema se agota en menos de 45 segundos
(10 a 30 segundos en promedio) pero su utilidad
reside en la rápida disponibilidad de energía que
proporciona, y en su rápida recuperación.
Las reservas de FC en el músculo se
agotan después de menos de 45 segundos
de actividad intensa, sin embargo, esta
substancia también se regenera
rápidamente.
En 30 segundos se recupera el 50% de
las reservas de FC.
En 2 a 3 minutos se recupera el 100% de
las reservas de FC.
El Sistema de la Glucólisis Anaeróbica o Rápida
o del Acido Láctico
Está basado en el metabolismo anaeróbico y se
refiere a una serie de reacciones químicas cuyo
resultado es una degradación parcial de los
carbohidratos a un compuesto intermediario (Acido
Láctico) y pequeñas cantidades de ATP (3 moles)
sin que se requiera de la participación del oxígeno
en dichas reacciones químicas.
Cuando el ácido láctico se acumula en los músculos
y la sangre se produce una fatiga transitoria bien
definida.
La glucólisis anaeróbica provee la energía
(ATP) para aquellas actividades que se
realizan en su expresión máxima durante 1
a 3 minutos como las carreras de 400 a 800
metros o las pruebas de natación de 100 a
200 metros y por supuesto el sprint final de
las actividades de resistencia prolongada.
El ácido láctico se utiliza posteriormente
para reconvertirlo en glucosa o glucógeno
en el hígado o músculo, o inclusive
directamente como combustible en el
miocardio.
Glucógeno
Grasas
Fats
Almacenamiento
Carbohidratos
de la dieta
Glucosa
Glucólisis
2 ATP
2 2Piruvato
Anaerobic
Conditions
El Sistema del Oxígeno o Aeróbico
Está basado en el metabolismo aeróbico y se refiere
a una serie de reacciones químicas cuyo resultado
es una degradación completa de los carbohidratos y
los lípidos a bióxido de carbono, agua y grandes
cantidades de energía en forma de ATP siendo
obligatoria la participación del oxígeno en dichas
reacciones químicas.
Este proceso se denomina oxidación y se lleva a
cabo en las mitocondrias de las células.
El Sistema del Oxígeno o Aeróbico sirve a aquellas
actividades prolongadas (de 3 minutos en adelante) y
continuas en el que participan grandes masas
musculares y proporciona grandes cantidades de ATP
de manera sostenida (36 mol cuando el substrato es la
glucosa y 130 cuando se trata de algunos tipos de
grasa).
Este sistema involucra cientos de reacciones
químicas, pero se puede resumir en 3 etapas, la
producción de Acetilcoenzima A, la oxidación de este
compuesto en el Ciclo de Krebs y el Sistema de
Transporte de Electrones.
2 ATP
+
36 ATP
38 ATP
Ciclo de Krebs
Respiratory Chain
Energía
(ATP)
Etapa 1: Rompimiento de macromoléculas en
subunidades simples
Etapa 2
Rompimiento de
las subunidades
simples en Acetil
CoA y energía
Etapa 3
Oxidación
completa del
Acetil CoA con
obtención de
grandes
cantidades de
ATP
En el ejercicio de larga duración, la utilización
mixta de de grasas e hidratos de carbono se
vuelve importante.
La mezcla de combustibles de alimento depende
de:
1. La intensidad del ejercicio
2. La duración del ejercicio
3. El acondicionamiento del atleta
4. El estado nutricional y la dieta del atleta
Sistemas de Energía
Tipo
Nombre
Lugar
Tipo de Actividad
Intensidad
Fosfágenos Citoplasma
Substrato Desecho
Actividad
Deportiva
Duración
Fosfato
de
Creatina
90-100%
< 45 seg
85-90%
45 seg a
3 min
Glucosa
> 3 min
Carbohidr
atos
Grasas
Proteínas
No
Velocidad
Saltos
Lanzamien
tos
Ac.
Láctico
Físico
Culturismo
CO2,
H2O
Aerobics
Caminata
Maratón
Resistencia
Anaeróbico
Glucólisis
Aeróbico
Ciclo de
Krebs
Citoplasma
Mitocondria
< 85%