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Uso de energía por los músculos, trabajo real realizado por los músculos y más

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Últimamente, comencé a hacer ejercicio en el gimnasio y al aire libre. También comencé a mirar los detalles de la comida que como.

Los alimentos suelen tener una etiqueta que indica la cantidad de energía que contienen. Por ejemplo, un chocolate dice que tiene 400 kilocalorías por 100 gramos.

Tengo algunas preguntas sobre eso:

  1. ¿Dice la etiqueta la cantidad de energía química total que existe dentro de la comida, que se liberará si se quema, o la energía disponible para el cuerpo humano después de la digestión, y debido a que la digestión requiere energía, la comida contiene en realidad MÁS energía de la que está escrita?

  2. Cuando viajo en una bicicleta estática, tiene una pantalla que cuenta las kcal que quemo. Tiene una cosa conectada a mi brazo que mide los latidos de mi corazón. Después de aproximadamente una hora de montar, dijo que usé alrededor de 700 kcal. ¿Es la cantidad de trabajo que hice, es decir, si hubiera una batería conectada a la bicicleta, generaría 700 kcal de electricidad, O, la cantidad de energía que mi cuerpo PERDIÓ, porque la eficiencia muscular está lejos del 100% (entonces, Perdí 700 kcal, pero generé solo 150 kcal de electricidad, por ejemplo)

  3. Al realizar una actividad física, los latidos cardíacos y la frecuencia respiratoria aumentan. Digamos que estoy en bicicleta o corriendo. ¿Cuál es la relación entre la energía consumida por el músculo y la energía consumida por los pulmones o el corazón?


  1. Hablo solo de las regulaciones de los Estados Unidos: las etiquetas de calorías en los envoltorios se refieren a la energía que se libera cuando se quema. A veces, estos son inexactos. Muchos dietistas recomiendan calcular las calorías en función del peso de las proteínas, los carbohidratos y las grasas de la ración: 4 kcal por cada gramo de proteína y carbohidrato y 9 kcal por cada gramo de grasa de la comida. Multiplique los carbohidratos, las proteínas y las grasas por el valor apropiado y súmelos.

  2. La lectura en la bicicleta no tiene en cuenta tu pulso. Solo el trabajo crudo hecho girando los pedales. Algunas bicicletas muy inteligentes tienen en cuenta el pulso, pero los monitores cardíacos a menudo inexactos conducen a cálculos inexactos de la energía total.

  3. El corazón y el diafragma (músculo principalmente responsable de la respiración) usan más energía cuando hace ejercicio que cuando está sentado quieto. Pero ese aumento es pequeño en relación con el aumento de los conjuntos de músculos primarios involucrados en el ejercicio. Su frecuencia cardíaca en reposo es probablemente de alrededor de 70 lpm, su frecuencia cardíaca de ejercicio probablemente sea de alrededor de 160-180 lpm. Por lo tanto, ha aumentado su tasa y consumo de energía en aproximadamente 3 veces. Sus músculos esqueléticos mantienen una tasa metabólica basal durante la inactividad (uno de los propósitos de esto es que su cuerpo necesita el calor de los músculos ligeramente tensos para termorregularse), pero durante el esfuerzo, su tasa metabólica aumenta enormemente. El ejercicio aumenta sus demandas energéticas en órdenes enteras de magnitud.

El valor real de la (energía utilizada por el corazón) / (energía utilizada por los músculos esqueléticos durante el ejercicio) depende del ejercicio que haga y de la eficacia con que lo haga. El cambio en la relación entre la inactividad y la actividad depende de la cantidad de masa muscular que tenga (más músculo utiliza más energía durante la inactividad) y de la intensidad del ejercicio. Pero el punto es que el aumento de las demandas energéticas de los músculos esqueléticos superan con creces el aumento de 3 veces en las demandas energéticas del corazón y el diafragma, por lo que este último representa prácticamente todo el consumo total de energía incluso en niveles de actividad moderados.


1) Depende de cada país y de su ministro. En Finlandia, la cosa se hace para que diga la energía almacenada en los alimentos, que se liberará si se quema.

2) Es la energía impulsada a la bicicleta cuando la bicicleta no toma en cuenta tu pulso. Si la bicicleta es inteligente, toma en cuenta su pulso y luego intenta estimar la cantidad de energía liberada por su cuerpo. Esto se hace de manera diferente entre los diferentes fabricantes de esos relojes.

3) Por cierto, el corazón es un grupo de músculos, ¡un órgano muscular miogénico! Por tanto, considere el corazón y alguna parte de los pulmones. Problema muy amplio de lo contrario.


Las mitocondrias musculares pueden formar una rejilla de energía

Los músculos esqueléticos están formados por células largas y delgadas que están repletas de proteínas y orgánulos muy organizados. Durante el ejercicio intenso, la tasa de uso de energía en los músculos esqueléticos puede aumentar en más de 100 veces casi instantáneamente. Para satisfacer esta demanda de energía, las células musculares contienen mitocondrias. Estos orgánulos, comúnmente conocidos como las "plantas de energía" de la célula, convierten los nutrientes en la molécula ATP, que almacena energía. En este proceso, conocido como respiración celular o fosforilación oxidativa, las mitocondrias actúan como pequeñas baterías celulares, utilizando un voltaje eléctrico a través de sus membranas como fuente de energía intermedia para producir ATP.

Los científicos han creído durante mucho tiempo que la energía producida por las mitocondrias se distribuye a través de las células musculares mediante algún tipo de mecanismo de difusión. Sin embargo, los estudios han demostrado que estas vías de difusión por sí solas no son suficientes para mantener la contracción muscular normal.

Un equipo dirigido por los Dres. Robert S. Balaban y Sriram Subramaniam del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre de los NIH (NHLBI) y el Instituto Nacional del Cáncer (NCI), respectivamente, plantearon la hipótesis de que alguna otra vía de energía más rápida y eficiente debe distribuir la energía a través de las células musculares. Su investigación se llevó a cabo en el campus de los NIH en Bethesda, Maryland. Los resultados fueron publicados el 30 de julio de 2015, en Naturaleza.

El grupo analizó imágenes tridimensionales de alta resolución del músculo esquelético de un ratón. Utilizaron una técnica de imagen conocida como microscopía electrónica de barrido por haz de iones enfocados (FIB-SEM). El Dr. Subramaniam y su equipo han utilizado este enfoque, que desarrollaron, para determinar la estructura de muchas proteínas clave, incluidos los receptores cerebrales y el virus que causa el SIDA.

Los investigadores rastrearon los caminos de las mitocondrias y encontraron que formaban una red o retículo. Plantearon la hipótesis de que estos orgánulos podrían formar una vasta red interconectada de una manera que se asemeja a las líneas de transmisión eléctrica en una red eléctrica municipal.

Para probar la idea, utilizaron sondas ópticas especialmente diseñadas para examinar las conexiones eléctricas entre las mitocondrias. Descubrieron que los "cables" mitocondriales eran conductores de electricidad y que la mayoría de las mitocondrias estaban en comunicación eléctrica directa a través de la red de interconexión. Las mitocondrias estaban acopladas eléctricamente y podían distribuir rápidamente el voltaje de la membrana mitocondrial, la energía primaria para la producción de ATP, por toda la célula.

“El descubrimiento de este mecanismo para la distribución rápida de energía a través de la célula muscular cambiará la forma en que los científicos piensan sobre la función muscular y abrirá un área completamente nueva para explorar en salud y enfermedad”, dice Balaban.


¿Qué hace este sistema?

El gran propósito de los músculos que se encuentran en su cuerpo es el movimiento. Podríamos estar hablando del movimiento de tus piernas mientras caminas. Podríamos estar hablando del latido de tu corazón. También podríamos estar hablando de la contracción de un vaso sanguíneo muy pequeño en su cerebro.

No tienes control sobre la mayor parte del sistema muscular. Tú controlas el músculo voluntario de tus brazos, piernas, cuello y torso. Tiene poco o ningún control sobre el corazón o el músculo liso. Esos otros msculos estn bajo el control del Sistema nervioso autónomo (ANS).


¿Cuáles son las fuentes de energía para la contracción muscular?

El ATP es la fuente inmediata de energía para la contracción muscular. Sin embargo, las reservas de ATP en el músculo pueden mantener la contracción muscular hasta por 3 segundos. En aproximadamente 3 segundos, todo el ATP se agota de la célula muscular. Posteriormente, el ATP se regenera utilizando la energía liberada por la desfosforilación de las reservas de fosfato de creatina de la fibra muscular.

Las reservas de fosfato de creatina (20 mM / L) de la fibra muscular pueden mantener la contracción durante unos 5 segundos más, es decir, hasta 8 segundos. Después del agotamiento de las reservas de fosfato de creatina, el glicol sis proporciona más energía para la regeneración de ATP, que puede mantener la contracción muscular hasta 1 minuto. El producto final del glicol es piruvato y moléculas de ATP. Cuando O, está disponible, la acetil-CoA se metaboliza completamente a través del ciclo de Kreb & # 8217s. Sin embargo, en ausencia de oxígeno, las moléculas de acetil CoA se condensan para formar ácido láctico.

El ácido láctico se libera a la sangre, de donde es absorbido por el hígado y el riñón, se reconvierte en glucosa y se libera nuevamente a la circulación. Este reciclaje de ácido láctico se llama ciclo de Cori.

Durante la glicol sis anaeróbica, la conversión de 1 molécula de glucosa-6-fosfato en 2 moléculas de piruvato libera 3 moléculas de ATP. Si el músculo utiliza la glucosa extraída de la sangre, la generación neta de ATP cae a 2 moléculas por molécula de glucosa. Esto se debe a que se usa 1 molécula de ATP para fosforilar la glucosa en glucosa-6-fosfato. Sin embargo, la glucogenólisis del glucógeno muscular produce glucosa-6-fosfato sin requerir consumo de ATP y, por lo tanto, el rendimiento neto de ATP sigue siendo de 3 moléculas de ATP por molécula de glucosa.

El glicol sis solo puede mantener la contracción durante aproximadamente 1 VI minutos, ya que la acumulación de ácido láctico dificulta la contracción prolongada. En presencia de oxígeno, el producto terminal del glicol es decir, el piruvato se convierte en acetil CoA y se alimenta al ciclo de Kreb & # 8217s en el que se generan 38 moléculas de ATP. El ciclo de Kreb & # 8217s puede mantener la contracción muscular durante varias horas.


1) i) Fuerza = masa X aceleración

2 j) Energía gravitacional = masa X aceleración X altura (distancia)

W (total) = W J / elevación x n elevaciones

W (total) = W J / elevación x n elevaciones

5) n) potencia durante la etapa 1 = 1,312.283J / 115 segundos

0) potencia durante la etapa 2 = 3374,4438 J / 303 segundos

6) p) moles de ATP utilizados durante el ejercicio (etapa 1 y 2)

= 13390,65 J x (1kJ / 1000J) x (1 mol de ATP / 2870 KJ)

7) q) moles de glucosa utilizados

= 4,46 x 10 ^ -3 mol de ATP x 1 mol de glucosa / 30 mol de ATP

8) r) 1.4866 x 10 ^ -4 mol de glucosa usados ​​x (1 mol de sacarosa / 2 mol de glucosa)

9) (s) 7.43 x 10 ^ -5 mol de sacarosa usados ​​x 342 g / mol

10) (t) 2.54 x 10 ^ -2 g sacarosa x (1 cucharadita de azúcar / 4 g de sacarosa)

= 6.35 x 10 ^ -3 cucharaditas de azúcar de mesa


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Me gustaría saber qué aspecto tiene una célula muscular y el tamaño y la forma, por favor. No puedo encontrarlo en ninguna parte y estoy haciendo un proyecto al respecto. FitzMaurice 11 de enero de 2011

Las propias células musculares tienen una anatomía intrincada que les permite funcionar bien en un nivel muy pequeño. El intercambio y uso de varios productos químicos en su sistema les permite enviar y recibir señales que gobiernan la función general de todo el grupo de células. Estas células reciben datos que les indican cómo comportarse y funcionar de manera diferente de una persona a otra. Por ejemplo, algunas personas están genéticamente dotadas de músculos más grandes que otras debido a la codificación del ADN que se envía a las células musculares. CarrotIsland 13 de noviembre de 2010

Una forma fácil de ver las células musculares es que se comportan como pequeñas baterías, con voltajes (potenciales de membrana) en el rango de milivoltios. Esto permite que las células generen pequeñas corrientes eléctricas que hacen posible que la célula muscular se contraiga o bombee sangre.

Las células del músculo cardíaco en un adulto normalmente no se dividen. Simplemente aumentan de tamaño.

Los músculos pueden representar alrededor del 40% de su peso corporal. El músculo más largo del cuerpo tiene células musculares que miden más de un pie de largo. Los músculos solo pueden tirar. No pueden empujar.


Proteína ideal para ayudar a las personas mayores a reconstruir la masa muscular perdida

Si bien los aficionados al ejercicio han utilizado durante mucho tiempo suplementos de proteínas para ganar músculo, una nueva investigación de la Universidad McMaster sugiere que una fuente de proteína en particular, la proteína de suero, es más efectiva para las personas mayores que luchan por reconstruir el músculo perdido por la inactividad asociada con enfermedades o estadías prolongadas en el hospital.

El estudio, publicado en línea en La Revista Estadounidense de Nutrición Clínica, comparó el impacto de diferentes formas de suplementos proteicos en los adultos mayores, una población en crecimiento desafiada por la pérdida de músculo y fuerza, o sarcopenia, que a su vez puede afectar el equilibrio, la marcha y la capacidad para realizar las tareas simples de la vida cotidiana.

Los investigadores encontraron que la proteína no detuvo la pérdida de masa muscular magra causada por la inactividad, sin embargo, los suplementos de suero ayudaron a reconstruir el músculo una vez que se reanudaron las actividades de los participantes.

"El mensaje importante aquí es que no todas las proteínas son iguales. El suero es una de las proteínas de mayor calidad y es ideal para las personas mayores", dice Stuart Phillips, autor principal del artículo y profesor de kinesiología en McMaster.

Los investigadores se propusieron comparar el impacto del suero frente a la proteína de colágeno en la pérdida de masa muscular durante los períodos de inactividad y luego la recuperación.

El suero se considera una proteína completa o de alta calidad, lo que significa que es rico en todos los aminoácidos esenciales y es más alto en leucina, uno de los aminoácidos esenciales que el cuerpo no puede producir por sí mismo y, por lo tanto, debe derivar de los alimentos.

Los péptidos de colágeno, en comparación, son mucho más bajos en su contenido de leucina, carecen o son bajos en aminoácidos esenciales.

Para el estudio, los investigadores reclutaron a hombres y mujeres que no fumaban, no eran diabéticos y tenían entre 65 y 80 años. Un grupo de sujetos consumió proteína de suero, los otros péptidos de colágeno, durante todo el estudio.

Durante un período de cinco semanas, se controló su dieta, incluido un período de dos semanas en el que sus pasos diarios se restringieron a 750 por día y su ingesta de calorías se redujo en 500 calorías por día, condiciones que podrían imitar lo que las personas mayores a menudo experimentan durante un período de tiempo. estancia en el hospital.

Los participantes volvieron a los niveles normales de actividad durante un período de recuperación de una semana.

El equipo había predicho que el grupo de péptidos de colágeno experimentaría una pérdida de músculo significativamente mayor que el grupo de proteína de suero, pero eso no sucedió. Ambos grupos perdieron la misma cantidad de músculo.

"Si bien ya sabemos que las fuentes de proteínas completas son más potentes para estimular los procesos de construcción, nos sorprendió descubrir que después de dos semanas de pasos limitantes entre los participantes, no hubo diferencias aparentes en la pérdida de músculo entre los dos grupos", dice Sara Oikawa, el autor principal y estudiante de posgrado en el Departamento de Kinesiología de McMaster.

Si bien la proteína fue ineficaz para mitigar la pérdida muscular, dicen los investigadores, cuando los participantes volvieron a la actividad normal de desarrollo muscular, el grupo de suero recuperó más músculo esquelético.

"Cuando consideramos las medidas que se pueden tomar para ayudar a las personas mayores a medida que envejecen, está claro que el suero es un ingrediente importante. Por el contrario, debemos evitar el colágeno en las formulaciones dirigidas a las personas mayores", dice Oikawa.

En investigaciones futuras, Oikawa planea enfocarse específicamente en mujeres, quienes tienden a experimentar mayores dificultades para reconstruir su fuerza.


Cómo los músculos producen ácido láctico

Durante la mayor parte del día, nuestro cuerpo quema energía aeróbicamente, es decir, en presencia de oxígeno. Parte de esa energía proviene del azúcar, que nuestras células musculares descomponen en una serie de reacciones químicas llamadas glucólisis. (También obtenemos energía de la grasa, pero eso implica un proceso químico completamente diferente). El producto final de la glucólisis es el piruvato, una sustancia química que el cuerpo utiliza para producir aún más energía. Pero la energía se puede obtener del piruvato solo en presencia de oxígeno. Eso cambia durante el ejercicio intenso.

Cuando empiezas a correr a toda velocidad, tus músculos comienzan a trabajar horas extras. Cuanto más trabajas, más energía necesitan tus músculos para mantener tu ritmo. Afortunadamente, nuestros músculos tienen turboimpulsores incorporados, llamados músculos de contracción rápida. A diferencia del músculo de contracción lenta, que usamos durante la mayor parte del día, el músculo de contracción rápida es súper efectivo para producir mucha energía rápidamente y lo hace de manera anaeróbica, dijo Gleeson. El músculo de contracción rápida también usa la glucólisis para producir energía, pero omite la recolección de energía del piruvato, un proceso que requiere oxígeno. En cambio, el piruvato se convierte en un producto de desecho, ácido láctico, y se libera en el torrente sanguíneo.

Es un error común pensar que las células musculares producen ácido láctico cuando no pueden obtener suficiente oxígeno, dijo Gleeson. "Ese no es el caso. Tus músculos están recibiendo suficiente oxígeno", dijo. Pero en momentos de intensa necesidad de energía, los músculos cambian a la respiración anaeróbica simplemente porque es una forma mucho más rápida de producir energía.


Aunque ambos son deportes de carrera, el sprint de 100 metros y el maratón son dos eventos completamente diferentes. El sprint de 100 metros es un evento breve y explosivo (Newsholme, Leech & amp Duester, 1994 Ross & amp Leveritt, 2001) el maratón es un evento de resistencia prolongado, de alta intensidad (Wagenmakers, 1999).

La esencia del sprint de 100 metros es la velocidad, con poco oxígeno inhalado durante sus 10 segundos de duración, lo que hace que el evento sea casi completamente anaeróbico (Newsholme, et al., 1994) mientras que, aunque lo completan corredores de maratón de élite a un ritmo entre 80-85% de su capacidad máxima y el sistema anaeróbico utilizado durante los esfuerzos de velocidad en o al final de la carrera, el maratón es un evento principalmente aeróbico completado en 2 a 2,5 horas por corredores de maratón de élite (Newsholme, et. Al. , 1994).

Este artículo comparará y contrastará las demandas metabólicas del sprint de 100 metros y el maratón. Explicará los diferentes sistemas energéticos y vías metabólicas que utilizan los músculos que trabajan para sintetizar energía.

Identificará la fuente de energía utilizada durante estos eventos, discutiendo situaciones en las que los músculos que trabajan utilizan combustible de diferentes tipos de más de una fuente. Finalmente, analizará las limitaciones de las tiendas y el suministro de esos combustibles y lo relacionará con el rendimiento optimizado en cada evento.

Energía

Para que el cuerpo realice ejercicio durante una determinada intensidad o duración, requiere energía. La energía se proporciona químicamente en forma de trifosfato de adenosina (ATP), un fosfato de alta energía almacenado dentro del músculo esquelético.

El ATP es el único combustible que los músculos que trabajan pueden utilizar directamente para la contracción. El cuerpo tiene reservas limitadas (

80-100 gramos) de ATP, solo lo suficiente para suministrar energía durante dos segundos de velocidad máxima, por lo que el ATP debe resintetizarse continuamente a partir de otras fuentes a través de diferentes vías metabólicas.

El sprint de 100 metros utiliza PCr y glucógeno como combustible.

La intensidad y duración del evento determina el combustible y el sistema de energía que se requiere para proporcionar energía (Maughan, Gleeson & amp Greenhaff, 1997 McArdle, Katch & amp Katch, 2007 Newsholme et. Al., 1994).

Sistemas energéticos

Hay tres sistemas de energía diferentes en el cuerpo:

  1. El sistema inmediato - Impulsado por fosfatos intramusculares de alta energía ATP y fosfocreatina (PCr)
  2. El sistema a corto plazo - La glucólisis anaeróbica (glucogenólisis y / o glucólisis) o sistema de lactato alimentado por glucógeno, glucosa y la columna vertebral de glicerol de triglicéridos y
  3. El sistema a largo plazo - La glucólisis aeróbica y fosforilación oxidativa de los macronutrientes carbohidratos, lípidos y proteínas (Maughan, et. Al., 1997 McArdle, et. Al., 2007).

El propósito de cada sistema de energía es regenerar ATP a velocidades suficientes para prevenir una caída significativa en la concentración de ATP intramuscular (Maughan, et. Al., 1997, p. 16).

El sistema energético inmediato

El ejercicio máximo, de alta intensidad y corta duración, como el sprint de 100 metros, utiliza el sistema de energía inmediata. Hay de 4 a 5 veces más PCr en el músculo esquelético que ATP y el sistema de energía inmediata comienza a resintetizar ATP anaeróbicamente a través de la hidrólisis de PCr tan pronto como los músculos que trabajan se contraen.

La tasa de hidrólisis de PCr es más alta dentro de los primeros dos segundos de contracción, pero comienza a disminuir después de solo unos segundos de contracción máxima debido a una resíntesis incompleta de PCr (Maughan, et. Al., 1997 McArdle, et. Al., 2007 ).

El sistema de energía a corto plazo

"La energía anaeróbica para la resíntesis de ATP en la glucólisis puede verse como un combustible de reserva que se activa cuando una persona acelera al comienzo del ejercicio" (McArdle, et. al., 2007, p. 166) o realiza un sprint total de 100 m.

La glucólisis anaeróbica, como la hidrólisis de PCr, se inicia al inicio de la contracción del ejercicio de alta intensidad, pero, a diferencia de la hidrólisis de PCr, su mayor velocidad de reacción ocurre después de cinco segundos de contracción.

Durante el ejercicio intenso, si la producción de hidrógeno excede su oxidación, el piruvato se une temporalmente a él para crear lactato. El lactato luego 1) se acumula, porque su producción excede su oxidación (la acumulación de lactato, como se discutirá más adelante, puede ser una causa de fatiga en el sprint de 100 metros) 2) se oxida a piruvato o 3) se difunde en la sangre , donde se transporta al hígado y entra en el ciclo de Cori para experimentar gluconeogénesis (McArdle, et. al., 2007 Newsholme, et. al., 1994).

El sistema energético a largo plazo

Durante el ejercicio prolongado como el maratón, siempre que se produzca oxígeno en los músculos que trabajan, el ATP puede resintetizarse a través del metabolismo aeróbico (Brooks, 1999 McArdle, et. Al., 2007).

Durante la glucólisis aeróbica, el consumo de oxígeno en estado estable coincide con las demandas de energía y el piruvato se convierte en acetil-CoA, que luego ingresa al ciclo de Krebs y, posteriormente, a la cadena de transporte de electrones en las mitocondrias, donde los electrones se transfieren de NADH y FADH2 al oxígeno para formar agua y carbono. dióxido en un proceso llamado fosforilación oxidativa, para regenerar ATP (Maughan, et. al., 1997 McArdle, et. al., 2007).

Continuo del sistema de energía

"Si bien un sistema de energía predominará sobre el otro, los sistemas de energía tanto aeróbicos como anaeróbicos están siempre funcionando, independientemente de la intensidad o el tipo de actividad" (Brooks, 1999, p. 103). Las contribuciones relativas de cada sistema energético dependen tanto de la intensidad como de la duración del ejercicio (McArdle, et. Al., 2007 Newsholme, et. Al., 1994).

La contribución de energía de cada sistema energético cae a lo largo de un continuo.

En un extremo, durante alta intensidad, corta duración (

10 segundos) ejercicio como el sprint de 100 m, donde el gasto de energía de los músculos activos excede su valor de reposo en 120 veces o más, los fosfatos de alta energía intramusculares suministran casi toda la energía requerida.

En el otro extremo, durante ejercicios menos intensos y prolongados como el maratón, donde el gasto de energía de los músculos que trabajan solo excede los niveles de reposo entre 20 y 30 veces, los procesos anaeróbicos no son necesarios y los procesos aeróbicos proporcionan casi toda la energía requerida ( McArdle, et. Al., 2007 Newsholme, et. Al., 1994).

Combustibles en el cuerpo

Hay varios combustibles en el cuerpo que pueden mantener la resíntesis de ATP según sea necesario: el fosfato PCr de alta energía intramuscular, así como los macronutrientes carbohidratos, lípidos y proteínas.

Vías metabólicas

Hay muchas vías metabólicas diferentes que estos combustibles utilizan en la regeneración de ATP.

El PCr se almacena solo en el músculo esquelético, en cantidades de cuatro a cinco veces mayores que el ATP. El PCr se refosforila el difosfato de adenosina (ADP) en el músculo esquelético para formar ATP anaeróbicamente. La ecuación para la hidrólisis de PCr es ADP + PCr Creatina quinasa ATP + Cr (McArdle, et. Al, 2007). La PCr es muy importante para eventos como el sprint de 100 metros, cuando se requiere energía inmediatamente y sin oxígeno (McArdle, et. Al., 2007 Newsholme, et. Al., 1994).

Metabolismo de los carbohidratos

Los carbohidratos se almacenan en el cuerpo como glucógeno o glucosa, predominantemente en el hígado y los músculos, pero también en el tejido adiposo, el torrente sanguíneo y el cerebro. Los carbohidratos se metabolizan a través de la glucólisis, un proceso que puede ser anaeróbico (conversión a piruvato o lactato) y aeróbico (continuación a través de vías metabólicas a medida que el piruvato se convierte en acetil-CoA y entra en el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones para la fosforilación oxidativa).

Durante el sprint de 100 metros, la glucólisis anaeróbica de glucosa utiliza dos ATP durante la reacción, por lo que se obtienen dos ATP netos. Si el glucógeno se somete a glucogenólisis antes de la glucólisis anaeróbica, el rendimiento neto es de tres ATP.

Durante el maratón, se proporcionan dos ATP más a través de la fosforilación a nivel de sustrato en el ciclo de Krebs, y se resintetizan 32 moléculas de ATP durante la fosforilación oxidativa, regenerando un total de 36 ATP a través del metabolismo aeróbico de los carbohidratos.

El glucógeno muscular es el combustible más importante en el sprint de 100 metros, ya que está disponible inmediatamente cuando se produce la contracción (Newsholme, et. Al., 1994).

Metabolismo de lípidos

Los lípidos se almacenan en el cuerpo como triglicéridos, principalmente en el tejido adiposo, con algunas reservas intramusculares, así como en el hígado y el torrente sanguíneo. Los lípidos se hidrolizan a glicerol y tres ácidos grasos en un proceso llamado lipólisis. Mientras que los ácidos grasos deben someterse al proceso aeróbico de beta-oxidación para regenerar el ATP, el glicerol puede entrar en las vías metabólicas a través de la glucólisis.

Los lípidos son una fuente de energía importante durante eventos de larga distancia como el maratón, ya que son más densos en energía que los carbohidratos (Maughan, et. Al., 1997 McArdle, et. Al., 2007 Newsholme, et. Al., 1994) . En comparación con los 36 ATP regenerados por una molécula de glucosa, cada molécula de triglicéridos regenera un neto de 460 ATP: 441 ATP a través de la beta-oxidación, el ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa, y otros 19 ATP a través de la glucólisis del glicerol.

Los lípidos no son el combustible ideal para el ejercicio porque los ácidos grasos deben transportarse al músculo esquelético desde el tejido adiposo a través de la albúmina en la sangre, antes de que puedan oxidarse en las vías metabólicas.

Sin embargo, esto los convierte en el combustible ideal en las últimas etapas de los eventos de resistencia, como el maratón, una vez que las reservas de glucógeno se han agotado y el ritmo del corredor de maratón y el ritmo de la carrera ha caído a aproximadamente el 50% de su capacidad máxima (Maughan, et. Al., 1997 McArdle, et. Al., 2007 Newsholme, et. Al., 1994).

Metabolismo proteico

La proteína se almacena predominantemente en los músculos del cuerpo, pero también en el hígado y minuciosamente en el tejido adiposo. Cuando las reservas de glucógeno se han agotado, la proteína puede convertirse en un combustible importante, y durante eventos de resistencia como el maratón, la proteína puede proporcionar hasta el 10% de la energía necesaria para la resíntesis de ATP (Maughan, et. Al., 1997 Wardlaw & amp Hampl, 2007 ).

El nitrógeno de las proteínas se elimina a través de la desanimación tanto en el hígado como en el músculo esquelético, dejando que los aminoácidos entren en las vías metabólicas de varias formas: algunos aminoácidos son glucogénicos y producen intermedios para la gluconeogénesis, otros aminoácidos son cetogénicos y producen intermedios que se sintetizan para triglicerol o catabolizarse aeróbicamente para obtener energía en el ciclo de Krebs.

El ATP total regenerado por la proteína depende de dónde entra en las vías metabólicas (McArdle, et. Al., 2007 Newsholme, et. Al., 1994).

Uso de combustible en el sprint de 100 metros y el maratón

El combustible utilizado para regenerar ATP durante el ejercicio depende de una variedad de factores, que incluyen la intensidad y duración del ejercicio, la disponibilidad de sustrato y la composición del tipo de fibra muscular, entre otros (Maughan, et. Al., 1997).

El Sprint de 100 metros

El sprint de 100 metros utiliza PCr y glucógeno como combustible. Hay suficiente PCr en los músculos de las piernas para proporcionar la mitad del ATP necesario para la carrera. Por tanto, el glucógeno proporciona la otra mitad de la energía necesaria.

En el sprint de 100 metros, la tasa de glucólisis tarda entre 1 y 2 segundos en aumentar al factor requerido de al menos 1000 (Newsholme, et. Al., 1994). Por tanto, la hidrólisis de PCr contribuye a la mayor parte de la producción de ATP durante los primeros dos segundos de la carrera, mientras que la glucólisis alcanza su velocidad máxima. La investigación ha demostrado que el rendimiento máximo en carreras de velocidad se logra mediante el uso simultáneo de PCr y glucógeno (Newsholme, et. Al., 1994).

El maratón

Durante una carrera, el corredor de maratón usa aproximadamente 75 kilogramos de ATP, y como esta cantidad no se puede almacenar en el cuerpo, el ATP se resintetiza a partir de diferentes combustibles (es decir, PCr, carbohidratos, lípidos y proteínas), y el catabolismo de los combustibles proporciona la energía requerida. .

Según pruebas simuladas, los maratonistas de élite utilizan 5 gramos de glucógeno por minuto (Newsholme, et. Al., 1994), por lo que se puede calcular que el corredor de maratón de élite estaría agotado después de solo 90 minutos de carrera si solo usaran carbohidratos como combustible ( Maughan, 1997).

El glucógeno y la glucosa no se pueden almacenar en cantidades suficientes para alimentar completamente el maratón, por lo que otros combustibles también contribuyen a la resíntesis de ATP.

Los depósitos de lípidos en el cuerpo son casi 35 veces mayores que los depósitos de carbohidratos. También se almacenan & aposdry & apos mientras que los carbohidratos se almacenan & aposwet & apos (es decir, los carbohidratos almacenan 3 gramos de agua por cada gramo de glucógeno, los lípidos son hidrofóbicos). Por lo tanto, los lípidos (es decir, grasas) se convierten en el principal combustible energético durante el maratón una vez que se agotan las reservas de carbohidratos (es decir, glucógeno) (Hausswirth & amp Lehenaff, 2001 Maughan, et. Al., 1997 McArdle, et. Al., 2007 Newsholme, 1994).

Limitaciones de almacenamiento y suministro de combustible y fatiga

La fatiga es inevitable durante el ejercicio de alta intensidad. La fatiga se define como `` la incapacidad de mantener una fuerza o salida dada o esperada '' (Maughan, et. Al., 1999, p. 155), y es probable que sea un proceso multifactorial tanto durante el sprint de 100 metros como durante el maratón ( Juel & amp Pilegaard, 1999 Maughan, et, al., 1997).

El Sprint de 100 metros

Durante el sprint de 100 metros, cuanto mayor es el déficit de oxígeno, más se agotan las reservas de ATP y PCr y mayor es la acumulación de lactato (Maughan, et. Al., 1997 Newsholme, et. Al., 1999). El lactato disminuye el pH de los tejidos en los que se acumula y los estudios con preparaciones de músculos aislados han demostrado que la disminución del pH del músculo esquelético 1) altera la contracción muscular al interrumpir la liberación de calcio, o 2) inhibe la resíntesis de ATP (Allen, Balnave, Chin & amp Westerblad, 1999 Jule & amp Pilegaard, 1999 Maughan, et, al., 1997 Ross & amp Leveritt, 2001).

Los estudios que involucran el análisis biomecánico de muestras de biopsias musculares tomadas del vasto lateral en reposo y después de 10 segundos de ejercicio de esprint máximo, es decir (el esprint de 100 metros) muestran que el ATP es suministrado inicialmente por las tasas máximas de degradación y glucogenólisis de ATP, particularmente en el tipo II. fibras '' (Greenhaff, Casey, Constantin-Teodosiu & amp Tzintzas, 1999, p. 283) y que es el agotamiento de PCr en esas fibras el principal responsable de la fatiga (Greenhaff, et. al., 1999).

El maratón

Otros estudios muestran que durante el ejercicio de resistencia como el maratón, la fatiga es una respuesta del cerebro como consecuencia del agotamiento del glucógeno en las fibras musculares tipo I (Greenhaff, et. Al., 1999 McArdle, et. Al, 2007 Newsholme, et. al., 1999).

Se ha sugerido un & aposcentral gobernador & apos en el cerebro, que subconscientemente estimula los músculos en funcionamiento para que no alcancen el agotamiento completo, y que el cerebro crea sensaciones interpretadas como fatiga para limitar el ejercicio exhaustivo y prevenir la acumulación máxima de lactato (Noakes, Peltonen & amp. Rusko, 2001).

Conclusión

El sprint de 100 metros es una carrera explosiva y máxima que dura unos 10 segundos. The immediate and short-term energy systems are utilized to anaerobically chemically regenerate ATP from intramuscular stores of PCr and glycogen respectively during the race.

Aerobic metabolism via the long-term energy system contributes primarily to the resynthesis of ATP during the marathon, utilizing carbohydrates, lipids, and some protein as fuel (Maughan, et. al., 1997 McArdle, et. al., 2007 Newsholme, et. al., 1994).

Both carbohydrates and lipids are used as intramuscular fuels at rest. Studies using the respiratory exchange ratio have established that both carbohydrates and lipids are used to provide fuel for skeletal muscles during exercise and that their relative contribution to ATP regeneration changes based on the exercise intensity and duration (Spriet & Odland, 1999).

Short, high-intensity exercise, such as the 100-meter sprint has a greater reliance upon carbohydrates as a fuel source than the still-high-but-lower-intensity marathon, which relies more upon the oxidation of lipids to regenerate ATP (Maughan, et. al., 1997 McArdle, et. al., 2007 Newsholme, et. al., 1994 Spriet & Odland, 1999).

Metabolic changes such as lactic acidosis, fuel depletion, impaired excitation-contraction coupling and product inhibition, that occur during the 100-meter sprint and the marathon, inevitably cause fatigue, thereby reducing the pace that the sprinter or marathon runner can maintain for the race, which can result in reduced performance in each respective event (Maughan, et. al., 1997 McArdle, et. al., 2007 Newsholme, et. al., 1994).


Anaerobic Muscle Contraction

During high-intensity exercises, blood flow to your muscles is drastically reduced therefore, inadequate oxygen will be delivered to the muscles. In the absence of oxygen, muscle cells use a process termed glycolysis to produce ATP. Glycolysis generates ATP much faster than oxidative phosphorylation however, glycolysis can only yield two ATP per carbohydrate molecule available. Because glycolysis generates ATP much faster than oxidative phosphorylation, some muscles will resort to glycolysis even in the presence of oxygen to meet their energy needs at a faster rate. Although faster, one major consequence of glycolysis is the production of lactic acid which accumulates inside of your muscles to cause soreness and fatigue.

Ashley Petrone is currently pursuing a PhD in neuroscience at West Virginia University. Petrone graduated from Gannon University with a Bachelor of Science in biology and was also a member of the softball team.



Comentarios:

  1. Mausar

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  2. Loren

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