Energética de la contracción muscular. Sabemos que el proceso contráctil de la fibra muscular se expresa en el deslizamiento de los miofilamentos de actina entre los de miosina, produciéndose así el acortamiento del músculo y en consecuencia la generación de tensión, garante de la realización de cualquier tipo de trabajo mecánico. Para poder que se lleve a cabo este deslizamiento se requiere de energía.
La única molécula capaz de aportar energía de una manera directa para la contracción muscular, es la molécula de ATP o trifosfato de adenosina, que consiste en una base orgánica denominada adenina, el azúcar ribosa y tres radicales de ácido fosfórico. La combinación de la adenina con la ribosa forma la adenosina.
Ahora bien, la combinación de la adenosina con el primer radical de ácido fosfórico, se denomina monofosfato de adenosina (AMP), con el segundo y con el tercer radical de ácido fosfórico, se denomina difosfato de adenosina (ADP) y trifosfato de adenosina (ATP), respectivamente. Como se observa en la siguiente imagen.
Los tres radicales fosfato son ricos en energía, sin significar lo anterior que la molécula pierde primero un fosfato, enseguida el segundo y por último el tercer fosfato. Realmente la molécula de ATP pierde un sólo fosfato, quedando convertida en difosfato de adenosina o ADP. Sólo en determinadas circunstancias, el ATP puede convertirse en AMP, es decir, en monofosfato de adenosina, una vez se le haya desprendido su segundo fosfato.
La reacción que degrada el ATP se denomina Hidrólisis de ATP y es controlada por un fermento (enzima) denominada adenosintrifosfatasa (ATP-asa), con la obligada participación de iones bivalentes de Magnesio. Se estableció en el año de 1939, que la miosina posee actividad fermentativa capaz de desintegrar las moléculas de ATP, mediante la reacción que se describe en seguida:
La reacción es clara en el sentido de que se requiere "fusionar" un fosfato inorgánico al ADP, para de nuevo obtener ATP. También es claro que dicha fusión requiere de energía. Este proceso se denomina fosforilación, y puede llevarse a cabo siguiendo la vía aeróbica (fosforilación aeróbica), o las vías anaeróbicas de la glucólisis o de la desintegración de la fosfocreatina.
La célula muscular, al igual que todas las células utiliza la energía que se encuentra en los alimentos para resintetizar el ATP, a partir de un fosfato y de un ADP. La concentración de ATP en el músculo es mínima, suficiente para garantizar cuatro o cinco sacudidas musculares violentas, es decir 0,5 segundos de trabajo intenso. Pero entonces:
La respuesta es sencilla: simplemente con la misma velocidad con que el ATP se degrada hasta ADP y un fosfato inorgánico, se vuelve a resintetizar a partir de la "fusión" de estos dos componentes.
La energía que garantiza esta fusión proviene de una sustancia que pertenece al grupo de los fosfágenos denominada Fosfocreatina (PC), así como también de los alimentos (azúcares, grasas, proteínas). Resumiendo, el mecanismo de resíntesis es tan efectivo, que la fibra siempre contará con una pequeña pero constante reserva de ATP.
El músculo esquelético emplea tres sistemas o mecanismos suministradores de energía, a utilizar en la resíntesis de ATP, los cuales son:
- Reacción de la Creatinfosfoquinasa (fosfocreatina).
- Mecanismo Lactacidémico (glucólisis anaeróbica).
- Mecanismo aeróbico (oxidativo).
Es obvio suponer que los tres mecanismos se diferencian entre sí. La primera diferencia tiene que ver con la materia prima que utiliza el sistema para obtener energía en forma de ATP. La reacción de la creatinfosfoquinasa utiliza el fosfágeno fosfocreatina, que al igual que el ATP, se encuentra en la fibra muscular. Su concentración, pese a ser un poco mayor que las reservas de ATP, es también limitada: suficiente para realizar un trabajo intenso durante 10-15 segundos.
EL mecanismo Lactacidémico utiliza mayoritariamente, como energía prima, las unidades de glucosa provenientes del glucógeno intramuscular y en menor grado la glucosa que proviene de la sangre. Utilizar la glucosa proveniente de la sangre no es un proceso económico, cuando se activa el mecanismo lactacidémico, por cuanto es necesario fosforilizar la glucosa sanguínea hasta glucosa 6 fosfato; este proceso requiere que la célula muscular gaste una molécula de ATP.
Recalcamos que la mayoría de la glucosa, utilizada en el sistema Lactacidémico, se encuentra en el músculo, detalle de suma importancia para la explicación acerca de cómo se conectan los diferentes mecanismos energéticos, cuando el músculo demanda energía para la contracción.
En relación con el Mecanismo Oxidativo, sabemos que utiliza la glucosa, los ácidos grasos y eventualmente los aminoácidos como materia prima.
Otra gran diferencia de los mecanismos energéticos es la vía metabólica que utilizan: los dos primeros mecanismos son anaeróbicos, es decir no requieren de oxígeno para su despliegue, mientras que el oxidativo sigue la vía aeróbica, lo que significa que requiere del oxígeno.
Es necesario aclarar que en química la oxidación no implica necesariamente la participación directa de oxígeno. Toda pérdida de electrones de un átomo o molécula implica una reacción de oxidación, mientras por el contrario, toda reacción química que implique ganancia de electrones se cataloga como reacción de reducción.
Los mecanismos anaeróbicos (Creatinfosfoquinasa y Lactacidémico) son de corta duración a diferencia del aeróbico que es de acción muy prolongada. Somos seres aeróbicos, requerimos de un constante suministro de oxígeno para poder vivir como organismo y para que nuestras células puedan metabolizar.
Si la naturaleza no hubiera perfeccionado los mecanismos anaeróbicos en la producción de energía, podríamos solamente trotar a un ritmo alto si se requiere, pero estaríamos incapacitados para realizar ejercicios o locomociones muy rápidas.
Precisamente otra gran diferencia de los sistemas energéticos es la que concierne a los criterios de potencia y capacidad energéticas. Entendemos por potencia energética la cantidad de energía en la unidad de tiempo, que aporta cada uno de los sistemas energéticos al proceso de resíntesis del ATP. Este criterio energético está relacionado con la "rapidez" de acción del mecanismo energético.
Entendemos por la capacidad energética, la cantidad total de energía liberada por cada uno de los sistemas energéticos, energía a utilizarse en la resíntesis de ATP. Este criterio energético está relacionado con la "duración" de acción de cada uno de los mecanismos energéticos.
El mecanismo energético de mayor potencia es el de la Fosfocreatina (reacción de la Creatinfosfoquinasa). El de menor potencia energética es el Oxidativo. El mecanismo Lactacidémico ocupa una posición intermedia. El mecanismo de la Fosfocreatina es tres veces más potente que el mecanismo Lactacidémico y 4-10 veces más potente que el mecanismo Oxidativo.
No se debe asociar el criterio de potencia única y exclusivamente con los movimientos rápidos. En estos casos se puede hablar de potencia máxima. Pero el trotar también se realiza con una determinada potencia; en este caso se habla de potencia moderada.
¿De dónde obtiene el músculo la energía?
La única molécula capaz de aportar energía de una manera directa para la contracción muscular, es la molécula de ATP o trifosfato de adenosina, que consiste en una base orgánica denominada adenina, el azúcar ribosa y tres radicales de ácido fosfórico. La combinación de la adenina con la ribosa forma la adenosina.
Ahora bien, la combinación de la adenosina con el primer radical de ácido fosfórico, se denomina monofosfato de adenosina (AMP), con el segundo y con el tercer radical de ácido fosfórico, se denomina difosfato de adenosina (ADP) y trifosfato de adenosina (ATP), respectivamente. Como se observa en la siguiente imagen.
Los tres radicales fosfato son ricos en energía, sin significar lo anterior que la molécula pierde primero un fosfato, enseguida el segundo y por último el tercer fosfato. Realmente la molécula de ATP pierde un sólo fosfato, quedando convertida en difosfato de adenosina o ADP. Sólo en determinadas circunstancias, el ATP puede convertirse en AMP, es decir, en monofosfato de adenosina, una vez se le haya desprendido su segundo fosfato.
La reacción que degrada el ATP se denomina Hidrólisis de ATP y es controlada por un fermento (enzima) denominada adenosintrifosfatasa (ATP-asa), con la obligada participación de iones bivalentes de Magnesio. Se estableció en el año de 1939, que la miosina posee actividad fermentativa capaz de desintegrar las moléculas de ATP, mediante la reacción que se describe en seguida:
La reacción es clara en el sentido de que se requiere "fusionar" un fosfato inorgánico al ADP, para de nuevo obtener ATP. También es claro que dicha fusión requiere de energía. Este proceso se denomina fosforilación, y puede llevarse a cabo siguiendo la vía aeróbica (fosforilación aeróbica), o las vías anaeróbicas de la glucólisis o de la desintegración de la fosfocreatina.
¿Qué papel juegan los alimentos y otras sustancias en el aspecto energético de la contracción muscular?
La célula muscular, al igual que todas las células utiliza la energía que se encuentra en los alimentos para resintetizar el ATP, a partir de un fosfato y de un ADP. La concentración de ATP en el músculo es mínima, suficiente para garantizar cuatro o cinco sacudidas musculares violentas, es decir 0,5 segundos de trabajo intenso. Pero entonces:
¿Cómo es posible que un atleta pueda realizar muchas contracciones, a veces durante horas?
La respuesta es sencilla: simplemente con la misma velocidad con que el ATP se degrada hasta ADP y un fosfato inorgánico, se vuelve a resintetizar a partir de la "fusión" de estos dos componentes.
La energía que garantiza esta fusión proviene de una sustancia que pertenece al grupo de los fosfágenos denominada Fosfocreatina (PC), así como también de los alimentos (azúcares, grasas, proteínas). Resumiendo, el mecanismo de resíntesis es tan efectivo, que la fibra siempre contará con una pequeña pero constante reserva de ATP.
El músculo esquelético emplea tres sistemas o mecanismos suministradores de energía, a utilizar en la resíntesis de ATP, los cuales son:
- Reacción de la Creatinfosfoquinasa (fosfocreatina).
- Mecanismo Lactacidémico (glucólisis anaeróbica).
- Mecanismo aeróbico (oxidativo).
Es obvio suponer que los tres mecanismos se diferencian entre sí. La primera diferencia tiene que ver con la materia prima que utiliza el sistema para obtener energía en forma de ATP. La reacción de la creatinfosfoquinasa utiliza el fosfágeno fosfocreatina, que al igual que el ATP, se encuentra en la fibra muscular. Su concentración, pese a ser un poco mayor que las reservas de ATP, es también limitada: suficiente para realizar un trabajo intenso durante 10-15 segundos.
EL mecanismo Lactacidémico utiliza mayoritariamente, como energía prima, las unidades de glucosa provenientes del glucógeno intramuscular y en menor grado la glucosa que proviene de la sangre. Utilizar la glucosa proveniente de la sangre no es un proceso económico, cuando se activa el mecanismo lactacidémico, por cuanto es necesario fosforilizar la glucosa sanguínea hasta glucosa 6 fosfato; este proceso requiere que la célula muscular gaste una molécula de ATP.
Recalcamos que la mayoría de la glucosa, utilizada en el sistema Lactacidémico, se encuentra en el músculo, detalle de suma importancia para la explicación acerca de cómo se conectan los diferentes mecanismos energéticos, cuando el músculo demanda energía para la contracción.
En relación con el Mecanismo Oxidativo, sabemos que utiliza la glucosa, los ácidos grasos y eventualmente los aminoácidos como materia prima.
Otra gran diferencia de los mecanismos energéticos es la vía metabólica que utilizan: los dos primeros mecanismos son anaeróbicos, es decir no requieren de oxígeno para su despliegue, mientras que el oxidativo sigue la vía aeróbica, lo que significa que requiere del oxígeno.
Es necesario aclarar que en química la oxidación no implica necesariamente la participación directa de oxígeno. Toda pérdida de electrones de un átomo o molécula implica una reacción de oxidación, mientras por el contrario, toda reacción química que implique ganancia de electrones se cataloga como reacción de reducción.
Los mecanismos anaeróbicos (Creatinfosfoquinasa y Lactacidémico) son de corta duración a diferencia del aeróbico que es de acción muy prolongada. Somos seres aeróbicos, requerimos de un constante suministro de oxígeno para poder vivir como organismo y para que nuestras células puedan metabolizar.
Si la naturaleza no hubiera perfeccionado los mecanismos anaeróbicos en la producción de energía, podríamos solamente trotar a un ritmo alto si se requiere, pero estaríamos incapacitados para realizar ejercicios o locomociones muy rápidas.
Precisamente otra gran diferencia de los sistemas energéticos es la que concierne a los criterios de potencia y capacidad energéticas. Entendemos por potencia energética la cantidad de energía en la unidad de tiempo, que aporta cada uno de los sistemas energéticos al proceso de resíntesis del ATP. Este criterio energético está relacionado con la "rapidez" de acción del mecanismo energético.
Entendemos por la capacidad energética, la cantidad total de energía liberada por cada uno de los sistemas energéticos, energía a utilizarse en la resíntesis de ATP. Este criterio energético está relacionado con la "duración" de acción de cada uno de los mecanismos energéticos.
El mecanismo energético de mayor potencia es el de la Fosfocreatina (reacción de la Creatinfosfoquinasa). El de menor potencia energética es el Oxidativo. El mecanismo Lactacidémico ocupa una posición intermedia. El mecanismo de la Fosfocreatina es tres veces más potente que el mecanismo Lactacidémico y 4-10 veces más potente que el mecanismo Oxidativo.
No se debe asociar el criterio de potencia única y exclusivamente con los movimientos rápidos. En estos casos se puede hablar de potencia máxima. Pero el trotar también se realiza con una determinada potencia; en este caso se habla de potencia moderada.