Nuestras células necesitan energía para realizar sus procesos vitales: dividirse, movilizarse, cambiar de forma, sintetizar macro moléculas como proteínas, realizar transporte activo de membranas, transmitir señales nerviosas, etc. La principal fuente de energía en los seres vivos es la molécula de ATP. Se trata de un nucleótido, el trifosfato de adenosina. Está formado por un grupo adenosina (adenina + ribosa) + tres grupos fosfato. Se sintetiza a partir del ADP (adenosín difosfato) al cual se le incorpora un tercer grupo fosfato + energía química, proveniente principalmente del catabolismo de la glucosa. Mediante hidrólisis (adición de agua) el ATP se transforma en ADP + un grupo fosfato liberando energía estimada en 7,3 kilocalorías por cada mol de ATP.
En nuestro organismo ocurren innumerables y diferentes reacciones químicas que, según los cambios energéticos, se dividen en (a) exergónicas, catabólicas o liberadoras de energía y (b) endergónicas, anabólicas o captadoras de energía. Por ejemplo, la conversión de ATP en ADP es una reacción exergónica, ya que libera energía, en cambio, la síntesis de ATP a partir del ADP requiere aporte de energía, por lo tanto es endergónica. ¿Cuánto ATP se produce en nuestro organismo? Tenemos alrededor de 37,2 billones de células, y en un momento dado existen aproximadamente mil millones de moléculas de ATP disponibles en cada célula. En innumerables ocasiones las células agotan todo este ATP a un ritmo acelerado. Sin embargo, en situaciones fisiológicas normales cada célula puede renovar completamente su reserva de ATP en sólo dos minutos.
Nuestros músculos no almacenan grandes cantidades de ATP, pero una vez que se inicia la contracción muscular lo generan con gran rapidez. Existen tres fuentes primarias de ATP que, en orden de utilización, son: el fosfato de creatina (sistema fosfágeno anaeróbico aláctico); la glicólisis anaeróbica (sistema glucolítico anaeróbico láctico) y la fosforilización oxidativa (sistema oxidativo aeróbico). No obstante, estos tres sistemas de energía producen cantidades desiguales de moléculas de ATP.
El sistema anaeróbico aláctico, también llamado sistema fosfágeno, funciona en el citoplasma. El ATP se genera a partir de la combinación de ADP y fosfato de creatina (CP). Esta reacción es muy rápida, pero no dura mucho tiempo porque la célula muscular no almacena grandes cantidades de CP. Por este motivo la cantidad de ATP obtenida en este sistema energético dependerá de la cantidad de CP presente en el músculo. Debe puntualizarse que los depósitos de CP se recuperan luego de 3 a 5 minutos. Esta vía se utiliza al iniciar un ejercicio con esfuerzos muy intensos pero de corta duración (15 a 20 segundos). Es un sistema energético inmediato que no requiere oxígeno y que no produce lactato como sustancia residual. Es una fuente energética de gran importancia durante los deportes que requieren explosiones de potencia, como la carrera de 100 metros planos y el levantamiento de pesas. Si el trabajo muscular continúa, a partir de ahí es preciso obtener ATP de otras fuentes productoras de energía.
El sistema anaeróbico láctico, también ocurre en el citoplasma. Tan pronto se inicia la contracción muscular este sistema empieza a activarse y ya está funcionando a partir de los 20-30 segundos y, aunque en el corto plazo no proporciona tanta energía como el CP, su contribución puede durar unos hasta 30-60 segundos. Es anaeróbico porque no requiere oxígeno. El sustrato para la generación de energía durante la glicólisis es la glucosa proporcionada por el glicógeno almacenado en el músculo y posiblemente por algo de glucosa sanguínea. Como producto final de la glicólisis anaeróbica pura se genera ácido láctico y, si se acumula mucho, puede bajar el pH de la célula, produciendo en algunos casos sensación de fatiga. El mayor sustrato para la glicólisis anaeróbica es el glicógeno, de manera que para no limitar los músculos a un trabajo intenso pero de poca duración, después de un ejercicio intenso y antes de otro, se requiere almacenar glicógeno. Cada molécula de glucosa en este sistema energético produce 2 moléculas de ATP.
El sistema aeróbico oxidativo ocurre en las mitocondrias. Es el sistema energético que viene a continuación de los anteriores y en él, la glucosa se metaboliza, en procesos de respiración celular y fosforilización oxidativa, formándose como productos finales, CO2, H20 y energía en forma de ATP. El sustrato principal para este sistema energético es la glucosa pero los ácidos grasos libres, provenientes del tejido adiposo, e incluso las proteínas, también pueden ser fuente de energía por medio de conversiones intermedias a glucosa, a precursores de la glucosa o a ácidos grasos libres. Como la grasa puede metabolizarse en este sistema energético aeróbico, la mayor parte de las personas bien nutridas tienen un aprovisionamiento virtualmente infinito de energía para el ejercicio de baja intensidad. Cada molécula de glucosa genera 38 moléculas de ATP y cada molécula de ácido graso produce 130 moléculas de ATP.
En etapa de reposo muscular, los lípidos proporcionan 2/3 de la energía necesaria y el resto proviene mayoritariamente de los hidratos de carbono. El único sistema que se utiliza es el aeróbico. Se produce una pequeña cantidad de ácido láctico, pero no se acumula. En cambio, durante la actividad física, la energía requerida proviene de todos los sistemas bioquímicos productores de energía en los cuales, en forma muy rápida, debe realizarse la resíntesis de ATP para que la actividad muscular sea continua. De acuerdo con la teoría científica denominada “Continuum Energético”, todos los sistemas energéticos intervienen simultáneamente en todo movimiento pero, cada uno de ellos lo hace en un porcentaje diferente, encontrando momentos en los que hay un claro predominio de alguno de los sistemas frente al resto. Esto garantiza la continuidad del flujo energético y hace que las transiciones entre los diferentes sistemas sean progresivas.
Sistemas productores de energía versus tiempo
Para ilustrar la teoría de la energía continua necesaria para producir movimiento, en la actividad muscular de deportistas y gimnastas se han descrito 4 etapas, en relación al tiempo y al predominio de alguno de los sistemas energéticos:
Etapa 1, menor de 30 segundos. Predomina el sistema de fosfágenos. A partir del ATP y de la fosfocreatina almacenados dentro de los músculos específicos activados durante el ejercicio se obtiene una enorme cantidad de energía, pero se agota rápidamente. Ejemplos: saltos, 100 metros planos, lanzamientos, levantamiento de pesas, etc.
Etapa 2, entre 30 segundos y 1 minuto 30 segundos. Funcionan los sistemas de glucólisis anaeróbica y de fosfágenos. El primero de ellos produce ácido láctico que comienza a acumularse. Ejemplos: 200 y 400 metros planos, 100 metros de natación, etc.
Etapa 3, entre 1 minuto 30 segundos y 3 minutos. Continúa la glucólisis anaeróbica y comienza a actuar el sistema aeróbico. Los niveles de ácido láctico indicarán la vía predominante. Ejemplos: 800 metros planos, gimnasia, lucha, etc.
Etapa 4, mayor que 3 minutos. Funciona a plenitud el sistema aeróbico. Primero se consume la glucosa y posteriormente ácidos grasos. El ácido láctico empieza a disminuir cuando el sistema aeróbico se estabiliza. Ejemplo: maratón, esquí de fondo, etc.
Cada persona que realiza deportes, gimnasia o cualquier actividad física, debiera tener información básica sobre las fuentes productoras de energía que hacen posible la contracción de nuestros músculos.
Dr. Renato Orellana Chamudis.