Bioenergética y Sistemas de Producción de ATP

La bioenergética es el estudio de cómo las células transforman la energía química para realizar trabajo. En el músculo en ejercicio, cada contracción se costea con trifosfato de adenosina (ATP), sin embargo, el músculo almacena ATP suficiente solo para unos pocos segundos de esfuerzo intenso, por lo que debe resintetizar ATP continuamente a través de tres sistemas interconectados: el sistema de fosfágenos (ATP-PCr), la glucólisis anaeróbica y la fosforilación oxidativa.

Definition

La bioenergética del ejercicio es el conjunto de vías bioquímicas mediante las cuales el músculo esquelético resintetiza ATP para impulsar la contracción, comprendiendo el sistema de fosfágenos, la glucólisis anaeróbica y la fosforilación oxidativa.

Scope

Este tema abarca el ATP como la moneda energética de la célula, los tres sistemas de suministro de energía y las escalas de tiempo en las que cada uno predomina, y cómo se superponen para satisfacer las demandas del ejercicio de diferente intensidad y duración. Trata la bioenergética como un tema fisiológico y no aborda regímenes de suplementación ni prescripciones de entrenamiento individualizadas.

Core questions

• ¿Por qué el ATP debe resintetizarse continuamente durante el ejercicio en lugar de simplemente almacenarse?
• ¿Qué papeles desempeñan la fosfocreatina, la glucólisis y la fosforilación oxidativa, y en qué escalas de tiempo?
• ¿Cómo se superponen los tres sistemas energéticos en lugar de activarse y desactivarse discretamente?

Key concepts

• El ATP como moneda energética inmediata
• Sistema de fosfágenos (ATP-PCr)
• Fosfocreatina y la reacción de la creatina quinasa
• Glucólisis anaeróbica
• Fosforilación oxidativa
• Continuo de sistemas energéticos y superposición con la intensidad y la duración

Mechanisms

El ATP libera energía utilizable cuando su enlace fosfato terminal es hidrolizado, y la pequeña reserva intramuscular de ATP debe regenerarse tan rápido como se utiliza. El sistema de fosfágenos proporciona el reabastecimiento más rápido: la fosfocreatina dona su fosfato al ADP a través de la reacción de la creatina quinasa, amortiguando el ATP durante los primeros segundos de esfuerzo intenso (Wyss, 2000). A medida que el esfuerzo continúa, la glucólisis anaeróbica descompone la glucosa y el glucógeno en piruvato, produciendo ATP rápidamente pero en cantidad limitada y formando lactato cuando su tasa excede la capacidad oxidativa (Gladden, 2004). Para la actividad sostenida, la fosforilación oxidativa en las mitocondrias oxida carbohidratos y grasas para producir la mayor parte del ATP, con la mezcla de combustibles dependiendo de la intensidad y la duración (Romijn, 1993). Estos sistemas operan simultáneamente y se superponen en lugar de activarse y desactivarse discretamente (McArdle, 2015).

Clinical relevance

El marco de los sistemas energéticos sustenta cómo se describen las pruebas de ejercicio y las respuestas al entrenamiento, y cómo se caracterizan las capacidades metabólicas en la investigación y la fisiología aplicada. Se presenta aquí como información de referencia y no constituye asesoramiento sobre suplementación, entrenamiento o tratamiento.

Evidence & guidelines

Las descripciones se basan en revisiones bioquímicas y fisiológicas y en síntesis de libros de texto sobre el metabolismo energético muscular, en lugar de en guías clínicas; los datos cuantitativos de sustratos se derivan de estudios con trazadores y biopsias (Romijn, 1993; Wyss, 2000).

History

El reconocimiento del ATP como la moneda energética universal y la elucidación del tampón de fosfágenos de la creatina quinasa, la glucólisis y la fosforilación oxidativa transformaron la fisiología muscular del siglo XX, permitiendo que el ejercicio se describiera como un reclutamiento gradual de sistemas energéticos superpuestos (Wyss, 2000; McArdle, 2015).

Key figures

• Markus Wyss
• L. Bruce Gladden
• Edward F. Coyle

Seminal works

• wyss-2000
• gladden-2004
• romijn-1993

Frequently asked questions

¿Cuáles son los tres sistemas energéticos utilizados durante el ejercicio?

El sistema de fosfágenos (ATP-PCr), la glucólisis anaeróbica y la fosforilación oxidativa. Difieren en la rapidez y la cantidad de ATP que pueden suministrar y operan conjuntamente en lugar de uno a la vez.

¿Por qué el músculo no puede simplemente almacenar todo el ATP que necesita?

El músculo almacena ATP suficiente solo para unos pocos segundos de esfuerzo intenso, por lo que debe resintetizarlo continuamente a partir de fosfocreatina, carbohidratos y grasas para seguir contrayéndose.