Fisiología y bioquímica básica

El cuerpo requiere energía para sobrevivir, y las necesidades energéticas se elevan con la actividad física. Y esta energía procede de los alimentos.

La forma en la que nos alimentamos activa diferentes «procesos metabólicos» en nuestro cuerpo, bien para quemar azúcar (glucosa) o para quemar grasa (cuerpos cetónicos).

Bioquímica

La bioquímica es la ciencia que estudia la composición química de los seres vivos, especialmente proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, y las reacciones químicas que sufren estos compuestos, que les permiten obtener energía (catabolismo) y generar biomoléculas propias (anabolismo).

La composición bioquímica de los alimentos (y seres vivos en general) está definida por las distintas maneras en las que pueden unirse:

átomos » moléculas » células » tejidos » órganos » sistemas » organismo completo

¿Cómo se unen los átomos para formar moléculas? A través de los enlaces covalentes (se originan por la compartición de electrones entre dos
átomos. Son los enlaces más fuertes y estables).

Macronutrientes y otras moléculas orgánicas

Hasta ahora hemos hablado de moléculas sencillas y de cómo se relacionan entre sí. Veremos ahora las cuatro familias principales de moléculas orgánicas de la célula, que son carbohidratos, ácidos grasos, aminoácidos y nucleóticos, y cómo uniones de estos elementos básicos generan estructuras de mayor complejidad.

1. Hidratos de carbono o azúcares: Los hidratos de carbono, comúnmente conocidos como azúcares, son una fuente primaria de energía para las células. Estos compuestos están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno, y se clasifican en tres categorías principales: monosacáridos (como la glucosa y la fructosa), disacáridos (como la sacarosa y la lactosa) y polisacáridos (como el almidón y la celulosa en plantas, y el glucógeno en animales).

2. Ácidos grasos: Sirven, al igual que los azúcares, como reserva concentrada de energía, y de hecho los humanos almacenamos mucha más energía en forma de grasa que de glucógeno. Hay distintas formas de clasificar los ácidos grasos: De cadena corta (menos de 6 carbonos), media (de 6 a 12 carbonos) o De cadena larga (más de 12 carbonos). Además se diferencian por su nivel de saturación: saturados, monoinsaturados y poliinsaturados.

3. Proteínas: Es importante entender que cuando hablamos de proteína en el cuerpo no hablamos únicamente de los músculos u órganos, sino también de hormonas, enzimas, neurotransmisores, anticuerpos, etc.

4. Nucleótidos, ADN y ATP: Los nucleótidos son moléculas formadas por la unión covalente de un monosacárido de cinco carbonos (pentosa), una base nitrogenada y un grupo fosfato. Estas moléculas se unen para formar los ácidos nucleicos (ADN y ARN) formando cadenas lineales de miles o millones de nucleótidos, pero realizan también funciones importantes como moléculas libres, por ejemplo en el ATP. Cada nucleótido es un ensamblado de tres componentes:

· bases nitrogrenadas (Adenina, Guanina, Timina y Citosina),
· pentosa (ribosa, por ejemplo en el ARN o desoxirribosa, en el ADN),
· ácido fosfórico (AMP, ADP o ATP).

ATP (Adenosin Trifosfato)

El ATP es como la “barra Ki de energía” de tu cuerpo, especialmente importante durante el entrenamiento de fuerza. Es lo único que pueden consumir nuestros músculos para funcionar Imagina que cada vez que haces un ejercicio, como levantar una pesa, tu cuerpo “gasta” una cierta cantidad de esta barra Ki de energía para obtener la energía necesaria para realizar esa acción.

Los enlaces de fosfato en la molécula de ATP son clave aquí. Estos enlaces son como resortes muy tensos debido a que cada fosfato tiene una carga negativa. Las cargas iguales se repelen, así que puedes imaginar que estos fosfatos están constantemente intentando alejarse unos de otros, como si fueran los polos iguales de dos imanes que se repelen. Esta tensión es lo que almacena mucha energía.

Cuando tu cuerpo necesita energía rápidamente durante tu entrenamiento, como en una serie intensa de levantamientos, rompe uno de estos enlaces de fosfato en la molécula de ATP. Al hacerlo, libera la energía almacenada en ese “resorte tenso”, proporcionándote la energía necesaria para contraer tus músculos y mover las pesas.

Sin embargo, el ATP no es ilimitado y se gasta rápidamente, por lo que tu cuerpo tiene que rehacer constantemente más ATP a partir de otras fuentes de energía que tienes almacenadas, como la glucosa o la grasa. Es por eso que te cansas después de hacer varias repeticiones intensas y necesitas descansar un poco para que tu cuerpo pueda reponer sus reservas de ATP y estés listo para la siguiente serie de ejercicios.

Entender cómo funciona puede ayudarte a comprender por qué es importante tanto el entrenamiento como los periodos de descanso para mantener tu rendimiento, de lo contrario, producirá una bajada en la intensidad del ejercicio de manera natural.

Rutas metabólicas

Los procesos bioquímicos que en conjunto forman el metabolismo se denominan rutas metabólicas, es decir, son como las rutas de tu cuerpo por las que fluye y se transforma la energía y los componentes esenciales para la vida. Se pueden clasificar en tres tipos principales:

1. Rutas Catabólicas: Es el proceso general de descomposición y liberación de energía en el metabolismo. Son como máquinas de reciclaje en tu cuerpo. Descomponen moléculas grandes, como los carbohidratos y las grasas, en partes más pequeñas, liberando energía en el proceso. Esta energía se utiliza para formar ATP. Ejemplos de estas rutas incluyen la glucólisis, donde la glucosa se descompone, y la beta-oxidación, que descompone los ácidos grasos.

2. Rutas Anabólicas o Biosintéticas: Son como fábricas que construyen moléculas complejas. Utilizan energía, a menudo en forma de ATP, para construir componentes esenciales como proteínas, ácidos nucleicos y lípidos a partir de moléculas más pequeñas. Un ejemplo es la gluconeogénesis, que crea glucosa a partir de sustratos como aminoácidos, lactato, piruvato o glicerol. Estas rutas son parte del anabolismo, el proceso de construcción y síntesis en el metabolismo.

3. Rutas Anfibólicas o Híbridas: Son rutas mixtas, catabólicas y anabólicas, como el ciclo de Krebs (también llamado ciclo del ácido cítrico), y es mixto porque genera energía por un lado, pero también produce precursores para muchas biomoléculas, como aminoácidos. Por tanto, este ciclo juega un papel doble, tanto catabólico (descomponiendo) como anabólico (construyendo).

Sistemas energéticos

El ejercicio depende de un suministro continuo de energía durante largos períodos. Contamos con tres sistemas energéticos que regeneran constantemente el ATP gastado.

Nuestro cuerpo almacena una mínima cantidad de ATP: menos de 100g.

1. Anaeróbico aláctico (o de fosfágenos): Sistema es tu fuente de energía rápida para esfuerzos de alta intensidad y corta duración, como levantar pesas pesadas o sprints cortos. Funciona SIN oxígeno (anaeróbico) y NO produce lactato (aláctico). Utiliza pequeñas cantidades de ATP almacenado en tus músculos y la fosfocreatina, que puede regenerar rápidamente el ATP. Este sistema te proporciona energía no más de 8-10 segundos y es ideal para ejercicios explosivos y de corta duración.

2. Anaeróbico láctico (o glucolítico): Para esfuerzos de intensidad moderada a alta que duran de unos pocos segundos hasta alrededor de un minuto. Nuestros músculos (e hígado) almacenan también glucógeno. También funciona SIN oxígeno (anaeróbico), pero, a diferencia del sistema de fosfágenos, produce lactato (láctico) como subproducto, que puede contribuir a la fatiga muscular. Es utilizado en actividades como series prolongadas de levantamientos de pesas o sprints de mediana duración.

3. Aeróbico (oxidativo): Sistema de larga duración, se activa para esfuerzos sostenidos de más de un par de minutos. Cuando disminuyen las reservas de glucógeno, debemos hacer uso de nuestro sistema oxidativo, a diferencia de los dos primeros, requiere oxígeno (aeróbico) para funcionar. Es la forma más lenta de obtener ATP, pero puede generar energía durante horas, por lo que es el sistema más eficiente en términos de producción de ATP y utiliza tanto carbohidratos como grasas como fuente de energía. Este sistema es crucial en actividades de resistencia como correr largas distancias, ciclismo o natación prolongada, así como en tu vida diaria.

Cada uno de estos sistemas energéticos juega un papel vital dependiendo de la duración e intensidad del ejercicio. Para un entrenamiento de fuerza efectivo y una actividad diaria óptima, es importante comprender cómo funcionan y cómo se complementan entre sí.

¿Existe alguna forma de categorizar los ejercicios de fuerza en base a estos tres tipos de sistemas energéticos?

Sí, los ejercicios de fuerza pueden categorizarse según los tres sistemas energéticos principales: anaeróbico aláctico, anaeróbico láctico y aeróbico. La categorización depende de la duración e intensidad del ejercicio:

Es importante recordar que estos sistemas energéticos no funcionan de forma aislada. Durante un entrenamiento, especialmente en sesiones variadas y complejas, es probable que se activen todos en diferentes momentos.

Integración de sistemas o Metabolismo de los Sustratos:

Carbohidratos: La glucosa y el glucógeno son los sustratos principales para la producción de ATP, especialmente en las fases iniciales del ejercicio y en actividades de alta intensidad.

Grasas: En actividades aeróbicas prolongadas y en reposo, las grasas almacenadas (triglicéridos) son una fuente importante de energía.

Proteínas: Aunque no son una fuente principal de energía durante el ejercicio, las proteínas pueden ser utilizadas, especialmente en ejercicios de resistencia prolongados y en condiciones de déficit energético.

Anaeróbico vs Aeróbico

Con el entrenamiento regular, el cuerpo se adapta aumentando la eficiencia y capacidad de estos sistemas energéticos. Por ejemplo, el entrenamiento de resistencia mejora la capacidad aeróbica, mientras que el entrenamiento de fuerza potencia los sistemas anaeróbicos.

Es importante acostumbrar nuestro cuerpo a utilizar todos estos sistemas de manera eficiente.

En resumen, el cuerpo utiliza una combinación de sistemas energéticos y rutas metabólicas para satisfacer las necesidades energéticas de diferentes tipos y duraciones de actividad física. La integración y eficiencia de estos sistemas son fundamentales para el rendimiento deportivo y la salud general.