Fisiologia Humana Clase 2.pdf

FISIOLOGIA HUMANA

Lic. Ernesto Godoy

ENERGIA PARA LA ACTIVIDAD CELULAR •Normalmente, entre el 60% y el 70% de la energía total del cuerpo humano se degrada a calor. •La energía se almacena en los alimentos en forma de hidratos de carbono, grasas y proteínas.

Fisiología del Esfuerzo y del Deporte, Wilmore y Costill, 5ta edición, 2004

LAS FUENTES ENERGETICAS •Los alimentos se componen principalmente de C, H, O y, en el caso de las proteínas, de N. •Los alimentos no se usan directamente para las operaciones celulares si no que son los enlaces de sus moléculas los que liberan la E° dentro de las células. Esta E° se almacena en un compuesto altamente energético denominado adenosin trifosfato (ATP) Fisiología del Esfuerzo y del Deporte, Wilmore y Costill, 5ta edición, 2004

APORTE CALORICO DE MACRONUTRIENTES y DE ALCOHOL

Carbohidratos

4 kcal/g

Proteínas

4 kcal/g

Grasas

9 kcal/g

Alcohol

7 kcal/g

Se lee 4 kilocalorías por gramo de CHO o 1 gramo de CHO aporta 4 kilocalorías

FUENTES DE E° según INTENSIDAD DEL EJERCICIO Tipo de actividad

Uso de combustible (U: unidades)

E° a partir de CHO

E° a partir de grasas

Reposo

Se consume poca E° (100 U)

10% (10 U)

90% (90 U)

Moderado

Se consume E° moderada (2000 U)

50% (1000 U)

50% (1000 U)

Intenso

Se consume mucha E° (30 000 U)

90% (27 000 U)

10% (3000 U)

Adaptado de Necesidades Nutricionales de los Atletas, Dr. Fred Brouns, 1ra edición

DIFERENCIAS ENTRE RESERVAS E° GRASAS Y CHO Hombre 80 kg

CHO

Grasas

Músculo

350 - 400 g 1 600 kcal

Hígado

75 - 100 g

Plasma Tejido adiposo Total de reservas

300 g

2 700 Kcal

400 Kcal

-

-

5g

20 Kcal

5g

45 Kcal

-

-

11 200 g

101 000 Kcal

11 500 g

104 000 Kcal

400 - 500 g 2 000 Kcal

Necesidades Nutricionales de los Atletas, Dr. Fred Brouns, 1ra edición

BIOENERGETICA PRODUCCION DE ATP

COMO SE COMPONE EL ATP •Una molécula de ATP se compone de adenosina (1 molécula de adenina + 1 molécula de ribosa) combinada con 3 grupos fosfatos inorgánicos (Pi). •La enzima ATPasa actúa sobre los fosfatos y los separa liberando E°, esto reduce el ATP a ADP. Fisiología del Esfuerzo y del Deporte, Wilmore y Costill, 5ta edición, 2004

ADENOSIN TRIFOSFATO

ATP

ADP

• Adenosin trifosfato

• Adenosin difosfato

AMP • Adenosin monofosfato

PRODUCCION DE ATP •Las células generan ATP mediante 3 métodos: 1. El sistema ATP-FC 2. El sistema glucolítico 3. El sistema oxidativo

LA CREATINA (Cr) •Es un ácido orgánico nitrogenado. La creatina se sintetiza a partir de los AA arginina, glicina y metionina. •Entre el 90 y 95% de la creatina del cuerpo se encuentra en los músculos.

EL SISTEMA ATP-FC •Es el más sencillo de los sistemas energéticos. •Su E°no se utiliza para trabajo celular; casi toda su E° se utiliza para reconstruir el ATP a partir del ADP.

ENERGIA DE LA FOSFOCREATINA •El enlace fosfato de alta E° de la fosfocreatina tiene mas E° que el del ATP, 10.300 calorías por mol, comparadas con las 7.300 para la unión de ATP. •Por tanto, la fosfocreatina puede proporcionar fácilmente E° suficiente para reconstituir el enlace de alta E° del ATP. •Además, la mayoría de las células musculares presentan de 2 a 4 veces mas fosfocreatina que ATP. Tratado de Fisiología Médica, Guyton y Hall, 10ma edición, 2001

EL SISTEMA ATP-FC 1. Es un proceso rápido 2. No requiere una estructura especial 3. No requiere O (es un sistema anaeróbico)

4. Duración del proceso: 3 a 15 segundos

EL SISTEMA GLUCOLÍTICO •En este sistema hay producción de ATP por descomposición de la glucosa (la glucólisis).

GLUCOLISIS •El glucógeno almacenado en el musculo se puede romper en glucosa y esta glucosa ser utilizada para obtención de E°. •La fase inicial de este proceso, denominado glucolisis, se produce sin la utilización del O, por lo que se le conoce como metabolismo anaeróbico.

GLUCOLISIS TRABAJO ANAEROBICO intensidad

ACIDO LACTICO

ACIDO PIRUVICO

TRABAJO AEROBICO cardiovascular

ACETIL COA

DESTINO DEL ACIDO PIRUVICO •Normalmente, el ac. pirúvico entra en la mitocondria de las células musculares y reacciona con el O para formar todavía muchas mas moléculas de ATP.

DESTINO DEL ACIDO PIRUVICO •Sin embargo, cuando la cantidad de O no es suficiente para que tenga lugar esta segunda fase (fase oxidativa) del metabolismo de la glucosa, la mayor parte del acido pirúvico se convierte en ácido láctico, el cual difunde fuera de las células musculares hacia el liquido intersticial y la sangre. •Por tanto, gran parte del glucógeno muscular se transforma en acido láctico.

GLUCOLISIS

Carbohidratos Glucosa Piruvato Acido láctico

ACETIL-CoA Citrato

Oxalacetato

Cis-aconitato Malato

CICLO DE KREBS

Fumarato

Isocitrato α-Cetoglutarato

Succinato

GLUCOLISIS TRABAJO ANAEROBICO intensidad

ACIDO LACTICO

ACIDO PIRUVICO

TRABAJO AEROBICO cardiovascular

ACETIL COA

EL SISTEMA OXIDATIVO •Es el más complejo de los tres sistemas energéticos. También se le llama respiración celular debido al uso de O. •Es un proceso aeróbico que se realiza en las MITOCONDRIAS y produce una tremenda cantidad de E°.

Sistema energético Sistema fosfocreatina (PCr)

Glucólisis anaeróbica (sistema ácido láctico)

Glucólisis aeróbica

Sistema oxidativo (metabolismo aeróbico)

Característica del sistema Producción anaeróbica de ATP a partir de reservas de fosfocreatina.

Duración del sistema Utilizado en actividades de intensidad máxima.

Utilizado en actividades de muy alta Producción anaeróbica de ATP a partir intensidad la cual excede la capacidad de la degradación de glucosa y de del atleta en recuperar suficiente glucógeno (se produce ácido láctico). oxígeno (producción de ATP no más de 2 min).

Producción aeróbica de grandes cantidades de ATP a partir de la degradación de glucógeno.

Utilizado en actividades de alta intensidad que requieren alto volumen de ATP. Hay capacidad del atleta en recuperar O2.

Utilizado en actividades de baja Producción aeróbica de ATP a partir intensidad y larga duración. de la degradación de carbohidratos y Puede producir gran volumen de ATP sin de grasas. gran producción de residuos limitantes. Advanced Sports Nutrition, Dan Benardot, 2006

LA OXIDACION de los CARBOHIDRATOS •La producción oxidativa de ATP abarca 3 procesos: 1. La Glucólisis. 2. El Ciclo de Krebs. 3. La Cadena de transporte de electrones.

1. LA GLUCOLISIS (lisis: descomposición) •El proceso de glucólisis se produce con o sin O. •El oxígeno solo determina el destino del producto final, o sea del ácido pirúvico. •Si hay O el ácido pirúvico se convierte en un compuesto llamado acetilcoenzima A (acetil CoA). •Si no hay O se produce ácido láctico.

Glucólisis aeróbica y anaeróbica Carbohidratos Glucosa Piruvato Acido láctico

ACETIL-CoA Citrato

Oxalacetato

Cis-aconitato Malato

CICLO DE KREBS

Fumarato

Isocitrato α-Cetoglutarato

Succinato

2. EL CICLO DE KREBS •El ciclo de Krebs es una sucesión de reacciones químicas para generar E°. •En este ciclo se “oxidan” los productos finales de los carbohidratos, proteínas y grasas.

CICLO DE KREBS

3. LA CADENA de TRANSPORTE de ELECTRONES •Durante la glucólisis y el ciclo de Krebs se libera H. Si este H permanece en el sistema entonces el interior de la célula se vuelve demasiado ácido. •El H es llevado a la cadena transportadora de electrones y libera su electrón; luego el H se combina con el O para dar agua y así evita la acidez del medio interno.

3. LA CADENA de TRANSPORTE de ELECTRONES •Los electrones liberados pasan una serie de reacciones y finalmente se forma el ATP a partir del ADP. •Este proceso necesita O y por eso recibe el nombre de sistema oxidativo.

Metabolismo energético CHO

PROTEINAS

LIPIDOS

GLUCOSA

AMINOACIDOS

ACIDOS GRASOS BETA OXIDACION

PIRUVATO ACETIL-CoA

ACIDO LACTICO Oxalacetato Malato

Citrato

CICLO DE KREBS

Cis-aconitato Isocitrato

Fumarato

α-Cetoglutarato

Succinato

Cadena de transporte de electrones

LA OXIDACION DE LAS GRASAS •Si bien los TG, los fosfolípidos y el colesterol se clasifican como grasas, solo los triglicéridos (TG) son la fuente más importante de energía.

Fisiología del Esfuerzo y del Deporte, Wilmore y Costill, 5ta edición, 2004

LA OXIDACION DE LAS GRASAS •Los TG se almacenan en las células grasas (adipocitos) y también se almacenan en las fibras musculares esqueléticas. •Los TG se descomponen en una molécula de glicerol y 3 ácidos grasos libres y éstos ácidos grasos se metabolizan en un proceso llamado beta oxidación. Síndrome metabólico..¿enfermedad metabólica? Jorge Braguinsky y ACINDES. 2006

LA OXIDACION DE LAS GRASAS •El metabolismo de las grasas sigue el mismo camino que el de los CHO. •La diferencia está en que la combustión completa de una molécula de AG requiere más oxígeno porque contiene considerablemente mas carbono que una molécula de glucosa. Fisiología del Esfuerzo y del Deporte, Wilmore y Costill, 5ta edición, 2004

LA OXIDACION DE LAS GRASAS PRODUCCION TOTAL DE ATP

Acido palmítico (16 carbonos)

129 moléculas ATP

Glucosa

38 moléculas ATP

Glucógeno

39 moléculas ATP

LA OXIDACION DE LAS GRASAS •Se debe recordar que ninguna célula del organismo tiene la capacidad de aumentar de volumen que tiene potencialmente la célula grasa. •El volumen de la célula grasa, llamada adipocito, se puede expandir hasta 8 veces su tamaño. Síndrome metabólico..¿enfermedad metabólica? Jorge Braguinsky y ACINDES. 2006

GLUCOSA Y ACIDO PALMITICO

METABOLISMO DE LAS PROTEINAS •Los aminoácidos pueden ser utilizados como energía. Las proteínas aportan 4 kcal/g •Algunos AA pueden convertirse en glucosa.

METABOLISMO DE LAS PROTEINAS •Cuando los AA son catabolizados, una parte del nitrógeno liberado se usa para formar nuevos AA, pero el nitrógeno restante no puede ser oxidado por el cuerpo. •Ese nitrógeno es convertido en urea y luego es excretado.

EL METABOLISMO

EL METABOLISMO •Es el conjunto de reacciones bioquímicas de la célula cuyo fin general es el intercambio de materia y energía con su entorno.

ANABOLISMO y CATABOLISMO •El metabolismo se puede dividir en dos fases: EL ANABOLISMO se define como un metabolismo constructivo; se caracteriza por la conversión de sustancias simples en otras mas complejas. EL CATABOLISMO es un proceso metabólico complejo en el que se libera energía mediante la destrucción de sustancias complejas para formar compuestos simples. Diccionario Mosby pocket de medicina y ciencias de la salud, Harcourt, 2004

RITMO METABOLICO BASAL (RMB) o RITMO METABOLICO EN REPOSO •Es la cantidad mínima de energía requerida por nuestro cuerpo para mantener las funciones celulares básicas. •El RMB está directamente relacionado con la masa magra y con el área de la superficie corporal.

FACTORES QUE AFECTAN EL RMB Edad

El RMB se reduce gradualmente con el progreso de la edad.

Temperatura El RMB se incrementa con el incremento de la corporal temperatura. Estrés

El estrés incrementa la actividad del sistema nervioso simpático, que incrementa el RMB.

Hormonas

La tiroxina de la glándula tiroides y la adrenalina de las suprarrenales incrementan el RMB.

LA SUPERCOMPENSACION •Es un mecanismo fisiológico de adaptación al entrenamiento. •La nutrición y el descanso son factores fundamentales en la supercompensación ya que se necesita energía y tiempo de recuperación.

COMPENSACION NEGATIVA

•Para perder casi medio kilo (453 g) se necesita 3500 cal. Medio kilo de grasa contiene 3500 calorías. •1 km caminando quema aproximadamente 63 cal. Se necesitaría 55 km caminando para quemar medio kilo de grasa sin modificar la dieta. •Si trotas 4km en 30 minutos 4/semana harías 16 km/sem entonces necesitas 3 semanas y media para perder medio kilo de grasa. Health beat. Harvard Medical School

•Si reduces 250 calorías a la dieta en 2 semanas pierdes medio kilo de grasa.

•Si reduces 250 calorías al día y caminas 30 minutos al día pierdes medio kilo de grasa a la semana. •Si reduces mas calorías y entrenas mas el proceso se acelera sustancialmente. Health beat. Harvard Medical School