CAPÍTULO 3

       Bioenergética del ejercicio y del entrenamiento

      Trent J. Herda y Joel T. Cramer

       A la conclusión del capítulo, el lector:

      •Explicará los sistemas básicos de energía disponibles para suministrar ATP durante el ejercicio.

      •Entenderá procesos como la acumulación de lactato, la acidosis metabólica y las manifestaciones celulares del cansancio.

      •Identificará patrones de depleción y repleción de sustratos con diversas intensidades de ejercicio.

      •Describirá los factores bioenergéticos que limitan el rendimiento.

      •Desarrollará programas de entrenamiento que pongan en evidencia la especificidad metabólica del entrenamiento.

      •Evaluará las exigencias metabólicas y la recuperación del entrenamiento interválico, del entrenamiento con intervalos de gran intensidad y de un entrenamiento de combinación para mejorar la relación entre trabajo y descanso.

      La especificidad metabólica del ejercicio y del entrenamiento se basa en la comprensión del proceso de transferencia de energía en los sistemas biológicos. Los programas de entrenamiento eficaces y provechosos se diseñan cuando se sabe cómo se produce energía para los tipos específicos de ejercicio y cómo la transferencia de energía se modifica mediante regímenes específicos de entrenamiento. Después de definir la terminología esencial de la bioenergética y explicar el papel del trifosfato de adenosina (ATP), este capítulo se adentra en los tres sistemas básicos de energía que reponen el ATP en el músculo esquelético del ser humano. Luego se describe la depleción y repleción de los sustratos, sobre todo su relación con el cansancio y la recuperación, los factores bioenergéticos que limitan el rendimiento y las contribuciones de los sistemas aeróbico y anaeróbico a la captación de oxígeno. Por último, se explica la especificidad metabólica del entrenamiento.

Terminología esencial

      La bioenergética o flujo de energía por un sistema biológico concierne sobre todo a la conversión de macronutrientes —hidratos de carbono, proteínas y grasas, que contienen energía química— en formas de energía biológicamente utilizables. Es la destrucción de los enlaces químicos de estos macronutrientes la que proporciona la energía necesaria para el trabajo biológico.

      La degradación de grandes moléculas en otras más pequeñas, asociada con la liberación de energía, se denomina catabolismo. La síntesis de moléculas más grandes a partir de otras más pequeñas se produce usando la energía liberada en las reacciones catabólicas; este proceso de síntesis se denomina anabolismo. La descomposición de proteínas en aminoácidos es un ejemplo de catabolismo, mientras que la formación de proteínas a partir de aminoácidos es un proceso anabólico. Las reacciones exergónicas son reacciones liberadoras de energía y, por lo general, catabólicas. Las reacciones endergónicas requieren energía y abarcan los procesos anabólicos y la contracción muscular. Metabolismo es la totalidad de reacciones catabólicas o exergónicas y anabólicas o endergónicas de un sistema biológico. La energía derivada de las reacciones catabólicas o exergónicas sirve para activar las reacciones anabólicas o endergónicas por una molécula intermedia, el trifosfato de adenosina (ATP). El trifosfato de adenosina (o adenosina trifosfato o adenosintrifosfato) permite la transferencia de energía de reacciones exergónicas a endergónicas. Sin un aporte adecuado de ATP, la actividad y crecimiento de los músculos no sería posible. Por tanto, está claro que, al diseñar programas de entrenamiento, los especialistas en la fuerza y el acondicionamiento físico tienen que contar con conocimientos básicos sobre el modo en que el ejercicio influye en la hidrólisis y resíntesis de ATP.

      El trifosfato de adenosina se compone de adenosina y tres grupos fosfato (figura 3.1). La adenosina es la combinación de adenina (una base nitrogenada) y ribosa (un monosacárido de cinco moléculas de carbono). La degradación de una molécula de ATP para obtener energía se llama hidrólisis, porque necesita una molécula de agua. La hidrólisis de ATP se cataliza por la presencia de la enzima adenosintrifosfatasa (ATPasa). Específicamente, la miosina ATPasa es la enzima que cataliza la hidrólisis de ATP para el reciclado de puentes cruzados. Otras enzimas específicas hidrolizan ATP en otros puntos, como la bomba de calcio (Ca++-ATPasa) que bombea calcio dentro del retículo sarcoplasmático, y la bomba de sodio-potasio (Na+/K+-ATPasa) para mantener el gradiente de concentración a través del sarcolema después de la despolarización (59). La ecuación siguiente describe los reactivos (izquierda), enzima (en medio) y productos (derecha) de la hidrólisis de ATP:

      donde ADP representa el difosfato de adenosina (solo dos grupos fosfato, figura 3.1), Pi es una molécula de fosfato inorgánico y H+ es un ion de hidrógeno (protón). La continuación de la hidrólisis de ADP segmenta el segundo grupo fosfato y se obtiene monofosfato de adenosina (AMP). La energía liberada primariamente por la hidrólisis de ATP y secundariamente por el ADP permite el trabajo biológico.

      El trifosfato de adenosina se considera una molécula de alta energía porque almacena grandes cantidades de energía en los enlaces químicos de los dos grupos fosfato terminales. Como los miocitos solo almacenan ATP en cantidades limitadas y la actividad requiere un aporte continuo de ATP con que suministrar la energía necesaria para las acciones musculares, los procesos de producción de ATP deben ocurrir en las células.

Sistemas biológicos de energía

      Existen tres sistemas básicos de energía en los miocitos de los mamíferos para la reposición de ATP (85, 122):

      •Sistema del fosfágeno.

      •Glucólisis.

      •Sistema oxidativo.

      En la exposición de la bioenergética asociada con el ejercicio se suelen usar los términos metabolismo aeróbico y anaeróbico. Los procesos anaeróbicos no requieren la presencia de oxígeno, mientras que los mecanismos aeróbicos sí dependen del oxígeno. Los sistemas glucolítico y del fosfágeno son mecanismos anaeróbicos presentes en el sarcoplasma de los miocitos. El ciclo de Krebs —el transporte de electrones— y el resto del sistema oxidativo son mecanismos aeróbicos presentes en las mitocondrias de los miocitos, y requieren oxígeno como aceptor terminal de electrones.

      De los tres principales macronutrientes —hidratos de carbono, proteínas y grasas— solo se metabolizan los hidratos de carbono para obtener energía sin la implicación directa de oxígeno (21). Por tanto, los hidratos de carbono son críticos durante el metabolismo anaeróbico. Los tres sistemas de energía se muestran activos en todo momento; sin embargo, la magnitud de su contribución al trabajo general depende, en primer lugar, de la intensidad de la actividad y, en segundo lugar, de su duración (45, 85).

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