METABOLISMO: Proteinas, Hidratos y Grasas

METABOLISMO de las proteinas

las proteinas constituyen una base para el crecimiento y desarrollo de organos y tejidos. El crecimiento precisa de aminoacidos como sustrato de construccio, y se sabe que es un aporte insuficiente de nitrogeno en general o de aminoacidos esenciales ( aquellos que no pueden ser sintetizados por el cuerpo humano ) en particular se asocia a dificultades de crecimiento, especialmente del tejido muscular, asi como a trastornos de salud. A continuacion, descubriremos brevemente de que manera las proteinas forman parte de funciones biologicas importantes, y como se ven estas influidas por el ejercicio.

·Reservas de pr : el organismo posee 3 depositos fundamentales de proteinas funcionales, cuyos aa pueden ser utilizados en condiciones de sobreesfuerzo.

·A- proteinas y aa plasmaticos:la albumina y la hemoglobina son las dos principales pr. Plasmaticas ambas participan en procesos de transporte y sus niveles pueden reducirse como consecuencia de una ingesta cronicamente insuficiente de pr.ya constituyen una parte importante de las cadenas metabolicas de produccion de energia, puede deducirse que cualquier reduccion en sus niveles ira asociado a disminucion del rendimiento.se sabe que la reduccion de hemoglobina disminuye la capacidad de transporte de oxigeno y por ende la resistencia.

Los aa plasmaticos son la reserva central disponibles para el metabolismo y sintesis de pr. Funcionales. La escasez de cualquier aa no esencial determina que el organismo comience a producirlo, pero si la escasez es de aa esenciales se deben consumir mayor cantidad de alimentos proteicos o se degradaran las proteinas funcionales presentes en el organismo y que contengan estos aa en su estructura.tras ello se incorporan a las reservas plasmaticas.

Los aa poseen un gran numero de funciones clave en los procesos energeticos (precursores en la gluconeogenesis y sintesis de hormonas) y en el sistema nervioso central( neurotransmisores).

Se conoce que el ejercicio va asociado a cambios a la composicion de aa plasmaticos . Se ha demostrado que los aa de cadena ramificada (aacr: leucina, isoleucina y valina) contribuyen a la produccion de energia durante el ejercicio disminuyendo su concentracion plasmatica. Esto trae 2 consecuencias:

- el nitrogeno que se libera en la degradacion da lugar a la formacion de nitrogeno amoniacal( un producto toxico que origina cansancio).

- la relacion entre los aacr y otros aa cambiara. Como consecuencia algunos aa precursores de hormonas aumentaran su paso a traves de la barrera hematoencefalica y aumentaran sus concentraciones en el cerebro, influyendo en la neurotransmicion y la fatiga.

·B- proteinas musculares : la masa muscular es la mayor reserva de proteinas del organismo. Ademas de las propiedades funcionales de estas proteinas musculares, que le permiten contraerse y, por lo tanto, producir trabajo mecanico, se ha llegado a pensar que contituyen la fuente de aporte de aa durante las condiciones de inanicion. El ayuno prolongado se caracteriza por una disminucion de la masa muscular. En estas circunstancias, la degradacion del tejido muscular puede lograr tres tipos de objetivos:

1 ) liberacion de aminoacidos para que sean utilizados en la produccion de energia y en el mantenimiento de un nivel normal de glucosa en sangre ( gloconeogenesis )

2 ) aporte de aminoacidos esenciales que permitan mantener la composicion normal de los aminoacidos plasmaticos.

3 ) liberacion de glutamina, con el objeto de mantener unos niveles normales de esta en plasma, lo que parece ser importante para la inmunocompetencia y la funcion intestinal normal.

ademas de estos aspectos importantes en lo que se refiere al metabolismo, pueden aparecer reducciones en las pr. Musculares como resultado de cambios en la relacion de hormonas anabolicas y catabolicas.

·Influencia del ejercicio: durante el ejercicio se pierde nitrogeno y aumenta la oxidacion de aa. Se ha demostrado que algunos aa se liberan del musculo con el ejercicio intenso. Los microtraumatismos infringidos a las fibras musculares a causa del sobreesfuerzo mecanico pueden determinar perdida de aa y proteinas, aparte los procesos de reparacion requieren gran suministro de aa.

Proteinas viscerales: los tejidos viscerales constituyen, tras la masa muscular, la segunda mayor reserva de proteinas. Se ha observado que los tejidos viscerales contribuyen significativamente al intercambio interorganico de aa durante el ayuno o el sobreesfuerzo fisico determinado por la enfermedad. El ejercicio puede determinar un aumento en la contribucion de las proteinas viscerales en el intercambio de aminoacidos entre los organos. Sin embargo, se duda acerca de la contribucion cuantitativa de aa derivados de la reserva visceral a la produccion de glucosa por parte del higado y a las perdidas de nitrogeno durante y despues del ejercicio. Auque se sugirio años atras que las perdidas de nitrogeno determinadas por el ejercicio se derivan principalmente de las proteinas musculares, existen algunas evidencias recientes que indican que los tejidos viscerales pueden contribuir significativamente, al verse sometidos a una reduccion importante de su flujo sanguineo que puede llegar a la isquemia (especialmente de colon ) en algunas circunstancias. Un estudio reciente acerca de los efectos del ejercicio sobre el recambio intestinal de proteinas mostro que durante el ejercicio aparecia una disminucion en la sintesis proteica y un aumento en la degradacion. De lo expuesto en apartados anteriores, puede deducirse que la razon principal para la existencia de perdidas netas de proteinas (nitrogeno ) durante el ejercicio de resistencia es la utilizacion de aa, llegados desde distintas reservas, en el metabolismo intermediario y energetico. Se sabe que este proceso se intesifica durante el sobreesfuerzo energetico, tal como el aparecido en el curso de un estado de alta demanda de energia con el glucogeno agotado, lo cual lleva a un balance negativo de nitrogeno.

·Oxidacion de aa: luego de la degradacion de los aa se producen compuestos intermediarios del metabolismo, que se pueden convertir en glucosa o que se puede oxidar en el ciclo del acido citrico. La mayoria de los aminoacidos se oxidan en el higado y algunos de ellos ( los aminoacidos de cadena ramificada ) tambien en el musculo. La oxidacion de los aminoacidos tiene lugar en las mitocondrias y siempre se ve incrementada durante los periodos de ejercicio fisico. Este incremento de la oxidacion es fundamentalmente resultado de un cambio en el medio hormonal anabolico - catabolico hacia el catabolismo. La oxidacion de los aminoacidos se ve aun mas potenciada cuando se da un agotamiento de las reservas de hidratos de carbono en el organismo. Existen estudios de los que parece desprenderse que a causa de esto se produce un y ncremento de las necesidades de aminoacidos del orden 1.2 a 1.8 g / kg de peso corporal y dia en atletas de resistencia que se entrenan diariamente.

·Metabolismo energetico : durante la fase inicial de la practica de un ejercicio fisico repentino, la cantidad adicional de energia que se necesita se produce fundamentalmente por la degradacion del glucogeno muscular en lactato. La glucosa en sangre no representa una contribucion importante durante los primeros minutos de la practica del ejercicio. En este estadio debe incrementarse la glucogenolisis en el higado.

el lactato asi formado entra en el torrente sanguineo y es captado por el higado, el corazon y los tejidos musculares no activos donde, o bien se oxida o bien es vuelto a transformar en glucosa. En un estadio posterior , cuando la produccion de glucosa por parte del higado ya resulta significativa, el musculo empieza a usar la glucosa en sangre para la produccion de energia. Ademas, la lipolisis en los adipocitos ( proceso que al principio crece de manera lenta ) produce elevados niveles de acidos grasos en la sangre, por lo que aumenta la contribucion a la produccion de energia por parte de los acidos grasos. Los acidos grasos se oxidan en el musculo y en el higado.

los cuerpos cetonicos que se obtienen a partir de la oxidacion incompleta de la grasa en el higado, son captados por el corazon y el musculo desde la sangre para su oxidacion final. Con el aumento del sobreesfuerzo ( estres ) metabolico, en especial en condiciones de agotamiento de carbohidratos, la sintesis de las proteinas puede verse disminuida, asi como incrementada la degradacion de los aminoacidos.

la degradacion de los aminoacidos en el musculo y en el higado produce al final urea, que se excretara con la orina y el sudor. La cadena carbonada de los aminoacidos entrara a formar parte del ciclo del acido citrico en el higado, donde se empleara para la gluconeogenesis y, en el musculo, donde se oxidara. Con la continuacion de la practica del ejercicio fisico, asi como durante el ayuno se producira un agotamiento de las reservas endogenas de hidratos de carbono en el higado y en musculo. Si no se fabrica glucosa apartir de los precursores del higado y en el riñon que pueden tomar parte en la gluconeogenesis, los niveles de glucosa en sangre caeran drasticamente.

Las sustancias que pueden participar en la gluconeogenesis son los aminoacidos, el glicerol y el lactato. Al mismo tiempo, se ve potenciada hasta el maximo la oxidacion de la grasa, produciendo una disminucion de las necesidades de hidratos de carbono. Los cuerpos cetonicos producidos por el metabolismo de la grasa en el higado seran metabolizados por el corazon, el musculo y, si se da un ayuno prolongado, tambien por el cerebro. Bajo estas circunstancias, la capacidad maxima de trabajo se vera reducida hasta aproximadamente el 50 % debido a la carencia de hidratos de carbono.

METABOLISMO DE LOS HIDRATOS DE CARBONO

·Reservas:en el organismo los hidratos de corbono se almacenan en forma de largas cadenas formadas por unidades de glucosa, que se localizan en el hígado y los músculos y se denominan glucogeno.

·Glucogeno hepático: alcanza una reserva de 100 gr aprox.. Estas reservas son mas grandes después de las comidas pero disminuyen entre las mismas y especialmente por la noche.

·Influencia del ejercicio: durante el ejercicio físico se producen una serie de regulaciones metabólicas y hormonales, que llevan a una mayor captación de glucosa sanguínea por parte de los músculos que trabajan, con objeto de suministrar energía para la contracción. Para evitar que el nivel de glucosa en sangre descienda hacia cifras demasiado bajas, el hígado se vera estimulado simultáneamente para suministrar glucosa al torrente sanguíneo, fundamentalmente desde la reserva hepática de glucogeno y en menor grado desde la gluconeogenesis. Tan pronto como se agotan los depósitos de glucogeno del hígado, y si continua en aumento la utilización de glucosa por los tejidos activos, la glucosa en sangre descenderá hasta hipoglucemia. esta situación critica induce una movilización máxima de las grasas y también una degradación y utilización de las proteínas. La captación de glucosa por el músculo disminuirá hasta niveles marginales, y los músculos en ejercicio dependerán totalmente de los sistemas locales de suministro de hidratos de carbono o del aporte indirecto por suministros externos de glucosa apareciendo fatiga local y central.

·Glucogeno muscular: en el tejido muscular se almacena 300gr en los individuos sedentarios y hasta 500gr en personas entrenadas, esto equivale energéticamente entre 1200 y 2000 cal.

·Influencia del ejercicio: la utilización cuantitativa de glucogeno muscular para la producción de energía destinada a la contracción del músculo depende del grado de entrenamiento y de la duración e intensidad del ejercicio. Distintas investigaciones han demostrado que, además de la mínima reserva rica en energía que se encuentra inmediatamente disponible bajo las forma de fosfatos ricos en energía ( trifosfato de adenosina y fosfato de creatina ),que es capaz de suministrar energía durante un periodo máximo de 15 segundos, la mayoría de la energía liberada durante el trabajo muscular se deriva de dos fuentes de combustible principales, los hidratos de carbono y las grasas.

El uso de estas dos fuentes nunca es mutuamente exclusivo. Sin embargo, dependiendo de la intensidad del ejercicio, uno de estos combustibles puede pasar a ser el principal proveedor de energía. Por ejemplo, durante el reposo, prácticamente la totalidad de la energía precisa para el metabolismo basal se deriva de las grasas, con excepción de la requerida por el sistema nervioso central y los glóbulos rojos, que dependen de la glucosa sanguínea. La relación posible de suministro de energía en esta situación puede ser del orden de 90 % grasas:10 % h.c. durante una situación de mayor actividad, por ejemplo, trabajo físico o una actividad deportiva moderadamente intensa, el organismo movilizara una cantidad adicional de glucosa desde las reservas de glucogeno de hígado y músculo para conseguir energía, inducido por los sistemas de control metabólicos, hormonales y nerviosos. Al mismo tiempo, aumenta la movilización de ácidos grasos, hasta alcanzar un estado estacionario metabólico después de algún tiempo ( aproximadamente 20 minutos). En este momento, la relación posible de suministro de energía entre grasas y h.c seria del 50 %: 50 %. A mayores intensidades, el organismo comenzara a utilizar cada vez mas h.c esto significa, que durante las actividades deportivas de alta intensidad, los h.c pasan a ser el combustible mas importante. La relación entre grasas y h.c puede alcanzar ahora cifras de 10 % : 90 %. El glucogeno es un polímero de la glucosa. Se trata de una forma de almacenanamiento de glucosa tanto en los músculos como en el hígado que funciona en el ser humano de manera semejante a como lo hace el almidon en las plantas. El glucogeno se sintetiza y degrada en el citoplasma por medio diferentes enzimas. Durante el proceso de síntesis, la glucosa se fosforiliza a glucosa -1 fosfato que se transforma después en glucosa - udp, que se convierte luego en glucogeno al unirse a otras moléculas como ellas, por medio de la acción de la enzima glucogeno - sintetasa. Cuando la cantidad de glucosa resulta insuficiente, el glucogeno se degrada bajo la acción de la enzima glucogeno - fosforilasa. El glugeno se sintetiza principalmente en periodos en los que la cantidad de glucosa presente en las células es mayor que la cantidad precisada para la producción de energía. El metabolismo del glucogeno en el hígado regula los niveles de glucosa en sangre. Después de las comidas, la glucosa y la fructosa se captan en el hígado, lo que conduce a un almacenamiento del glucogeno en este órgano. Tanto durante la noche como durante el ayuno, se degrada el glucogeno hepático para mantener normales los niveles de glucosa en la sangre.

El glucogeno muscular tiene como objetivo principal el servir de fuente de energía rápida disponible en cualquier situación de trabajo muscular intenso repentino.

·Metabolismo del glucogeno: tanto la síntesis como la degradación del glucogeno en el hígado y en el músculo se encuentran regulados por un elevado números de factores. La síntesis tendrá lugar normalmente cuando el suministro de las “ unidades constituyentes “ de glucosa sea superior al de las necesidades de este compuesto para la producción de energía, es decir, cuando se incremente la cantidad de glucosa en el interior de las células. Esta situación se produce después de las comidas, cuando durante un estado de relajación física y la absorción de hidratos de carbono produce un aumento de los niveles de glucosa en sangre en un medio hormonal que favorece la síntesis. Por lo tanto, los niveles de insulina serán altos, y bajos los de glucagon y hormonas del estrés. Cuando se produce esta situación, las células captan glucosa a la vez que se activa (+ ) la enzima glucogeno - sintetasa y se inhibe ( - ) la glucogeno - fosforilasa. Cuando se da una situación en la que se precisa energía de una manera rápida, diversas señales procedentes del sistema nervioso central y de origen hormonal harán que aumenten los niveles de hormonas del estrés y de glucagon y que disminuyan los niveles de insulina. Se producirá una inhibición ( - ) de la enzima glucogeno - sintetasa, a la vez que se activara (+ ) la enzima degradadora glucogeno - fosforilasa. Estos procesos tienen como resultado la liberación de glucosa - 1 - fosfato a partir de las reservas de glucogeno.

Metabolismo de glucosa: cuando se emplea la glucosa para producir energía, la glucosa sigue el proceso de glucolisis por el que se convierte a través de pasos intermedios en piruvato. Dependiendo de la cantidad de energía que se precise, el piruvato se puede transformar en una gran medida en ácido láctico.Por el contrario en las competiciones deportivas de resistencia sobre todo, el piruvato puede seguir un proceso energético que implica mecanismos oxidativos para obtener energía, el llamado ciclo del ácido cítrico o de krebs. La transformación de la glucosa a ácido láctico es reversible. Según esto, se pueden trabajar los niveles de ácido láctico en sangre cuando estos son altos después de una actividad deportiva intensa. Esto puede conseguirse mediante la conversión de lactato a través de un proceso diferente llamado de gluconeogenesis, una inversión parcial de la glucolisis, que conduce de nuevo hasta la formación de glucosa, que se puede a su vez volver a almacenar como glucogeno. El lactato también puede oxidarse o convertirse en grasa. Durante la conversión de la glucosa o lactato se producen dos moles de atp por cada mol de la glucosa. Durante la oxidación completa de la glucosa en el ciclo del ácido cítrico, el piruvato se convierte en agua y dioxido de carbono, produciéndose un total de 36 moles de atp.

METABOLISMO de las grasas


Reservas de grasas: en sujetos sanos no entrenados, la proporcion corporal de grasas puede llegar a ser del 20 - 35% en la mujer y del 10-20%

En los varones. Las grasas se almacenan en el organismo en forma de triglicéridos, en las células grasas ( adipocitos ), que a su vez forman el tejido adiposo. Además, una pequeña parte de los trigliceridos se almacena en las células musculares y circula por la sangre unida a una albúmina. La mayor parte del tejido adiposo se encuentra bajo la piel, formando el denominado tejido graso subcutáneo. Además por ello, la grasa se distribuye predominantemente alrededor de los órganos abdominales. Dependiendo de las condiciones de nutrición a largo plazo, este deposito graso puede reducirse a un mínimo, en caso de balance de energía negativo prolongado, como ocurre durante los periodos de anorexia o ayuno, o bien alcanzar proporciones importantes, cuando el balance energético sea positivo a largo plazo, tal como se observa en la sobrealimentación crónica. En sujetos bien entranados, la grasa total almacenada en el tejido adiposo es menos que la correspondiente a sujetos sedentarios, concretamente 5-15% en varones y 10-25% en mujeres. Si embargo, esta cantidad de grasa posee un potencial energético muy importante ( aproximadamente 7000 kcal por kilogramo de grasa del tejido adiposo), lo que la convierte en la reserva energética mas importante en cualquier caso de déficit prolongado de energía, en que los depósitos corporales de hc se agotan progresivamente y la grasa pasa a ser el combustible energética principal. Durante el ejercicio físico, se producen una series de estímulos nerviosos, metabólicos y hormonales, que llevaran a un ritmo incrementado de utilización de grasas, por una parte, y de movilización de las mismas, por la otra.

La oxidación de las grasas en forma de ácidos grasos libres aumentara, progresivamente, dentro de las mitocondrias de las células musculares. Como resultado de esto, disminuirá la concentración de agl dentro de las células musculares lo cual a su vez estimulara la captación por esta de agl procedentes de la sangre. El aumento del flujo de sangre hacia el músculo es el primer paso para suministrar mas agl a las células musculares. Este proceso de transporte, captación y movilización de agl, lo estimula la acción de la llamadas “hormonas del sobre esfuerzo( o del estrés)”, adrenalina y noradrenalina, cuyas concentraciones aumentaran durante el ejercicio, estimulando la lipolisis, mediante una disminución de la insulina circulante y un aumento de la actividad del sistema nervioso central. Los distintos pasos que llevan hasta un aumento en la oxidación de las grasas son numerosos y complejos. Esta es la principal razón por la que la adaptación a un estado estacionario puede tardar en alcanzar cerca de 20 minutos. El entrenamiento muscular de resistencia aumenta la capacidad del músculo esquelético para emplear grasas como fuente de energía durante ejercicios de resistencia permitirá al atleta reducir el empleo de hc para una intensidad fija de ejercicios. Esto, a su vez, ahorrara hc endogenos y retrasara la aparición de la fatiga. Por otra parte, los adipocitos aumentaran su sensibilidad a los estímulos inductores de movilización de agl, con lo cual aumentara la velocidad de adaptación a demandas crecientes durante el ejercicio. Sin embargo, durante la máxima intensidad del ejercicio, la utilización de hc endogenos parece tener lugar a toda velocidad, y el incremento de agl en sangre no llevara a una reducción del empleo de glucogeno muscular y hepático. Dentro del músculo, las grasas se almacenan como triglicérido, en formas de pequeñas gotitas lipidas, localizadas cerca de las mitocondrias. Sin embargo, esta parte de la reserva de grasas representa solo una pequeña fracción de las reservas totales. Aunque los individuos entrenados en resistencia poseen menos tejido adiposo que la población sedentaria, el contenido en grasa de sus músculos tiende a ser mayor. Podemos preguntarnos cual es la razón de esto. Una posible causa es que el ejercicio de resistencia lleva a un agotamiento parcial de grasa instramuscular. Un aumento de esta reserva grasa significaría, por lo tanto, una mayor disponibilidad de sustrato. Si esto es así , se trataría de una adaptación fisiológica normal. En proporción a la grasa corporal total, el contenido en grasa de los músculos es muy pequeño. Se ha comprobado cientificamente que la influencia del ejercicio sobre los trigliceridos musculares puede ser la misma que sobre los adipocitos. La disminucion de las concentraciones intracelulares de agl, asi como de cientos estimulos hormonales y nerviosos, aumenta la lipolisis y lleva a la liberacion de agl, que seran captados por las mitocondrias para la produccion de energia por mecanismos oxidativos. Se ha demostrado que, como resultado de lo expuesto, las reservas intramusculares de grasa disminuyen despues del ejercicio de resistencia.

·Tejido adiposo( trigliceridos): los acidos grasos( ag) se almacenan en el cuerpo como trigliceridos( tg) contenidos en los adipositos, que forman el tejido adiposo(ta) .tambien se almacena en el musculo en forma de gotas de tg.

Despues de las comidas la grasa se absorbe y circula por la sangre como tg en particulas formando quilomicrones y lipoproteinas de alta, baja y muy baja densidad( hdl,ldl,vldl) o como ag libres fijados a la albumina.

·Metabolismo de los trigliceridos: el proceso de fijacion de los acidos grasos ( esterificacion ) como trigliceridos y su liberacion a partir de estos es el llamado ciclo de los trigliceridos / acidos grasos. La actividad de este ciclo viene determinada por las necesidades metabolocas de acidos grasos para la produccion de energia y por el suministro de acidos grasos a partir de

fuentes externas. El glicerol necesario para la esterificacion se obtiene a partir de la glucolisis. Los acidos grasos libres son metabolizados por metabolismo aerobio a traves del ciclo del acido citrico. Gracias a esta cadena de procesos metabolicos, los acidos grasos se unen al coenzima -a( co-a) y asi pueden entrar en el ciclo de krebs, en forma de acetil coenzima-a. A altas velocidades de oxidacion de la grasa, se da una elevada produccion de acetil coa y de citrato, el primer producto intermedio del ciclo del acido citrico que se forma a partir de acetil coa. Se sabe que el acetil coa inhibe la conversion de piruvato o mas acetil coa. Por otro lado, el citrato inhibe la glucolisis. Por lo tanto, el aumento de la oxidacion de los acidos grasos inhibe tanto la actividad de la glucolisis tanto como el primer paso de la conversion del piruvato dentro de ciclo del acido citrico. Como consecuencia de ello, la oxidacion total de carbohidratos se vera reducida. Por el contrario el aumento de metabolismo de los carbohidratos, por ejemplo despues de la ingestion por via oral de hc, inhibe la lipolisis y reduce la disponibilidad de acidos grasos, asi como la oxidacion. En el metabolismo del ejercicio fisico, estos procesos de utilizacion de carbohidratos y de grasas se encuentran estrechamente relacionados y controlados por mecanismo hormonales y nerviosos. El suministro exogeno de carbohidratos o de grasas, asi como el de sustancias que estimulen el metabolismo de ambos sustraros, son factores que pueden tener gran influencia.