Fisilogia entrenamiento

FISIOLOGA Y METODOLOGAD E L E N T R E N A M I E N T OD E L A T E O R A A L A P R C T I C A

Vronique Billat

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Ttulo original: Physiologie et Methodologie de lentrenaiment

De Boeck Universit, S.A.

Traductor: Judith Viaplana

Revisor tcnico: Manuel Pombo

2002, Vronique Billat

Editorial Paidotribo

C/ Consejo de ciento. 245 bis, 1 1

08011 Barcelona

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Primera edicin

ISBN: 84-8019-627-0

Fotocomposicin: Bartolom Snchez de Haro

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Prlogo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.5 Metabolismo y ejercicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.5.1 Metabolismo e intensidad del ejercicio . . . . 241.5.2 Capacidad de los tres metabolismos

energticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.5.3 Intervencin acoplada de los metabolismos

e intensidad del ejercicio . . . . . . . . . . . . . . 251.5.4 Control metablico e intensidad del ejercicio:

del esprint al maratn . . . . . . . . . . . . . . . . 271.6 Entrenamiento y efectos sobre los diferentes

metabolismos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351.6.1 Efectos del entrenamiento de resistencia . . . 351.6.2 Efectos del entrenamiento de velocidad . . . 35

2. Aplicaciones: especificidades bioenergticas de las disciplinas deportivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372.1 Deportes continuos y cclicos en distancias

cortas y medias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372.1.1 Distancia de competicin y metabolismos . . 372.1.2 La carrera de velocidad prolongada (400 m

en carrera a pie) y de medio fondo . . . . . . 372.1.3 El triatln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

2.2 Deportes de carcter intermitente . . . . . . . . . . . . . . 392.2.1 Tiempos de restitucin de los sustratos

energticos: de los 40 a los 100 m carrera . . 392.2.2 El tenis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402.2.3 El karate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412.2.4 El ftbol y el rugby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412.2.5 La escalada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422.2.6 El esqu alpino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

3

ndice

CAPTULO 1 EL RENDIMIENTO DEPORTIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1. Teora bioenergtica del rendimiento deportivo . 91.1 Historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.1.1 Definicin de rendimiento deportivo . . . . . . 91.1.2 Anlisis bioenergtico del rendimiento

deportivo en carrera y natacin . . . . . . . . . . 91.1.3 Los modelos del rendimiento deportivo . . . . 11

1.2 Energa y potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.2.1 La energa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.2.2 La potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1.3 Del coste al rendimiento energtico de las locomociones deportivas . . . . . . . . . . . . . . . 131.3.1 Gasto energtico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.3.2 Rendimiento energtico . . . . . . . . . . . . . . . 131.3.3 Rendimiento bruto y rendimiento neto . . . . 151.3.4 Coste y rendimiento energticos

en carrera a pie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.3.5 Comparacin del gasto energtico de la

carrera en tapiz rodante y en pista . . . . . . . 161.3.6 Coste y rendimiento energticos en natacin:

influencia de la tcnica deportiva . . . . . . . . 171.4 Transferencias de energa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

1.4.1 Metabolismo: definicin . . . . . . . . . . . . . . . 181.4.2 Transferencias de energa mediante

el adenosintrifosfato (ATP) . . . . . . . . . . . . . . 181.4.3 Leyes de las transferencias de energa

en el organismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.4.4 Reacciones qumicas endgenas

y exgenas (que almacenan o liberan energa) 201.4.5 Metabolismos y reconstitucin del ATP

durante el ejercicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

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1. Teora de la contraccin muscular . . . . . . . . . . . . . 451.1 El msculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

1.1.1 Estructura macroscpica del msculo . . . . . . 451.1.2 Estructura microscpica del msculo . . . . . . 45

1.2 La contraccin muscular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471.2.1 Tipos de contraccin muscular . . . . . . . . . . . 471.2.2 Desarrollo de la contraccin muscular . . . . . 481.2.3 Energa y contraccin muscular . . . . . . . . . . 491.2.4 ATP y contraccin muscular . . . . . . . . . . . . . 50

1.3 Tipologa muscular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511.3.1 Clasificacin de las fibras musculares

(mtodos y caracterizacin) . . . . . . . . . . . . 511.3.2 Reclutamiento de las fibras e intensidad

del ejercicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

1.3.3 Tipologa de las fibras musculares y rendimiento deportivo . . . . . . . . . . . . . . . 54

1.3.4 Efectos del entrenamiento sobre la tipologa muscular . . . . . . . . . . . . . 54

2. Aplicaciones: fatiga muscular y adaptaciones durante el ejercicio . . . . . . . . . . . . 562.1 Plasticidad muscular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

2.1.1 Hipertrofia o hiperplasia . . . . . . . . . . . . . . . 562.1.2 Adaptaciones histoqumicas

y bioqumicas del msculo durante el ejercicio, a corto y a largo plazo . . . . . . . 59

2.1.3 Efectos del crecimiento y del envejecimientosobre la fuerza muscular . . . . . . . . . . . . . . . 61

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F I S I O L O G A Y M E T O D O L O G A D E L E N T R E N A M I E N T O

CAPTULO 3 EL SISTEMA CARDIOVASCULAR: ELEMENTO CLAVE DEL RENDIMIENTO DEPORTIVO . . . . . . . . . . . 63

1. Teora del sistema cardiovascular y del entrenamiento deportivo . . . . . . . . . . . . . . . . 631.1 Sistema cardiovascular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631.2 Del dbito cardaco al consumo de oxgeno . . . . . . 64

1.2.1 Dbito cardaco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641.2.2 Dbito cardaco y ejercicio . . . . . . . . . . . . . 661.2.3 Frecuencia cardaca mxima . . . . . . . . . . . 661.2.4 Reserva cardaca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 661.2.5 Entrenamiento y dbito cardaco . . . . . . . . . 671.2.6 Ecuacin de Fick

(del nombre del fisilogo alemn, 1870) . . 671.2.7 Utilizacin de la ecuacin de Fick para

la evaluacin del volumen de eyeccin sistlico del deportista . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

1.2.8 Redistribucin del flujo sanguneo durante el ejercicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

1.2.9 Regulacin de los dbitos sanguneos locales 711.3 Ciclo cardaco y ejercicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

1.3.1 El ciclo cardaco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 721.3.2 Variaciones de presin sangunea

durante el ciclo cardaco . . . . . . . . . . . . . . . 721.4 Presin sangunea arterial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 721.5 Miocardio y actividad elctrica cardaca . . . . . . . . . 74

1.5.1 El miocardio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 741.5.2 Actividad elctrica cardaca . . . . . . . . . . . . . 75

1.6 Regulacin de la actividad cardaca . . . . . . . . . . . . 761.6.1 Regulacin de la frecuencia cardaca . . . . . 761.6.2 Regulacin del volumen de eyeccin sistlico 781.6.3 Regulacin del retorno venoso

durante el ejercicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . 791.6.4 Regulacin de la presin sangunea . . . . . . 801.6.5 Relacin entre presin, resistencias

y dbito sanguneo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 801.6.6 Regulacin de los ajustes cardiovasculares

durante el ejercicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . 821.7 Ejercicio y respuestas circulatorias . . . . . . . . . . . . . . 83

1.7.1 Respuestas circulatorias durante el ejercicio . 831.7.2 Emociones y frecuencia cardaca . . . . . . . . . 831.7.3 Frecuencia cardaca y transicin

del reposo al ejercicio . . . . . . . . . . . . . . . . . 831.7.4 Frecuencia cardaca postejercicio . . . . . . . . 831.7.5 Frecuencia cardaca y ejercicio

de intensidad creciente . . . . . . . . . . . . . . . 841.7.6 Frecuencia cardaca y ejercicios intermitentes 851.7.7 Frecuencia cardaca y ejercicio prolongado . 85

2. Aplicaciones: requerimiento cardaco durante el entrenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 852.1 Frecuencia cardaca e intensidad del ejercicio . . . . . 852.2 Adaptaciones del corazn durante el ejercicio . . . . . 872.3 Corazn y rendimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

1. Teora de la ventilacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 911.1 La funcin pulmonar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 911.2 Estructura del sistema respiratorio . . . . . . . . . . . . . . 91

1.2.1 Zona conductiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

1.2.2 Zona respiratoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 931.3 Mecnica respiratoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

1.3.1 La inspiracin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 941.3.2 La espiracin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

CAPTULO 2 EL MSCULO: TRANSFORMADOR DE ENERGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

CAPTULO 4 LA VENTILACIN DURANTE EL EJERCICIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

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1.3.3 Resistencia de las vas respiratorias . . . . . . . . 941.4 Ventilacin pulmonar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 951.5 Volmenes y capacidades pulmonares . . . . . . . . . . 961.6 Difusin de los gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 971.7 Dbito sanguneo pulmonar . . . . . . . . . . . . . . . . . . 981.8 Relacin ventilacin-perfusin . . . . . . . . . . . . . . . . 991.9 Transporte de O2 y de CO2 en la sangre . . . . . . . . . 99

1.9.1 La hemoglobina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 991.9.2 Curva de disociacin

de la oxihemoglobina (HbO2) . . . . . . . . . . . 1001.9.3 Efecto del pH sanguneo . . . . . . . . . . . . . . . 1011.9.4 Efecto de la temperatura . . . . . . . . . . . . . . 1021.9.5 Efecto de la 2-3 DPG . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1021.9.6 Transporte de oxgeno en el msculo . . . . . 102

1.10 Transporte del CO2 en la sangre y equilibrio cido-base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1031.10.1 Papel del bicarbonato . . . . . . . . . . . . . . . . 1031.10.2 Papel de la ventilacin

en el balance cido-base . . . . . . . . . . . . . . 104

1.11 Ventilacin durante el ejercicio . . . . . . . . . . . . . . . 1041.11.1 Transicin del reposo al ejercicio . . . . . . . . . 1041.11.2 Ejercicio en condiciones de calor y humedad 1041.11.3 Ejercicio progresivo acelerado . . . . . . . . . . . 105

1.12 Regulacin de la ventilacin . . . . . . . . . . . . . . . . . 1051.12.1 Control de la ventilacin en reposo: factores

de regulacin el dbito ventilatorio . . . . . . . 1051.12.2 Regulacin de la ventilacin durante

un ejercicio submximo . . . . . . . . . . . . . . . 1081.12.3 Control de la ventilacin durante

un ejercicio intenso (>80% de lavelocidad asociada al VO2mx) . . . . . . . . . 108

2. Aplicaciones: ventilacin y rendimiento . . . . . . . . 1092.1 Funcin ventilatoria y consumo mximo de oxgeno 1092.2 Hipoxemia inducida por el ejercicio y rendimiento . 1092.3 Umbrales ventilatorio y lctico . . . . . . . . . . . . . . . . 1112.4 Umbrales lctico y ventilatorio, y resistencia . . . . . . . 111

2.4.1 Umbral de potencia y respuestas fisiolgicas . 1122.4.2 Enfoques metodolgicos de los umbrales . . . 115

nd i ce

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N D I C E

CAPTULO 5 ENTORNO FSICO Y RENDIMIENTO DEPORTIVO: TEMPERATURA Y ALTITUD . . . . . . . . . . . . . . 117

1. Teora de los efectos de la temperatura y de la altitud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1171.1 Termorregulacin y balance energtico . . . . . . . . . 1171.2 Intercambios de calor entre el cuerpo y el ambiente 1181.3 Reacciones agudas (inmediatas) al calor . . . . . . . . . 1201.4 Regulacin de la temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . 120

1.5 Aclimatacin al calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1221.6 Adaptacin al fro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1241.7 Adaptacin aguda (aclimatacin) y a largo plazo

(aclimatamiento) a la altitud . . . . . . . . . . . . . . . . . 1242. Aplicacin: altitud y marcas deportivas . . . . . . . . . 125

2.1 Entrenamiento en altitud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

CAPTULO 6 EL ENTRENAMIENTO DEPORTIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

1. Teora del entrenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1291.1 Contribucin de la fisiologa al entrenamiento

deportivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1301.2 Metodologa del entrenamiento . . . . . . . . . . . . . . . 1301.3 Relacin entre marca y aptitud fsica . . . . . . . . . . . 133

1.3.1 Evaluacin de la curva de marca (relacin velocidad-tiempo) . . . . . . . . . . . . 133

1.3.2 Evaluacin del metabolismo anaerbico alctico . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

1.3.3 Evaluacin de la potencia mxima anaerbica alctica sobre el terreno . . . . . . 137

1.3.4 Evaluacin del metabolismo anaerbico lctico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

1.3.5 Dficit mximo de oxgeno acumulado (DMOA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

1.3.6 Evaluacin del metabolismo aerbico . . . . . 1411.3.7 Determinacin del consumo mximo

de oxgeno (VO2mx) . . . . . . . . . . . . . . . . 1431.3.8 Pruebas de evaluacin directa del VO2mx. 1461.3.9 Pruebas de marca sobre el terreno . . . . . . . 1471.3.10 Tiempo lmite a la potencia o velocidad

asociada al VO2mx. (o velocidadmxima aerbica: VMA . . . . . . . . . . . . . . . 151

1.4 ndice de resistencia y umbral lctico . . . . . . . . . . . 1541.4.1 Fraccin de utilizacin del consumo

mximo de oxgeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1541.4.2 Prediccin de la resistencia . . . . . . . . . . . . . 1541.4.3 ndice de resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1551.4.4 Mtodos de evaluacin del umbral lctico . . 1561.4.5 Concepto de estado estable mximo

de la lactacidemia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1591.4.6 Evaluacin de la potencia mxima

de estado estable de la lactacidemia . . . . . 1601.4.7 Concepto de velocidad crtica . . . . . . . . . . . 1621.4.8 Concepto de velocidad de deflexin de la

frecuencia cardaca durante el ejercicio . . . . 1641.4.9 El CAT test de Chanon . . . . . . . . . . . . . . . . 1641.4.10 Enfoque subjetivo de la dificultad

del ejercicio (rate of percepcin ofexercise; Borg, 1970) . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

1.4.11 Tests de laboratorio y especialidades deportivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

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1.5 Reglas de base del entrenamiento deportivo . . . . . 1681.5.1 Principio de sobrecarga en funcin

de los objetivos del sujeto . . . . . . . . . . . . . . 1681.5.2 Principio de especificidad . . . . . . . . . . . . . . 1681.5.3 Principio de individualizacin . . . . . . . . . . . 1691.5.4 Principio de reversibilidad . . . . . . . . . . . . . . 169

1.6 Carga de entrenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1701.6.1 Calibracin de la carga de entrenamiento . . 1701.6.2 Interval training . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

1.7 Sobreentrenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

2. Aplicacin a la prctica del entrenamiento . . . . . 175

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Unidades de medida, smbolos y conversiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

Bibliografa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

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La progresin del rendimiento deportivo engeneral y de los deportes de resistencia en particu-lar es el resultado de la relacin, cada vez msestrecha, entre los conocimientos del entrenador yel saber cientfico. Cmo se puede abordar estaevolucin de las capacidades humanas sin haberestablecido primero la perspectiva indispensableentre teora y prctica? Los millones de personasque practican deportes de resistencia, llamados asporque exigen la capacidad de realizar un esfuer-zo de una duracin superior a una decena deminutos, han progresado tanto en el plano del ren-dimiento como de su conocimiento, gracias a lamejor difusin de los conocimientos tcnicos y,algunas veces, cientficos. Sin embargo, la resisten-cia es la base de numerosas disciplinas deportivas,comprendidos los deportes colectivos que requie-ren mltiples repeticiones de unos 30 minutos oms; por lo tanto, podemos considerar que elconocimiento de sus fundamentos fisiolgicos per-mitir articularla mejor con el entrenamiento espe-cfico de cada uno de esos deportes.

Precisamente, porque es tarea de educado-res, investigadores, entrenadores y deportistasinnovar constantemente para progresar, esta obrasienta las bases de este doble enfoque.

Por lo tanto, este libro no es un manual de fisiologa (hay algunos excelentes, como el deWilmore y Costill), sino una herramienta de refe-rencia para abordar la fisiologa del ejercicio pormedio del rendimiento deportivo, como hicieronlos fisilogos de principios del siglo XX, en particu-lar, el premio Nobel de 1927 (y corredor),Archibald Vivian Hill, quien public de maneraactiva durante medio siglo.

En el fondo, esta obra aborda los conoci-mientos esenciales para el establecimiento del

entrenamiento; en particular, para los deportes deresistencia. Despus de haber precisado lo que sonel rendimiento y sus aspectos bioenergticos (cap-tulo 1), musculares (captulo 2), cardiovasculares(captulo 3), ventilatorios (captulo 4) y ambienta-les (altitud, calor, captulo 5), se analizar la meto-dologa del entrenamiento, en la que abundan losejemplos prcticos (captulo 6). Debido al enfoqueprincipalmente bioenergtico del rendimiento ydel entrenamiento deportivo, esta obra, que nopretende ser exhaustiva, y cuya andadura permiteacercar la evaluacin sobre el terreno y el anlisiscientfico, no aborda la neurofisiologa ni la endo-crinologa.

Sin duda, la presentacin parte del objeto,el rendimiento deportivo, y sita todos los conoci-mientos cientficos en el contexto de la actividaddeportiva, mediante numerosos ejemplos queinterpelarn al lector sobre sus cuestiones cotidia-nas. El objetivo final de esta obra es permitirle ela-borar las cargas de entrenamiento (intensidad,duracin, contenido) a partir de las respuestasfisiolgicas que stas producen en el plano meta-blico, cardiorrespiratorio y muscular.

La forma de esta obra permite el nexo per-manente entre las bases tericas fisiolgicas y suaplicacin prctica al rendimiento deportivo. Cadauno de los seis captulos consta de dos partes prin-cipales: la parte terica fisiolgica (parte 1) y laaplicacin prctica de esos saberes tericos(parte 2). En cada una, el texto hace referencia aresultados de experimentos publicados en lasrevistas mundiales de fisiologa aplicada al ejerci-cio y de medicina del deporte ms importantes. Demanera que la informacin ms actual se mezclacon citas histricas y artculos fundamentales de lafisiologa del ejercicio, lo que justifica la importan-cia de las referencias cientficas internacionales.

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Prlogo

Prlogo pag 7-8 16/4/03 09:39 Pgina 7

Debido a la diversidad de la formacin delos que intervienen en el sector del rendimientodeportivo, esta obra implica tres niveles de lectura,mientras conserva el mismo enfoque para todos:confrontacin constante entre teora y prctica (laparte 1 corresponde a la teora y la parte 2 a laaplicacin prctica de los deportes).

En las partes 1 y 2 de cada uno de los seiscaptulos, se pueden distinguir tres niveles de lec-tura que pueden entenderse mediante tres enfo-ques sucesivos:

El primer nivel (ms fcil) se basa asimismoen "resmenes" (indicados ); es fruto de laformacin preliminar a la comprensin deltexto principal.

El segundo nivel de lectura (medio) corres-ponde a la exigencia de los dos primerosciclos de STAPS*.

Y por ltimo el tercer nivel, ms difcil,(indicado con ) es un estudio profundo.

Por lo tanto, esta obra nos da la base paracomprender los fundamentos fisiolgicos del ren-dimiento y del entrenamiento deportivo. Al llenarun vaco entre la ciencia y los conocimientos en elanlisis del rendimiento deportivo, para mejorarlos mtodos de entrenamiento, se dirige muy parti-cularmente a los estudiantes de STAPS, a los mdi-cos del deporte, a los entrenadores y a los propiosdeportistas.

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*STAPS: Sciences et Techniques des Activits Physiques et Sportives.

Prlogo pag 7-8 16/4/03 09:39 Pgina 8

1. Teora bioenergtica del rendimiento deportivo

1.1 Historia

1.1.1 Definicin de rendimiento deportivo

La acepcin de rendimiento deportivo deri-va de la palabra parformer, adoptada del ingls(1839), que significa cumplir, ejecutar. A su vez,este trmino viene de parformance, que en francsantiguo significaba cumplimiento. De manera que,podemos definir el rendimiento deportivo comouna accin motriz, cuyas reglas fija la institucindeportiva, que permite al sujeto expresar suspotencialidades fsicas y mentales. Por lo tanto,podemos hablar de rendimiento deportivo, cual-quiera que sea el nivel de realizacin, desde elmomento en que la accin optimiza la relacinentre las capacidades fsicas de una persona y elejercicio deportivo a realizar.

El enfoque bioenergtico del rendimientodeportivo es uno entre tantos, al igual que el enfo-que psicolgico, biomecnico, sociolgico y cog-nitivo. No es exclusivo, pero es esencial para apre-hender las caractersticas energticas, en particularla cantidad de energa necesaria para la realiza-cin de una prueba deportiva y el tipo de transfor-macin puesto en juego en funcin de la duracin,intensidad y forma del ejercicio (continua-discon-tinua).

Por lo tanto, consideramos un grupo deespecialidades deportivas que presentan simili-tudes respecto a los factores limitantes y las cuali-dades energticas requeridas. Mediante el anlisisde sus rcords, la carrera y la natacin ofrecen un

medio simple de aprehender el aspecto bioenerg-tico del rendimiento deportivo.

1.1.2 Anlisis bioenergtico del rendimiento deportivo en carrera y natacin

La nocin de rcord es relativamentemoderna puesto que, hasta 1870, slo contaba laclasificacin. Poco importaba el tiempo empleadoen recorrer las distancias y, por lo tanto, la nocinde velocidad de desplazamiento, en tanto quemarca, se ignoraba. As pues, era imposible com-parar las marcas y establecer un rcord nacional omundial. La palabra rcord aparece en el diccio-nario (Oxford English Dictionary) en 1880: arecord is a performance or occurence remarkableamong, or going beyond, others of same kind:especially, the best recorded achievement in anycompetitive sport.

Por lo tanto, en cualquier competicindeportiva, la mejor marca o realizacin se calificade rcord. En este sentido, la primera utilizacin dela palabra "rcord" aparece en una obra sobre nata-cin (Wilson W.: The swimming instructor, a treati-se on the arts of swimming and diving, pg. 137,Cox, Londres 1883). La falta de cronmetros fiablespuede ser una de las causas que explique la ausen-cia de registro de rcords. Pero, quizs, el concep-to de "rcord" corresponda a la nocin de rendi-miento que adviene con la era industrial, a finalesdel siglo XIX. En 1868 y 1913 nacan las federa-ciones internacionales de natacin y de atletismoque deban, respectivamente, establecer las listasde rcords a partir de 1890 y 1914. El objetivo deeste primer captulo es comprender los determi-nantes energticos de los rcords de dos tipos delocomocin humana: la carrera y la natacin.

9

11. Teora bioenergtica

del rendimientodeportivo

2. Aplicaciones: especificidades bioenergticas de lasdisciplinas deportivas

El rendimiento deportivo

Cap. 1 16/4/03 09:46 Pgina 9

En 1906, aparece el primer artculo sobreun estudio prospectivo de los rcords en carrera.Su autor, Kennelly (ingeniero elctrico en Har-vard), fue el primero en abordar la forma queadopta la relacin entre velocidad y tiempo. Mstarde, el fisilogo y premio Nobel Archibald VivianHill (1927) aport su contribucin a este tipo deestudio y fue un verdadero pionero por lo que a labioenergtica del ejercicio muscular se refiere. Ledebemos el conocimiento de numerosos concep-tos (consumo mximo de oxgeno), que utilizpara explicar la forma de la relacin velocidad-tiempo en natacin y en carrera a pie, tanto parahombres como para mujeres (figura 1).

Esta curva nos permite constatar que el ani-mal y el hombre acusan una prdida de velocidaden funcin de la distancia y duracin del ejercicio.

Para el establecimiento de este perfil energtico,caracterstico de la especie humana, puedentomarse los rcords del mundo actuales de 100 ma 1.000 km en carrera (tabla 1). El estudio de laforma de esta curva permite aprehender al "hom-bre energtico". En efecto, de esta manera pode-mos observar franjas de duracin del ejercicio paralas cuales:

la prdida de velocidad es poco importan-te: de 10 a 20 segundos, por ejemplo, semantiene en 36 km/h, y de 1 a 2 horas decarrera slo se pierde 1km/h;

o, por el contrario, observamos rupturasque muestran grandes prdidas de veloci-dad para tiempos bastante prximos: delprimer al segundo minuto de carrera, sepasa de 33 a 28 km/h.

El estudio de esta curva permiti a los fisi-logos de principios del siglo XX suponer y descubrirsimilitudes en cuanto a los factores limitantes y alas cualidades energticas requeridas por los dis-tintos pares velocidad-duracin. Dichos pares vana determinar la marca: tiempo empleado en unadistancia determinada, fijada por el reglamentofederal internacional.

Este anlisis de la relacin intensidad-dura-cin ya fue ampliamente investigado por A. E.Kennelly (1906) con los rcords del mundo de lapoca como, por ejemplo, de 4 minutos y 12segundos en una milla o de 13 horas, 26 minutosy 27 segundos en 100 millas. En efecto, varias tc-nicas de anlisis matemtico permitieron evaluarla parte correspondiente a los metabolismos impli-cados (segn la duracin del ejercicio realizado avelocidad mxima).

Comnmente, en natacin y en carrera apie, se han utilizado varios tipos de grficos paraexaminar esta curva de rcords, es decir, los tiem-pos realizados en las distintas distancias impuestaspor los reglamentos internacionales: el grfico dela relacin tiempo-distancia y velocidad-tiempode los ltimos rcords hasta la fecha, as como suevolucin histrica (figura 2). La figura 3 es unejemplo de la relacin velocidad-distancia de losrcords del mundo en carrera a pie (muestra la pr-dida de velocidad en funcin del tiempo), realiza-da a escala logartmica para que quepa en elmismo grfico un ejercicio de 10 segundos a 6das.

F I S I O L O G A Y M E T O D O L O G A D E L E N T R E N A M I E N T OCap tu lo 1

10

Figura 2

Las diferentes formas de la curva quese utilizan corrientemente en el anli-sis de los rcords olmpicos y delmundo.

Figura 1

Relacin velocidad-tiempo en carreray natacin (Segn A. V. HILL, 1927).

Tiempo: centsimas de segundo

1. Hombres en natacin2. Mujeres en carrera3. Mujeres en natacin4. Hombres en carrera

Vel

ocid

ad m

edia

: ya

rdas

por

seg

undo

Nat

aci

n

Car

rera

Tiem

po

Tiem

po

Fecha Distancia

Pot

enci

a (v

eloc

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)

Dis

tanc

ia

Distancia Tiempo

Cap. 1 16/4/03 09:46 Pgina 10

1.1.3 Los modelos del rendimientodeportivo

Tal como hemos sealado, pueden obser-varse puntos de ruptura en esta curva, lo que per-mite suponer que el hombre tiene varias manerasde producir la energa necesaria para la contrac-cin muscular, segn la duracin y distancia de lacarrera. En este captulo, veremos los diferentesmetabolismos (conjunto de reacciones qumicasque transforman la energa en distintos tipos: qu-mica, calorfica y mecnica, en el interior del cuer-po humano) que explican la forma de la relacinvelocidad-tiempo.

Las ecuaciones matemticas empricas, pro-puestas sucesivamente desde hace un siglo por ma-temticos y fisilogos para describir, de la manerams precisa posible, la curva del rendimientohumano en carrera y en natacin, son de tipo:

parablico, de la forma y = axn

hiperblico, de la forma y = a/x exponencial, de la forma

y = a [exp(bx)] + c [exp(dx)] +

A lo largo de la historia, varios autores sehan decantado por una u otra de estas relaciones;podemos citar a los franceses Scherrer y Monod(1960), que no se contentaron con describir,mediante el anlisis grfico, la curva de la rela-cin rcord-distancia de carrera, sino que busca-ron una explicacin fisiolgica para desarrollar lanocin de velocidad crtica. La pendiente de larelacin distancia-tiempo es, de hecho, la veloci-dad que tericamente determina un umbral defatiga que puede utilizarse para definir velocida-des de entrenamiento.

El inters del anlisis histrico de losrcords del mundo radica en el hecho de poderpredecir los rcords futuros, sin por ello olvidarque los factores sociales y econmicos repercutenen esta evolucin. Por lo tanto, es absurdo consi-derar que las mujeres superarn a los hombres enel ao 2020 en el maratn, y especular sobre laevolucin ms rpida de la curva de las marcas(Whipp y Ward, 1992), pero olvidar que el mara-tn femenino no apareci hasta los JuegosOlmpicos de Los ngeles (1984). En el planoenergtico, es evidente que en ningn caso lasmujeres podrn superar a los hombres (Pronnet,1993). Los rcords de velocidad femeninos son un8% inferiores a los masculinos en 100 m y un 10%en medio fondo y fondo (de los 800 m al maratn).

TEORA BIOENERGTICA DEL RENDIMIENTO DEPORTIVO Cap tu lo 1

11

Figura 3

La relacin velocidad-distancia de losrcords del mundo en carrera a pie,de 1997, muestra la prdida de velo-cidad en funcin del tiempo segnuna escala logartmica, para quequepa en el mismo grfico un ejerci-cio de 10 s a 6 das.

Tabla 1

Velocidades rcord de la especiehumana (sexo masculino) en funcinde la distancia y de la duracin encarrera a pie (el 25 de agosto de1997). El rcord de los 1.500 m fuebatido en 3 min 26 s, en jlio de1998.

Ln = logaritmo neperiano del tiempo, expresado en segundos.* Esas velocidades se acercan a la velocidad mnima que requiere el VO2 mx: la velocidad aerbica mxima

(VAM) o vVO2mx segn los autores.

Distancia Tiempo Ln tiempo Velocidad Velocidad(m y km) (h, min, s) (Ln/s) (m/s1) (km/h1)

100 m 9,85 s 2,287 0,152 36,548

200 m 19,32 s 2,961 10,351 37, 267

400 m 43,29 s 3,767 9,240 33,264

800 m 1 min 41,11 s 4,616 7,912 28,483

1.000 m 2 min 12,18 s 4,884 7,565 27,235

1.500 m 3 min 27,37 s 5,334 7,233 26,040

2.000 m * 4 min 50,81 s 5,672 6,877 24,758

3.000 m* 7 min 25,11 s 6,098 6,739 24,263

5.000 m 12 min 39,74 s 6,632 6,581 23,692

10.000 m 26 min 27,85 s 7,370 6,297 22,672

20 km 56 min 55,06 s 8,135 5,856 21,083

21,100 carretera 59 min 24 s 8,178 5,920 21,313

21,101 1 h 00 min 00 s 8,188 5,861 21,101

25 km carretera 1 h 13 min 55,8 s 8,397 5,635 20,289

30 km 1 h 29 min 18,1 s 8,586 5,598 20,156

42,195 km 2 h 06 min 50 s 8,937 5,544 19,960

100 km 6 h 10 min 20 s 10,008 4,549 16,378

200 km 16 h 32 min 20 s 10,994 3,359 12,092

452,27 km 48 h 12,059 2,617 9,422

1.023,2 km 144 h (6 das) 13,158 1,973 7,105

Vel

ocid

ad (

km/h

1)

tiempo (Ln/s)

2.000 y 3.000 m* cerca de la velocidad aerbica mxima

Rcords del mundo en carrera a pie el 25/08/97

Cap. 1 16/4/03 09:46 Pgina 11

En natacin, la diferencia es similar (de -5% en400 m a -10% en 100 m de natacin libre).

Por lo que a la evolucin de los rcordsdel mundo se refiere, puede observarse que lasvelocidades del rcord del mundo de maratn en1983 superaban ya las de los 1.500 m en 1928, yque en natacin la velocidad del rcord delmundo de los 1.500 m de natacin libre actualsupera la de los 200 m de 1956. De 1956 a 1983los rcords de los 400 m y del maratn han mejo-rado respectivamente un 3,3 y un 6,9%, mientrasque en natacin mejoraban un 10,9 y un 16,6%en 100 y 1.500 m de natacin libre.

Sin embargo, incluso si las velocidades sonmayores para una misma distancia, la forma de lacurva, que relaciona la velocidad y distancia encarrera a pie, es similar en un intervalo de 50 aos(figura 4) (King y Black, 1984). Se ha demostradoque, para las distancias superiores a los 100 m ennatacin y a los 400 m en carrera a pie, los rcordsse haban realizado a velocidad constante. Batiresos rcords o realizar un ligero footing equivale arealizar un trabajo que necesita una transferenciade distintos tipos de energa.

1.2 Energa y potencia

1.2.1 La energa

El organismo necesita el aporte continuo deenerga qumica para realizar sus diferentes funcio-

nes. Esto nos lleva a definir lo que es energa.Cualquier forma de trabajo biolgico slo es posi-ble, al principio, mediante la transferencia directade energa qumica en energa mecnica. Todos losgestos deportivos se realizan gracias a nuestra capa-cidad para extraer la energa de los nutrientes (todasustancia qumica utilizable por el organismo sindigestin previa), en especial los glcidos, lpidos yprtidos, que extraemos de nuestra alimentacinpara transferirlos a las protenas contrctiles de losmsculos implicados. La contraccin muscular sloes posible mediante dicha transferencia de energa.

De manera que no es fcil definir lo que esenerga, puesto que no es algo que posea dimen-siones, unidad o masa. nicamente pueden medir-se los efectos de la transformacin de la energa ensus diferentes formas:

Energa qumica (100%) Energa mecnica(25%) + Energa trmica (75%)

La primera ley de la termodinmica estipu-la que la energa se conserva en sus distintas for-mas. De manera que no se crea sino que se trans-forma. Segn nuestra actividad, nuestras necesida-des de energa adoptarn una u otra forma. As,cuando nos movemos, la energa se halla en suforma mecnica y trmica, y el reposo permitereconstituir la energa qumica. La energa de losalimentos se mide en jlios o en caloras (1 calora= 4,18 jlios), lo que recuerda la unidad utilizadapara cuantificar el trabajo realizado expresadotambin en jlios (J).

1.2.2 La potencia

En bioenergtica, la potencia permite des-cribir y cuantificar la actividad muscular desde elpunto de vista mecnico. Para medir la potencia,primero hay que cuantificar la fuerza y el trabajo.

La fuerza mide la capacidad para acelerar1 m/s2 una masa de 1 kg, segn la segunda ley dela mecnica enunciada por Newton:

F = m x a

donde m es la masa (en kg) y a la aceleracin (enm/s2).

El trabajo es la aplicacin de una fuerza (F,en newtons) sobre una distancia (d, en metros)segn la frmula:


12

Figura 4

Curvas velocidad-tiempo para losrcords mundiales masculinos encarrera, en 1928, 1956 y 1983 (dis-tancias de 100 m al maratn).

Distancia (km)

Poten

cia (v

elocid

ad),

m/s

Cap. 1 16/4/03 09:46 Pgina 12

W = F x d

El trmino de trabajo, que es la aplicacinde una fuerza sobre una distancia (la unidad demedida es el kilogramo por metro o el newton pormetro), puede tomarse en el sentido de la cantidadde energa producida, expresada en jlios, sin nin-guna referencia a la velocidad o a la potencia.Veremos que, para un mismo corredor, recorrer10 km a 10 o 20 km/h representa el mismo traba-jo, el mismo gasto de energa, es decir, 4,18 kJ porkilmetro y por kilogramo de peso del cuerpotransportado.

La potencia depende de la energa quesomos capaces de transferir por unidad de tiempo.Por lo tanto, el trabajo (W) por unidad de tiempose mide en jlios por segundo. Estos ltimos sonvatios, en el sistema internacional de unidades demedida. Dicha potencia nos permitir correr,nadar o desplazarnos a una determinada veloci-dad.

Al contrario del trabajo, que no considerael tiempo, la potencia (P) si lo integra, puesto queexpresa la cantidad de trabajo realizada por uni-dad de tiempo (t):

P = W/t = f x d x t-1

(precisemos que el exponente negativo de "t", equi-vale a colocar "t" en el denominador de una frac-cin: t-1 = 1/t).

1.3 Del gasto al rendimiento energtico de las locomocionesdeportivas

1.3.1 Gasto energtico

La energa total invertida depende, antetodo, de la distancia recorrida y del peso de la per-sona, es decir, del trabajo (W) realizado. Sinembargo, vimos anteriormente que la potencia delejercicio (tanto si se expresa en vatios como enjlios/s) disminua de manera muy brusca (expo-nencial, hiperblica o parablica, segn los mode-los presentados anteriormente) en funcin de laduracin del ejercicio. Ello equivale a decir que,incluso si el coste energtico por unidad de dis-tancia recorrida no depende directamente de lavelocidad, esta ltima, que condiciona la duracindel ejercicio (y por lo tanto la distancia recorrida),

va a determinar el gasto de energa total de undeportista. Por ejemplo, correr 100 m o nadar 25m requiere menos de 80 kcal (es decir, el equiva-lente energtico suministrado por un pltano),mientras que correr un maratn o nadar 10 kmrequiere, para la misma persona de 80 kg, el equi-valente energtico de un da entero (sin actividadfsica), es decir, alrededor de 2.500 kcal. Se gasta4 veces ms energa por unidad de distancianadando que corriendo, debido a que el medioacutico crea grandes resistencias al avance,mientras que para la carrera a pie (en el aire) stasson despreciables hasta los 20 km/h. Esto nosremite a la nocin de rendimiento energtico.

1.3.2 Rendimiento energtico

Todas las respuestas fisiolgicas registradasdurante el ejercicio dependen de su duracin ypotencia. La relacin entre el gasto energtico deun ejercicio, estimado mediante el consumo deoxgeno del msculo, que se designa como VO2(tal como veremos en este captulo para los ejerci-cios de ms de 5 minutos que, sobre todo, ponenen juego el metabolismo aerbico), y su potenciacorresponde al rendimiento (), segn la frmula:

(en%) = (potencia mecnica/potencia biolgica) x 100

donde la potencia mecnica se expresa en vatiosconvertidos en kJ/min-1 y la potencia biolgica,VO2, en l/min-1 convertidos en kJ/min-1. La conver-sin de kiloJlios en litros de oxgeno es posibleporque el equivalente calrico de un litro de ox-geno consumido a partir de la oxidacin de losglcidos es de aproximadamente 21 kJ.

Tomemos como aplicacin del clculo delrendimiento el modelo de ejercicio ms simple:el de la bicicleta ergomtrica de tipo Monark conpesas. Esta bicicleta est calibrada para permitirel clculo de la potencia mecnica producida porel deportista.

La fuerza de frenado ("f") se aplica sobre larueda con ayuda de una correa tensada por unpeso suspendido en su extremo. Ahora bien, lapotencia "P" es el producto de la fuerza de frenado("f") por la velocidad de pedaleo ("V") del deportis-ta (frecuencia de pedaleo en ciclismo) y por el de-sarrollo de la bicicleta (D en metros):

P (kgf/min) = f (kgf) x V (nmero de vueltas/min) x D (m)


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Cap. 1 16/4/03 09:46 Pgina 13

Con cada pedalada la bicicleta avanza (vir-tualmente puesto que est fija) 6 metros (que es eldesarrollo D) contra una fuerza de frenado ("f") de1 kg. El kilogramo fuerza (kgf) es una unidad queexpresa la fuerza de frenado ejercida por el pesoque determina la tensin de la correa sobre la ruedade la bicicleta. El kilogramo fuerza es, de hecho, la

fuerza definida como el peso de una masa de 1 kg.Se la llama as para distinguirla del kilogramo quedesigna la masa. 1kgf = 9,81 newtons, unidad delsistema internacional (convencional) que designa lafuerza. El cuadro 1 define las unidades utilizadaspara cuantificar la fuerza, la potencia y la energadel hombre durante el ejercicio.


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Masa que mide la cantidad de materia de un cuerpo. Suunidad es el kilogramo (kg):

1 kg = 2,204784 libras

Fuerza:La fuerza es el producto de la masa por la aceleracin. Fse expresa en newtons (N); nombre de quien descubrila relacin existente entre la fuerza, la aceleracin (a) yla masa (m), segn la frmula: F = m (kilogramo) x a (m/s2).Por lo tanto, el newton es el equivalente de la fuerza queimprime a un cuerpo de un kilogramo una aceleracin deun metro por segundo al cuadrado.

1N = 1kg x 1 m/s2

Peso:El peso es una fuerza particular. En efecto, el peso "p" esla masa "m" sobre la que se aplica la gravedad "g", quees la aceleracin de los cuerpos en cada libre debido ala atraccin terrestre; cuyo valor es de 9,80665 m/s2 (yque una vez aproximado sera de 9,81 m/s2).

El peso es el producto de la masa por la aceleracin: p = m x g

El peso se expresa en newtons.

Puesto que p (newton) = m (en kilogramos) x g (9,81m/s2),tenemos que para 1 newton 1/9,81 o ms precisamente1/9,80665 = 0,101972 kg fuerza.

1 N = 0,101972 kgf

1 kgf = 9,80665 N

Trabajo y energa:El trabajo (W) se define como la aplicacin de una fuerza(f) sobre una distancia (d):

W = f x d

La unidad de trabajo y de energa es el jlio (J). Otra uni-dad de medida de la energa es la calora, que no es unaunidad del sistema internacional, pero que an se utilizade manera corriente en nutricin, puesto que da valoresmenos elevados que el jlio y, por lo tanto, ms fciles demanipular mentalmente. 1 calora = 4,1868 jlios; 1kcal = 4,1868kJ y, de hecho,1kJ = 0,238846 kcal (1kcal = 103 cal = 1 Cal).

Trabajo y energa estn estrechamente emparentados,puesto que el trabajo realizado implica un gasto de ener-ga, de manera que utilizan ambos la misma unidad, yaque del trabajo realizado depender la cantidad de ener-ga gastada. Asimismo, la energa calorfica remite a laenerga trmica, puesto que la definicin de la calora serefiere al calentamiento de un gramo de agua. La caloraes la cantidad de energa necesaria para calentar 1 C(entre 14,5 y 15,5 C) un gramo de agua, 1 kilocalora oCal es la cantidad de energa necesaria para calentar 1 C(entre 14 y 15 C) un litro de agua.

Atencin: en las etiquetas de los alimentos se suele expre-sar el valor calrico en Caloras, lo que equivale a 1 kcal,es decir, 4,18 kJ (unidad del sistema internacional).

Una ancdota para la posteridad: el Sr. Jlio, que dio sunombre a la unidad de trabajo y de energa, era cervece-ro de su estado. Es posible que las sensaciones de calor,debidas al alcohol, y de fro, debidas a la presin de laespuma, le inspiraran sus reflexiones sobre las transfe-rencias de energa!

Potencia:La potencia se define como el trabajo realizado por uni-dad de tiempo. A igual trabajo realizado, el ejercicio mspotente ser el que realice dicho trabajo con mayor rapi-dez.

Potencia en vatios (W) = Trabajo (jlios)/t (segundos)

Hay que tener cuidado de no confundir la abreviacinque designa el trabajo (W) y la que designa el vatio (W).La unidad de medida de la potencia es el vatio (W).

Cuadro 1Unidades que permiten medir la masa, el peso, la fuerza, la potencia y la

energa. Las unidades del sistema internacional (SI) estn indicadas en cursiva.

Cap. 1 16/4/03 09:46 Pgina 14

que a partir del ejemplo anterior, se pueden calcu-lar los rendimientos bruto y neto.

El rendimiento bruto (b) ser de:b (en%) = 3 kJ/min-1/18,9 kJ/min-1 = 0,158 = 15,8%

Este rendimiento es muy bajo e indica unimportante despilfarro de energa.

Por el contrario, si se resta el consumo deoxgeno en reposo del gasto energticototal, a fin de tener en cuenta nicamente laenerga necesaria para el ejercicio de peda-leo, el rendimiento llamado "neto" (neto)ser superior al rendimiento bruto.

Clculo del rendimiento neto (neto):se sabe que la potencia mecnica es de 50 vatios = 50 jlios/s = 3.000 jlios/min-1

= 3 kJ/min-1

Ahora bien, la potencia biolgica igual alVO2 correspondiente a 50 vatios es el equi-valente a 0,6 lmin-1, lo que equivaldra a:0,6 x 21 kJmin-1 = 12,6 kJmin-1

Por lo tanto tendremos el rendimiento neto(neto): neto (en%) = 3 kJ/min/12,6 kJ/min-1

= 0,238 = 23,8%

Cabe sealar que la diferencia entre el ren-dimiento neto y el bruto disminuye con el aumen-to de la potencia del ejercicio y, por lo tanto, delconsumo de oxgeno total, en la cual el consumode oxgeno en reposo va a representar una partecada vez ms despreciable.

1.3.4 coste y rendimiento energticosen carrera a pie

La manera ms simple de calcular el gastoenergtico de la carrera a pie es medir el consumode oxgeno a una velocidad inferior al inicio de laintervencin del metabolismo anaerbico (sin ox-geno) en la cobertura energtica. Para altas veloci-dades (velocidades rcord de los 100 a los 800 m),es difcil estimar el gasto energtico de la carrera apie a partir del consumo de oxgeno, puesto que eloxgeno (O2) no interviene (en 100-200 m), o nonicamente, en 400-800 m (debido a la duracindel ejercicio), en la transformacin de la energaqumica en energa mecnica. La velocidad idealpara medir el gasto energtico de la carrera a par-


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Si el deportista pedalea a la frecuencia de60 vueltas por minuto (1 vuelta por segundo), reco-rriendo en cada vuelta 6 metros (desarrollo de labicicleta) contra 1 kilogramo fuerza, su potenciade pedaleo ser de:

Potencia (kgf x m/s) == 1 (kgf) x 6 (m)/1(s) = 6 (kgf x m/s)

Ahora bien, 1 kgf = 9,81 newtons, es decir, 10 newtons.

Por lo que 6 (kgf x m/s) nos darn 60 new-tons x m/s; sabiendo que la potencia se expresaen el sistema de unidades internacionales (SI) envatios, y que 1 vatio = 1 N x 1 m/s, si el deportistapedalea con una frecuencia de 60 vueltas porminuto (1 vuelta por segundo), recorriendo encada vuelta 6 metros (desarrollo de la bicicleta)contra 1 kg fuerza, producir una potencia de:

Potencia (vatios) = 6 (kgf x m/s) = 60 newtons x m/s = 60 vatios

Con cada incremento (aumento) de 50vatios de potencia, con la aplicacin de una fuer-za de frenado sobre la rueda de 1 kg y una fre-cuencia de pedaleo de 50 vueltas por minuto, sehalla, experimentalmente, que el ciclista aumentasu consumo de oxgeno 0,6 l/min1.

La potencia mecnica es de: 50 vatios = 50 jlios/s-1

= 3.000 jlios/min-1

= 3 kJ/min-1

La potencia biolgica para suministrar50 W es igual al VO2 en reposo (0,3 l/min-1) + el VO2 correspondiente a 50 vatios (0,6 l/min-1);

Por lo tanto el consumo de oxgeno (VO2)para pedalear contra 50 vatios es de 0,9 l/min-1;sabiendo que el equivalente calrico de un litro deoxgeno consumido es de unos 21 kJ, la potenciabiolgica correspondiente a 50 vatios de energamecnica ser de:

0,9 x 21 kJ/min = 18,9 kJ/min-1

1.3.3 Rendimiento bruto (b) y rendimiento neto (neto)

Se distingue el rendimiento bruto (b), lla-mado as porque incluye el consumo de oxgenoen reposo, del rendimiento neto (neto), que nica-mente tiene en cuenta la energa gastada para rea-lizar el ejercicio y omite la de reposo. De manera

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tir del consumo de oxgeno es igual al 60% de la velocidad rcord del deportista en los 1.000metros. Por lo tanto, para un corredor que realizalos 1.000 m en 3 minutos (20 km/h), el gastoenergtico se evaluar a 12 km/h. Se ve que steconsume 42 ml O2/min-1/kg a 12 km/h, es decir, a200 m/min (para uniformizar las unidades por minu-to). Por lo tanto su gasto energtico (GE) ser de:

GE (ml O2/min-1/kg-1) = 42 ml O2min-1/kg-1/200 m/min-1

= 0,210 ml O2/m/kg-1 = 210 ml O2/km/kg-1

La economa de carrera es la traduccinliteral de "running economy" (Daniels y cols., 1986)utilizada en los artculos cientficos anglosajones.La economa de carrera es el consumo de oxgenopara una velocidad submxima determinada. En elejemplo anterior, la economa de carrera es de 42ml O2/min-1/kg-1 a la velocidad de 12 km/h. No obs-tante, hay que tener en cuenta los problemas de tra-duccin. Un corredor que tenga una "economa decarrera" elevada (en ml O2/min-1/ kg a la velocidaddada) gastar ms que aqul cuya economa decarrera sea ms baja (42 ml O2/min-1/kg-1 a la velo-cidad de 12 km/h para el corredor que gasta pocoy 48 ml O2/min-1/kg-1 a la velocidad de 12 km/hpara el que gasta ms).

1.3.5 Comparacin del gasto energticode la carrera en tapiz rodante y enpista

Por una cuestin de estabilidad de las con-diciones del entorno, que intervienen en el gastoenergtico, y de control de la velocidad de carrera,la mayora de los clculos del coste energtico sedesarrollan en laboratorio, en tapiz rodante. Sinembargo, la validez de la simulacin de la carreraen tapiz rodante debe ponerse en tela de juicio.Pugh (1970), gracias a un tapiz rodante instaladoen un tnel laminar, evalu la parte del gasto ener-gtico destinada a la lucha contra la resistencia delaire. Precis que, para velocidades inferiores a260 m/min (15,6 km/h), no se observa diferenciasignificativa entre la carrera realizada en tapizrodante y la realizada en el exterior. Por encima deesta velocidad, el consumo de oxgeno (por lotanto, el aumento de gasto energtico, VO2)aumenta de manera exponencial con la velocidad:

VO2 = 0,002 x V3

donde VO2 se expresa en ml/kg-1/min-1 y V3 en m/s.

Se puede medir la economa de carrerabruta (VO2) a una velocidad dada (V), en tapizrodante, mediante la ecuacin de Lger y Mercier(1984) ("bruta", puesto que el consumo de oxgenoen reposo est comprendido):

VO2 = 2,209 + 3,1633 V

donde V es la velocidad de carrera en km/h y VO2es el consumo de oxgeno (ml/kg-1/min-1) a la velo-cidad V.

Esta regresin ha sido validada a partir de10 estudios para un total de 130 sujetos (71,5%de hombres y 28,5% de mujeres) entrenados(50%), no entrenados (31,5%), datos no precisa-dos para los 18,5% restantes. Esta frmula se havalidado entre 8 y 20 km/h.

En pista, hay que aadir un consumo deoxgeno (gasto energtico aerodinmico) al consi-derado en tapiz rodante. As, la energa neta decarrera contra la resistencia del aire se ha calcula-do segn la ecuacin de Pugh (1970):

VO2 = 0,00354 Ap V3

donde V O2 = el consumo de oxgeno suplemen-tario (en l/min), debido a la lucha contra la resis-tencia del aire.

Ap = la superficie en m2 del corredor, pro-yectada sobre el plano frontal cuando corre; Ap =26,2% de la superficie corporal = 0,44 m2 para unasuperficie corporal de 1,66 m2; si tomamos comoejemplo el corredor de 1,70 m y 60 kg.

V = velocidad del viento y del desplaza-miento (m/s).

Tomemos como ejemplo una carrera a 15 km/h (4,166 m/s) sin viento, en la que el depor-tista va a consumir:

VO2 a 15 km/h = 0,00354 Ap V3

= 0,00354 x 0,44 x 4,1663

V O2 a 15 km/h = 0,112 l/min respecto altapiz rodante, donde se ha aplicado la ecuacinresumida de Lger y Mercier (1984):

VO2 a 15 km/h = 2,209 + (3,1633 x 15) = 49,65 ml/min/kg

Para el corredor de 60 kg, ello representa un con-sumo de oxgeno de 49,65 x 60 = 2,979 l/min; elV O2 a aadir para obtener el V O2 a 15 km/h

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sobre pista slo representa el 0,112/2,979 = 0,037,es decir, el 3,7%; lo que es despreciable si se con-sidera que los errores de medida del VO2 puedenentrar en este abanico de porcentajes.

Por el contrario, para la mejor marca mun-dial en maratn (casi 20 km/h) o el rcord delmundo de los 5.000 m (casi 23 km/h), es impor-tante no despreciar esta componente aerodinmicaque puede representar el margen necesario parabatir esas velocidades rcord.

1.3.6 coste y rendimiento energticosen natacin: influencia de la tcnicadeportiva

El nadador debe luchar contra fuerzasopuestas a su desplazamiento en el agua. Esas fuer-zas dependen:

a) De la forma del cuerpo en contacto con elagua.

b) De las fuerzas de friccin agua/superficiedel cuerpo.

c) De la formacin de la ola.

Este conjunto constituye la "fuerza de resis-tencia del cuerpo en el agua" ("drag force" eningls) y se simboliza por Fd (F de fuerza, y d de"drag", es decir, "resistencia" en ingls) en lamayora de los artculos cientficos (di Prampero ycols., 1974; Toussaint y Hollander, 1994). Por lotanto, la fuerza de resistencia Fd se calculamediante la ecuacin siguiente:

Fd = K x Ap x v2

donde K es una constante que incorpora la densi-dad del agua (que es menor en el mar que en unapiscina) y el coeficiente de resistencia; Ap es laseccin frontal en el agua y v es la velocidad denado (Toussaint y Hollander, 1994).

La energa que el nadador consume a unavelocidad dada debe ser igual u opuesta a Fd. As,la potencia mecnica (P) es el producto de la fuer-za de resistencia (Fd) por la velocidad, es decir,P = Fd x v.

Di Prampero (1974) procedi por adicinde fuerzas adicionales. El nadador nada en crol, avelocidad constante, tirando de una plataformaque lleva una polea, en cuyo extremo estn sus-pendidos pesos adicionales. El nadador espira enbolsas de Douglas a fin de medir el consumo deoxgeno suplementario atribuido al aumento de Fd.


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De esta manera, dicho investigador pudomedir el rendimiento de nado a partir de la ecua-cin:

P = Fd x vVO2 = P/

donde P y V O2 son las variaciones de potenciay de consumo de oxgeno debidas al aumento dela fuerza de resistencia (Fd) generada por lospesos aadidos.

, el rendimiento mecnico, es igual a larelacin entre P y VO2, por lo que se obtiene:

= P/VO2

Si se sustituye P por Fd x v, se obtiene lafrmula:

= Fd x v/VO2

La velocidad de nado resultante ser:

v = VO2 (neto) x /Fd

donde el V O2 neto es el consumo de oxgeno a lavelocidad (v) menos el consumo de oxgeno dereposo (0,3 l/min).

El gasto energtico (GE) del nado es: GE = 58,5 ml de O2/m, que equivale a 293 kcal/km (5 x 58,5 x 1.000 ml de O2).

Si queremos comparar el gasto energticode la carrera y de la natacin, no hay que olvidarque el organismo consume alrededor de 1 kcal(4,18 kJ) por kilmetro recorrido y por kilogramo,es decir, 70 kcal para un hombre de 70 kg querecorre 1 km.

Por lo tanto, la natacin requiere un gastoenergtico de 293 kcal/km, 4 veces ms costosa(293/70 = 4,2) por unidad de distancia que la carre-ra. Por lo que el 10% de ganancia del rendimientoimplicar ms aumento de velocidad de nado de loque permitira la mejora del consumo mximo deoxgeno o de la potencia anaerbica lctica.

La tcnica de la natacin y la morfologa sonla clave del xito en natacin. Cientficos que antesfueron nadadores y/o entrenadores (Holmer, Costill,Chatard) delimitaron bien la cuestin. Reco-mendamos a los facultativos de STAPS en nataciny a los entrenadores que se remitan al artculo deToussaint y Hollander (1994), que los cita a todos.

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1.4 Transferencias de energa

1.4.1 Metabolismo: definicin

El metabolismo se define como el conjuntode intercambios fsicos y qumicos que permitentransferencias de energa y que se desarrollan en elorganismo, incluyendo el crecimiento, el manteni-miento y las transformaciones fsicas y qumicas. Elmetabolismo implica dos procesos fundamentales:el anabolismo, definido como el proceso de cons-truccin (como el aumento de la masa muscular),y el catabolismo, proceso de degradacin. Vimosen el punto 1.1.2 que todos los hechos deportivosse realizan gracias a nuestra capacidad para extraerenerga de los nutrientes (toda sustancia qumicautilizable por el organismo sin digestin previa), enespecial de los glcidos, lpidos y prtidos. Laenerga que extraemos de nuestra alimentacin latransferimos a las protenas contrctiles de los ms-culos implicados. La contraccin muscular slo esposible por esa transferencia de energa.

1.4.2 Transferencias de energa medianteel adenosintrifosfato (ATP)

Los msculos no pueden extraer directa-mente la energa til para su contraccin a partir delos alimentos. Nosotros disponemos de un interme-diario entre la energa liberada por los alimentos yla energa necesaria para la contraccin muscular.Este intermediario es un compuesto fosforado: elATP, o adenosintrifosfato, cuya rotura libera laenerga que la clula muscular puede utilizar direc-tamente para contraerse, segn la modalidad quese describe posteriormente en el captulo 2. Por lotanto, el ATP (adenosintrifosfato) es un verdadero"intermediario energtico" entre los msculos y los

nutrientes. Es indispensable para el organismo,puesto que una clula sin ATP muere rpidamente.

La estructura del ATP consta de tres partesprincipales (figura 5): (1) adenina, (2) ribosa y (3)fosfatos enlazados. El ATP se forma a partir de lacombinacin del adenosindifosfato (ADP) con unfosfato inorgnico (Pi), es decir, aportado por la ali-mentacin. Esta asociacin requiere una gran ener-ga (7 kcal por cada molcula de ATP sintetizada apartir del ADP y del Pi). Una parte de esta energase almacena en los enlaces qumicos entre el ADPy el Pi. Por eso, estos ltimos se califican de enla-ces "de alta energa". Cuando la enzima ATPasarompe este enlace, la energa (las 7 kcal que ha-ban permitido formar el ATP) se libera. Esta ener-ga podr contribuir a realizar un ejercicio breve,como un simple salto vertical. Pero el ATP sirve,sobre todo, como intermediario, como moneda deintercambio energtico, entre los nutrientes y elmsculo. Una vez sintetizado, el ATP permitir dis-poner inmediatamente de energa para la contrac-cin muscular; dichos depsitos raramente dismi-nuyen gracias a la movilizacin de otros compues-tos fosforados, molculas que permiten volver asintetizar rpidamente ATP. Se realiza un verdade-ro ciclo del ATP, que puede resumirse mediante lasiguiente reaccin:

ATP ADP + Pi + energaATPasa

Cmo se alimenta esta sntesis de ATP paraproseguir el ejercicio? Ello depende de su veloci-dad (potencia), de su duracin (que se relacionacon la intensidad, tal como vimos en los modelosprecedentes) y de su modalidad de aplicacin ycontinua o discontinua, al igual que en los depor-tes colectivos y los entrenamientos llamados "frac-cionados", practicados por los deportistas que pre-paran pruebas continuas e intensas, como en elcaso de un corredor de 1.500 m.

Vamos a describir el catabolismo que utili-za los nutrientes para suministrar a las fibras mus-culares el compuesto fosforado, el adenosintrifos-fato, que aportar la energa necesaria para la con-traccin muscular; veremos que el ATP se sinteti-za continuamente (anabolismo). sta es una formaesencial de almacenamiento de la clula. Suestructura se presenta en la figura 5. Los nutrien-tes, debido a que se transforman en ATP, son loscarburantes necesarios para el ejercicio. Demanera que gracias a los alimentos y al ATP, laenerga puede almacenarse en forma qumica en


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Figura 5

Composicin molecular del ATP y delCP.

Adenosintrifosfato (ATP)

Creatinfosfato (CP)

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el organismo antes de ser transformada en movi-miento (forma mecnica de la energa) por losmsculos.

Todas las clulas del organismo tienen lacapacidad de convertir los nutrientes en un tipo deenerga biolgicamente utilizable. Este proceso sellama "bioenergtico" y es fundamental para com-prender la forma de la relacin velocidad-tiempo,que expresa el hecho de que el ser humano slopuede correr a 36 km/h unos pocos segundos ni-camente, y algunas horas a 16 km/h.

1.4.3 Leyes de las transferencias de ener-ga en el organismo

Hemos citado la primera ley de la termodi-nmica llamada "de la conservacin de la energa",que estipula que cualquier tipo de energa nopuede ser destruida sino transformada de unaforma a otra. La segunda ley de la termodinmicaprecisa que el resultado de esas transformacionesenergticas es un desorden creciente (llamadoentropa).

La segunda ley de la termodinmica preci-sa, tambin, que slo una forma de energa orde-nada, organizada (llamada energa libre), puedeutilizarse para realizar un trabajo. Ello significa quela entropa aumenta cada vez que se operan trans-formaciones energticas en la clula y se utilizaenerga libre (la entropa aumenta cuando la ener-ga libre disminuye).

Conforme a la segunda ley de la termodi-nmica, todo sistema va de un nivel de alta ener-

ga a un nivel de baja energa. La contraccinmuscular es un ejemplo perfecto de ello, puestoque la energa qumica contenida en los alimentos(en forma de enlaces entre los tomos) se transfor-ma en energa mecnica (el movimiento), pero,sobre todo, en energa trmica que aumenta latemperatura corporal hasta 40 C al final delmaratn. La acumulacin de calor es un factorlimitante del rendimiento, tal como veremos en elcaptulo que trata del entorno fsico del rendi-miento deportivo. El calor resulta de la agitacinde las molculas que, efectivamente, es compara-ble al desorden, lo que est de acuerdo con lasegunda ley de la termodinmica.

El organismo humano no puede volver autilizar ese calor, llamado "endgeno" (creado pornuestro propio cuerpo). Por lo tanto, mediante unconjunto de reacciones qumicas, ha de transferirla energa en sus diversas formas, tal como dijimosanteriormente.

Las reacciones qumicas celulares permitenla transferencia de energa en el cuerpo gracias a larotura de los enlaces qumicos (llamados enlacesde alta energa) entre los tomos de diversas mol-culas. Podemos citar, por ejemplo, la rotura de laglucosa (molcula de 6 tomos de carbono, 12tomos de hidrgeno y 6 tomos de oxgeno:C6H12O6) en 6 molculas de dixido de carbono(CO2) y 6 molculas de agua (H2O), como resulta-do de las oxidaciones celulares (liberacin de untomo de hidrgeno) en el seno de la mitocondria.Si la glucosa posee un alto nivel de energa libre(4 kcal por gramo), el agua no tiene ningn podercalrico (motivo por el cual los deportistas ponen


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La clula es la unidad bsica del organismo; la ms importantepara las actividades deportivas es la clula o fibra musculoes-queltica, que trataremos con ms detalle en el captulo 2, y quees capaz de acortarse. La estructura comn de todas las clulasdel organismo consta de tres partes fundamentales (figura 6).

(1) La membrana celular (tambin llamada membrana plasmtica) esuna barrera semipermeable que separa a la clula de su entornoextracelular. Las dos funciones ms importantes de la membranacelular son englobar los componentes celulares y regular el pasode las diferentes sustancias al interior y exterior de la clula.

(2) El ncleo, cuyo nombre remite a su forma y funciones, contienetodos los componentes celulares de los genes, que permitirn ala clula reproducirse de manera idntica, y proporcionarn elmapa gentico, verdadero mapa de identidad de la persona. Losgenes constan de una doble hlice de cido desoxirribonucleico,el ADN, que es la base del cdigo gentico. En resumen, la fun-cin de los genes es regular la sntesis proteica que determina lacomposicin y actividad celulares. El mbito de la biologa mole-cular es comprender la composicin y regulacin de los genes

(100.000 en el organismo). Cada gen es responsable de la snte-sis de una protena determinada. Existen seales celulares queregulan la sntesis de las protenas y activan o detienen los genesespecficos. Por lo tanto, es importante comprender mejor losfactores que actan sobre los genes. La biologa molecular es unadisciplina cientfica en pleno desarrollo y ofrece un nuevo intersa la ciencia del deporte, que podra comprender mejor los efectosde los distintos tipos de entrenamiento sobre la sntesis proteicamediante las seales celulares reguladoras. En una importanterevista, Booth (1991) presenta la aplicacin de la biologa mole-cular al ejercicio.

(3) El citoplasma (llamado tambin sarcoplasma en las clulas mus-culares) es la parte fluida de la clula, situado entre el ncleo y lamembrana celular. En el citoplasma estn contenidas diversasestructuras (orgnulos) especializadas en funciones particulares.Uno de estos orgnulos es la mitocondria, verdadera "fbrica deoxgeno". La mitocondria se considera la central energtica de laclula, puesto que est implicada en la conversin oxidativa delos nutrientes en energa utilizable por la clula.

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preparados de glucosa en su bebida de reavitualla-miento para las pruebas superiores a 1 hora).

1.4.4 Reacciones qumicas endgenas y exgenas (que almacenan o liberan energa)

La transferencia de energa en la clula esel resultado de una serie de reacciones qumicas.Para su inicio, muchas de stas requieren energasuplementaria a la del reactante (molculas desti-nadas a romperse en la reaccin qumica). Lasreacciones qumicas que necesitan energa adicio-nal para su "lanzamiento" se califican de "endge-

nas". Sin embargo, puesto que la energa se aadea la reaccin qumica, el producto de esta reaccincontiene ms energa que el reactante inicial (el"sustrato energtico").

La reaccin de transformacin de la gluco-sa en gas carbnico se denomina "exgena", pues-to que libera energa (a partir de glucosa). Muchasreacciones qumicas se denominan "acopladas",puesto que asocian una reaccin qumica a otra, laenerga libre de la primera (de tipo exgeno) sirvepara desencadenar la segunda (de tipo endgeno).

Las enzimas, protenas particulares, permi-ten acelerar o favorecer el desencadenamiento deesas reacciones y evitan recurrir a la energa adi-cional.

As, las enzimas disminuyen la energa deactivacin necesaria para el desencadenamientode la reaccin. Regulan tambin el curso de esasreacciones y controlan su desarrollo y, de estamanera, aseguran la integridad del organismo. Porejemplo, al final de los 400 m, el organismo tieneuna concentracin muscular de cido lctico unas20 veces superior al valor en reposo, lo que con-tribuye a acidificar el msculo y la sangre. Unaenzima (la fosfofructocinasa) bloquea la reaccinde transformacin de glucosa en cido lctico, afin de que la acidez no caiga por debajo de la tasade acidez (o pH, potencial de hidrgeno ) com-patible con la vida.


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Figura 6

Modelo de organizacin de la clulaanimal.

Nucleolo, sitio de fabricacin delos ribosomas

Dos centriolos,permiten la forma-cin de los micro-tbulos

Cromatina, contie-ne la informacingentica del ADN

Retculo endoplas-mtico liso, sedede la sntesis delpidos

Lisosoma, sitio dedigestin intrace-lular

Citoesqueleto(microfilamentos =mf; filamentosintermediarios = fi;microtbulos =mt), permite laestabilidad o movi-lidad de la clula

Ribosomas, permi-ten la traduccin

Retculo endopls-mico rugoso, sedede la sntesis y glu-colizacin de lasprotenas

Dictiosoma del apa-rato de Golgi, sitiode maduracin detriglicridos y detransporte de pro-tenas

Vescula de trans-porte

Peroxisoma, elimi-na determinadoscompuestos txicos

Ncleo, sede del proceso dereplicacin, transcripcin ymaduracin de los trnscritos Mitocondria, sitio de produccin

del ATP

Citoplasma, sitio donde acontecen lasreacciones del metabolismo, talescomo la gluclisis

Membrana plasmtica, permite eltransporte, reconocimiento y adhe-sin de las clulas

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1 Medida del pH

El agua se descompone muy poco, desde el punto de vista inico,en el producto [H+] x [OH-]; en el agua pura, totalmente neutra, haytanto iones [H+] (protones H+) como iones [OH-], y el producto desu concentracin (10-7 x 10-7) es constante e igual a 10-14.

Por definicin "la potencia de hidrgeno" o pH se expresa como ellogaritmo negativo de la concentracin de iones hidrgeno, esdecir:pH = - log [H+]

El pH del agua es igual a - log 10-7 = 7

En la prctica, el aumento de la concentracin de iones H + impli-car la disminucin del pH; inversamente, el aumento de los ionesOH- implicar el aumento del pH.

La concentracin media de los protones H+ en la sangre es de0,4 x 10-8 moles/litro.

Por lo tanto, el pH sanguneo ser igual a 7,40.

Cabe sealar que en fisiologa humana se habla de acidosis para unpH inferior a 7,40, cuando con todo rigor la acidosis se consideraa partir de un pH < 7. Lo mismo ocurre con la alcalosis para pHsanguneos > 7,40; mientras que tambin en este caso el lmiteestricto es un pH > 7.

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Cada enzima slo puede reaccionar conuna reaccin particular, que se califica de sustratoenergtico. Un ejemplo de enzima que puede,segn el rgano en el que interviene, actuar alter-nativamente en un sentido u otro de la reaccinqumica es la lactodeshidrogenasa (LDH), que ase-gura la transformacin de un intermediario de ladegradacin de la glucosa (gluclisis), el cidopirvico (C3H4O3), en cido lctico (C3H6O3) en elmsculo esqueltico e, inversamente, cuandoacta en el msculo del corazn (el miocardio). LaLDH tiene varias formas qumicas (isoenzimas)como las isoenzimas LDH-M (M de muscle) yLDH-H (H de heart). Adems del pH sanguneo, latemperatura corporal acta sobre la actividad delas enzimas (sta se desarrolla, posteriormente, enel captulo 3). Por lo tanto, cada enzima tiene unatemperatura ptima a la que es ms activa.

En general, un pequeo aumento de latemperatura corporal permite un aumento de laactividad de las enzimas, de ah la necesidad deun calentamiento preliminar a todo ejercicio mxi-mo de menos de 2 horas. Ms all, es preferiblepartir de la temperatura corporal ms baja posible

puesto que, tal como vimos, el calor asociado a lacontraccin muscular podra acumularse y resultarun factor limitante en el rendimiento de largaduracin. As pues, el resultado de este ligeroaumento de temperatura es un incremento de laproduccin de ATP, debido al aumento de la velo-cidad de las reacciones qumicas catalizadas porlas enzimas. Por el contrario, un descenso de latemperatura corporal tiene por efecto un descensode la actividad enzimtica.

1.4.5 Metabolismos y reconstitucin del ATP durante el ejercicio

En el citoplasma y la mitocondria, se de-sarrollan las reacciones qumicas que permitenmetabolizar los "carburantes para el ejercicio "(lpidos, glcidos y prtidos), para volver a sinteti-zar ATP, el compuesto directamente utilizado en lacontraccin muscular. De la eficacia de esos meta-bolismos derivar el rendimiento, es decir, el man-tenimiento de una potencia de ejercicio de unaduracin y una distancia fijadas por el reglamentodeportivo.


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1 Carburantes para el ejercicio: los glcidos

Los nutrientes que el organismo utiliza son los azcares, las grasas ylas protenas que se consumen a diario para suministrar a las clulasla energa necesaria para su actividad, tanto si la persona est enreposo como si practica algn deporte. Durante el ejercicio, los pri-meros nutrientes utilizados para suministrar energa mecnica son lasgrasas y los azcares (las protenas contribuyen nicamente en un 5-15% de la energa total gastada.

Los azcares, llamados tambin hidratos de carbono, son com-puestos que constan de tomos de carbono, hidrgeno y oxge-no (de ah su nombre). Los depsitos de hidratos de carbono sonuna fuente de energa disponible de manera inmediata (4 kiloca-loras liberadas por gramo de glucosa utilizada).

Las plantas sintetizan hidratos de carbono a partir de la interac-cin entre el CO2, el agua (H2O) y la energa solar, mediante elproceso de la fotosntesis.

Los hidratos de carbono existen en tres formas: (1) monosacri-dos, (2) disacridos y (3) polisacridos.

(1) Los monosacridos son los azcares "simples", como la gluco-sa y la fructosa. La glucosa es el azcar ms conocido puesto quees el que circula por la sangre (que contiene 1 gramo por litro).La tasa de glucosa por litro de sangre se llama "glucemia". stapuede variar de 1,3 g/l, al final de un ejercicio de 2 a 10 minutos,a 0,7 g/l, al final del maratn. Esta dbil glucemia explica la mar-cha vacilante de ciertos maratonianos en los ltimos metros delos 42,195 km! El cerebro es un rgano que utiliza exclusiva-mente glucosa para su propio metabolismo, de manera que lalucidez del deportista est estrechamente relacionada con elmantenimiento de la glucemia. La glucosa puede hallarse direc-tamente en los alimentos, los zumos de fruta y las gaseosas, perotambin puede formarse en el tracto intestinal a partir de ladegradacin (rotura) de azcares complejos, que vamos a exa-minar.

El azcar contenido en la fruta o la miel es la fructosa, que es elms dulce de los azcares simples, pero tambin el que se asi-milar de manera ms lenta y no provocar, a diferencia de la glu-cosa, el aumento brusco de la glucemia. Esto es importante parala actividad deportiva, puesto que en reposo la ingesta de gluco-sa implica un aumento brusco de la tasa de azcar en la sangre(hiperglucemia). Dicho aumento alertar al organismo, que libe-rar mensajeros a la sangre (hormonas) para que dicha tasa vuel-va a su valor normal (1 g/l), y la glucemia disminuir incluso pordebajo del valor normal.

Este descenso de la glucemia consecutivo a la ingestin de unadosis masiva de glucosa se califica de "hipoglucemia reaccio-nal". Cada azcar se caracteriza por su influencia sobre la gluce-mia. As, si tomamos como referencia la hiperglucemia que siguea la ingesta de glucosa, se clasifica cada azcar y la importanciade la hiperglucemia que provoca respecto a la glucosa. Se atri-buye un valor arbitrario de 100 a la hiperglucemia provocada porla glucosa (que desaparece en pocos minutos), la fructosa tieneun valor de 30, debido a la escasa hiperglucemia que provoca(figura 7). La tabla 4 proporciona los valores (los "ndices gluc-micos") de los azcares y de los alimentos que integran nuestraalimentacin. Es importante conocer esta jerarqua para poderadministrar la racin de azcar precompetitiva o preentrenamien-to. Sin embargo, se aconseja esperar a estar activo (en fase decalentamiento, por ejemplo) para ingerir cualquier sustanciacuyo ndice de glucemia sea superior a 70 (ndice del arroz blan-co). En efecto, el ejercicio bloquea la secrecin de la hormona(insulina) responsable de la hipoglucemia reaccional.

(2) Los disacridos se forman por combinacin de dos monosacri-dos. El disacrido ms conocido es el azcar de mesa, la sacaro-sa, que est formada (sea de caa o de remolacha) por una mol-cula de glucosa y una de fructosa. La maltosa es tambin un disa-crido formado por dos molculas de glucosa. En EstadosUnidos, la sacarosa representa el 20% del aporte calrico de la

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Figura 7

Evolucin de la glucemia despus del aporte de 50 g de glucosa (*),muesli + agua (), muesli + leche (), barra de chocolate ( ) ogalleta de chocolate () en uno de los sujetos que consumen unacantidad pequea de lpidos.

racin alimentaria diaria. En Europa, el porcentaje es algo menor,puesto que los europeos consumen ms azcares de asimilacinlenta (con dbil ndice glucmico), como el almidn de los ce-reales. Su asociacin con protenas y lpidos ralentizar su asi-milacin (por ejemplo, las pastas con parmesano). Esos azca-res ms complejos son los polisacridos, cuyo nombre se debea que estn formados por ms de dos monosacridos.

(3) Los polisacridos de tres monosacridos suelen ser pequeos,mientras que los polisacridos, formados por cientos de mono-sacridos, son de gran tamao. Se distinguen los polisacridosvegetales (el almidn y la celulosa, que envuelve la clula vege-tal) de los polisacridos animales, contenidos en los msculos yen el hgado, que son la forma de almacenamiento animal de losazcares (glucgeno). El ser humano, al contrario que otrosmamferos, carece de enzimas digestivas necesarias para ladigestin de la celulosa que constituir la parte esencial de lasheces. Por eso, el consumo regular de verduras (crudas o coci-das) evita el estreimiento, pero debe disminuirse la vspera deuna competicin de larga duracin, porque podra provocar dia-rreas debidas al esfuerzo. En los vegetales se encuentra tambinalmidn (cereales, judas, patatas y guisantes), azcar complejodigestible, gran proveedor de hidratos de carbono. Despus desu ingestin, el almidn se parte (rompe) para formar monosa-cridos, lo que le permite suministrar energa directamente utili-zable para fabricar ATP, carburante exclusivo para la contraccinde los msculos.

Carburantes para el ejercicio: los lpidos

El cido graso es un constituyente de los triglicridos, que sonlas grasas del organismo humano.

Los depsitos de grasa del organismo son carburantes adaptadosa los ejercicios prolongados puesto que las molculas de grasaposeen una gran energa por gramo (9 kilocaloras), es decir, alre-dedor de dos veces ms que un gramo de glucosa o de protena,que libera 4 kilocaloras. Los lpidos son insolubles en agua ypueden encontrarse en plantas y animales. Se clasifican en tres

grupos segn su complejidad (al igual que los glcidos): (1) lpi-dos simples, (2) lpidos compuestos y (3) lpidos derivados.

(1) Los lpidos simples o neutros son comunes en el organismo y,esencialmente, son triglicridos. Constan de tres molculas decidos grasos libres y de una molcula de glicerol (que no es unagrasa sino un tipo de alcohol). Los triglicridos constituyen laforma ms corriente de almacenamiento de las grasas en el orga-nismo. En caso de necesidad, para las carreras de ms de 30minutos, pero tambin en reposo, sobre todo en ayunas, los tri-glicridos se separarn en sus componentes: glicerol y cidosgrasos, que pueden utilizarse como sustratos.

(2) Los lpidos compuestos son la combinacin de grasas neutrascon molculas no grasas. Al igual que las grasas simples, lasgrasas compuestas las utiliza el msculo durante el ejercicio. Unejemplo de grasa compuesta son los fosfolpidos, que son lacombinacin de un cido fosfrico con lpidos, y se sintetizan encada una de las clulas del organismo. El papel fisiolgico de losfosfolpidos va desde la conservacin de la integridad de lasmembranas celulares hasta la formacin de una vaina alrededorde la clula nerviosa. La lipoprotena es otro lpido compuestoque se forma en el hgado y se transporta en la sangre gracias asu asociacin con una protena (molcula soluble en agua).

(3) Por ltimo, la tercera categora de lpidos est constituida por loslpidos derivados, que son grasas que pueden utilizarse comosustrato durante el ejercicio. Estas molculas son sintetizadas apartir de molculas de lpidos de las otras dos categoras. El msconocido de los lpidos derivados es el colesterol, que es uncomponente de todas las membranas celulares y que puede sersintetizado por las propias clulas. Adems, el colesterol es nece-sario para la sntesis de las hormonas sexuales (como la testos-terona, hormona masculina, o los estrgenos y la progesterona,hormonas femeninas).

Carburantes para el ejercicio: los prtidos o protenas

Las protenas son compuestos que constan de varias subunida-des: los aminocidos. Existen 20 aminocidos necesarios para elorganismo para formar los diferentes tejidos, las enzimas, lasprotenas, etc. Hay nueve aminocidos que se califican de "esen-ciales" porque no son sintetizados por el organismo, que debeprocurrselos en la alimentacin.

Los aminocidos esenciales se encuentran en las protenas deorigen animal: en la carne, la leche, el huevo; ste es una fuentecompleta de protenas, puesto que contiene todos los aminoci-dos esenciales. Las leguminosas (guisantes, lentejas, judas) sonuna excelente fuente de aminocidos esenciales, pero no digeri-bles, por lo que, para obtener los 20 aminocidos necesarios,deben asociarse a cereales (maz, arroz, trigo, avena, cebada,).Cien gramos de carne (blanca como el pollo o roja como el buey)contienen 15 gr de protenas, mientras que 100 g de arroz (crudo)contienen 7,5 (nicamente con unos pocos aminocidos esen-ciales). Las protenas se forman por la asociacin de varios ami-nocidos unidos por medio de enlaces qumicos.

Las protenas pueden utilizarse como carburante en caso deayuno o de ejercicio prolongado, cada gramo de protena sumi-nistra, al igual que los glcidos, 4 kilocaloras. Para contribuir alsuministro energtico, las protenas deben escindirse en amino-cidos. Su contribucin puede realizarse de dos maneras. La pri-mera mediante la alanina, aminocido que se convierte en gluco-sa en el hgado y, a continuacin, se almacena en forma de glu-cgeno heptico. El glucgeno podr degradarse en glucosa y atravs de la circulacin sangunea ser llevado a los msculos,durante el ejercicio. La segunda se debe a que ciertos aminoci-dos (isoleucina, alanina, leucina, valina, etc.) pueden convertirseen intermediarios metablicos (compuestos que participarn enel metabolismo energtico directamente en la clula muscular).

Glucemia (mmol/m)

Tiempo (min)

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Estas nociones de potencia y capacidadremiten a las unidades de potencia, es decir, alvatio y al jlio para la capacidad que da cuenta deltrabajo del que va a depender la energa total gas-tada (en jlios, en kcal).

Volveremos a utilizar esta terminologa decapacidad y potencia (terminologa que los entre-nadores han utilizado desde 1950) en el captulo 6,que trata del entrenamiento. Los entrenadores dis-tinguen esquemticamente entre entrenamientos de"potencia" y de "capacidad", con la idea de quecierto tipo de ejercicios permitiran, para un meta-bolismo determinado, desarrollar la tasa de ATPproducido por unidad de tiempo (potencia) o deduracin total (capacidad), es decir, la cantidadtotal de energa producida por ese metabolismo.Sin embargo, actualmente es difcil seriar los tiposde entrenamiento en funcin de sus efectos sobreun determinado metabolismo, tanto ms cuantoque la modalidad de entrenamiento es intermitente.

Cules son las limitaciones de la capaci-dad y potencia de esos tres metabolismos?


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Figura 8

La "rueda" del ATP ilustra la posicincentral del ATP en el metabolismomuscular. A la derecha se esquemati-zan las reacciones acopladas a la sn-tesis de ATP; a la izquierda las queextraen energa a partir del acopla-miento del par ATP-ADP: 1 Reaccin de Lohman.2 el metabolismo anaerbico lctico.3 el metabolismo aerbico (ver texto).W y Q designan el trabajo y la libera-cin de calor debidos a la contraccinmuscular.

Despus de haber catabolizado el ATP enADP segn la reaccin:

ATP ADP + Pi + Energalos msculos esquelticos tienen una capacidaddestacada de ajuste de la sntesis de ATP, a partir delas necesidades del ejercicio. Ello es posible gra-cias a tres metabolismos (figura 8) que intervienensegn la intensidad y duracin del ejercicio.

El paso de un ejercicio intenso (y corto) aotro menos intenso (y largo) consiste en:

1) La rotura (reaccin de Lohman) de la fosfo-creatina (PC), en el citoplasma, en creatina(C) y fosfato inorgnico (Pi)

PC C + PiPi + ADP ATP

Este metabolismo se llama "anaerbico" (nointerviene el oxgeno) alctico (no implicaacumulacin lctica puesto que la glucli-sis no interviene).

2) La formacin de cido lctico en el cito-plasma, a partir de glcidos, llamado"metabolismo anaerbico lctico", puestoque el aceptor de iones H+ es el cido pir-vico, que es reducido a cido lctico (anae-rbico, significa sin oxgeno)C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O

3) La oxidacin de lpidos y de glcidos en lamitocondria, llamado "metabolismo aerbi-co", puesto que hace intervenir el oxgenocomo aceptor final de iones H+; lo que sig-nifica que el oxgeno va a formar agua ydixido de carbono segn la reaccin:

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2Oy de una manera general para todos los sustra-

tos: ADP + sustrato (glcido, lpido, prti-do) + O2 O2 + ATP.

Tal como hemos sealado, los tres procesosenergticos intervienen de manera preferentesegn la duracin e intensidad del ejercicio, pues-to que se caracterizan por:

Su "potencia", es decir, por la rapidez dedegradacin de los sustratos (glcidos, lpi-dos, fosfocreatina) que va a permitir "infine" asegurar una tasa de sntesis de ATPpor unidad de tiempo.

Su "capacidad", es decir, la cantidad totalde ATP sintetizado.

Potencial de accin

Ca++ unido

Ca++ libre

Actomiosina

Contraccinmuscular

Fosfocreatina

Creatina

Glucgeno

Lactato

1 Se define un mol como la cantidad de materia (en g) que indica el peso molar, inico o atmico, rela-tivo de esa sustancia. As por ejemplo:

Peso molar del agua (H2O): 18 1 mol de H2O = 18 g H2O

Peso atmico del ion sodio Na: 23 1 mol de iones Na+ = 23 g de Na+

Peso molar del cloruro de calcio (CaCl2) (40 + 2 x 35,5) = 111 un mol de CaCl2 = 111 g de CaCl2

(un mol de CaCl2 contiene 2 moles de iones Cl- y un mol de iones Ca2+)El mol por litro (mol/l) define una concentracin, es decir, una cantidad de materia por unidad de volumen.1 mmol = 10-3 moles.

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Si el nivel de produccin de ATP no satisfa-ce la necesidad del ejercicio, el sujeto se ver obli-gado a ralentizar su marcha. Por lo tanto, el rendi-miento va a disminuir puesto que se caracterizapor un tiempo en una distancia determinada.

1.5 Metabolismo y ejercicio

1.5.1 Metabolismo e intensidad del ejercicio

Hemos visto que la fuente inmediata deenerga para la contraccin muscular era el ATP.Sin embargo, la cantidad total de ATP en el interiorde la clula muscular se limita a 0,02 mol en elhombre, lo que slo permite realizar un ejerciciode 2 segundos al 70% del VO2 mx. (tabla 2) o unsolo salto vertical, por ejemplo. La cantidad deenerga est disponible a partir de las reservasde ATP (del 10 al 30% de esas reservas son movi-lizables) y es extremadamente limitada. Por eso,hay que considerar el ATP ms como un mediadorde las conversiones energticas, entre la energaqumica de los nutrientes y la energa mecnicadesarrollada por el msculo en contraccin, quecomo una fuente de energa.

Se ha calculado la potencia mxima delmetabolismo aerbico a partir de un VO2 mx. de 4 litros por minuto, del que un 72% lo utilizaran laspiernas en actividad (Jorfeldt y Wahren, 1978), parauna masa muscular de 20 kg. La potencia mximadel proceso anaerbico a partir de la oxidacin delos cidos grasos libres (lpidos) es del 50% de lapotencia mxima aerbica. Unos 30 minutos deperodo de alcance de la potencia mxima, del pro-ceso de oxidacin de los lpidos, corresponden altiempo necesario para la movilizacin de los cidosgrasos a partir del tejido adiposo.

1.5.2 Capacidad de los tres metabolismosenergticos

1 Metabolismo anaerbico alctico

Las reservas musculares de fosfocreatina(PC) pueden ser (contrariamente a las de ATP) uti-lizadas por completo, lo que representa una capa-cidad suficiente para mantener el nivel de produc-cin de ATP durante unos 20 a 30 segundos al 70%del V O2 mx. (ver tabla 2). Sin embargo, para unejercicio mximo de esprint, esas reservas se ago-tarn en menos de 10 segundos (Sahlin, 1985).


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Tabla 3

La potencia mxima del metabolismoanaerbico fue calculada por Hultmany Sjholm (1983). La potencia mxi-ma se expresa en mol de ATP/kg/s ypor kg de msculo seco.

Tabla 2

Almacenamiento de energa en elorganismo: cantidad de energa dis

Fisilogia entrenamiento

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