FISIOLOGÍA DEL EJERCICIO FÍSICO

FISIOLOGÍA DEL EJERCICIO FÍSICO

•Presenta: Dr. Alejandro Hernández González.•Residente de curso de posgrado en RHC.

•Correo electrónico: [email protected]

Curso de Postgrado en Rehabilitación

Cardiaca

Instituto Nacional de Cardiología Ignacio ChávezServicio de Rehabilitación Cardiaca

INCICh

Abril de 2012

Curso de postgrado enRehabilitación Cardiaca

Dr. Alejandro Hernández Gonzá[email protected]

Fisiología del ejercicio físico

Metabolismo de los Metabolismo de los carbohidratoscarbohidratos

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McArdle, et al. Exercise Physiology. Energy, nutrition and Human Performance. 5th ed. Lippincott Wiilliams and Wilkins. 2001

• Inicialmente se usa energía inmediata por ATP•Su cantidad es muy limitada•Se usan los macronutrientes (provenientes de los alimentos).•Glucólisis “oxígeno independiente”•Carbohidratos únicos que producen ATP en ausencia de O2

•Tiene como producto final el priruvato lactato




Liberación de energía a partir de la molécula de glucosa por el ciclo

glucolítico

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1 Mol Glucosa 12000

calorías





Mol

• Unidad con la que se mide una cantidad de sustancia (elemento o compuesto químico).

• un mol : cantidad de esa sustancia que contiene tantas entidades elementales del tipo considerado

• Número de Avogadro, es el número de moléculas de H2

en 2 grs de H• 1 mol= 6,022 141 79 (30) × 1023 unidades elementales• La masa de un mol de sustancia, llamada masa molar, se

expresa en gramos•

• Tippens, Física:conceptos y aplicaciones. 6ª edición. 2001

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Partículassubatómicas

• Unidad más pequeña que el átomo• Quanks, protones y neutrones• Neutrinos y bosones, no son parte del átomo• Se producen al azar• Protón: se encuentra en el núcleo y es positivo• Neutrón: Se encuentra en la corteza y es negativo• Neutrón: se encuentra en el núcleo, no tiene carga

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Tippens, Física:conceptos y aplicaciones. 6ª edición. 2001




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Metabolismo de los carbohidratos

• Los carboidratos so los únicos que almacenan energía anaeróbicamente

• En realildad al desdoblarse la

Glucosa en H2O y CO2 se produ-

cen 686 Kcal

• Por eso sólo se conservan 38 ATP• 2 fases, la primera no depende de oxígeno

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7.3 Kcal





Glucólisis, síntesis del ácido pirúvico y su conversión en Acetil CoA

• Sólo se forman 4 moléculas de ATP (ganancia 2) por cada molécula de glucosa durante la glucólisis.

• Almacenan 24000 calorías.

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glucosaÁcido pirúvico

Ácido pirúvico

Ácido pirúvico

Ácido pirúvico

2 CO2

y 4 H




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La producción de lactato es el inicio de l metabolismo anaerobio





Metabolismo de los carbohidratos

• El lactato no se acumula• Fatiga, acidez, disminución de efectividad

muscular.• Se puede resintetizar ATP• El lactato también es energía

• Una vez que hay O2 el NADH lo atraen formando ATP

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• El lactato es precusor de carbohidratos•Mantiene la glucosa sérica durante el ejercicio





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Ciclo de Krebs




Fosforilación oxidativa

• Produce 90% del ATP• Oxidación de los átomos de H• Principal función de las primeras etapas del desdoblamiento de la

glucosa• ADP ATP, mediante un radical fosfato Sintetasa de ATP

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El saldo totalRHC- INCICh





Metabolismo de los lípidosRHC- INCICh


• Sustrato que más energía puede proveer•Hasta 140 000 Kcal en adipocitos y 3000 en músculos

•Lipolisis : TGC Glicerol 3 a. grasos

Lipasa C




Los adipositosRHC- INCICh


• Síntesis y almacen de TGC• Lipasa facilita la difusión a la circulación en forma de FFAs unidos a albúmimna• En el músculo se reesterifican y entran a la

•Acetil transferasa de carnitina para su ingreso a la mitocondria.•En el hígado el glicerol participa en gluconeogénesis




Uso de los triglicéridos como energéticos y síntesis de ATP

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• Durante el ejercicio moderado el t. adiposo libera FFAs : energía que se cataboliza en las fibras musculares•LPL facilita consumo y resíntesis (reesterificación) de TGC.•Durante el ejercicio moderado aumenta la actividad de la lipasa por Adrenalina, NE, glucágon, etc.•La sensibilidad de la lipasa por las células esta dada por el AMPc.•La lipasa se inhibe en presencia de lactato, insulina y cetonas.




Catabolismo del glicerol y los ácidos grasos

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Energía total del catabolismo de las grasas

• Al sintetizarse la acetil CoA el a. graso se acorta dos átomos de C• Se obtienen 9 moléculas de acetil CoA• Entran al ciclo de Krebs

• Forman CO2 y H

• Los H se oxidan formando ATP por transporte de electrones• Por cada acetil CoA se liberan 4H• Por cada molécula de a. esteárico oxidada

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Energía total del catabolismo de las grasas

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Fuente Vía ATP producido por triglicérido

1 molécula de glicerol

Glucólisis + cíclo de Krebs

19

3 moléculas con 18 carbonos de a. grasos

β-oxidación + ciclo de Krebs

441




Metabolísmo de los lípidos• El catabolismo de los a. grasos requiere oxígeno• Se cuenta con 150 veces más de energía en grasa• 2-4 grs más calorías por cada gramo de glucógeno• Las grasas se queman en la flama de los carbohidratos

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Energía liberada de las proteínas• Es necesario la remoción del nitrógeno• La deaminación sucede en el hígado• La transaminación sucede en los músculos

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Metabolismo de las proteínas• Mediante el alfa cetoglutarato durante el ciclo de Krebs se acepta el N del NH2 y se forma

glutamato• Durante el ejercicio aumentan las enzimas para la trasnformación de energía a partir de

proteínas• Algunos aminoacidos son glucogénicos• Ceden piruvato u oxaloacetato para la gluconeogénesis (alanina)• Aminoacidos participan en el ciclo de Cori para formar glucosa durante el ejercicio• Otros son cetogénicos (glicina)

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Metabolismo de las proteínas• Cede cetoacetato o Acetil-CoA• Sintetizan TGC o lo catabolizan para formar energía en el ciclo de

Krebs• Se desechan los productos de desecho del metabolismo en la orina• Un catabolismo excesivo de proteínas requiere más agua

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El molino metabólicoRHC- INCICh





Oxidación Celular• La mayor parte de la fosforilación deriva de la

oxidación de macronurientes.• Una molécula se reduce al aceptar electrones• La molécula donadora se oxida• Este proceso provee de átomos de H al catabolismo

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Carbohidratos• 1 gr de glucos

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Carbohidratos• Glucógeno muscular: Principal energía durante el ejercicio anaeróbico y aeróbico intenso.

• Durante el ejercicio ligero a moderado prolongado los lípidos aportan 50% de la energía utilizada

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Lípidos• Del griego lipos, grasa. • El mayor almacén de energía para el desempeño.• Mayor proporción de Hidrógeno que Oxígeno.

• C57H110O6

• Glicerol -3 ácidos grasos libres• Vegetales y animales

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Clasificación de los lípidosRHC- INCICh


Tipo Ejemplo Estructura ComentarioLípidos simplesGrasas neutras Triglicéridos 3 ácidos grasos +glicerol Lípido más abundante, 98% de

98% de la comida y al menos 90% del total de la grasacorporal (adipocitos)

Ceras Cera de abeja Ésteres de ácidos grasos Cutícula de hojas y frutasdiferentes del glicerol. Ésteres de colesterol Vit A y D

Lípidos CompuestosFosfolípidos Cefalina Solubles en agua, compuestos Lecitina de la llema de

Lecitina de grasa neutra, ácido fosfórico o soya, el gpo más grande.Lipositol y bases nitrogenadas

Glucolípidos Cerebrosidos Azúcar+acidos grasos+N+ Menbrana celular y neuronasGangliosidos




Clasificación de los lípidosRHC- INCICh


Tipo Ejemplo Estructura ComentarioLipoproteínas Quilomicrones Todas continen una cantidad Sintetizadas en el hígado;

VLDL, HDL y LDL variable de proteínas, triglicé- 25-35% de proteínasridos, fosfolípidos y colesterol Forma de transporte de los

lípidos en la sangre

Derivados de los lípidosÁcidos grasos Ácido linoléico Usualmente contiene un gpo

Ácido oleico (COOH); pueden ser saturados oo insaturados.

Ácido palmiticoÁcido estérico

Esteroides Andrógenos, estróge- Serie de anillos Hormonas;nos, y progesterona. Acidos biliares, Colcortisol, ergoesterolVit D

Hidrocarburos Terpenos Sólo H y C Vit A precusor de βcaroteno




Lípidos• Ácidos grasos saturados: unión entre C es simple, el

resto se une a H.• Saturados por contener abundante H.

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Lípidos• Los ácidos grasos insaturados tiene pocos H unidos a

la cadena de C. Las uniones entre los C son dobles.

• Son monosaturados o poliinsaturados respecto al H.

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Lípidos• Recomendación: 30% de grasas de las cuales 70-80% sean a. grasos insaturados.• Proveen de aislamiento contra el frío, transportan vitaminas soluble como la A, K, D y E.• 50-70% de la energía durante el ejercicio moderado y prolongado (principalmente por

ácidos grasos libres).• El ejercicio aeróbico incrementa la oxidación de ácidos grasos, principalmente

trigliceridos.• Su consumo evita la depleción de glucógeno.

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Proteínas

• Contienen nitrógeno, además de azufre, fósforo y hierro.

• Están formadas por aminoácidos (AA), de los cuales existen 20. • Cada uno tiene un grupo amino (NH2), y un ácido orgánico (ácido

carboxílico= COOH) y cadena R (lateral) que es la que determina las características químicas de cada aminoácido en particular.

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Proteínas

• Se hacen estructuras protéicas a partir de los 20 AA.

• El ejercicio sintetiza la glucosa hepática a partir de estructuras de carbón de compuestos no-carbohidratos, en particular, de los aminoácidos

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Proteínas• 8 de los 20 aminoácidos del cuerpo

• Estos NO pueden ser producidos por el cuerpo

• DEBEN ser consumidos en la dieta.

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Proteínas• Se obtienen de plantas y animales.• Proteínas de alta calidad:

Contienen todos los aminoácidos esenciales

• Proteínas de baja calidad:• Contienen proteínas “incompletas”

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Proteínas

• Las proteínas proveen la base para los procesos celulares anabólicos.

• Los aminoácidos también contribuirán con su “esqueleto” de carbón para el metabolismo de energía.

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Proteínas• Recomendación diaria de ingesta (RDA = recommended

dietary allowance) • representa una cantidad segura de ingesta proteica diaria (aunque

sobreestimada), que cubra las necesidad de las personas sanas.

• Para adultos equivale a 0.83 g/kg peso/día

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Proteínas• La alanina (derivada del músculo) juega un papel primordial en

la gluconeogénesis, ya que apoya la disponibilidad de los carbohidratos durante una jornada prolongada de ejercicio.

• El ciclo Alanina-glucosa representa el 45% de la liberación de glucosa hepática durante ejercicio prolongado.

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Proteínas• Al depletar los carbohidratos, se aumenta significativamente el catabolismo

protéico durante el ejercicio.• Las proteínas sirven como energético a un mayor nivel que lo previamente creído.• Sería razonable en algunos casos incrementar la ingesta protéica a 1.2-1.8 g/kg

peso/ día.

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Vitaminas• Micronutrientes orgánicos que participan en la

transferencia de energía , su síntesis en los tejidos, regulan metabolismo y sintetizan hueso.

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• Se producen durante la fotosíntesis, se encuentran en carotenos.•En los animales se encuentran como provitaminas.




Vitaminas• Liposolubles: A, D, E y K.• Liposolubles no requieren ser consumidas diariamente, se almacenan en hígado y tejido

adiposo.• Se obtienen de los lípidos consumidos en al dieta.• No deben de ser consumidas en exceso. • Son antioxidantes (reducen el estress

Oxidativo).• Previenen eventos cardiovasculares y Ca.

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Vitaminas• Hidrosolubles: C y el complejo B.• Actúan como coenzimas con compuestos

proteínicos (apoenzimas) en reacciones químicas.• Contienen C-H-O-N y algunos metales.

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Vitaminas RHC- INCICh





Vitaminas

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Vitaminas RHC- INCICh





MineralesRHC- INCICh


• 4% del organismo esta constituido a base de minerales•Se encuentran libremente en el agua y suelo•22, la mayoría metales•Forman parte importante de diversas enzimas, hormonas y vitaminas•Sintetizan macronutrientes•Forman parte de la estructura de huesos y dientes




Minerales• 7 son esenciales para la vida y se requiere un consumo mínimo diario

de 100 mgs

• 14 son elementos traza (<100 mgs)

• El exceso tiene efectos tóxicos

• Una dieta balanceada provee de suficientes minerales

• En ciertas regiones geográficas se requerirán suplementos

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Minerales• Rol de los minerales:

1. Estructura para los huesos y dientes

2. Participan en el ritmo cardiaco, contracción muscular, conducción neuronal y equilibrio ácido base

3. Forman parte de enzimas y hormonas que modulan la actividad celular

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MineralesRHC- INCICh





Minerales mayores• CALCIO

• Requerimiento 1000 mgs• Fuentes: leche, drivados, vegetales verdes, legumbres• Funciones: huesos, dientes, coagulación, sinapsis.• Déficit: retrazo crecimiento, osteoporosis, convulsiones• FOSFORO• Requerimiento: 700 mgs• Fuentes: leche, derivados, carne, pescado, aves, granos• Funciones: hueso, dientes, balance ácido base• Déficit: debilidad, desmineralización

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Minerales mayores• POTASIO

• Requerimiento: 2000 mgs• Fuentes: Raíces, melón, platano, tomate, lima, café, papa• Funciones: balance hídrico, sinápsis, balance ácido base• Déficit: calambres, arritmias, confusión, hiporexia, • Exceso: en caso de IR, arritmias (hiperkalemia)• AZUFRE• Requerimiento: Desconocido• Fuentes: Proteínas de la dieta, conservadores• Funciones: funciones hepáticas, balance ácido base• Déficit: Raro

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Minerales• SODIO:• Requerimiento: 1100-3300 mgs• Fuente: Sal• Funciones: balance ácido base, hídrico, función nerviosa• Déficit: calambre, somnolencia, hiporexia• Exceso: HAS• CLORO:• Requerimientos: 700/300 mgs • Fuentes. Sal, frutas y vegetales

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Minerales• Funciones: parte de fluidos extracelulares• Déficit: Raro• Exceso. HAS• MAGNESIO:• Requerimiento: 400/300• Fuentes: granos, vegetales verdes• Funciones: Síntesis de proteínas• Déficit: Retraso de crecimiento, alteraciones del comportamiento• Exceso: diarrea

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Minerales menores (trazas)• HIERRO:• Requerimiento: 10/15• Fuentes: Huevo, carne, granos, vegetales verdes• Funciones: Hb, enzimas para energía• Déficit: debilidad, anemia• Exceso: Siderosis, cirrosis• FLUOR:• 4/3• Fuentes: Agua, te, mariscos

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Minerales• Funciones: Estructura de huesos y dientes

• Déficit: Deterioro dental• Exceso: moteado de dientes, aumento de densidad osea• ZINC:• Requerimiento: 15/12• Fuentes: Amplianmente distribuido• Funciones: Enzimas digestivas• Déficit: retraso de crecimiento, gonadas pequeñas• Exceso: fiebre, naucea, vómito, diarrea

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Minerales• COBRE:

• Requerimiento: 1.5-3.0

• Fuentes: agua, carne

• Funciones: enzimas asociadas al metabolismo del hierro

• Déficit: Anemia

• Exceso: Enfermedad de Wilson

• SELENIO:

• Requerimiento: 0.70/0.50

• Fuentes: Mariscos, carnes, granos

• Funciones: Funciones relacionadas a la vit E

• Déficit: Anemia

• Exceso:Desordenes gastrointestinales

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Minerales• YODO:

• Requerimiento: 150 mgs

• Fuentes: pescado, mariscos, vegetales, sal

• Funciones: hormonas tiroideas

• Déficit: bocio

• Exceso: hipotiroidismo

• CROMO:

• Requerimiento: 0.0755-0.025

• Fuentes: cereales, legumbres, carne, grasas, aceites, granos

• Funciones: enzimas relacionadas al metabolismo de glucosa

• Déficit:déficit de metabolismo de glucosa

• Exceso:ocupacional, daño renal y dérmico

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Agua• Constituye el 70% de la masa corporal• 62% es intracelular y 38% se encuentra en el

plasma, linfa, y otros fluidos.• Se consumen diariamente 2.5 L de agua

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Agua• La perdida de agua se realiza de la siguiente forma.

1. Orina

2. Pérdidas insensibles

3. Vapor del aire espirado

4. Heces

• La comida y los gases se suministran en solución acuosa, y se excretan sus residuos también• Lubricante

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Agua• Regulación de la temperatura

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Agua• Absorbe calor con poco cambio en la temperatura• Se obtiene de :

1. Fluidos: 1200 ml

2. Alimentos sobretodo frutas y vegetales

3. Meabolismo (14%): la ruptura de macroniutrientes forman CO2 y H2O

• Glucosa: 55 grs• Proteínas 100 grs• Grasas 107 grs

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Agua• En climas extremosos las necesidades aumentan hasta 6 veces

• Hiponatremia e intoxicación por agua

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Agua• 350 ml se filtra a través de la piel• Puede llegar a ser 12 L en ejercicio prolongado y clíma

calido.• Con la exalación se pierden hasta 350 ml , en el ejercicio

extremo hasta 2-5 ml, mayor en clímas fríos o altitudes altas

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El valor energético de los alimentos

• Caloría: calor necesario para elevar la temperatura de 1 Kg (L) 1° C• Kcal= medida de calor que expresa el valor energético de los alimentos.

• Kj: Unidad que expresa la energía de los alimentos. 4.184 Kcal

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El valor energético de los alimentos• Es una oxidación de los alimentos que libera energía en

calor.

• Valor energético de los macronutrientes:

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El valor energético de los alimentos• Coeficiente de digestibilidad: proporción de el alimento

consumido que es absorbido y digerido.

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El valor energético de los alimentos• Las calorías significan energía, independientemente de la

fuente.

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