Metabolismo y bioenergetica de la actividad fisica

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METABOLISMO Y METABOLISMO Y BIOENERGETICA DE LA BIOENERGETICA DE LA

ACTIVIDAD FISICAACTIVIDAD FISICA

Dr. James Vallejo QuinteroDeportólogo

Asociado Facultad Medicina Deportiva Uni. Bosque


Ciclo del Carbono y el Ciclo del Carbono y el Oxígeno en la biosferaOxígeno en la biosfera

CELULASFOTOSINT.

CELULASHETEROTR.

GLUCOSA

O2

H2O

CO2

ENERGIA SOLAR


METABOLISMO BIOENERGETICA

REACCIONES: -CATABOLICAS -ANABOLICAS -ANFIBOLICAS -EXERGONICAS -ENDERGONICAS -EXOTERMICAS -ENDOTERMICAS

SISTEMAS: -AN. ALACT. O FOSFAGENO

-AN. LACT. O GLUCOLITICO

-AEROBICO U OXIDATIVO

LEYES DE LA TERMODINAMICA


SIST-CARÁCT FUENTES DEM. EN INT INT.MAXIMA INT.IMPORTFOSFÁGENO ATP-CP NULA 2 a 5" 0 a 15 "

INTRACEL.GLUCOLÍTICO GLUCOSA 10 " 30 a 40 " 30 " a 2 ´

GLUCOGENOXIDATIVO GLUC.-LÍP. 1-3 ´ 2 A 5´ 2-3 ´ h/ Hs.

PROTEINAS

SIST-CARÁCT RECUPER. FACT.LIMIT. POT.MAX. CAPACIDADFOSFÁGENO 50%: 45 " AGOTAM. 9O Kcal/´ h/ 30 "

100%: 1-3´ CPGLUCOLÍTICO E: 60-90 ´ ACIDOSIS 3O Kcal/´ h/ 3-4 ´

NE: 120-180´ METABÓL.OXIDATIVO PERMAN. NUTRIENT 1O Kcal/´ Hs.- Dias

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOS SISTEMAS BIOENERGÉTICOS


ENZIMASENZIMAS

HOLOENZIMA

COFACTORENZIMATICO

-IONES: Mg++Mn++Cu++ Zn++Na+K+

-COENZIMAS: FAD-FMN (B2) NAD-NADP (PP) CoA (Ac.Pantot.)

-GRUPOS PROST: HEM (Catal)

APOENZIMA

APOCOF


PROCESOS REDOXPROCESOS REDOX

METABOLISMO INTERMEDIO

SINTESIS=ANABOLISMO DEGRADAC.=CATABOLISMO

-ATP +

-NADH+H+-NADPH+H+-FADH2-FMNH2

-NAD+-NADP+-FAD+-FMN+

COENZ.REDUC.

COENZ.OXIDAD


FASES DEL METABOLISMOFASES DEL METABOLISMOPROTEINAS POLISACARIDOS LIPIDOS

AMINOAC. HEX.-PENTOS. AC.GR.- GLIC

PIRUVATO

ACETIL CoA

KREBS

NH3 H2O CO2

FASE I

FASE II

FASE III(ANFIB.)

ADP+PiATP

O2TR.. ELECTR

FOSF.OXIDNAD+

NADH+H+

H+

Niacina

Piruvato DecarboxilasaTiamina(B1)

FAD+FADH2

Rivoflavina(B2)H+ Citrato Sintasa

Ac.PantoténicoCoA

Citrato

TransaminasasPiridoxina (B6)


CICLO DEL ATP - ADPCICLO DEL ATP - ADP

CATABOLISMO

ATPADP

O2COMB.

CO2

H2O

TRABAJOMECANICO

TRABAJO DE TRANSP.

TRABAJODE BIOSINT.

Pi

Pi

Pi


METABOLISMO DE LOS METABOLISMO DE LOS FOSFAGENOSFOSFAGENOS

ATP 6 µmoles/g músculo

CP20 µmoles/g músculo

1) ATP + H2O ADP + Pi + E (46KJ)

2) ADP + PC ATP

3) ADP + ADP ATP + AMP IMP 4) C + Pi PC (en reposo)

ATPASA

CPK

AKNH2

AMP Deaminasa

ADP Y AMP +

ADP Y AMP y Ph bajo

+


P PP~ ~

ADENOSINTRIFOSFATO (ATP)

C=NH

NHP ~

H3CN

CH2

COOH

C=NH

NH

H3CN

CH2

COOHADP ATP

FOSFOCREATINA CREATINA

TRANSFERENCIA DE FOSFATO

CPK


TRANSFERENCIA DE P ALTA ENERGÍA

Fosfor.Oxidativa

-Glicerol 3-P-Glucosa 6-P-Glucosa 1-6 Bif.-Otras fosforilaciones

C ~P

CREATINA

P~

P~

ATP

ADP

CICLOATP-ADP

Succinil CoA

Fosfoenol-Piruv.

1-3 BifosfoglENERGÍA LIBRE ESTÁNDAR DE LA HIDRÓLISISDE ALGUNOS FOSFATOS ORGÁNICOS

Variación de Energía LibreCOMPUESTO KJ/mol Kcal/molFosfoenolpiruvato -61,9 -14,8Carbamilfosfato -51,4 -12,31,3 bifosfiglicerato -49,3 -11,8Fosfocreatina -43,1 -10,3ATP ADP + Pi -36,8 -8,8Glucosa 1-Fosfato -20,9 -5Fructosa 6-Fosfato -15,9 -3,8Glucosa 6-Fosfato -13,8 -3,3Glicerol 3-Fosfato -9,2 -2,2


TOTAL FOSFConc Musc ATP PC ATP+PCmM/kg musc 6 17 23mM m.m.total 180 510 690

Energ.Dispon ATP PC ATP+PCkcal/kg musc 0,06 0,17 0,23kcal m.m.Tot 1,8 5,1 6,9

ENERGÍA DEL SISTEMA FOSFÁGENO EN EL ORGANISMO


CONTENIDO DE ATP Y CP EN EL CONTENIDO DE ATP Y CP EN EL CUADRICEPS HUMANOCUADRICEPS HUMANOmg por 100 g de músculo (peso seco)mg por 100 g de músculo (peso seco)

REPOSO EJ.MOD EJ.INT.

2

8

2

4

2

0,050

1

2

3

4

5

6

7

8

[ ATP-CP](mg %)

REPOSO EJ.MOD EJ.INT.

SITUACION

ATP

CP


ADAPTACIONES AL ENTRENAMIENTO ADAPTACIONES AL ENTRENAMIENTO DEL SISTEMA FOSFÁGENODEL SISTEMA FOSFÁGENO

INCREMENTO DE LA CONCENTRACION MUSCULAR DE ATP-CP

AUMENTO DE LAS ENZIMAS CPK Y MK INCREMENTO DE LA FUERZA MUSCULAR MEJORAMIENTO DE LA HABILIDAD Y

COORDINACIÓN (> GASTO ENERGÉTICO)


METABOLISMO DE LOS METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS

1) GLUCOLISIS 2) GLUCONEOGENESIS 3) GLUCOGENOGENESIS 4) GLUCOGENOLISIS 5) GLUCOGENESIS

ATP

GLUCOGENO

GLUCOSA

PIRUVATO LACT

HEPATOCITO

152

3 4INS

GLUCAGCATECOL

INS

GLUCAGCATECOLSTH

GLUCAG.

+

INS +

-

-

+

INS-

+


GLUCOLISISGLUCOLISIS

D-GLUCOSA PIRUVATO AC.LACTICO LACTATO + H+

CHO

HCOH

HOCH

HCOH

HCOH

CH2OH

COOH

C = O

CH3

COOH

HOCH

CH3

COOH- + H+

HOCH

CH3

L- Isomerofisiológico

pK= 3,9disociado a pH=7

PiruvatoDHNiacina


Control de la Control de la Glucólisis Glucólisis

A) ENZIMAS LIMITANTES

B) DISPONIBILIDAD DEL SUSTRATO

-EXOKINASA KM: 100µM

-GLUCOKINASA KM: 10 mM

MUSC. HEP. Y MUSC.

-PFKADP - Pi - AMP

CITR. - ATP - AGCL

-PIRUVATOKINASA

-PIRUV.DH -LDH (> actividad) AEROBICA ANAEROBICA

[GLUCOSA] p: 5 mM

INSULINA

+

INSULINA+


FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LA FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LA VELOCIDAD DE CAPTACION DE VELOCIDAD DE CAPTACION DE GLUCOSAGLUCOSA1) AUTORREGULACION DE GLUCOSA PLASMATICA: > O < 150 mg %

2) > [AGL]: AYUNO : < VELOC. CAPT MUSC. CARDIACO Y ESQUEL. (EF. RANDLE) PARA EVITAR DEFICIT CEREBRAL

3) TRAB. MUSCULAR: > VELOC. DE CAPT. MUSC. CARDIACO Y ESQUEL. (NO DEPENDIENTE DE INSULINA)

4) EF. HORMONALES: - INSULINA: > VEL.CAPT. MUSC. Y ADIP.(DIRECTAM) Y HEPAT. (IND.) -GLUCOCORT.: < CAPT. EN TEJ. PERIF. EF. PERMIS. SOBRE LIB. AGL (EF. RANDLE) + GLUCONEOG. (EF. PPAL.) -CATECOL.: < CAPT. GLUC. > LIBER. AGL (EF. RANDLE) > PROD.HEPAT -STH: EF. BIFASICO: AGUDO: SIMIL INS. CRONIC (ACROMEG.): < CAPT < SENS INSUL > LIB AGL (DBT II)


GluconeogGluconeogéénesisnesis

PIRUVATO

PIRUVATO

OA

ASP MAL.

ASP MAL.

OAPEPCK

GLUC. G 6 P F 6 P F 1-6 DIP PEP

P C

F 1-6 DIPASAG 6 PASA

INSULINAGLUCAGONCATECOL.GLUCOC.

+ +- -

INSUL

GLUCAG+

-

1 3 6


GLUCOGENOGLUCOGENO

GLUCOSA- 1 P

GLUCOSA- 6 P

GLUCOSA

UDP-GLUC

GLUCOSA - 6FOSFATASA

GLUCOKINASAEXOKINASA

FOSFOGLUCOMUTASA

GLUCOGENOFOSFORILASA

binact

Aaciva P

FKi

FKa P

PK A

4 AM Pc 5’ AMPGLUCAG(HEP)ADR.(MUSC) (RTA. L.)

GLUCAGON INSULINA

GLUCOGENO SINTASA

+

activa inactiva P

GSK

GSF

INSULINA+

PDE

+

METAB.METAB. DELDEL

GLUCOGENOGLUCOGENO

UDP PIRO FFF

+-

[CA++](RTA. RAP.)

+

-

+-


Efectos del entrenamiento Efectos del entrenamiento sobre el sistema sobre el sistema glucolglucolííticotico- > ACT. FOSFORILASA Y EXOKINASA

- < ACT. LDH- = O > ACT. PFK- > SENSIB. BETA ADREN.- > DEPOS. DE GLUCOG.- CAMBIO DE LA CURVA DE POT. Y CAP. GLUCOL.- DESPLAZ. DE LA CURVA DE LACTACIDEMIA- > CAPAC.OXIDATIVA CARDIACA DE LACTATO- > CAPAC. ACLARAM. HEPATICO DE LACTATO (> ENZ. GLUCONEO, > VMC, = Q HEPAT.)- > ACLARAM. RENAL DE LACTATO -> ACLARAM. MUSC. INACTIVOS DE LACTATO--> [P- Y CH3O-] muscular (>amortiguación)--> [LACT] musc. y sang. Y > TOLERANCIA-- > FUERZA MUSCULAR


ADAPTACIONES AL ADAPTACIONES AL ENTRENAMIENTO AEROBICOENTRENAMIENTO AEROBICO

CARDIOVASCULARESRESPIRATORIASSANGUÍNEASMUSCULARESDE LAS FUENTES ENERGÉTICASMETABÓLICAS


ADAPTACIONES DE LAS ADAPTACIONES DE LAS FUENTES ENERGÉTICASFUENTES ENERGÉTICAS

> CONCENTRACIÓN GLUCÓGENO > CONTENIDO ENZ. GLUCOLÍTICAS > UTILIZACIÓN EN EJERCICIO

> CONTENIDO TGIM: HASTA 1,8 VECES > CONTENIDO PTAG Y CARNITINA TRANSLOCASA < CONC. DE MALONIL Co-a (INHIB.CARNITINA) > ACTIV. ENZ. LIPOLÍTICAS (LHS Y LPL adip: 70 %) > CAPAC. LIBER. AGL DEL ADIPOCITO > ACT. ENZ. BETAOXIDATIVAS (TIOLASA) > CAPACIDAD OXIDATIVA AGL: 30 % > UTIL. DE AGL CON AHORRO DE GLUCÓGENO < [LEPTINA] P : FACTOR DE SACIEDAD

> ACTIV. ENZ. QUE OXIDAN LEUCINA h/ ACETIL-CoA > ACTIV. ALANINA PIRUVATO TRANSAMINASA

< CATAB. DE A.A. (< NH4 - < UREA - < OXID. AA)


METABOLISMO LIPÍDICO

TG

AGLGLICTG

AGLGLIC

ADIPOCITO

CAPILAR

MIOCITO

TG

AGLGLIC

LPL

LHS

ENTEROCITOHEPATOCITO

TG

AGLGLIC

TG

AGLGLICIns

+

CatecCortSTHT4

+

ATP

PT

CAT

Malonil CoA

GLUCOSA

GLUCOSA

GLUCOSA

G-3P

-


Metabolismo Metabolismo lipídico lipídico Interacción en el adipocitoInteracción en el adipocito

GLUCOSA

PIRUVATO

Alfa Glicero-P

TG

GLICEROL

AGLACIL-CoA

GLICEROLMEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

AGLGLUCOSA SANGRE

ADIPOCITO

GLUCÓLISIS

CICLO TIGLICERIDO- ACIDO GRASO

Reesterificación

Lactato

+


Metabolismo Metabolismo lipídicolipídicoRegulación predominante en Regulación predominante en reposoreposo, en , en

músculomúsculoCICLO GLUCOSA-ACIDOS GRASOS (DE RANDLE)AGL

AGL

Acil CoA Acil CoA Acetil CoA

Piruvato

Piruvato

PDHPDH

Glucosa

Glucosa 6-P

Fructosa 6-P

Fructosa 1-6-P

Glucógeno

PFKPFK

CAT I

CAT IICitrato

-

-

-

CITOPLASMACITOPLASMA

MITOCONDRIAMITOCONDRIA CTCCTC

BETAOXIDACIÓN


Metabolismo Metabolismo lipídicolipídicoRegulación predominante en Regulación predominante en ejercicioejercicio, en , en

músculomúsculo

AGCL AGCL Acetil CoA

PiruvatoCAT I

CAT IICitrato

-

MITOCONDRIAMITOCONDRIA

CTCCTC

BETAOXIDACIÓN

Malonil CoAMalonil CoA-

Acetil CoAACCACCGLUCOSAINSULINA

+ADRENALINA

AGCM AGCM

GLUCÓGENO

GLU

CÓ

LIS

ISG

LU

CÓ

LIS

IS


Efecto de la Intensidad del Efecto de la Intensidad del Ejercicio sobre el Ejercicio sobre el Metabolismo de las GrasasMetabolismo de las Grasas


Entrenamiento y Oxidaciòn Entrenamiento y Oxidaciòn de Àcidos Grasosde Àcidos Grasos


LEPTINA Y EJERCICIOLEPTINA Y EJERCICIO

LEPTINA TEJIDO ADIPOSO

LEPTINA PLASMÁTICA

HIPOTÁLAMO

R Ob-R

SACIEDADRTA. INMUNE

LIB.FACT.CRECIM. DESARR. SEXUAL

LIB.CORTISOL

R BETA3

+

-

-EJERCICIO-DIETA HIPOC.-PERD. PESO

-FNT-OBESIDAD

+

LEPTINA

PLAQUETAS

R BETA3

CATECOLAM.

+

AGREGACIÓN LEPTINA = SACIEDAD

Sme.Resistencia a leptina en Obesos


ADAPTACIONES SANGUÍNEASADAPTACIONES SANGUÍNEAS INCREMENTO ABSOLUTO DEL VOLUMEN

SANGUÍNEO, PLASMÁTICO Y DE LA HB. AUMENTO DEL VOLUMEN INDIVIDUAL Y LA

CANTIDAD TOTALDE ERITROCITOS DISMINUCIÓN DEL HTO Y HAPTOGLOBINA DISMINUCIÓN DE FE++, TRANSFERRINA Y

FERRITINA AUMENTO DEL 2-3 DPG AUMENTO DE RETICULOCITOS POR EPO Y STH DISMIN.DE FUNCIÓN LEUCOCITICA CON

INCREMENTO DE CELULAS NK DISMINUCIÓN DE LOS MECAN. HEMOSTÁTICOS


ADAPTACIONES MUSCULARESADAPTACIONES MUSCULARES

CAMBIOS EN LOS SUBTIPOS DE FIBRAS SIN CAMBIOS EN LOS PORCENTAJES

HIPERTROFIA DE FIBRAS ST AUMENTO DE CAPILARES h/10-15% AUMENTO DE MIOGLOBINA h/ 80% CAMBIOS EN LA FUNCIÓN MITOCONDRIAL (>

TAMAÑO 35 % > No 15 %) INCREM. ENZ. OXID. (CT-CS-SDH-MDH) INCREM. QO2 h/ 2,7 VECES (h 4 l/h/g) > SENSIBILIDAD A INSULINA < [MALONIL Co A] (- ) de Carnitina Transferasa AUMENTO DE LPL MUSCULAR


OTRAS ADAPTACIONES OTRAS ADAPTACIONES METABÓLICASMETABÓLICAS

DESPLAZAMIENTO DE LA CURVA DE LACTACIDEMIA, DEL UMBRAL LACTICO Y DE LA CAPACIDAD MÁXIMA DE ACUMULACIÓN DE LACTATO

CAMBIOS EN LA RELACIÓN DE INTERCAMBIO GASEOSO: R= VCO2/VO2, EN ESFUERZO SUBMÁXIMO ( ) Y MAXIMO

( ) POR > UTIL. DE AGL INCREM. DE LA DIFER. ARTERIO-VENOSA DE O2

CAMBIOS EN VO2 MAX. EN EJERC. SUBMAX. ( ) Y MÁXIMO ( ) CAMBIOS EN LAS ENZIMAS PRESENTES EN LA SANGRE

(CPK-LDH-ALDOLASA- GOT-GPT) Y DE OTROS COMPON.


FACTORES FISIOLOGICOS QUEFACTORES FISIOLOGICOS QUEDETERMINAN LA CAPACIDAD DETERMINAN LA CAPACIDAD AEROBICAAEROBICA

FACT. SANG.

FACT. CARD RESPIR

FACT. MUSC.

FACT. METAB.

FACT. BIOMEC

GLOB.R. VMC % FSTI DEPOS. LIP.GLU

ECON. MOVIM

HTO. CAPIL. DENS. MITOC.

[LACT.]

DISTRIB POT. Y TECN.

HB. F.RESP. ENZ.CL. (ICDH)

TRANS. AE-AN. (UL-UV)

VOLUM PLASM.

% VO2 MAX.

CAPAC. BUFFER

RESISTENCIA AEROBICA

CORTA MEDIA LARGA 3-10’ 10-30’ > 30’


R E S . a l M O V IM

V O 2 d e P E R F .

D E N S .C A P . V O L .S IS T. A C T. E N Z . A E R

V O 2 M A X . D IS T.P O T.y TE C N % F .S TI

V O 2 U .L . E C O N .M O V . E F IC .M E C A N .

P O T.o V E L . U .L .

P O T. d e P E R F .

V E L .d e P E R F O M

FACTORES FISIOLOGICOS PARA LA PERFOMANCE DE RESISTENCIA

CAPACIDADESDE PERFOMANCE

CAPACIDADESFUNCIONALES

COMPONENTESMORFOLOGICOS

1) r: 0,97 2) r: 0,94

3) r: 0,91

4) r: 0,89

5) r: 0,59

6) r: 0,54

E. COYLE


ADAPTACIONES AL ENTRENAMIENTO DEL SISTEMA OXIDATIVO

- > CONCENTRACION Y ACTIV. ENZ. OXIDATIVAS MUSC.

- > NRO CRESTAS, TAMAÑO Y CANT.MITOCONDRIAL

- > DEPOSITO DE LIPIDOS Y GLUCOGENO INRACELULAR

- > CAPILARIZACION MUSCULAR Y > VMC

- < ACT. DE LA ENZ.2-OXOACIDO DH (AHORRO DE AA)

- < CATAB . DE AA: < PROD. NH4 - < PROD. UREA - < OXIC. AA

- MEJOR CAPACIDAD BUFFER PROTEICA (Hb) Y PLASMATICA

- > USO DE LIP. COMO COMB. CON < ACT. GLUCOLITICA: EN REPOSO , EN EJERC.MOD., EN RECUP.: 1) > USO TG IM c/ < [AGL] PLASM. 2) > MOVIL. TG TEJ. ADIPOSO: POR > SENSIB. BETA ADR. EN ESF. Y > [CATEC.] Y < [INS] EN REPOSO- < [LACT] c/ >VEL. U.L.

-DIFERENCIAS GENETICAS?


TRANSICION AEROBIA - ANAEROBIA

FASE 1

VE

FEO2

FECO2

=LACTATO

PRED. ST I

FASE 2

VE

FEO2

FECO2

LACTATO

FASE 3

VE

FEO2

FECO2

LACTATO

PRED. FT II

U. AER. U. ANAER.

40-60% VO2 MAX 70-90% VO2 MAX


FENOMENOS CONCOMITANTES PARA FENOMENOS CONCOMITANTES PARA LA APARICION DEL UMBRAL ANAEROBICOLA APARICION DEL UMBRAL ANAEROBICO

A) FENOMENOS METABOLICOS-VO2-VCO2-CO3- HB - ANHIDRASA CARBONICA-GLUCOG.-GLUC.- PIRUVATO - LACTATO-ATP - ENZ. OXIDATIVAS - ENZ. GLUCOLITICASB) FENOMENOS CARDIORESPIRATORIOS-FC - VS - VMC -VE - VE/VO2 - VE/VCO2 -PETO2 - PETCO2-R-Regul. Resp: 1) SNC: corteza, bulbo 2) M.R. cv. o pulm. 3) Q.R. c. y p. 4) R. térmicos

C) FENOMENOS NEUROMUSCULARES

-FIBRAS ST (I) VT1

-FIBRAS FT (II) VT2

D) FENOMENOS NEUROENDOCRINOS

-PICO DE CATECOLAMINAS


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Metabolismo y bioenergetica de la actividad fisica

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