Metabolismo del ejercicio en ciclistas

El metabolismo del ejercicio explica las vías y los sistemas de energía utilizados por los ciclistas para convertir los alimentos que ingerimos en energía que puedas usar durante el ejercicio.

El conocimiento actual de cómo los alimentos se convierten en energía nos proporciona una base para comprender los temas de cómo debes entrenar, comer e incluso crear estrategias para las carreras. Es cierto que la bioquímica y la biología celular no son cosas que la mayoría de las personas se sientan muy motivadas a aprender, pero en ciclismo, el conocimiento del metabolismo del ejercicio es muy relevante.

ATP: La moneda de cambio de tu cuerpo

La molécula más importante en el metabolismo del ejercicio es el trifosfato de adenosina (ATP). El ATP es la principal unidad de energía de tus células. Es lo que te permite hacer un trabajo, como pedalear.

La energía del ATP se libera cuando pierde un fosfato y se convierte en difosfato de adenosina (ADP).

Una vez que el ATP se convierte en ADP, es difícil de aprovechar para el trabajo en las células (por ejemplo, restablecer las fibras musculares) hasta que se vuelva a convertir en ATP. Hay dos métodos principales en los que las células del cuerpo hacen esto. Se puede colocar un fosfato en un ADP a través de medios anaeróbicos (sin oxígeno), a través de una serie de procesos conocidos como fosforilación del sustrato, o por medios aeróbicos (en presencia de oxígeno) mediante un proceso llamado fosforilación oxidativa.

Metabolismo anaeróbico

Los medios anaeróbicos de la “reposición” de ATP son el sistema ATP-PC, la glucólisis y la fosforilación de la adenilato quinasa. El sistema ATP-PC es un proceso bastante simple. Una molécula de creatina retiene una molécula de fosfato hasta que aparece una molécula de ADP necesitada. La molécula de fosfato de creatina cede su molécula de fosfato a un ADP y revierte a la creatina en el proceso. Debido a que este sistema es tan simple, puede generar ATP muy rápidamente, pero como probablemente puedas adivinar, los almacenes de fosfato de creatina son finitos y deben ser recargados por el ATP que se produce a través de otros sistemas cuando se han agotado.

En un esfuerzo total, el sistema ATP-PC es la forma principal en que se repone la ATP durante los primeros 10 segundos.

Es importante tener en cuenta en este momento que todos los sistemas de energía discutidos en este artículo siempre están ocurriendo. Nunca se apagan completamente o proporcionan el cien por ciento de la ATP. Simplemente cambian en el porcentaje y la cantidad de energía que contribuyen.

De todos los sistemas anaeróbicos para la producción de ATP, la glucólisis (la descomposición de los carbohidratos) es posiblemente la más importante para los ciclistas de resistencia.

Durante la glucólisis, la glucosa y el glucógeno (carbohidratos) se descomponen, lo que resulta en una conversión de ADP a ATP. Por cada molécula de glucosa desglosada a través de este proceso, se obtiene una ganancia neta de 2 ATP (glucógeno de descomposición y la ganancia neta es 3). La ventaja de la glucólisis es que puede producir una gran cantidad de ATP de forma más rápida y, lo que es más importante, más rápida que el sistema aeróbico. La desventaja es que existe una cantidad finita de carbohidratos almacenados en el cuerpo y nuestro sistema nervioso funciona principalmente con esta fuente de combustible.

Cuando las reservas de carbohidratos se agotan y tanto el cerebro como los músculos quieren lo que queda, probablemente puedas adivinar cuál se cerrará primero 

En un esfuerzo total, la glucólisis proporciona a tus músculos ATP desde la marca de 10 a 30 segundos. La glucólisis también es el principal medio suplementario para proporcionar energía cuando ruedas a una intensidad que requiere más ATP que la que puede proporcionar tu sistema aeróbico. Curiosamente, la glucólisis comparte una relación íntima con el sistema aeróbico. El producto final de la glucólisis es una molécula conocida como piruvato. Cuando hay suficiente oxígeno presente, este sustrato se alimenta al sistema aeróbico, donde se le quita más energía para producir más ATP. Cuando las concentraciones de oxígeno son bajas, el piruvato se convierte en lactato. La mayoría de los ciclistas han oído hablar del lactato (o de su ácido químico láctico relativo cercano). El lactato no es un producto de desecho, pero en realidad es una parte importante del metabolismo aeróbico y anaeróbico. Desafortunadamente, hay muchos malentendidos en torno a esta molécula. Por un lado, el lactato no causa dolor muscular. Por otro lado, la fatiga del ejercicio no se debe simplemente a la acumulación de lactato.

El último medio anaeróbico de convertir un ADP en un ATP se realiza con la ayuda de una enzima llamada adenilato quinasa. La reacción de la adenilato quinasa es bastante simple y puede expresarse como tal: difosfato de adenosina (ADP) + difosfato de adenosina (ADP) -> monofosfato de adenosina (AMP) + trifosfato de adenosina (ATP).

Básicamente, dos ADP se combinan para obtener un ATP y el subproducto de un AMP.

La velocidad de este proceso aumenta significativamente cuando estás en extrema necesidad de ATP y el resto de los sistemas anaeróbico y aeróbico no lo están administrando. Es una especie de último recurso. La razón de esto tiene que ver en parte con las condiciones en las que se activa la adenilato quinasa, y en parte con el subproducto de la reacción, AMP. El AMP, que tiene un solo fosfato, necesita dos fosfatos para volver a ser un ATP. Este es un proceso muy “costoso”, por lo que para evitar tener que pagar esta “deuda” de fosfato, el AMP se convierte en una molécula conocida como IMP que no se convierte nuevamente en ATP. Aunque IMP resuelve el problema de la “deuda de fosfato”, ahora la célula se queda con el problema de deshacerse del IMP que ha acumulado. Entonces, una vez más, mientras que los mecanismos de producción anaeróbica de ATP son excelentes para proporcionar energía rápidamente, todos comparten la desventaja común de que sus capacidades para producir ATP son limitadas.

Metabolismo aeróbico

El metabolismo aeróbico puede proporcionar grandes cantidades de ATP, solo que a una velocidad mucho menor que los mecanismos anaeróbicos.

En este sistema, el ADP se convierte aeróbicamente en ATP a través de una máquina enzimática / molecular conocida como ATP sintasa junto con la cadena de transporte de electrones y el ciclo de Krebs. Este proceso requiere la presencia de oxígeno para poder trabajar. Toda la producción de ATP aeróbica de las células del cuerpo se produce en las mitocondrias. Las mitocondrias son pequeños cuerpos semi autónomos compartimentados de la célula. El metabolismo aeróbico tiene claras ventajas sobre la glucólisis. Por un lado, una molécula de glucosa que se descompone aeróbicamente (cuando 2 subproductos de piruvato de la glucólisis entran en las mitocondrias) puede producir 30+ ATP. (a diferencia de 2 por molécula de glucosa con glucólisis). Otra ventaja del metabolismo aeróbico es que no se limita a un combustible de carbohidratos (por ejemplo, glucosa y glucógeno), como ocurre con la glucólisis.

El metabolismo aeróbico puede descomponer los carbohidratos, las grasas y las proteínas para producir ATP.

Las grasas y las proteínas son fuentes de combustible mucho más abundantes en el cuerpo que los carbohidratos. El conocimiento de esto es uno de los hechos fundamentales que influyen en la estrategia de nutrición durante la competición deportiva de resistencia.

Las desventajas del metabolismo aeróbico ya han sido insinuadas. Esta gran fuente de ATP solo funciona cuando se puede suministrar suficiente oxígeno a las células de trabajo (por ejemplo, fibras musculares). Además, debido a su complejidad, el sistema aeróbico tarda algún tiempo en “calentarse” antes de que pueda entregar el ATP en todo su potencial (como se ha observado en la figura de este artículo). Esto causa lo que se llama un déficit de oxígeno, que debe “devolverse” más adelante cuando podamos recuperarnos.

Esto es parte de la razón por la que respiras fuerte después de un ejercicio intenso.

Conclusión

Es importante entender que todos estos mecanismos están ocurriendo todo el tiempo. Lo que cambia es la proporción y la cantidad de ATP que proporciona cada sistema.

El metabolismo del ejercicio es muy complejo, incluso cuando se ha presentado en una versión simplificada y generalizada, como aquí.

No es algo que se aprende completamente leyendo una sola publicación de blog, pero esperamos que este artículo te ayude a entender mejor lo que está pasando en tus músculos y cuerpo cuando estás montando y compitiendo con tu bicicleta.

La fisiología es una cosa muy complicada, por lo que debemos tener cuidado al aplicar nuestro conocimiento de lo que sucede a nivel celular al nivel de un organismo biológico (como un ciclista).