Durante el ejercicio físico, las principales vías metabólicas que proporcionan energía son la glucólisis y la fosforilación oxidativa. En situaciones de menor intensidad o mayor duración, entran en juego la glucólisis anaeróbica y la fosforilación oxidativa.
Vías de Fosfágenos
La obtención fundamental de energía en las células vivas se realiza a través de «compuestos de fosfato de alta energía», formas de energía química fácilmente convertibles y accesibles para respaldar los procesos metabólicos celulares. Estos compuestos se almacenan en la fibra muscular y, de no ser resintetizados, proporcionarían energía para ejercicios muy intensos, como repeticiones máximas de fuerza o velocidad, con una duración de aproximadamente 6 segundos.
Ejemplos destacados de estos «compuestos de fosfato de alta energía» incluyen el trifosfato de adenosina (ATP) y la fosfocreatina (PCr), también conocidos como «fosfágenos de alta energía». La cantidad de estos fosfágenos almacenados en el músculo esquelético humano es limitada (aproximadamente 60-70 gramos en un deportista entrenado), por lo que la clave en cualquier ejercicio que supere los 6 segundos radica en la resíntesis de estos compuestos.
Glicólisis
Esta ruta metabólica genera energía mediante la ruptura de hidratos de carbono sin utilizar oxígeno, motivo por el cual algunos autores la denominan «oxígeno-independiente». Se activa rápidamente durante el ejercicio intenso, aportando aproximadamente el 60% de la energía en ejercicios intensos de alrededor de 30 segundos. Asociada a la producción de lactato en los músculos activos, este lactato se libera y se acumula en la sangre. El lactato resultante puede seguir dos trayectorias:
- Dirigirse a los capilares que rodean la fibra muscular y ser transportado en la sangre al hígado, donde puede convertirse en glucógeno mediante la gluconeogénesis o utilizarse como fuente de energía para otros órganos, como el corazón.
- Ser empleado como sustrato energético por las fibras musculares cercanas.
En cuanto a la regulación, la glucosa en el torrente circulatorio, especialmente después de las comidas, se transporta hacia la célula muscular mediante un mecanismo de transporte facilitado, gracias a una proteína en la membrana plasmática que actúa como transportador de glucosa. Dado que estos transportadores tienen un número limitado, la capacidad de transporte de glucosa puede saturarse. La actividad de estos transportadores puede aumentarse mediante la acción de hormonas como la insulina y la actividad contráctil muscular.
La insulina desempeña un papel clave al aumentar el transporte de glucosa dentro del músculo después de la ingesta de hidratos de carbono, logrando dos objetivos: eliminar el exceso de glucosa del torrente circulatorio y llenar los depósitos de glucógeno muscular necesarios para la actividad muscular futura. Este proceso de transporte no requiere energía, ya que la molécula de glucosa se transporta a favor de un gradiente de concentración, manteniendo bajas las concentraciones de glucosa dentro de la célula muscular gracias a la acción de la enzima hexoquinasa.
Continuando con la glicólisis, la glucosa se metaboliza hasta convertirse en piruvato. Este piruvato puede convertirse en acetil-CoA mediante la piruvato deshidrogenasa (PDH) o transformarse en lactato mediante la enzima lactato deshidrogenasa (LDH). Así, en la glicólisis, la glucosa se metaboliza hasta piruvato, y a partir de este punto, puede seguir su metabolización de dos formas:
- A través de la lactato deshidrogenasa, convirtiéndose en lactato, con una producción neta de 2 moles de ATP.
- Mediante varias enzimas mitocondriales, oxidándose completamente hasta CO2 + H2O, con una producción neta de 36 moles de ATP.
Glicólisis Aeróbica y Fosforilación Oxidativa
La glicólisis aeróbica, que implica la oxidación de hidratos de carbono, y la lipólisis aeróbica, centrada en la oxidación de grasas, son componentes esenciales del proceso metabólico. En ejercicios intensos de larga duración (entre 2 y 120 minutos, según diversos estudios), la glicólisis aeróbica se destaca como la principal fuente de energía. En contraste, para ejercicios de menor intensidad y mayor duración, la oxidación de grasas se convierte en la vía predominante. Los factores determinantes para la elección del sustrato energético, ya sea grasa o carbohidrato, incluyen la intensidad y duración del ejercicio, la condición física del individuo y su dieta.
En esta ruta metabólica, varios complejos enzimáticos presentes en la membrana interna de la mitocondria facilitan la transferencia de electrones desde cofactores reducidos (NADH, FADH) hacia el oxígeno, culminando en la formación de agua.
