Capítulo 5 Sistemas Energéticos

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Federación Mexicana de

Físicoconstructivismo y Fitness

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Sistemas de Energía

Federación Mexicana de Físico

Constructivismo y Fitness AC

Dr. Jorge Fernández Cuevas

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Cada una de

las diferentes

actividades

deportivas o

de la vidadiaria

implican una

demandaespecífica de

energía.

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El levantamientoolímpico

requiere una

elevada

 producción de

energía en un

tiempo muy

corto.

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Los saltos,

lanzamientos y engeneral todas las

actividades que

impliquen

velocidad

requieren de la

generación de

energía en uncorto lapso de

tiempo

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El

entrenamiento

de un

fisicoculturista

requiere también

de una elevada producción de

energía, pero en

un periodo detiempo un poco

mas largo.

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Mientras que el

entrenamientode un corredor

de fondo

requiere de unaproducción

moderada de

energía, pero

sostenida por

largos periodos

de tiempo.

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El Entrenador 

debe conocer 

cual es el Sistema

de Energía

 predominante en

el deporte quesus alumnos

 practican, para

diseñar  programas que

mejoren su

rendimiento.

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Sistemas de Energía

Los Sistemas de Energía, son aquellas

reacciones químicas que tienen lugar en el

organismo cuyo propósito es recuperar la

energía que consumimos en el trabajo, el

ejercicio y las actividades de la vida diaria.

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Bioenergética

La Bioenergética es la ciencia que se encarga de

estudiar las transformaciones que la energía

experimenta en los sistemas vivos. Además,

incluye el estudio de la energía almacenada en laBiomasa (conjunto de especies vegetales y

animales utilizadas como nutrientes y fuente de

energía) y la manera de recuperarla bajo formasdistintas, como alimentos, y combustibles.

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El Concepto de Energía 

La Energía . se define como La capacidad de un 

sistema físico para realizar trabajo .

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TRABAJO

Es la Aplicación de una Fuerza(sobre un objeto) a través de una

Distancia (Fuerza X Distancia)

Trabajo = Fuerza X Distancia

¿Y el Tiempo?

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POTENCIA

La realización de un trabajo porunidad de tiempo

Potencia = Fuerza X Distancia

Tiempo

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Formas de Energía

1. Mecánica (Cinética o Potencial)

2. Térmica (Calorífica)

3. Radiante (Solar, Luminosa o

electromagnética)

4. Eléctrica

5. Atómica

6. Química

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Las formas de la

energía pueden

intercambiarseentre si, siempre

en concordancia

con la 1ª Ley de la

Termodinámica. 

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1ª Ley de la Termodinámica

La energía no se crea ni se destruye, simplementese transforma.

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Los seres vivos, como el ser humano,necesitan energía para poder sobrevivir.

Los organismos se alimentan para obtener el combustible y la energía que les permita

desarrollar sus funciones vitales.

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La energía que los seres vivos

necesitan para sus actividades

vitales y que utilizan y transforman

en trabajo, se mide en kilocalorías 

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Medición de la Energía 

La caloría pequeña, o caloría-gramo (cal), es launidad que sirve para medir las cantidades de

calor y por tanto de energía, contenidas en una

sustancia y se define como:

”La cantidad de calor necesaria para elevar la

temperatura de 1 gramo de agua destilada, a

nivel del mar, en un grado Celsius,

de 14,5 a 15,5° C” 

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KILOCALORIA

Una caloría grande o kilocaloría (kcal),

muchas veces denominada también Caloría o

Cal (con C mayúscula), es igual a 1.000

calorías-gramo, y se emplea en dietética para

indicar el valor energético de los alimentos.

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Medición de la Energía 

La Caloría no forma parte del Sistema

Internacional de Unidades. En este sistema la

unidad que mide tanto la energía, como el trabajo

es el Julio, que se define como la energía necesaria para mover una masa de 1 gramo a una velocidad

de 1 metro/segundo.

1 caloría equivale a 4.1840 Julios (J)

1 Julio equivale a 0.239 calorías. 

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El Ciclo Energético Biológico 

La energía que requieren las actividades

 biológicas de los organismos proviene en

última instancia del sol, que se origina a su

vez, de la energía atómica. 

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El Ciclo Energético Biológico 

Esta energía que deriva del sol la capturan las plantas verdes, cuyas células son transductoras de la

energía solar (radiante) y la transforman en energía

química al reaccionar con la clorofila, el agua de lossuelos y el bióxido de carbono atmosférico

mediante el proceso de Fotosíntesis. Así las células

vegetales producen moléculas de alimentos ricos en

energía química (hidratos de carbono, grasas y

 proteínas).

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Vegetales Animales

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SolEnergía Radiante

Plantas

Carbohidratos Proteínas Grasas

Fotosíntesis

AnimalesHombre

Energía mecánica,

térmica, eléctrica

y químicaMETABOLISMO

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Metabolismo

Se llama así a una serie de reacciones químicas por mediode las cuales el organismo degrada las substancias

complejas de la alimentación, para obtener en un primer 

 paso substancias sencillas y energía química en forma de

ATP. En un segundo paso, la energía obtenida en forma deATP se utiliza para formar substancias complejas a partir de

las substancias sencillas que se obtuvieron en el primer 

 paso.

El metabolismo consta pues de 2 fases, una degradativa

llamada Catabolismo, y una constructiva llamada

Anabolismo

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Metabolismo

Catabolismo

Anabolismo

Energía 

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Metabolismo

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Para que una reacción química se lleve a

cabo, las substancias que participan deben

 poseer suficiente energía, llamada

“Energía de Activación”.

Las reacciones inorgánicas se puedenacelerar si las substancias se calientan a

temperaturas elevadas. En los organismos

vivos, que no soportarían grandes alzas detemperatura, la energía de activación se

alcanza mediante la participación de

enzimas.

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Las enzimas son catalizadores biológicos de

naturaleza proteica, capaces de acelerar las

reacciones químicas que ocurren en los seres

vivos. En estas reacciones, la materia prima (lasmoléculas sobre las que actúa la enzima en el

comienzo del proceso) se llama SUSTRATO, y

cuando se convierte en diferentes moléculas,recibe el nombre de PRODUCTO. Casi todos los

 procesos en las células necesitan enzimas para que

ocurran en tasas significativas.

ENZIMA 

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Las enzimas, como proteínas que son,

tienen una estructura tridimensionalcompleja, en función de la cual toman

determinada forma que las hace sensibles

exclusivamente para un sustrato quecorresponda en su forma a cierta zona de

la enzima, llamada Sitio Activo.

Como ejemplo podemos citar a una llave,

que abre una sola cerradura

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Acción de la Enzima

Modelo de la Cerradura y Llave

Sustrato

Enzima

Complejo

Enzima-Sustrato

Producto

La Enzima ReanudaSu

Conformación Original

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Anhidrasa Carbónica

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Anhidrasa Carbónica

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El ATP es la fuente primaria, inmediata y

universal de energía para realizar trabajo,

es la “moneda de energía”, capaz de

transferirla al lugar en donde sea necesariay transformarla en trabajo. El trabajo

realizado, dependerá del tipo de célula de

que se trate

ATP

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Modelo tridimensional de

la molécula de ATP

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Enlaces de Alta Energía

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Hidrólisis del ATP

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Alrededor de unas 7 Kilocalorías de energía se

liberan por cada mol de ATP hidrolizado 

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ATP

Adenosin Trifosfato

Adenina

Ribosa

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ADP

Adenosin Difosfato

Adenina

Ribosa

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AMP

Adenosin Monofosfato

Adenina

Ribosa

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El ATP se encuentra en todas las célulasdel cuerpo, pero especialmente en las que

mas trabajo realizan, como las células

musculares.

Las reservas de ATP en el músculo

apenas alcanzan para 2 a 3 segundos de

contracción muscular intensa, por lo quees necesario que el ATP degradado se

esté regenerando continuamente por

medio de los Sistemas de Energía.

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Sistemas

deEnergía

Anaeróbicos

Aeróbico Ciclo de Krebs

Fosfágenos

Glucólisis

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P Creatina

P ADP+ + ATP

Sistema ATP-FC o de los Fosfágenos

para regenerar el ATP

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El sistema de los Fosfágenos se utiliza cuando la

demanda de regeneración de ATP se da a una

velocidad mayor a la que puede proporcionarlo

el sistema aeróbico.

La FC es un compuesto rico en energía querinde un mol de ATP por cada mol de

Fosfocreatina degradada.

Este sistema se agota en menos de 45 segundos(10 a 30 segundos en promedio) pero su utilidad

reside en la rápida disponibilidad de energía que

 proporciona, y en su rápida recuperación.

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Las reservas de FC en el músculo se

agotan después de menos de 45 segundos

de actividad intensa, sin embargo, esta

substancia también se regenera

rápidamente.

En 30 segundos se recupera el 50% de

las reservas de FC.

En 2 a 3 minutos se recupera el 100% de

las reservas de FC.

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El Sistema de la Glucólisis Anaeróbica o Rápida

o del Acido Láctico

Está basado en el metabolismo anaeróbico y se

refiere a una serie de reacciones químicas cuyo

resultado es una degradación parcial de los

carbohidratos a un compuesto intermediario (AcidoLáctico) y pequeñas cantidades de ATP (3 moles)

sin que se requiera de la participación del oxígeno

en dichas reacciones químicas.Cuando el ácido láctico se acumula en los músculos

y la sangre se produce una fatiga transitoria bien

definida.

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La glucólisis anaeróbica provee la energía

(ATP) para aquellas actividades que se

realizan en su expresión máxima durante 1a 3 minutos como las carreras de 400 a 800

metros o las pruebas de natación de 100 a

200 metros y por supuesto el sprint final delas actividades de resistencia prolongada.

El ácido láctico se utiliza posteriormente

 para reconvertirlo en glucosa o glucógenoen el hígado o músculo, o inclusive

directamente como combustible en el

miocardio.

Glucógeno

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Carbohidratos

de la dieta

Fats

22 ATP

Glucosa

Almacenamiento

Glucólisis

Glucógeno

Grasas

2 Piruvato

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Anaerobic

Conditions

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El Sistema del Oxígeno o Aeróbico

Está basado en el metabolismo aeróbico y se refiere

a una serie de reacciones químicas cuyo resultado

es una degradación completa de los carbohidratos y

los lípidos a bióxido de carbono, agua y grandescantidades de energía en forma de ATP siendo

obligatoria la participación del oxígeno en dichas

reacciones químicas.Este proceso se denomina oxidación y se lleva a

cabo en las mitocondrias de las células.

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El Sistema del Oxígeno o Aeróbico sirve a aquellas

actividades prolongadas (de 3 minutos en adelante) y

continuas en el que participan grandes masasmusculares y proporciona grandes cantidades de ATP

de manera sostenida (36 mol cuando el substrato es la

glucosa y 130 cuando se trata de algunos tipos degrasa).

Este sistema involucra cientos de reacciones

químicas, pero se puede resumir en 3 etapas, la producción de Acetilcoenzima A, la oxidación de este

compuesto en el Ciclo de Krebs y el Sistema de

Transporte de Electrones.

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2 ATP

36 ATP

+

38 ATP

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Energía

(ATP)

Respiratory Chain

Ciclo de Krebs

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Etapa 1: Rompimiento de macromoléculas en

subunidades simples

Etapa 2

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Etapa 2

Rompimiento de

las subunidades

simples en Acetil

CoA y energía

Etapa 3

Oxidación

completa del

Acetil CoA con

obtención degrandes

cantidades de

ATP

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En el ejercicio de larga duración la utilización

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En el ejercicio de larga duración, la utilización

mixta de de grasas e hidratos de carbono se

vuelve importante.

La mezcla de combustibles de alimento depende

de:1. La intensidad del ejercicio

2. La duración del ejercicio

3. El acondicionamiento del atleta

4. El estado nutricional y la dieta del atleta

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Sistemas de Energía 

Tipo  Nombre  Lugar   Tipo de Actividad  Substrato  Desecho 

Actividad

Deportiva 

Intensidad  Duración 

Fosfágenos  Citoplasma  90-100%  < 45 seg 

Fosfato

de

Creatina  No 

Velocidad

Saltos

Lanzamien

tos 

 Anaeróbico 

Glucólisis  Citoplasma  85-90% 

45 seg a

3 min  Glucosa 

 Ac.

Láctico 

Físico

Culturismo 

 Aeróbico 

Ciclo de

Krebs  Mitocondria  < 85%  > 3 min 

Carbohidr 

atos

Grasas

Proteínas 

CO2,

H2O

 Aerobics

Caminata

Maratón

Resistencia