Tipos de sustratos utilizados por el músculo:
• ATP
• FOSFOCREATINA
• GLUCOSA
• ÁCIDOS GRASOS
• AMINOÁCIDOS
• CETOÁCIDOS
Estos seis sustratos son los que la fibra muscular utiliza en diversos procesos metabólicos y en diversas circunstancias para la obtención de energía muscular. Estas reservas se obtienen en primera instancia de la propia fibra muscular (origen local), mientras que posteriormente pueden utilizarse sustratos de reservas hepáticas y del tejido adiposo.
El ATP o adenosintrifosfato como sustrato energético
Es el sustrato energético por excelencia para el aporte de energía a la célula muscular. Los filamentos de actina no podrían deslizarse sobre los de miosina permitiendo la contracción muscular si no hubiera una presencia constante de ATP en la fibra muscular. Para garantizar una constante reserva energética de ATP el organismo tiene la capacidad de producir y regenerarlo cuando éste se agota para garantizar la contracción muscular y con ella el movimiento. Su regeneración se realiza gracias a la metabolización de todos los sustratos energéticos anteriormente mencionados. Para su obtención, el organismo puede utilizar mecanismos de tipo aeróbico (con aporte y presencia de oxígeno) o bien anaeróbicos (en ausencia de oxígeno).
La célula muscular obtiene energía del ATP a través de un proceso químico llamado hidrólisis. Esta reacción es sintetizada por la enzima ATPasa y para que se produzca este mecanismo es necesaria la presencia de una molécula de ATP, una molécula de H2O y la enzima ATPasa tal y como recoge gráficamente el esquema 1.
El ATP se encuentra en cantidades muy pequeñas que permiten asegurar el proceso de contracción entre uno y cuatro segundos según el nivel de entrenamiento del individuo y la intensidad del esfuerzo.
Esquema 1: Degradación y regeneración del ATP (BARBANY, 1990)
La fosfocreatina como sustrato energético
Una vez realizada la degradación del ATP, el organismo puede regenerar el gasto de ATP a través de dos procesos: a) una vía rápida de regeneración llamada transfosforilación, o bien, b) una regeneración más lenta llamada fosforilación oxidativa. El esquema 2 ilustra el proceso químico seguido.
La presencia de fosfocreatina permite la regeneración del ATP a través de un proceso rápido que permite que el músculo pueda continuar realizando contracciones musculares. Su contenido en el músculo es cinco veces superior al de ATP y asegura la contracción muscular durante un período de 8 a 15 segundos según el nivel de entrenamiento del individuo y la intensidad del esfuerzo.
Esquema 2: Proceso químico del ATP
La glucosa como sustrato energético
La glucosa que se utiliza como sustrato energético llega a nuestro organismo por ingesta directa de polisacáridos (almidón, dextrinas, glucógeno) y por disacáridos (sacarosa, lactosa, maltosa) y monosacáridos (glucosa y fructosa) en menor medida. Una vez en el organismo son hidrolizados hasta convertirse en monoglícidos, generalmente glucosa que una vez llega al intestino es absorbida por el mismo, llegando a la sangre y finalmente a la célula muscular. El fenómeno de oxidación de la glucosa recibe el nombre de glucólisis y podemos distinguir dos tipos:
a) Glucólisis aeróbica
b) Glucólisis anaeróbica
La molécula de glucosa puede oxidarse completamente si las circunstancias lo requieren y siempre que haya un buen nivel de oxigenación, de no ser así (falta de oxígeno) el proceso sería de glucólisis anaerobia produciéndose ácido láctico.
a) Glucólisis aeróbica
La degradación de la molécula de glucosa en presencia de O2 permite un rendimiento de entre 36 y 38 ATP dependiendo del proceso que siga. La reacción química que genera dicha reacción puede expresarse del siguiente modo:
Esta reacción no es reversible.
b) Glucólisis anaeróbica
Ofrece un rendimiento mucho menor puesto que el residuo final es ácido láctico y el nivel de oxidación que genera no es aprovechado del todo. Aunque su rendimiento energético es bajo, puede ser reciclado de nuevo en la gluconeogénesis hepática para volverse a convertir en glucógeno hepático. La reacción química que permite su aprovechamiento energético puede expresarse del siguiente modo:
Este sistema de obtención de energía presenta unas características diferenciales que lo caracterizan:
• Se realiza en ausencia de oxígeno.
• Libera ácido láctico como producto final.
• Los sustratos energéticos que utiliza son glícidos, glucosa y glucógeno principalmente.
• Es una vía rápida de suministro de energía (el proceso es relativamente importante y corto).
• El rendimiento energético que ofrece es bajo comparado con las vías aeróbicas de obtención de energía.
Los ácidos grasos como sustrato energético
La oxidación de los ácidos grasos por la fibra muscular se produce únicamente en condiciones aeróbicas por medio de la β-oxidación que tiene lugar en la cadena respiratoria mitocondrial.
En función de la longitud de la cadena del ácido graso (número de carbonos que la componen) y el grado de saturación, el rendimiento energético de la oxidación de un ácido graso libre es variable, pero en cualquier caso muy superior al de la oxidación aeróbica de la glucosa. El ejemplo más utilizado para ilustrarlo lo constituye el del ácido palmítico (C16H32O2):
Las proteínas como sustrato energético
Contribuyen de manera muy insignificante a la producción de ATP durante el ejercicio, a menos que la persona que se ejercita esté hambrienta (Åstrand y Rodahl, 1970). En reposo, esta contribución puede alcanzar alrededor de un 5 o 10 % de la energía corporal. Básicamente se utilizan para la construcción de tejido magro y son la base estructural de la musculatura.
Utilización de las vías
Como hemos podido ver, el organismo dispone de diferentes sustratos energéticos para proveerse de la energía necesaria para la contracción muscular y el movimiento. Los mecanismos naturales de selección del sustrato energético son muy acertados y se adaptan a las necesidades de cada momento según sea el caso, sintetizando ATP a través de uno u otro sustrato energético y por mecanismos aeróbicos o anaeróbicos según convenga. Observemos la siguiente tabla: