Cualidades del Metabolismo Celular

Anabolismo y Catabolismo

El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que ocurren en las células. Se divide en dos procesos fundamentales:

Anabolismo

Es la parte del metabolismo que se encarga de la síntesis de moléculas orgánicas más complejas a partir de otras más sencillas o de los nutrientes, con requerimiento de energía. El anabolismo es responsable de la formación de los componentes celulares y tejidos corporales y, por tanto, del crecimiento. Los seres humanos estamos anabolizando constantemente, motivo por el cual regeneramos tejidos de forma continua. Los deportistas y culturistas siempre están buscando el anabolismo muscular de diferentes formas, ya sea naturalmente por medio de una correcta ingesta, ejercicio constante y suplementos deportivos, o de forma sintética con los mal llamados anabólicos (el nombre correcto es esteroides anabolizantes).

Catabolismo

Es la parte del metabolismo que consiste en la transformación de moléculas orgánicas complejas en moléculas sencillas y en el almacenamiento de la energía química desprendida en forma de enlaces fosfato de moléculas de ATP, mediante la destrucción de las moléculas que contienen gran cantidad de energía.

Ambos tipos de reacciones se encuentran entrelazadas en lo que se denominan las rutas metabólicas. Estas se van combinando de manera que generan los compuestos finales específicos y esenciales que permiten la vida.

• Cuando las reacciones anabólicas superan en actividad a las catabólicas, el organismo aumenta o gana peso.
• Cuando sucede lo contrario, es decir, cuando las reacciones catabólicas son superiores a las anabólicas, se pierde peso corporal. Esto sucede, por ejemplo, durante períodos de ayuno o cuando se ha padecido alguna enfermedad.
• En el caso de que la actividad de ambos procesos se encuentre equilibrada, el organismo se considera que está en un equilibrio dinámico.

Por todos estos motivos es que popularmente se habla de que tal persona tiene un «buen metabolismo», en el sentido de que es capaz de mantener su peso corporal comiendo de manera normal.

Adenosín Trifosfato (ATP): El Transportador de Energía Celular

El trifosfato de adenosina o adenosín trifosfato (ATP, del inglés Adenosine TriPhosphate) es un nucleótido fundamental en la obtención de energía celular. Está formado por una base nitrogenada (adenina) unida al carbono 1 de un azúcar de tipo pentosa, la ribosa, que en su carbono 5 tiene enlazados tres grupos fosfato. El ATP es la molécula que interviene en todas las transacciones (intercambios) de energía que se llevan a cabo en las células; por ello se la califica como «moneda universal de energía».

La contracción muscular (esquelética) solo es posible utilizando la energía que es liberada al descomponerse el ATP bajo la acción de una enzima (ATPasa). Las reservas de ATP en los músculos apenas alcanzan para unas cuantas contracciones. Estas reservas deben ser mantenidas por generación continua de ATP, fenómeno que ocurre gracias a la combustión de los alimentos en presencia de oxígeno. En trabajos un poco más prolongados, el músculo dispone de otro fosfato rico en energía (Creatinfosfato o Fosfocreatina), que al desdoblarse libera energía y reconstituye el ADP en ATP.

Esa energía almacenada (como ATP y Fosfocreatina) puede compararse, por analogía, con la batería de un automóvil: alcanza para iniciar el trabajo muscular, pudiendo realizarse con esa energía almacenada trabajo durante 5 a 10 segundos. Esto puede ser suficiente para actividades deportivas como lanzamiento de disco, de martillo, salto alto, salto largo, etc., pero no para actividades musculares que duren más allá del tiempo mencionado, a menos que este sistema (o reserva energética) sea nuevamente recargado.

Sistemas Energéticos Musculares

Para mantener la actividad muscular, el organismo utiliza tres sistemas principales de producción de ATP, que varían en velocidad y capacidad total de energía.

Metabolismo Anaeróbico Aláctico

Dado que cuando el músculo comienza a contraerse empieza a haber necesidades de energía para resintetizar el ATP utilizado, se pone en marcha el proceso de destrucción o utilización de la Fosfocreatina (PC), que es también un compuesto de alta energía. La energía que surge en su descomposición es utilizada para que tenga lugar la reacción de resíntesis de ATP.

A este proceso donde se utiliza la Fosfocreatina para resintetizar el ATP se le denomina Anaeróbico Aláctico:

• Anaeróbico: porque no necesita oxígeno para su funcionamiento.
• Aláctico: porque no se produce ácido láctico.

Este sistema de producción de energía tiene un flujo muy grande, dado que la velocidad de resíntesis del ATP a partir de la Fosfocreatina es muy alta y, por ello, la energía por unidad de tiempo que es capaz de formar es enorme. Sin embargo, la cantidad total de energía que es capaz de formar es muy pequeña, lo que hace que este sistema se agote rápidamente. El agotamiento viene dado por la disminución del sustrato energético (la Fosfocreatina). Este modo de formación de energía nos permite mantener la actividad muscular durante aproximadamente 10 segundos, aunque eso sí, a una intensidad altísima.

Metabolismo Anaeróbico Láctico

Lógicamente, la actividad muscular no tiene por qué estar limitada a una duración de 10 segundos de forma continua, por lo que el músculo debe tener otras formas de obtener energía con el objetivo de resintetizar el ATP y poder seguir manteniendo su actividad.

Otro mecanismo de producción de energía lo constituye la glucólisis anaeróbica, en la que la metabolización de la glucosa sin presencia de oxígeno aporta energía direccionada a la resíntesis de ATP. A este sistema lo denominamos Anaeróbico Láctico:

• Anaeróbico: porque tampoco utiliza oxígeno.
• Láctico: porque en su funcionamiento se produce ácido láctico.

Como sustrato energético se utiliza la Glucosa. La velocidad de proceso de esta reacción no es tan alta como en el caso anterior; es decir, no se produce tanta energía por unidad de tiempo, lo que condiciona la intensidad del ejercicio, que será inferior a la intensidad que permitía el metabolismo anaeróbico aláctico.

El Bloqueo por Acumulación de Ácido Láctico

El ácido láctico que se genera como resultado de esta reacción tiene una característica especial: si se acumula, produce una disminución del pH (acidosis) y, por encima de una cantidad, se produce el bloqueo del propio sistema energético, y con ello su parada. Parece como si el propio organismo utilizara un mecanismo de seguridad para evitar que la acidosis aumente de manera exagerada, lo que daría lugar a un problema grave y generalizado, y por tanto detiene de forma automática el proceso en el que se forma ácido láctico.

En definitiva, la acumulación de lactato da lugar a una disminución de la formación de energía y, por tanto, a una disminución del nivel de intensidad. El deportista ya no es capaz de mantener el nivel anterior y tiene que disminuir su intensidad. Es el caso que ocurre cuando un deportista realiza un ejercicio muy intenso durante un tiempo mantenido y presenta unas sensaciones que relata como si los músculos se le quedaran agarrotados, dolorosos y duros, unido a una imposibilidad de mantener el nivel de intensidad. Esto es debido a que se ha acumulado ácido láctico en exceso y se ha producido el bloqueo muscular. Las características de este sistema de producción de energía son que nos da una menor energía por unidad de tiempo que el sistema anterior (anaeróbico aláctico), pero nos permite mantener esta intensidad de ejercicio hasta aproximadamente los 2 o 3 minutos.

Metabolismo Aeróbico

Cuando el músculo debe mantener una actividad prolongada realizando un ejercicio de más de 3 minutos, necesitará un nuevo sistema de producción de energía: el sistema Aerobio. Se llama así porque necesita oxígeno para poder funcionar, y cuanto más oxígeno llegue al músculo, más energía será capaz de producir y mayor rendimiento desarrollará. Es como sucede en un horno, en el que el aporte de oxígeno a través de un fuelle aviva el fuego.

En este caso, el músculo puede utilizar tanto glucosa como grasa o proteínas como sustrato energético, pero siempre debe realizarse en presencia de O₂. A esta vía energética donde interviene el O₂ la llamamos AEROBIA y como resultado de las diferentes reacciones químicas se va a producir CO₂ y H₂O.

Sustratos Energéticos Aeróbicos

En este sistema de producción de energía, podemos utilizar la glucosa, las grasas y las proteínas como fuente de energía. La utilización de las proteínas en condiciones normales es del 2-3 %, por lo que se deja al margen, aunque debemos saber que en situaciones de esfuerzo muy prolongado en el que se produzcan disminuciones importantes en las reservas de glucógeno muscular, la utilización de las proteínas en la formación de energía puede llegar a ser de un 10 %.

Hay que significar que el flujo energético (cantidad de energía por unidad de tiempo) que nos da la combustión de la grasa va a ser menor que el flujo energético proveniente de la combustión aeróbica de la glucosa (dado que se necesita más cantidad de O₂ para obtener 1 ATP proveniente de la grasa que de la glucosa), y todo ello en función de la cantidad de O₂ que llega al músculo. Por ello:

• Según va aumentando la intensidad del esfuerzo y el consumo de oxígeno, el músculo va utilizando cada vez más glucógeno muscular y menos grasa.
• Cuando el nivel de intensidad de ejercicio sea bajo, y por tanto la cantidad de oxígeno que llega al músculo es relativamente alta para las necesidades que tiene, el músculo utilizará principalmente grasa.

El flujo energético total de este sistema es bastante menor que en los sistemas anteriores, pero tiene la ventaja de que es mucho más prolongado en el tiempo, ya que el factor limitante va a ser el agotamiento de las reservas energéticas, y si bien la glucosa se va a agotar, las reservas de grasa son prácticamente inagotables.