Bioquímica de la Energía Muscular: Rutas Metabólicas Clave para la Síntesis de ATP

Metabolismo Energético Celular: Producción y Uso del ATP

El Adenosín Trifosfato (ATP): Moneda Energética

El ATP (Adenosín Trifosfato) es la moneda metabólica por excelencia.

• Es la fuente inmediata de energía para la contracción muscular.
• Se obtiene en las reacciones catabólicas.
• Su necesidad se incrementa con la intensidad del ejercicio.
• A nivel muscular, existe en pequeña cantidad; sostiene unas pocas contracciones musculares, y en el músculo hay suficiente ATP para contraerlo durante unos 2 segundos.
• Es necesaria una síntesis continua de ATP para el funcionamiento del organismo, obtenida mediante:
  • El transporte de electrones (que ocurre en la fosforilación oxidativa).
  • La fermentación láctica.
  • Reacciones acopladas que liberan energía.

Clasificación de Organismos y Procesos de Degradación

Organismos según el uso de Oxígeno

• Organismos Aeróbicos: Son aquellos que utilizan el oxígeno para captar electrones (e⁻).
• Organismos Anaeróbicos: Utilizan una molécula distinta del O₂ para captar los electrones que provienen de los transportadores.

Tipos de Degradación de Materia Orgánica

• Respiración: La materia orgánica se degrada totalmente hasta productos carentes de energía.
• Fermentación: La materia orgánica se degrada parcialmente hasta productos que aún contienen energía.

Catabolismo de Glúcidos: Vías de Obtención de Energía

1. Glucólisis

Es el proceso por el que la glucosa se degrada y rinde dos moléculas de ácido pirúvico. Es una fase anaeróbica localizada en el citoplasma.

Fases de la Glucólisis

1. Fase de Preparación: La glucosa se prepara, escindiéndose después para formar el gliceraldehído-3-fosfato. Se consumen 2 moléculas de ATP.
2. Fase de Producción: El gliceraldehído-3-fosfato se convierte en piruvato. Se forman 4 moléculas de ATP.

2. Ciclo de Krebs (Ciclo del Ácido Cítrico)

Se utiliza el acetil-CoA como combustible, degradándolo hasta dióxido de carbono (CO₂) y transportadores de electrones reducidos. Tiene lugar en la matriz mitocondrial.

Fases del Ciclo de Krebs

1. Formación de Acetil-CoA: El ácido pirúvico atraviesa la membrana mitocondrial y se transforma en acetil-CoA, perdiendo CO₂.
2. Incorporación al Ciclo: El acetil-CoA se incorpora al ciclo de Krebs, donde es degradado a CO₂ y GTP.

3. Cadena Respiratoria y Fosforilación Oxidativa

El transporte electrónico libera una gran cantidad de energía, la mayor parte de la cual se conserva en el enlace de fosfato del ATP. El proceso de formación del ATP en este lugar se denomina fosforilación oxidativa.

Respiración Aeróbica y Fermentación Láctica

Respiración Aeróbica

Es una serie de reacciones encaminadas a obtener la máxima energía contenida en las sustancias combustibles.

1. Fase 1: Formación de acetil-CoA a partir del ácido pirúvico.
2. Fase 2: Degradación del acetil-CoA en el ciclo de Krebs, para producir CO₂ y transportadores de electrones reducidos.
3. Fase 3: Traspaso de estos electrones hasta el oxígeno molecular.

Fermentación Láctica

Es la obtención de ácido láctico a partir de la glucosa vía glucólisis por reducción de ácido pirúvico.

La fermentación también ocurre en la célula muscular estriada de los mamíferos sometida a trabajo intenso, cuando la demanda de energía en forma de ATP es superior a la oferta de oxígeno en sangre.

Impacto Fisiológico: Efectos del Entrenamiento Aeróbico

• Aumento del contenido en mioglobina del músculo.
• Mayor tasa de oxidación de hidratos de carbono.
• Mayor capacidad de oxidación de grasas.
• Aumento en la capilaridad muscular.
• Aumento de la masa mitocondrial.