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7/28/2019 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