Читать книгу Tratado de natación - José Mª Cancela Carral - Страница 6
Оглавлениеcapítulo 2
Camiña Fernández, Francisco
Cancela Carral, José Mª Pariente Baglietto, Sonia
El coste energético de la natación
1. INTRODUCCIÓN
La acción de desplazarse en el medio acuático es efectuada gracias a las contracciones voluntarias de la musculatura. A su vez la musculatura se contrae gracias a la liberación de energía almacenada en ciertos compuestos químicos presentes en el cuerpo. La energía proporciona la fuerza necesaria para el nado, sin energía el músculo no se contrae y por lo tanto no nos podremos desplazar. Este capítulo realiza un breve análisis de los diferentes medios fisiológicos que proporcionan energía para efectuar la contracción muscular.
2. METABOLISMO DE LA ENERGÍA. FUENTES ENERGÉTICAS
El término metabolismo hace referencia al proceso de almacenar y liberar energía procedente de nutrientes químicos. Por otra parte, el término energía es definido como la capacidad de realizar un trabajo. La principal fuente de energía es el sol, que irradia energía a la tierra. Cuando la energía alcanza las plantas, es transferida a ellas y almacenada como energía química a través de la fotosíntesis. Cuando comemos estas plantas o la carne de los animales que las comieron, almacenamos esa energía dentro de nuestros cuerpos para usarla más tarde. La energía se almacena en las plantas y en los animales en forma de hidratos de carbono, grasas y proteínas. Al ser descompuestos por nuestro organismo, estos sustratos energéticos producen niveles bajos de energía, inadecuados para la actividad muscular. En cambio, las células convierten estas fuentes de baja energía en un compuesto de alta energía (ATP) que provee la inmediata actividad muscular.
El ATP es un elemento químico presente en las fibras musculares. Este compuesto molecular está representado por una molécula de creatina (C) y una de fosfato (P), que constituye la fuente más rápida para administrar ATP. La PC (fosfocreatina) se utiliza para reconstruir la molécula de ATP, manteniendo un suministro relativamente constante de esta fuente energética.
2.1. Glucógeno
Representa la fuente de energía más rápida para administrar ATP. Tiene el inconveniente de ser una reserva de energía muy limitada; sólo se mantiene unos segundos durante la natación de máxima velocidad.
Figura 2.1.
Glucógeno
(Fruton y Simmonds, 1961).
Cuando la PC está casi acabada, los músculos deben obtener la energía y el fosfato que necesitan para reciclar el ATP de los hidratos de carbono, las grasas y las proteínas.
2.2. Hidratos de carbono
Los hidratos de carbono (en forma de glucosa sanguínea y glucógeno muscular) suministran la energía primaria necesaria para formar ATP durante las competiciones de natación y los entrenamientos. La glucosa es el azúcar simple que se usa para reciclar ATP. Aunque parte de la glucosa se emplea directamente como combustible, cierta cantidad queda almacenada en las células musculares en forma de glucógeno, por lo que es fácilmente accesible para la producción de ATP. Cuando se inicia el ejercicio, el glucógeno se convierte otra vez en glucosa.
2.2.1. Ventajas
El glucógeno muscular es la fuente primera de energía para reciclar ATP en todas las pruebas de natación.
Después de la PC (fosfocreatina), es el recurso más rápido para reciclar ATP.
La energía procedente del glucógeno muscular puede ser utilizada más rápidamente que otros hidratos de carbono ya que se almacena en los músculos y no necesita ser transportada hasta ellos. La glucosa sanguínea y el glucógeno hepático reemplazan el glucógeno muscular durante el período de recuperación que sigue al ejercicio, permitiendo sustituir esta fuente de energía entre sesión y sesión de entrenamiento.
2.2.2. Inconvenientes
Tanto la glucosa sanguínea como el glucógeno hepático no juegan ningún papel a la hora de suministrar energía durante la competición.
Ambos pueden complementar al glucógeno muscular durante el ejercicio de resistencia, aunque no pueden reemplazarlo completamente. Sólo sirven como complemento, no como sustitutos del glucógeno muscular.
Figura 2.2.
Regulación de la glucosa sanguínea(www.educa.aragob.es, 2006).
2.3. Grasas
Suministran energía para reemplazar el ATP durante el entrenamiento.
2.3.1. Ventajas
Contribuyen al suministro de energía durante las sesiones de entrenamiento prolongado y las competiciones de natación de larga distancia.
Un incremento del metabolismo de las grasas reducirá día a día la utilización del glucógeno muscular de forma que los nadadores podrán entrenar dos veces al día durante varios días con un promedio de intensidad más elevado.
2.3.2. Inconvenientes
La liberación de energía de las grasas es un proceso lento que no puede reemplazar el ATP con la rapidez suficiente para mantener ni siquiera un ritmo moderado.
Figura 2.3.
Grasas(Herrera, 1991).
Sólo pueden ser metabolizadas aeróbicamente. La energía procedente de las grasas puede complementar, pero no reemplazar, el glucógeno como fuente para reciclar ATP durante el entrenamiento.
2.4. Proteínas
Son los elementos estructurales básicos de los músculos. Su función es facilitar la reparación de los tejidos e intervienen en el control del nivel ácido de las fibras musculares, sirviendo de amortiguadores frente a ácidos producidos durante actividades altamente anaeróbicas.
2.4.1. Ventajas
Donan energía para el reciclaje del ATP.
2.4.2. Inconvenientes
La liberación de la energía de las proteínas es un proceso lento, poco económico para el reciclaje del ATP.
Figura 2.4.
Proteínas(Herrera, 1991).
3. FASES DEL METABOLISMO DE LA ENERGÍA
Conviene recordar el significado del concepto metabolismo antes de estudiar las fases en las que puede ser dividido. El metabolismo es el proceso de almacenar y liberar energía procedente de nutrientes químicos. Las dos mayores categorías del metabolismo son el aeróbico y el anaeróbico. Las dos fases del metabolismo operan desde el primer momento del ejercicio. La única diferencia está en la relativa contribución de cada fase, contribución que depende de la velocidad y distancia a nadar.
3.1. Fase anaeróbica
Esta fase del proceso metabólico se refiere al reciclado rápido de ATP a través de la rotura de la PC (fosfocreatina). Cuando un impulso nervioso estimula una fibra muscular para contraerse, los filamentos proteínicos de esta fibra, la miosina y la actina, se combinan. Éstos activan una enzima, la ATPasa. Esta enzima, con el agua, provoca que una de las uniones de fosfato se separe de la molécula de ATP. En el proceso, la energía química de la unión del fosfato es liberada y convertida en parte de energía mecánica que puede ser utilizada por la fibra muscular para realizar el trabajo de la contracción. Este proceso es muy rápido y no limita la fuerza que el nadador pueda emplear. La cantidad de fuerza se regula por el número de fibras que se contraen al mismo tiempo en el músculo. Cuando el ATP libera energía de la contracción muscular, también pierde una de sus moléculas de fosfato. La sustancia que queda después de la rotura del ATP se llama difosfato de adenosina, pues ahora contiene dos moléculas de fosfato. La sustancia producida, ADP, debe ser reciclada en ATP rápidamente para que el ejercicio continúe. Es necesario recordar que sólo existe suficiente ATP en los músculos para unos pocos segundos. El ATP puede ser reemplazado tan rápidamente por la rotura de la PC que ni la frecuencia ni la fuerza de contracción muscular se ven reducidas. El fosfato y la energía se combinan con ADP para reemplazar la molécula que se perdió, y así puede formarse una nueva molécula de ATP. Después de 10 ó 15 segundos, cuando las reservas de fosfato de creatina se agotan, el proceso metabólico aeróbico y anaeróbico pasan a ser la principal fuente para reemplazar el ATP.
En muchos casos, el proceso empieza con la conversión del glucógeno en glucosa. Después de esta fase inicial, el metabolismo de la glucosa sigue a través de otros diez pasos para terminar formando ácido pirúvico. Todas estas reacciones tienen lugar en el citoplasma de las células musculares y no requieren oxígeno. Durante el metabolismo de la glucosa se liberan también iones de hidrógeno. Cuando el ácido pirúvico y los iones de hidrógeno se combinan, forman el ácido láctico. El ácido láctico es un proceso intermedio de la glucosa y se produce cuando alguno de los productos de ese proceso no se metabolizan aeróbicamente. Es decir, que es el producto final de la fase anaeróbica del metabolismo de acumulación de ácido láctico en los músculos. Una forma de atrasar la fatiga es produciendo menos ácido láctico. El pH es una medida de equilibrio entre la acidez y la alcalinidad de los fluidos.
Figura 2.5.
Fase anaeróbica.
3.2. Fase aeróbica
Esta fase se refiere a los últimos pasos en el metabolismo del glucógeno, terminada la producción de CO2 y H2O. El único lugar donde el metabolismo aeróbico puede ocurrir es en la mitocondria de la célula. Las mitocondrias deben tener oxígeno para realizar su función. El oxígeno es transportado por la mioglobina, sustancia proteínica localizada en el citoplasma de la célula.
El metabolismo aeróbico consta de dos fases: el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones.
3.2.1. Ciclo de Krebs
El ácido pirúvico se metaboliza en CO2 en el ciclo de Krebs. Parte del ácido pirúvico que se formó durante el metabolismo anaeróbico se prepara para entrar en esta subfase uniéndose a la coenzima A (ácido acético) para formar la acetilcoenzima A, la cual entrará en el ciclo de Krebs donde será metabolizada en CO2 y H2O. La acetilcoenzima A se une al ácido oxaloacético para formar ácido cítrico. El restante ácido oxaloacético vuelve al punto de partida donde se une a más acetil-CoA para empezar el ciclo otra vez.
Figura 2.6.
Ciclo de Krebs(Mathews y Van Holde, 2002).
3.2.2 Cadena de transporte de electrones
Los iones de hidrógeno se metabolizan en H2O en la cadena de transporte de electrones. Estos iones deben ser eliminados si se quiere atrasar la aparición de la fatiga. Es importante eliminar tantos iones de hidrógeno como sea posible durante el ejercicio para que no se combinen con ácido pirúvico para formar ácido láctico y bajar el pH muscular. En este proceso, los iones de hidrógeno se preparan para entrar en la cadena de transporte combinándose con la enzima NAD (nicotinamida adenina dinucleótica), para formar NADH, así como con la coenzima FAD (flavina adenina dinucleótica), formando FADH en el proceso. La energía conectada a los iones de hidrógeno es liberada de los electrones en varios puntos de la cadena, y se unen al ADP para formar ATP. El hidrógeno restante se combina con oxígeno para formar agua. Aproximadamente el 90% del ATP reciclado toma parte en la cadena de transporte de electrones.
El oxígeno es el último elemento que acepta el hidrógeno en la cadena de transporte de electrones. Además, es el responsable de regular la cantidad de energía liberada en el metabolismo aeróbico. Cuando no hay oxígeno disponible en cantidades para el ejercicio, el proceso del metabolismo aeróbico retrocede para que la velocidad de entrada del ácido pirúvico en el ciclo de Krebs y de los iones de hidrógeno en la cadena de transporte de electrones sea más lenta.
4. LOS SISTEMAS CIRCULATORIO Y RESPIRATORIO: SU FUNCIÓN EN LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA
Los niveles del consumo de energía en natación se calculan generalmente controlando el consumo de oxígeno durante el nado submáximo. La energía necesaria para nadar depende de las dimensiones del cuerpo, de su capacidad de flotación, de la resistencia al avance, etc. La aplicación efectiva de la fuerza contra el agua es el mayor determinante de la economía en esta actividad.
El rendimiento en la natación está más limitado por la destreza, el dominio de la técnica del nadador, que por su O2 máx. Por lo tanto, el tiempo de entrenamiento y el esfuerzo empleados en los aspectos mecánicos y técnicos pueden ser tanto o más importantes que el tiempo dedicado a mejorar la fuerza y la resistencia.
Son los sistemas circulatorio y respiratorio los responsables del transporte de combustible y oxígeno a los músculos, y de la recogida de productos de desecho.
Figura 2.7.
Sistema circulatorio responsable de transporte del combustible de los músculos
(Tortora y Grabowsky, 2002).
Cuando el nadador se sumerge, el ritmo de su corazón puede bajar de 5 a 8 pulsaciones por minuto. Esto se explica si consideramos que el agua tiende a facilitar el retorno de la sangre al corazón reduciendo el esfuerzo del sistema cardiovascular. El flujo cardíaco normal en reposo es aproximadamente de unos 5 litros por minuto. Individuos sin entrenamiento pueden incrementar 4 veces su flujo cardíaco durante el ejercicio, pero los nadadores entrenados pueden incrementar este valor hasta 6 ó 7 veces el nivel de reposo.
En cuanto al papel desempeñado por el sistema respiratorio, es importante señalar que un individuo en reposo respira aproximadamente de 5 a 12 litros por minuto. Durante el ejercicio intenso este volumen puede ser superior a los 100 litros por minutos, y puede exceder los 200 litros por minuto en atletas de gran corpulencia que estén en buena condición física.
Figura 2.8.
Sistema respiratorio responsable de captar el oxigeno para la combustión de los nutrientes(Tortora y Grabowsky, 2002).
El déficit respiratorio durante el ejercicio es muy común entre individuos que están en baja condición física y que intentan hacer ejercicio a niveles en los cuales se produce un repentino aumento del dióxido de carbono arterial y una caída del pH. Ambos estímulos emiten fuertes señales al centro respiratorio, provocando un aumento de la demanda de ventilación. Aunque la disnea producida por el ejercicio se traduce en una incapacidad para respirar, es debida a un incremento de los niveles de hidrógeno y de dióxido de carbono en sangre.
5. CONTRIBUCIÓN ENERGÉTICA A LAS DIFERENTES DISTANCIAS DE COMPETICIÓN EN NATACIÓN
Tanto el metabolismo aeróbico como el anaeróbico contribuyen sustancialmente al suministro de energía en las diferentes distancias de natación de competición, no debiendo olvidar que las dos fases del metabolismo operan desde el primer momento del ejercicio.
En lo que se refiere a las competiciones de natación de corta distancia, la fase anaeróbica suministra la mayor parte de la energía para pruebas de 25 y 50 metros, esfuerzos que requieren de 10 a 30 segundos. La cantidad de energía suministrada aeróbicamente y el metabolismo de las grasas es insignificante en estas distancias.
El metabolismo aeróbico es el que contribuye más en las competiciones de 100 y 200 m, acontecimientos que duran entre 1 y 3 minutos, aunque el papel del metabolismo aeróbico pasa a ser importante en las distancias superiores a 200 m.
Figura 2.9.
Nadador de fondo.
Tabla 2.1.
Zonas de entrenamiento en función de la vía energética(adaptado de Makarenko, 2001).
