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El ATP suministra la energía para que tenga lugar la contracción muscular, pero también proporciona la energía para las bombas de Ca++ de transporte activo en el retículo sarcoplasmático.
La contracción muscular no ocurre sin cantidades suficientes de ATP y como sus niveles almacenados en el músculo es muy baja, solo sirve para generar contracciones por unos segundos.
A medida que se descompone, el ATP debe ser regenerado y reemplazado rápidamente para permitir una contracción sostenida.
Existen tres mecanismos por los cuales el ATP puede regenerarse: (1) metabolismo de fosfato de creatina, (2) glucólisis anaeróbica y (3) respiración aeróbica.
El fosfato de creatina y el ATP
El fosfato de creatina es una molécula que puede almacenar energía en sus enlaces fosfato.
- En un músculo en reposo, el exceso de ATP transfiere su energía a la creatina, produciendo ADP y fosfato de creatina.
- Esto actúa como una reserva de energía que puede usarse para crear rápidamente más ATP.
Cuando el músculo comienza a contraerse y necesita energía, el fosfato de creatina transfiere su fosfato de regreso al ADP para formar ATP y creatina.
Esta reacción es catalizada por la enzima creatina quinasa y ocurre muy rápidamente; así, el ATP derivado de fosfato de creatina potencia los primeros segundos de contracción muscular.
Sin embargo, el fosfato de creatina solo puede proporcionar aproximadamente 15 segundos de energía, momento en el cual se debe utilizar otra fuente de energía.
La glucólisis anaeróbica y el ATP
A medida que el ATP producido por el fosfato de creatina se agota, los músculos recurren a la glucólisis como fuente de ATP.
La glucólisis es un proceso anaeróbico (no dependiente del oxígeno) que descompone la glucosa (azúcar) para producir ATP; sin embargo, la glucólisis no puede generar ATP tan rápido como el fosfato de creatina. Por lo tanto, el cambio a la glucólisis da como resultado una tasa más lenta de disponibilidad de ATP para el músculo.
El azúcar utilizado en la glucólisis puede ser proporcionado por la glucosa en la sangre o metabolizando el glucógeno que se almacena en el músculo.
La descomposición de una molécula de glucosa produce dos ATP y dos moléculas de ácido pirúvico, que pueden usarse en la respiración aeróbica o cuando los niveles de oxígeno son bajos, convertidos en ácido láctico.
- Si hay oxígeno disponible, se usa ácido pirúvico en la respiración aeróbica.
- Sin embargo, si no hay oxígeno disponible, el ácido pirúvico se convierte en ácido láctico, lo que puede contribuir a la fatiga muscular.
La glucólisis en sí no puede mantenerse por mucho tiempo (aproximadamente 1 minuto de actividad muscular), pero es útil para facilitar explosiones cortas de salida de alta intensidad.
Esto se debe a que la glucólisis no utiliza la glucosa de manera muy eficiente, produciendo una ganancia neta de dos ATP por molécula de glucosa y el producto final del ácido láctico, que puede contribuir a la fatiga muscular a medida que se acumula.
La respiración aeróbica y el ATP
La respiración aeróbica es la descomposición de la glucosa u otros nutrientes en presencia de oxígeno (O2) para producir dióxido de carbono, agua y ATP.
Aproximadamente el 95% del ATP requerido para los músculos en reposo o moderadamente activos, es proporcionado por la respiración aeróbica.
Este proceso tiene lugar en las mitocondrias, por ello se estudian cómo estimularlas para generar energía.
Las entradas para la respiración aeróbica incluyen glucosa que circula en el torrente sanguíneo, ácido pirúvico y ácidos grasos.
Esta vía es mucho más eficiente que la glucólisis anaeróbica, produciendo aproximadamente 36 ATP por molécula de glucosa frente a cuatro de la glucólisis.
Pero en contraste, la respiración aeróbica no puede mantenerse sin un suministro constante de O2 al músculo esquelético y es mucho más lenta.
Para compensar, los músculos almacenan una pequeña cantidad de exceso de oxígeno en proteínas llamadas mioglobina, lo que permite contracciones musculares más eficientes y menos fatiga.
Para finalizar, el entrenamiento aeróbico también aumenta la eficiencia del sistema circulatorio para que el O2 pueda ser suministrado a los músculos por períodos de tiempo más largos.
¿Qué pasa con la fatiga?
La fatiga muscular ocurre cuando un músculo ya no puede contraerse en respuesta a las señales del sistema nervioso.
Las causas exactas de la fatiga muscular no se conocen por completo, aunque ciertos factores se han correlacionado con la disminución de la contracción muscular que ocurre durante la fatiga.
- El ATP es necesario para la contracción muscular normal y, a medida que se reducen las reservas, la función muscular puede disminuir.
- Esto puede ser más un factor en la producción muscular breve e intensa en lugar de esfuerzos sostenidos de menor intensidad.
La actividad muscular intensa produce una falta de oxígeno, que es la cantidad de oxígeno necesaria para compensar el ATP producido sin oxígeno durante la contracción muscular.
¿Cuál es la importancia del oxígeno?
Se requiere oxígeno para,
- Restaurar los niveles de ATP y fosfato de creatina,
- Convertir el ácido láctico en ácido pirúvico y,
- En el hígado, convertir el ácido láctico en glucosa o glucógeno.
Otros sistemas utilizados durante el ejercicio también requieren oxígeno, y todos estos procesos combinados resultan en un aumento de la frecuencia respiratoria que ocurre después del ejercicio.
Hasta que se haya satisfecho la deuda de oxígeno, la ingesta de oxígeno es elevada, incluso después de que el ejercicio se haya detenido.