¿Qué es la energía y cómo la obtiene el cuerpo humano?

En esta oportunidad, podrás conocer los mecanismos que utiliza el cuerpo para transformar la energía a nivel celular y utilizarla, para finalmente generar movimiento o realizar sus procesos metabólicos.

Acompáñanos para descubrir, comprender y aprender lo que está ocurriendo en el cuerpo de Mariana. El cuerpo humano es una máquina perfectamente diseñada para el movimiento. Cada órgano de nuestro cuerpo está pensado y tiene una función relacionada con este. Para que podamos movernos, necesitamos energía.


De acuerdo a la ley de la conservación de la energía,
esta no se crea ni se destruye, solo se transforma,
por lo que la energía mecánica que necesitamos para
movernos proviene de la transformación de energía química
(la que encontramos en los alimentos) en energía mecánica
(la del movimiento). Sin embargo, no todos los alimentos
tienen la energía química que necesitamos para esta transformación.

Recordemos que de los alimentos que consumimos a diario se obtienen
los nutrientes necesarios para la vida. Así, tenemos micronutrientes,
que nos aportan vitaminas y minerales, pero no energía; y tenemos macronutrientes,
cuya función es precisamente dar la energía que necesitamos para poder movernos,
así como la formación, crecimiento y reparación de tejidos.

¿Cuáles son estos macronutrientes?

Corresponden a los carbohidratos, lípidos y proteínas.

Veamos, entonces, la siguiente explicación sobre la composición
de los macronutrientes y los compuestos químicos que usa la célula
para convertirlos en energía mecánica para el movimiento:

Entonces es necesaria la energía química para convertirla en energía mecánica que
es la que nos va a permitir en los movimientos, está claro entonces que esta
energía clínica proviene de los macronutrientes que son las grasas
carbohidratos y proteínas, estos grasas carbohidratos y proteínas deben
transformarse en moléculas al interior de nuestro cuerpo más específicas que son
las que la célula va a poder interpretar y entender para convertir y producir ese
movimiento que estamos buscando, nuestros carbohidratos
entonces al entrar a  nuestro cuerpo y hacer sus procesos de transformación se
convierten en glucosa al interior que es la que viajan a través de nuestras células a
través de nuestra sangre y de nuestras células en forma de glucógeno por
su parte las grasas, después de sus procesos de absorción son transformadas
en al interior de nuestro cuerpo, de nuestra sangre en ácidos grasos los cuales
también viajan a través de la sangre y pueden ser almacenados en diferentes
tejidos de nuestro cuerpo como el tejido adiposo, finalmente las proteínas que son
menos usadas pero que también sirven para producir ese movimiento al interior
de nuestro cuerpo son degradadas o son separadas en sus unidades más
pequeñitas que son los aminoácidos, estos tres químicos, glucosas, ácidos
grasos y aminoácidos están conformados por carbonos hidrógenos oxígenos, los
los aminoácidos adicionalmente tienen nitrógenos y en medio de estos enlaces
químicos hay una importante cantidad de energía química que es la que vamos a ver
en la siguiente sesión, cómo es transformada para producir el movimiento
es  decir transformar energía química en energía metal.

Cómo transforma la energía el cuerpo humano y las vías que utiliza

Bien… Hasta aquí, he podido entender que el cuerpo obtiene la energía de los alimentos que consumimos.
Entonces, según lo que comemos, nuestro cuerpo produce sustancias químicas proveyendo lo necesario para
la realización de la actividad física y el movimiento. Me gustaría entender un poco más la forma en que
el cuerpo transforma la energía y cómo lo hace.

    Después de que nuestro cuerpo a descompuesto los alimentos
    toda la energía liberada se almacena en una molécula llamada ATP.
    Esta molécula la podemos relacionar con un banco de energía, almacena todos los
    ahorros y cuando se requiere va a liberar energía que se utilizara para poder movernos
    ¿Por qué genera tanta energía? el ATP esta formado por una base nitrogenada
    Adenina presenta en nuestro ADN una ribosa, dos azúcar y tres fosfato. Cuándo
    necesitamos energía él cuerpo rompe uno de los enlaces entre los fosfatos liberando
    para ser utilizada en los procesos metabólicos que finalmente generan el
    movimiento, veamos mas a detalle como sucede este proceso, la ruptura del enlace
    unión entre los fosfatos esta a cargo de un enzima llamado ATPasa, funciona como
    unas tijeras, por ejemplo la unión de ATP a las fibras musculares permitirá la
    contracción musculas, como se explicara mas adelante.
   
¿En dónde se almacena el ATP?

La primera forma de almacenamiento es de manera libre en el organismo, pero,
en esta forma, se mantiene por muy poco tiempo, ya que rápidamente se realiza
el rompimiento de la unión entre los fosfatos, un fosfato queda libre y este
inmediatamente se une y almacena junto a una proteína llamada creatina,
formando el compuesto fosfocreatina (PCr).

En el momento en el cual se agoten las reservas libres de ATP, otra enzima llamada
creatin-quinasa (CK) cortará el enlace o unión entre la creatina y el fosfato;
de esta manera, el fosfato se unirá a una molécula de ADP, para formar nuevamente ATP.
Este sistema de obtención de ATP se llama Fosfágenos y es la fuente más rápida de obtención
de energía.
¿En qué tipos de ejercicio o movimiento usamos la energía fuente de este sistema?
En movimientos de muy corta duración de 0 a 10 segundos de intensidad, leve o muy alta.

Ejemplo: levantar las bolsas del mercado del piso al carro o un pesista que levanta su carga
en un solo movimiento.
En ambos casos, el cuerpo tendrá que buscar la energía de la manera más rápida y los fosfágenos
serán la opción. Si el ejercicio es muy intenso, las reservas se agotarán rápidamente y el cuerpo
tendrá que buscar otras fuentes. Esta vía de fosfágenos nos producirá un ATP por cada molécula de
fosfocreatina. Por tal razón, se agota muy rápido.


Entonces, el siguiente recurso del cuerpo será obtenerlo a partir de la degradación de los carbohidratos.
Como aprendimos anteriormente, los carbohidratos son una fuente de energía. Estas macromoléculas serán
procesadas en el sistema digestivo hasta descomponerse en su forma más simple, usualmente, un azúcar muy
conocido, llamado glucosa. Veámos ahora qué ocurre con la glucosa.

    Y qué pasa con la glucosa, el organismo es muy inteligente pero como no puede
    utilizar la energía a partir de la glucosa así lo que va a hacer es ir la transformando,
    modificándola para que las enzimas enzimas correspondientes la vayan
    detectando la vayan rompiendo hasta  degradarla totalmente y así poder obtener
    energía, pero para hacer este proceso el cuerpo necesita energía, es decir
    metabolizar los alimentos requieren del uso de energía en este proceso de
    descomposición de la glucosa, la glucosa va a ir liberando los hidrogénales esos
    hidrógenos que van saliendo de la molécula van a ser recogidos por unas
    coenzimas que los transportar hasta las mitocondrias para que no alteren el
    medio en este proceso de obtención de energía de rompimiento de la glucosa,
    el organismo llega a la formación de una molécula llamada piruvato cuando
    llegamos hasta el piruvato ya estamos hablando de que está vía rompimiento de
    la glucosa se llama glucolisis pero ahí el cuerpo decide me voy por una vía o por
    otra vía, de qué va a depender si se va por una o la  otra de la necesidad de producir
    energía de manera rápida, si el organismo necesita energía de manera rápida para
    suplir una demanda externa se va a ir por la vía donde el oxígeno no participa y la
    llamamos Glucólisis anaeróbica, como el oxígeno no participa en la reacción la
    molécula se descompone rápidamente y nos produce energía más rápida, de ahí
    producimos dos lactato e hidrogeniones los  hidrogeniones si se acumulan
    muy rápidamente van a hacer que el pH se vuelva ácido y un PH ácido hace que
    muchas reacciones corporales dejen de funcionar, o se alteren o lleguemos a
    la práctica, en este proceso vamos a obtener dos ATP es decir lo obtenemos
    rápido pero son solo dos ATP, es decir que los vamos a ir agotando muy rápido pero el
    organismo es muy inteligente y dice bueno vamos a reutilizar este lactato para que me
    produzca más glucosa, pero quiero nombrar algo muy importante el
    ácido láctico comúnmente conocido y escuchado en el común nunca se
    acumula, el siempre se va a transformar en lactato e hidrogeniones así
    que este nunca se acopla, en este proceso de reutilización del lactato lo que hacemos
    es aprovechar la glucosa y no gastarla, en qué periodos de tiempos utilizamos esta
    vía, esta vía la utilizamos cuando tenemos ejercicios de diez segundos a cinco
    minutos generalmente alta intensidad, en este momento es el cuerpo reutiliza
     también el lactato en su mayor medida Y esa capacidad de reutilizarlo y crear
    glucosas se conoce como gluconeogénesis lo podemos
    entregar es decir que podemos lograr estar más tiempo trabajando una
    intensidad altas sin gastar más glucosa sino que esta sea reutilizable
    aproximadamente podemos trabajar a una intensidad de un volumen máximo de
    oxígeno entre el 60 al 75% antes de que dejemos de reutilizar este lactato y se nos
    empiece a acumular el lactato y los hidrogeniones y se nos alteren las
    funciones corporales, por lo tanto entre más ejercicio hagamos bien
    individualizados sistematizado vamos a poder hacer que ese umbral suba y
    podamos trabajar a intensidades más altas por tiempos más prolongados.
    Bueno pero qué sucede si la intensidad del ejercicio dura más de cinco minutos
    al organismo pues ya necesita más energía y la glucosa por esta vía me está
    produciendo muy pocos ATP es decir dos ATP entonces ahí el organismo en el
    piruvato dice bueno me voy por la  vía donde va a participar el oxígeno, ahí en
    este proceso entra a lo que llamamos el Ciclo de Krebs, qué se produce en la
    mitocondria la anterior guía me cabe aquí un punto muy importante se hace en el
    citosol de las ya aquí nos vamos a la mitocondria en la mitocondria existe
    toda una maquinaria de enzimas que van a ir degradando más esa molécula, en este
    proceso van a producirse mayores ATP pero van a generarse unos productos
     de desecho muy importantes que son el dióxido de carbono, el agua, el calor y los
    hidrogeniones, esos hidrogeniones también que llegaron del proceso anterior
    ahí bajan a ser necesarios para poder producir más ATP, todo este proceso en
    la mitocondria lo llamamos la respiración celular y también se produce esta cadena
    de electrones que finalmente me van a producir los ATP necesarios para el
    movimiento, esta vía aproximadamente  de acuerdo a los
    referentes me producen 36 a 38  ATP por lo tanto por una glucosa estoy generando
    más moléculas ATP que me van a permitir poder realizar más movimiento es decir
    utilizar más esta energía, en qué tipos de ejercicios vemos esto cuando usemos
    por ejemplo una carrera de cinco kilómetros corriendo, montar
    bicicleta de manera moderada por más de los 5 minutos hasta los 20, caminar, una
    prueba de 800 metros libre en natación, generalmente está predominando esta
    vía. Cuando el cuerpo ya tiene mucha glucosa entonces qué hace pues la voy a
    almacenar y la va a ir enlazando con otras moléculas de glucosa hasta que se forma
    una molécula muy grande que se llama el glucógeno, que se va a encontrar
    principalmente en el músculo y el hígado, va a estar ahí listo para cuando la
    necesitemos, para producir energía ahí lo descomponemos y utilizamos
    la glucosa cuando sea necesario, entonces ya nos hemos dado cuenta que
    nuestro organismo va a usar la glucosa como fuente de energía pero también
    bueno cuando la intensidad del ejercicio es más larga, más prolongada
    necesitamos más energía entonces la vamos a obtener de los lípidos que son
    moléculas más grandes y más complejas como son más complejas necesitamos
    mucho más tiempo para romperlas Y obtener energía, por eso las usamos en
    periodos más prolongados de ejercicio, pero nos va a dar más moléculas de ATP
    la forma más simple de encontrar los lípidos es la forma de los triglicéridos
     estos están formados por un glicerol y tres cadenas de ácidos grasos, así que el
    cuerpo primero debe liberar los ácidos grasos, entonces se llama lipólisis y
    la enzima perdón que va a hacer este rompimiento va a ser lipasa hormono
    sensible.
    Estos ácidos grasos se van a descomponer por una vía que se llama la
    Beta oxidación, la anterior vía la llamamos Glucólisis anaeróbica cuando
    no participaba el oxígeno o cuando participaba el  oxígeno aquí la vamos a
    llamar beta oxidación, en este proceso también finalmente en los productos
    entran al ciclo de Krebs y vamos a obtener aproximadamente 120 moléculas de ATP
    que nos va a permitir tener energía para muchísimo más tiempo por ejemplo
    hacer una carrera de 10 kilómetros, un ciclo un ciclismo de ruta, finalmente el
    cuerpo ya cuando si nos hemos gastado las otras reservas y el ejercicio es
    muy muy prolongado, la última alternativa que va a usar es usar la energía a partir
    de las proteínas especialmente se encuentran formando estructuras como
    por ejemplo los músculos, ellas al descomponerlas para utilizar energía
    vamos a liberar el nitrógeno, este nitrógeno se va a eliminar por la orina en
    forma de urea, así  que estos productos van a ir finalmente o por la orina y lo
    restante va a entrar al ciclo de Krebs también, para finalmente producir energía
    por lo tanto la opción de obtener la energía a partir de las proteínas será
    nuestra última opción, en qué tipo de corte es un nube hay que predomina la
    función energética a partir de las proteínas en deportes de larga duración,
    una maratón, unos chamal o periodos extremos de inanición, así que
    continuemos con los otros temas.

Interacción de los diferentes sistemas durante el ejercicio físico

Bien… Llegó el momento de que comprendas la forma en que los diferentes sistemas
y procesos del organismo interactúan al momento de dismuir la actividad física;
de esta forma, Mariana también podrá comprender el por qué se siente tan agotada
al finalizar sus jornadas de entrenamiento.

    Vamos a ver como interactúan nuestros tres sistemas, en primer ligar en los primeros
    segundos de ejercicio vemos en la lineal azul lo que representaría el aporte
    de ATP que hace el sistema, en los primeros segundos y si el ejercicio es muy
    intenso como una carrera rápida es este el sistema que predomina el aporte de
    energía, sin embargo vemos como los otros dos sistemas, el amarillo el sistema
    glucolítico y el sistemas oxidativo empiezan a notar su participación,
    en segundo lugar cuando ya transcurren unos segundos la intensidad puede bajar un
    poquito es el sistema glucolítico que empieza a predominar, vemos
    entonces este sistema a partir de los 30 segundos y con una intensidad alta de
    ejercicio podría ser el sistema que predomine pero vemos como
    simultáneamente el sistema oxidativo empieza aumentar su porcentaje de
    participación, después de los dos minutos y dependiendo siempre de la intensidad del
    ejercicio es el sistema oxidativo el que empieza a predominar, en ejercicios ya de
    larga duración y menor intensidad es este sistema el que predomina y el que
    y la formación de ATP son expuestas principalmente de estas, concluimos así
    que la interacción de lo sistemas energéticos depende de la duración y de la
    intensidad del ejercicio que estamos haciendo, siempre los tres participan.
    


Después de lo revisado hasta el momento...

    ¿Qué crees que le está sucediendo a Mariana?

    ¿Será que se le agotaron las reservas?

    ¿Será que dejó de reutilizar la glucosa?

    ¿Qué metabolismo crees que predominó?



Gasto energético: el equilibrio entre lo que consumes y gastas


Para finalizar el estudio de esta primera etapa, es necesario conocer la forma en que se equilibra la energía que consumes a través de los alimentos con la energia que gastas o utilizas en el desarrollo de tus actividades.

Para ello, te invitamos a explorar el siguiente video del Consekjo Europeo de Información Alimentaria (EUFIC).


 https://www.youtube.com/watch?v=k9QMzKwx07Y 


Para comprender un poco mejor cómo se equilibra el gasto y el consumo energético,
 en el siguiente recurso conocerás la equivalencia de consumo calórico para algunos
ejercicios especificos y todos los procesos que realiza el organismo a nivel interno
para generar dicho equilibrio. Haz clic en empezar para conocer la información.

Gasto energético
Para que podamos hablar de gasto energético, es necesario que revisemos algunos conceptos
básicos, como el de energía, la cual se define como todo aquello capaz de producir trabajo. Sin
embargo, no todas las manifestaciones de energía son capaces de generar trabajo, por ejemplo, el
calor es una forma de energía en tránsito que no puede convertirse en trabajo, pero no deja de ser
energía; esto, de acuerdo a lo mencionado anteriormente sobre la ley de conservación de la energía.
Es así como la cuantificación de la energía se realiza a través de las calorías, que se definen como
la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de 1gr de agua 1°C, por esto, tanto lo
que gastamos energéticamente, como cualquier ejercicio que realizamos, así como todo lo que
ingerimos de alimentos tiene una equivalencia en Kcal.
• Hamburguesa 300k = Natación
• Macarrones 297k = Boxeo
• Pizza 244k = Pádel
• Leche 79k = Spinning
• Naranja 45k = Correr
• Jugo, manzana y pan 40k = Gimnasio
Para poder medir las calorías gastadas durante una actividad específica, existen 2 métodos:
La calorimetría directa consiste en la medición del calor producido por el sujeto cuando realiza una
actividad; esto se lleva a cabo a través de la cámara de Atwater, la cual es un espacio
completamente cerrado, dotado de tubos llenos de agua de temperatura conocida, una entrada de
oxígeno y una salida de dióxido de carbono.
Métodos de
calorimetría
Directa
Indirecta
Calorímetro
Medición de oxígeno

• Esa cámara fue desarrollada en 1980 por W.O. Atwater y E.B. Rosa para demostrar la ley de la
conservación de la energía y es el método más preciso para cuantificar las calorías. Sin embargo,
es de muy alto costo y de gran complejidad para ser aplicado, por lo que requiere de personal
cualificado y solo se usa en investigación.
Por otra parte, se encuentra la calorimetría indirecta que consiste en realizar
una ergoespirometría, para medir la cantidad de oxígeno utilizado, debido a que todas las vías
metabólicas se encuentran activas, aunque una predomine sobre otra. Por lo anterior, el oxígeno
estará presente todo el tiempo en el organismo y será un indicador de la cantidad de energía
producida. Así, a través de diversos cálculos matemáticos, se determinó que con la combustión
de 1 litro de oxígeno para metabolizar una dieta mixta (carbohidratos, lípidos y proteínas) se
generarán aproximadamente 5 Kcal.
• El gasto energético, de acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS), es el nivel de
energía necesario para mantener el equilibrio entre el consumo y el gasto de energía, cuando el
individuo presenta peso, composición corporal y actividad física compatibles con un buen estado
de salud.
Este tiene tres componentes principales:
• Tasa Metabólica Basal (TMB) La tasa metabólica basal hace referencia a la cantidad de energía
diaria que requiere el organismo para mantener las necesidades básicas del mismo, como lo es
la función cerebral, cardiovascular y respiratorias en condiciones.
basales, es decir, cuando no hay ninguna actividad adicional en el organismo como el movimiento.
Este representa aproximadamente el 60 al 70% del gasto energético total diario (GETD) de una
persona sedentaria o que no realiza ejercicio; sin embargo, varía de acuerdo al sexo, la edad y la
composición corporal, en especial, la masa corporal magra.
• La termogénesis endógena hace referencia a la energía generada por el efecto térmico,
derivada del metabolismo de los alimentos en el cuerpo humano, que corresponde entre un 5-
10% del GETD.
• Finalmente, se encuentra el gasto energético derivado de la actividad física, que corresponde a
todas las actividades que incluyan movimiento (caminar, correr, bañarse, deportes, cargar una
maleta). Este, en una persona sedentaria, puede ser de aproximadamente el 25% del GETD.

Factor de actividad del método FAO/OMS/UNU
• Hombre: TMB= (10*Peso (Kg)) + (6,25*Talla(cm)) – (5*Edad(años)) + 5
• Mujer: TMB= (10 * Peso (Kg)) + (6,25*Talla(cm)) – (5*Edad(años)) – 161
Posteriormente, para hallar el GETD, debe multiplicarse el resultado de la TMB por el factor de
actividad física.
Finalmente, contamos con los métodos doblemente indirectos para determinar el GETD de una
persona, a través de ecuaciones matemáticas que permiten predecir estos valores, de acuerdo a los
datos de edad, género, talla, peso y factor de actividad física.
Una de las ecuaciones más empleada en población entre los 18 y 60 años para determinar la TMB es
la famosa ecuación de Harris and Bennedict, modificada por Mifflin y St. Jeor en 1990.
Amirkalali, B., Hosseini, S., Heshmat, R., & Larijani, B. (2008). Comparison of Harris Benedict and
Mifflin-ST Jeor equations with indirect calorimetry in evaluating resting energy expenditure. Indian
journal of medical sciences, 62(7), 283-290.
ACTIVIDAD HOMBRES MUJERES ACTIVIDAD FÍSICA
Sedentaria 1,2 1,2 sin actividad
Liviana 1,55 1,56 3 horas semanales
Moderada 1,8 1,64 6 horas semanales
Intensa 2,1 1,82 4 a 5 horas diarias

Ahora, analiza el caso de Mariana, para cerrar la comprensión de este tema.

Mariana es una mujer de 20 años, aparentemente sana, quien pesa 56 Kg y mide 1.64 m. Ella juega Ultimate durante 2 horas 3 veces por semana

¿Cuál es su gasto energético diario?

TMB= (10*(56 kg)) + (6.25*(164 cm)) – (5*20 años) – 161

TMB Mariana= 1324 Kcal

GETD Mariana= 1324*factor de actividad

GETD= 1324*1.64 GETD= 2171.4 Kcal