Necesidades Energéticas en el Organismo: Metabolismo y Gasto Energético

Índice

1. Metabolismo 1.1 Utilización de nutrientes en ejercicios aeróbicos 1.2 Reservas de energía en el organismo 2. Entrada de la energía 2.1 valor energético total de un alimento 3. Gasto de energía 3.1 Gasto metabólico basal (GMB) 3.1.1. Condiciones del GMB 3.1.2. Factores del GMB 3.2 Termogénesis 3.3 Actividad física voluntaria 4. Medida del gasto energético 4.1 Métodos experimentales 4.2 Métodos teóricos 5. Eficiencia energética

Metabolismo

Los seres vivos somos un sistema termodinámicamente abierto, debido a que estamos constantemente procesando materia y energía, e intercambiándola con el entorno. La energía se obtiene de la energía química contenida en los nutrientes de los alimentos glúcidos y lípidos y en menor medida proteínas. La unidad oficial serían los julios aunque utilizaremos la kcal. Esta energía química es procesada y transformada en diferentes tipos de energía para poder llevar a cabo las funciones vitales. Gastamos energía, pero también la obtenemos. En los alimentos hay una serie de nutrientes que contienen energía (nutrientes energéticos), que se obtienen mediante procesos metabólicos (metabolismo) por oxidación de alimentos (hidratos de carbono y grasas principalmente) . Por tanto, se puede decir que los alimentos son la fuente de energía. El paso de energía química de los nutrientes la energía de trabajo se realiza a través del ATP, el intermediario metabólico que utilizamos. Las células no pueden utilizar toda la energía contenida en los nutrientes, sólo la metabolizable. De este modo tenemos dos tipos de vías: 1· VÍAS AERÓBICAS: Se oxidan nutrientes en presencia de oxígeno y se obtiene CO2 y agua. Es la vía mayoritaria. Producen energía, de manera eficiente, durante mucho tiempo mediante la oxidación de nutrientes, pero es más lenta. Se da en ejercicios de baja intensidad y larga duración. La mayor parte de nutrientes proviene de hidratos de carbono y de lípidos. La mayor parte de las vías metabólicas que el cuerpo utiliza para la obtención de energía son las vías aeróbicas. Ejemplos: Caminar, ir al monte. dependiendo de la intensidad se guarda entre 400-450g. RUTAS AEROBICAS: necesitan oxigeno Nutrientes + O2 Energía + CO2 + H20 + calor Hidratos de carbono Lípidos (grasas) - RUTAS AERÓBICAS: necesitan oxígeno Nutrientes + O) Energía CO2 + H2O + calor Hidratos de carbono Lípidos (grasas) - RUTAS ANAERÓBICAS Nutrientes Energía + CO2 + H2O + calor Hidratos de carbono · VÍAS ANAERÓBICAS: Son minoritarias. Producen mucha energía en poco tiempo, pero sintetizan más sustancias de desecho como el CO2. Por lo tanto, cabe destacar que desde el punto de vista del rendimiento es una vía poco efectiva. Se pueden utilizar estas vías durante un periodo corto de tiempo en ejercicios intensos. La mayor parte de nutrientes proviene de los hidratos de carbono. Ejemplos: correr distancias cortas, saltar, levantar pesas. La vía metabólica que vamos a usar dependerá del tipo de actividad física que se quiera realizar, o también dependerá de las reservas de los diferentes nutrientes en el organismo. Estos nutrientes son glúcidos, lípidos y proteínas, principalmente. El valor calórico es la cantidad de E almacenada en sus enlaces químicos y que se libera en los procesos de oxidación. Las unidades son J. También se utiliza la Cal o KCal. Su relación es 1 Kcal = 4,18 KJ o 1 KJ= 0,24 kcal. 2Sabiendo esto, la energía se puede utilizar de distinta manera, dependiendo del ejercicio físico que se vaya a realizar, se emplean: · Lípidos en ejercicios aeróbicos prolongados y de baja intensidad. . Hidratos de carbono en ejercicios aeróbicos y anaerobicos de alta intensidad y poca duración. · Proteínas en situaciones extremas como un triatlón o maratón. Se usan como último recurso. · Otros, como el alcohol, a partir del que se puede obtener energía. Ej: una botella de vino tiene unos 100g de alcohol; posee unas 7kcal por gramo, por tanto, una botella de vino tiene 700 kcal. Sin embargo, no suelen tenerse en cuenta. Los nutrientes principales son lípidos y glúcidos, las vías metabólicas utilizadas para degradar estos alimentos dependen de: · Intensidad del ejercicio: no es lo mismo andar que correr. · Duración del ejercicio: las rutas metabólicas de carbohidratos son más simples, por tanto, se utilizarán primero. · Condición física individual: no es lo mismo correr para un deportista que para una persona sedentaria, y en función de ello se emplean unos recursos energéticos u otros. Se obtiene mayor energía por unidad de tiempo con el metabolismo de carbohidratos; sin embargo, los lípidos aportan mayor cantidad de energía; esto se debe a que las rutas metabólicas de carbohidratos son más simples, por tanto, se activarán primero. Consumo de nutrientes lipidos intentsidad anaeróbico CH aeróbico- anaeróbico L aeróbico carbohidratos tiempo combustibles

Utilización de nutrientes en ejercicios aeróbicos

Nos encontramos ante tres situaciones: 3Ejercicio Kcal totales Kcal lípidos % Lípidos Caminar 60 mins (6,5 km/h) 270 170 60% Correr 40 mins (10 km/h) 450 225 50% Correr 60 mins (12km/h) 680 270 40% ¿Qué ejercicio servirá para adelgazar más? Adelgazar -> perder masa grasa (lípidos) La persona que va a caminar, está metabolizando un mayor porcentaje de energía en forma de lípidos que la persona que va a correr. Pero se ha de tener en cuenta que la persona que va a caminar está realizando una actividad de menor intensidad, por lo que gasta menos energía. Cuando se va a correr, se gastará menor porcentaje de lípidos, pero sobre un número de Kcal mayor. Por lo tanto, se gastarán 170kcal de lípidos cuando camine y 270kcal cuando corra. Es decir, aunque el % de energía derivado de lípidos es menor, como el % es sobre una cantidad de Kcal mucho mayor, el resultado es que se ha gastado mayor cantidad de lípidos la persona que ha ido a correr que la persona que camina. Si queremos adelgazar debemos perder tejido adiposo, por lo que, ¿qué clase de ejercicio debemos hacer? Hay que jugar con varios factores: al caminar (ejercicio de baja intensidad), se gasta mayor número de energía derivada de lípidos, pero también hay que tener en cuenta la intensidad del ejercicio. Si quiero adelgazar andando, tengo que andar a una intensidad suficientemente alta para gastar la energía. Si voy a correr (ejercicio de alta intensidad) a 10 o 12 km/h, estaré obteniendo energía de la oxidación principalmente de carbohidratos. En resumen, se ha de realizar un ejercicio largo para oxidar lípidos, de una intensidad no excesivamente elevada y consumir más energía de la que ingerimos (en forma de alimento). Nosotros en clase: lípidos, no necesitamos una obtención rápida (como por ejemplo en un ejercicio intenso) de energía, de modo que utilizamos la más rentable o eficiente, que son los lípidos. Se habla de que los carbohidratos se utilizan primero cuando se necesita un aporte urgente de energía. 4

Reservas de energía en el organismo

La energía puede quedar almacenada de diferentes maneras, y en diferentes lugares en nuestro organismo. Los depósitos más importantes son los de hidratos de carbono y lípidos (fundamentalmente). o Hidratos de carbono: se almacenan en forma de glucógeno (hígado y músculo), y es una forma de reserva energética limitada. Como mucho conseguiremos almacenar alrededor de unas 2000 kcal (100g en el hígado, 400g en el músculo) en forma de carbohidratos, que es aproximadamente lo que requerimos en un día. Obtendríamos 1.800 kcal de energía. (más o menos) Es una forma de reserva energética menos eficiente que las grasas, puesto que proporcionan menos energía, y pesan más ya que almacenan una gran cantidad de agua (2,7 g x g de glucógeno). o Lípidos (grasas): principalmente triglicéridos. Se produce en mayor cantidad y es una reserva inagotable. Las grasas son la principal forma en la que almacenamos la energía, y es muy eficiente, dado que se obtiene mucha energía y se almacena con muy poca agua (manteniendo un peso muy óptimo). Cuando nos quedamos sin glucógeno, el organismo consume grasa. Sin embargo, nos permite obtener menor cantidad de energía por unidad de tiempo, lo que nos impide mantener la misma intensidad. Una persona podrá estar meses sin comer (desde el punto de vista termodinámico). Una persona de peso sano (70 kg), va a tener alrededor de 15 kg de grasa en tejido adiposo (aproximadamente el 15-25% de su peso). Por lo que se obtendrán 135.000 kcal que podrían usarse para obtener energía. A continuación, se muestra una tabla de las diferentes reservas energéticas en los tejidos del organismo: ENERGÍA DISPONIBLE (Kcal) PROVISIÓN DE COMBUSTIBLE GLUCÓGENO GRASAS Hígado 400 (100g) 450 (50g) Tejido adiposo 135.000 (15Kg) Músculo 1.200 (300g) 350 (40g) Estas son las reservas que tenemos en el organismo de los dos nutrientes energéticos, la cantidad de glúcidos es menor que la de lípidos y por ello más limitada. 5

Entrada de energía

Valor energético total de un alimento

ALIMENTOS Glucosa + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O + ATP (E química) + Q ΔΗ = - 15,6 KJ/g E elevar 16 m una masa de 100 g BIOMASA 6 CO2 + 6 H2O + LUZ (E luminosa) -> Glucosa + 6 O2 ΔΗ = + 15,6 KJ/g E Sol no explica esta imagen Se trata del calor (Q) generado por oxidación (combustión completa) de los nutrientes contenidos en una cantidad determinada de alimentos. Para conocer el valor energético de los alimentos, se puede realizar de dos maneras: - IN VITRO: Consiste en la combustion completa de los nutrientes en una bomba calorimétrica, los oxidaríamos completamente, mediante un sistema de ignición, produciendo CO2, H2O y calor. Con ella se obtienen los siguientes valores: o Hidratos de carbono -> 4,1 Kcal/g o Lípidos -> 9,3 Kcal/g o Proteínas -> 5,6 Kcal/g Estos valores son distintos (más elevados) a aquellos que se obtienen en el cuerpo, esto se debe a que el porcentaje de absorción de estos nutrientes no es del 100%. En el caso de las proteínas no podemos oxidar el grupo amino, por lo que se elimina en forma de urea (pérdida urinaria). Por ello en las proteínas es donde mayor diferencia habrá entre el valor energético teórico y real. - IN VIVO: Los nutrientes entran en diferentes vías metabólicas en las que se produce liberación de energía. No todo se convierte en calor. o Proteínas 4 kcal/g o Carbohidratos 4 kcal/g o Lípidos. 9 kcal/g 6