Cambios metabólicos durante la actividad física:
FISIOLOGÍA DEPORTIVA:
Existen pocas situaciones de estrés a las que el organismo se exponga que se aproximen a
la situación extrema del ejercicio intenso. De hecho, si determinadas situaciones extremas de
ejercicio se mantuvieran por períodos de tiempo incluso moderadamente prolongados, podrían
resultar letales. Por tanto, la fisiología del ejercicio aborda principalmente los límites extremos a
los cuales se puede someter a diversos mecanismos corporales. Por poner un ejemplo, en una
persona en la que la fiebre alcanza el nivel de letalidad, el metabolismo corporal aumenta un
100% aproximadamente por encima de lo normal. En comparación, el metabolismo del
organismo durante una carrera de maratón puede aumentar hasta un 2000% por encima de lo
normal.
La mayoría de los datos cuantitativos son para deportistas varones jóvenes porque sólo se
han realizado mediciones relativamente completas en los deportistas varones. No obstante, para
las mediciones que se han realizado en mujeres deportistas, se aplican principios fisiológicos
similares, excepto por las diferencias cuantitativas debidas a las diferencias en el tamaño
corporal, la composición corporal y la presencia o ausencia de la hormona sexual masculina
testosterona.
En general, la mayoría de los valores cuantitativos para las mujeres, como la fuerza
muscular, la ventilación pulmonar y el gasto cardíaco, los cuales están todos ellos relacionados
fundamentalmente con la masa muscular, varían entre dos tercios y tres cuartos de los valores
registrados en los varones. Cuando se mide en términos de fuerza por centímetro cuadrado de
superficie transversal, el músculo femenino puede conseguir casi exactamente la misma fuerza
máxima de contracción que la de los varones, entre 3 y 4 kg/cm2. Por tanto, la mayor parte de
las diferencias en el rendimiento muscular total se deben al porcentaje extra del cuerpo
masculino de músculo, provocado a su vez por diferencias endócrinas.
Las capacidades de rendimiento de las deportistas frente a la de los deportistas quedan
demostradas por las velocidades de carrera relativas en una carrera de maratón. En una
comparación, la mayor participante femenina presentó una velocidad de carrera que era un 11%
inferior que la del mejor participante masculino. En otros acontecimientos deportivos, sin
embargo, las mujeres han alcanzado en ocasiones marcas más rápidas que los varones, por
ejemplo, al cruzar ida y vuelta nadando el Canal de la Mancha, donde la disponibilidad de grasa
extra parece suponer una ventaja para el aislamiento térmico, optimismo y la energía extra a
largo plazo.
La testosterona secretada por los testículos tiene un potente efecto anabolizante
favoreciendo enormemente el depósito de proteínas en todo el cuerpo, pero especialmente en los
músculos. De hecho, incluso un varón que participe en muy pocas actividades deportivas, pero
que tenga concentraciones normales de testosterona presentará una masa muscular que será un
40% mayor que la que presenta una mujer características similares sin testosterona.
Las hormonas sexuales femeninas estrógenos probablemente contribuyen también a
alguna de las diferencias que encontramos entre el rendimiento de los varones y de las mujeres,
aunque no de una manera tan pronunciada como la testosterona. Los estrógenos aumentan el
depósito de grasa en la mujer, especialmente en las mamas, caderas y tejido celular subcutáneo.
Al menos en parte por esta razón, la media de mujeres no deportistas presenta un porcentaje
1
,graso aproximado del 27% en su composición corporal, comparado con el 15% de peso graso
que presentan los varones no deportistas. Esto supone un inconveniente al alto rendimiento
deportivo en aquellos acontecimientos en los que el rendimiento depende de la velocidad o de la
relación entre la fuerza muscular corporal total y el peso corporal.
LOS MÚSCULOS EN EL EJERCICIO:
El determinante común final del éxito en las disciplinas deportivas es lo que los músculos
pueden hacer por ti, qué fuerza te pueden proporcionar cuando se necesita, qué potencia pueden
alcanzar durante el desarrollo del trabajo y durante cuánto tiempo pueden mantener su alcanzar
durante el desarrollo del trabajo y durante cuánto tiempo pueden mantener su actividad.
La fuerza de un músculo queda determinada principalmente por su tamaño, con una
fuerza contráctil máxima de entre unos 3 y 4 kg/cm2 de la superficie transversal del músculo. De
manera que un varón al que se administras testosterona o que ha aumentado su masa muscular
mediante un programa de entrenamiento presentará el correspondiente aumento de fuerza
muscular.
Para poner un ejemplo de la fuerza muscular, un levantador de peso de nivel mundial
puede tener un músculo cuádriceps con una superficie transversal de hasta 150 cm2. Esto se
podría traducir en una fuerza contráctil máxima de 525 kg, aplicándose toda esta fuerza al
tendón rotuliano. Por tanto, es fácil comprender cómo es posible que este tendón en ocasiones
se rompa o llegue a arrancarse de su inserción en la tibia por debajo de la rodilla. Además,
cuando se producen estas fuerzas en los tendones que cruzan una articulación, fuerzas similares
se aplican sobre las superficies articulares o en ocasiones en los ligamentos que cruzan la
articulación, contribuyendo a que se produzcan desplazamientos de cartílagos, fracturas por
compresión en la articulación y desgarros de ligamentos.
La fuerza excéntrica de los músculos es aproximadamente un 40% mayor que la fuerza
contráctil. Es decir, si un músculo se encuentra ya contraído y a continuación una fuera intenta
estirarlo, como ocurre al caer al suelo después de un salto, es necesaria una fuerza de un 40%
mayor que la que se puede conseguir durante una contracción concéntrica. Por tanto, la fuerza
de 525 kg que calculamos anteriormente a la que se somete el tendón rotuliano durante una
contracción muscular llega a ser de 735 kg durante la contracción excéntrica. Este agrava aún
más los problemas tendinosos, articulares y ligamentosos. También puede conducir a un
desgarro del propio músculo. De hecho, el estiramiento forzado de un músculo durante una
contracción máxima es una de las maneras más seguras de provocar el mayor grado de dolor
muscular.
El trabajo mecánico realizado por un músculo es la cantidad de fuerza aplicada por el
músculo multiplicado por la distancia a la cual se aplica la fuerza. La potencia de la contracción
muscular es diferente de la fuerza muscular, ya que la potencia es una medida de la cantidad
total de trabajo que el músculo realiza en una unidad de tiempo. Por tanto, la potencia queda
determinada no sólo por la fuerza de la contracción muscular, sino también por la distancia de
contracción y el número de veces que se contrae cada minuto. La potencia muscular se mide
normalmente en kilogramos metro (kg-m) por minuto. Es decir, un músculo que puede levantar
un kilo de peso a una altura de un metro o que puede mover un objeto lateralmente contra una
fuerza de un kilo una distancia de un metro en un minuto se dice que tiene una potencia de 1 kg-
m/min. La máxima potencia que se puede alcanzar por todos los músculos del cuerpo en un
2
, deportista altamente entrenado con todos los músculos trabajando a la vez es aproximadamente
la siguiente:
Kg-m/min
Primeros 8 a 10 seg 7.000
Siguiente minuto 4.000
Siguientes 30 min 1.700
Por tanto, está claro que una persona tiene capacidad para desarrollar la potencia extrema
durante períodos breves de tiempo, como durante una carrera de 100m que se realiza en unos 10
seg, mientras que para competiciones de resistencia de larga distancia, la potencia de los
músculos es sólo un cuarto de potencia inicial.
Esto no significa que el rendimiento deportivo de una persona sea cuatro veces mayor
durante la potencia inicial que lo que va a ser durante los siguientes 30 min, debido a que la
eficiencia para trasladar la producción de fuerza muscular al rendimiento deportivo suele ser
mucho menor durante las actividades rápidas que durante las actividades mantenidas. Por tanto,
la velocidad de una carrera de 100m es sólo 1,75 veces mayor que la velocidad de una carrera
de 30 min, a pesar de la diferencia de cuatro veces la capacidad de potencia muscular a corto
plazo frente a largo plazo.
Otro parámetro del rendimiento muscular es la resistencia. Esto depende en gran parte del
aporte nutritivo al músculo más que de ningún otro factor, de la cantidad de glucógeno que se
ha almacenado en el músculo antes de la realización del ejercicio. Una persona con una dieta
rica en hidratos de carbono almacena mucho más glucógeno en los músculos que una persona
con una dieta mixta o rica en grasas. Por tanto, la resistencia mejora enormemente con una dieta
rica en hidratos de carbono (HdC). Cuando los atletas corren a velocidades típicas de la carrera
de maratón, su resistencia (definida como el tiempo que pueden mantener esa velocidad de
carrera hasta el agotamiento) es aproximadamente la siguiente:
Minutos
Dieta rica en HdC 240
Dieta mixta 120
Dieta rica en grasa 85
Las cantidades correspondientes de glucógeno almacenado en el músculo antes de
comenzar la carrera explican estas diferencias. Las cantidades almacenadas son
aproximadamente las siguientes:
g/kg de músculo
Dieta rica en HdC 40
Dieta mixta 20
Dieta rica en grasa 6
En el músculo están presentes los mismos sistemas metabólicos básicos que en otras
partes del cuerpo. Sin embargo, resulta fundamental la realización de determinaciones
cuantitativas especiales de las actividades de tres sistemas metabólicos para la comprensión de
los límites de la actividad física. Estos sistemas son: 1) el sistema de fosfocreatina-creatina; 2)
el sistema de glucógeno-ácido láctico, y 3) el sistema aeróbico.
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FISIOLOGÍA DEPORTIVA:
Existen pocas situaciones de estrés a las que el organismo se exponga que se aproximen a
la situación extrema del ejercicio intenso. De hecho, si determinadas situaciones extremas de
ejercicio se mantuvieran por períodos de tiempo incluso moderadamente prolongados, podrían
resultar letales. Por tanto, la fisiología del ejercicio aborda principalmente los límites extremos a
los cuales se puede someter a diversos mecanismos corporales. Por poner un ejemplo, en una
persona en la que la fiebre alcanza el nivel de letalidad, el metabolismo corporal aumenta un
100% aproximadamente por encima de lo normal. En comparación, el metabolismo del
organismo durante una carrera de maratón puede aumentar hasta un 2000% por encima de lo
normal.
La mayoría de los datos cuantitativos son para deportistas varones jóvenes porque sólo se
han realizado mediciones relativamente completas en los deportistas varones. No obstante, para
las mediciones que se han realizado en mujeres deportistas, se aplican principios fisiológicos
similares, excepto por las diferencias cuantitativas debidas a las diferencias en el tamaño
corporal, la composición corporal y la presencia o ausencia de la hormona sexual masculina
testosterona.
En general, la mayoría de los valores cuantitativos para las mujeres, como la fuerza
muscular, la ventilación pulmonar y el gasto cardíaco, los cuales están todos ellos relacionados
fundamentalmente con la masa muscular, varían entre dos tercios y tres cuartos de los valores
registrados en los varones. Cuando se mide en términos de fuerza por centímetro cuadrado de
superficie transversal, el músculo femenino puede conseguir casi exactamente la misma fuerza
máxima de contracción que la de los varones, entre 3 y 4 kg/cm2. Por tanto, la mayor parte de
las diferencias en el rendimiento muscular total se deben al porcentaje extra del cuerpo
masculino de músculo, provocado a su vez por diferencias endócrinas.
Las capacidades de rendimiento de las deportistas frente a la de los deportistas quedan
demostradas por las velocidades de carrera relativas en una carrera de maratón. En una
comparación, la mayor participante femenina presentó una velocidad de carrera que era un 11%
inferior que la del mejor participante masculino. En otros acontecimientos deportivos, sin
embargo, las mujeres han alcanzado en ocasiones marcas más rápidas que los varones, por
ejemplo, al cruzar ida y vuelta nadando el Canal de la Mancha, donde la disponibilidad de grasa
extra parece suponer una ventaja para el aislamiento térmico, optimismo y la energía extra a
largo plazo.
La testosterona secretada por los testículos tiene un potente efecto anabolizante
favoreciendo enormemente el depósito de proteínas en todo el cuerpo, pero especialmente en los
músculos. De hecho, incluso un varón que participe en muy pocas actividades deportivas, pero
que tenga concentraciones normales de testosterona presentará una masa muscular que será un
40% mayor que la que presenta una mujer características similares sin testosterona.
Las hormonas sexuales femeninas estrógenos probablemente contribuyen también a
alguna de las diferencias que encontramos entre el rendimiento de los varones y de las mujeres,
aunque no de una manera tan pronunciada como la testosterona. Los estrógenos aumentan el
depósito de grasa en la mujer, especialmente en las mamas, caderas y tejido celular subcutáneo.
Al menos en parte por esta razón, la media de mujeres no deportistas presenta un porcentaje
1
,graso aproximado del 27% en su composición corporal, comparado con el 15% de peso graso
que presentan los varones no deportistas. Esto supone un inconveniente al alto rendimiento
deportivo en aquellos acontecimientos en los que el rendimiento depende de la velocidad o de la
relación entre la fuerza muscular corporal total y el peso corporal.
LOS MÚSCULOS EN EL EJERCICIO:
El determinante común final del éxito en las disciplinas deportivas es lo que los músculos
pueden hacer por ti, qué fuerza te pueden proporcionar cuando se necesita, qué potencia pueden
alcanzar durante el desarrollo del trabajo y durante cuánto tiempo pueden mantener su alcanzar
durante el desarrollo del trabajo y durante cuánto tiempo pueden mantener su actividad.
La fuerza de un músculo queda determinada principalmente por su tamaño, con una
fuerza contráctil máxima de entre unos 3 y 4 kg/cm2 de la superficie transversal del músculo. De
manera que un varón al que se administras testosterona o que ha aumentado su masa muscular
mediante un programa de entrenamiento presentará el correspondiente aumento de fuerza
muscular.
Para poner un ejemplo de la fuerza muscular, un levantador de peso de nivel mundial
puede tener un músculo cuádriceps con una superficie transversal de hasta 150 cm2. Esto se
podría traducir en una fuerza contráctil máxima de 525 kg, aplicándose toda esta fuerza al
tendón rotuliano. Por tanto, es fácil comprender cómo es posible que este tendón en ocasiones
se rompa o llegue a arrancarse de su inserción en la tibia por debajo de la rodilla. Además,
cuando se producen estas fuerzas en los tendones que cruzan una articulación, fuerzas similares
se aplican sobre las superficies articulares o en ocasiones en los ligamentos que cruzan la
articulación, contribuyendo a que se produzcan desplazamientos de cartílagos, fracturas por
compresión en la articulación y desgarros de ligamentos.
La fuerza excéntrica de los músculos es aproximadamente un 40% mayor que la fuerza
contráctil. Es decir, si un músculo se encuentra ya contraído y a continuación una fuera intenta
estirarlo, como ocurre al caer al suelo después de un salto, es necesaria una fuerza de un 40%
mayor que la que se puede conseguir durante una contracción concéntrica. Por tanto, la fuerza
de 525 kg que calculamos anteriormente a la que se somete el tendón rotuliano durante una
contracción muscular llega a ser de 735 kg durante la contracción excéntrica. Este agrava aún
más los problemas tendinosos, articulares y ligamentosos. También puede conducir a un
desgarro del propio músculo. De hecho, el estiramiento forzado de un músculo durante una
contracción máxima es una de las maneras más seguras de provocar el mayor grado de dolor
muscular.
El trabajo mecánico realizado por un músculo es la cantidad de fuerza aplicada por el
músculo multiplicado por la distancia a la cual se aplica la fuerza. La potencia de la contracción
muscular es diferente de la fuerza muscular, ya que la potencia es una medida de la cantidad
total de trabajo que el músculo realiza en una unidad de tiempo. Por tanto, la potencia queda
determinada no sólo por la fuerza de la contracción muscular, sino también por la distancia de
contracción y el número de veces que se contrae cada minuto. La potencia muscular se mide
normalmente en kilogramos metro (kg-m) por minuto. Es decir, un músculo que puede levantar
un kilo de peso a una altura de un metro o que puede mover un objeto lateralmente contra una
fuerza de un kilo una distancia de un metro en un minuto se dice que tiene una potencia de 1 kg-
m/min. La máxima potencia que se puede alcanzar por todos los músculos del cuerpo en un
2
, deportista altamente entrenado con todos los músculos trabajando a la vez es aproximadamente
la siguiente:
Kg-m/min
Primeros 8 a 10 seg 7.000
Siguiente minuto 4.000
Siguientes 30 min 1.700
Por tanto, está claro que una persona tiene capacidad para desarrollar la potencia extrema
durante períodos breves de tiempo, como durante una carrera de 100m que se realiza en unos 10
seg, mientras que para competiciones de resistencia de larga distancia, la potencia de los
músculos es sólo un cuarto de potencia inicial.
Esto no significa que el rendimiento deportivo de una persona sea cuatro veces mayor
durante la potencia inicial que lo que va a ser durante los siguientes 30 min, debido a que la
eficiencia para trasladar la producción de fuerza muscular al rendimiento deportivo suele ser
mucho menor durante las actividades rápidas que durante las actividades mantenidas. Por tanto,
la velocidad de una carrera de 100m es sólo 1,75 veces mayor que la velocidad de una carrera
de 30 min, a pesar de la diferencia de cuatro veces la capacidad de potencia muscular a corto
plazo frente a largo plazo.
Otro parámetro del rendimiento muscular es la resistencia. Esto depende en gran parte del
aporte nutritivo al músculo más que de ningún otro factor, de la cantidad de glucógeno que se
ha almacenado en el músculo antes de la realización del ejercicio. Una persona con una dieta
rica en hidratos de carbono almacena mucho más glucógeno en los músculos que una persona
con una dieta mixta o rica en grasas. Por tanto, la resistencia mejora enormemente con una dieta
rica en hidratos de carbono (HdC). Cuando los atletas corren a velocidades típicas de la carrera
de maratón, su resistencia (definida como el tiempo que pueden mantener esa velocidad de
carrera hasta el agotamiento) es aproximadamente la siguiente:
Minutos
Dieta rica en HdC 240
Dieta mixta 120
Dieta rica en grasa 85
Las cantidades correspondientes de glucógeno almacenado en el músculo antes de
comenzar la carrera explican estas diferencias. Las cantidades almacenadas son
aproximadamente las siguientes:
g/kg de músculo
Dieta rica en HdC 40
Dieta mixta 20
Dieta rica en grasa 6
En el músculo están presentes los mismos sistemas metabólicos básicos que en otras
partes del cuerpo. Sin embargo, resulta fundamental la realización de determinaciones
cuantitativas especiales de las actividades de tres sistemas metabólicos para la comprensión de
los límites de la actividad física. Estos sistemas son: 1) el sistema de fosfocreatina-creatina; 2)
el sistema de glucógeno-ácido láctico, y 3) el sistema aeróbico.
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