Introducción: Contracción y relajación muscular:
La célula del tejido
muscular denominada fibra muscular, genera tensión (se contrae) a través de la
acción de la actina y la miosina, que son 2 proteínas que se encuentran
ocupando de manera ordenada y alineada todo el espacio intercelular.
En reposo (músculo relajado), las fuerzas de atracción entre los
filamentos de actina y miosina están inhibidas, es decir que se encuentran con
cargas que se repelen (se encuentran polarizadas).
La contracción muscular se
puede explicar como un desplazamiento de los miofilamentos, es decir la cabeza
de la miosina se ancla a la actina produciéndose así el dicho desplazamiento. Esto
sucede cuando a la membrana celular (siempre hablando de las células
musculares) llega la órden mediante un estímulo nervioso, lo que produce una
sucesión de procesos químicos a partir de la liberación de Ca+.
La contracción dependera de
los niveles de Ca+ citoplasmatico. El hecho de que aumenten las concentraciones
citoplasmaticas radica en la invervacion (cantidad de nervios) que tiene el
musculo. Los filamentos de actina se deslizan hacia adentro entre los
filamentos de miosina debido a fuerzas de atracción resultantes de fuerzas
mecánicas, químicas y electrostáticas generadas por los procesos químicos desencadenados.
Todos los procesos químicos mencionados,
necesarios para la contracción muscular, involucran un gran consumo de energía
que es suministrada por las de reservas energéticas (nutrientes) celulares. Estas reservas de nutrientes no son otra cosa que la expresión mas pequeña de los hidratos: la glucosa, cuya fórmula molecular es C6H12O6. De manera que dentro de las células se produce un proceso que tiene como único fin extraer la energía de esas reservas (glucosa) y, para extraer la energía, lo que se debe hacer es "separar" la molécula, ya que como en todo proceso químico, cuando se separan los átomos de una molécula, se libera la energía que los unía.
Los ATP
Dijimos entonces que la enegía se extrae de las moléculas de glucosa separándola. Cómo sucede? y dónde va la energía que se libera al realizar esa separación?
En un primer paso, la molécula de glucosa (C6H12O6) se divide en 2, quedando dos moléculas más pequeñas, que ahora ya no son glucosa, se llaman "Piruvatos" cuya fórmula, lógicamente es C3H6O3, y en esa primer separación se libera una cantidad de energía que, no queda "flotando" por ahi.... se "sujeta" de tres átomos de fósforo (P) que están sueltos en las células esperando para "guardar" la energía. A éstos grupitos de 3 fósforos se los llama ATP. Es decir, dentro de todas las células del cuerpo humano, hay átomos de Fósforo (P) que se agrupan de a tres (ATP) cuando hay energía libre y la guardan, y luego, cuando alguna función de la célula necesita esa energía que los ATP están guardando, la liberan, la entregan para que se utilice cuando es necesaria y en el lugar donde es necesaria.
En ésta primer división de la molécula de glucosa, dijimos entonces que quedan 2 moléculas más chicas llamadas Piruvatos y se libera una cantidad de energía que es guardada por 2 ATP. O sea que podemos sintetizar asi la primer división energética que sucede dentro de la célula:
1 glucosa= 2 ATP y 2 piruvatos.
Ese primer proceso se llama Glucólisis
Las Mitocondias
Luego de la primer división de la glucosa "Glucólisis" (1 glucosa= 2 ATP y 2 piruvatos), las células del cuerpo humano cuentan con un sistema muy efectivo y especializado para "extraer TODA la energía" de esos 2 piruvatos que quedaron. Este sistema se desarrolla dentro de una organela que funciona dentro de la célula llamada: Mitocondia.
Respiración celular aeróbica
Cuando la glucosa se divide en dos pirivatos, es necesario un sistema mas sofisticado par seguir separando todos los átomos y poder extraerles su energía. Para ello, los piruvatos "ingresan" en la mitocondria. La mitocondria posee un sistema que hace que las moléculas vayan transitando por todos sus "pasillos" en donde se van produciendo reacciones químicas que van separando los átomos y liberando de esta manera la energía. Cuando los piruvatos terminan todo el recorrido por dentro de la mitocondria, ya se encuentran completamente separados sus átomos. Este proceso de separación de átomos libera gran cantidad de energía, pueden llegar a formarse hasta 38 ATP por cada 2 piruvatos....
Entonces, luego del pasaje por la mitocondria, quedan: energía para 38 ATP y todos los átomos separados..... los 12 hidrógenos, los 6 carbonos y los 6 oxígenos.... qué sucede con ellos?
Lo que sucede con los átomos que se separan para liberar la energía, es que se vuelven a reagrupar por "afinidad eléctrica" de sus componentes, de manera que los 12 hidrógenos se juntan con los 6 oxígenos y forman 6 nuevas moléculas de agua que se dirigirán al torrente sanguíneo.... pero y los 6 átomos de Carbono? Esos 6 átomos de Carbono son una de las principales razones por las que el ser humano debe respirar oxígeno para no morir....
Como ya hemos visto, nuestro sistema cardio respiratorio, se ocupa de llevar O2 a todas las células del cuerpo humano.... para que?, para esto: ese O2 es el que "recoge" los átomos de carbono que quedan libres luego del paso por las mitocondrias, formando el CO2 (1 átomo de carbono por cada molécula de Oxígeno que respiramos).... Los átomos de Carbono libres, son altísimamente tóxicos para nuestras células, por ello es fundamental e imprescindible "siempre" tener O2 disponible en las células para poder recogerlos .... Es asi como se forma el CO2 que luego pasa al torrente sanguíneo para ser exhalado.
Entonces:
El resultado de la Glucólisis es: 2 ATP y 2 Piruvatos
El resultado de la respiración aeróbica es:
38 ATP, 6 H2O y 6 CO2
Respiración celular Aneróbica
Como hemos mencionado en el último párrafo, los procesos químicos necesarios para la contracción muscular dejan libre gran cantidad de átomos de C que deben ser rápidamente absorbido por el O2 disponible, formándose el CO2 que debe ser expulsado por el torrente sanguíneo (sistema cardiorrespiratorio).
Pero...., qué sucede cuando el cuerpo necesita más energía de la que el sistema aeróbico produce de manera equilibrada? Cuando el cuerpo necesita mucha mas cantidad de energía que la que encierran esos 38 ATP que se van produciendo?.... por ejemplo, para realizar una carrera a toda velocidad?
Lo que sucede, es que en el primer paso (antes de llegar a la Mitocondria), es decir, en la Glucólisis; la célula comienza a partir en dos todas las moléculas de glucosa que necesita para extraerles la energía de manera INMEDIATA. Es decir, que si la célula tiene en su reserva 500 moléculas de glucosa, quizas las divide en dos de manera inmediata obteniendo " de manera inmediata" 1000 ATP de energía!!.... o podría, si tuviese en su reserva 1000 moléculas de glucosa, partirlas y obtener inmediatamente 2000 ATP de energía!!!!.... esa energía puede ser utilizada EN ESE MISMO MOMENTO, sin necesidad de esperar el proceso de las mitocondias. A éste comportamiento celular, se lo llama: "Respiración Anaeróbica". Porqué anaeróbica?
Efectos Colaterales:
Como ya hemos visto, al realizarse una glucólisis (división en 2 de la molécula de la glucosa), se obtiene energía para 2 ATP, y quedan 2 nuevas moléculas llamadas Piruvatos (2 mitades de glucosa).... en la respiración aeróbica, los piruvatos se dirigen a las mitocondrias. En la respiración anaeróbica, si bien los piruvatos se dirigen a las mitocondrias, son tantos que no hay manera de que puedan ingresar todos!!!... entonces, se juntan entre ellos (piruvatos) y empieza a formarse una sustancia comunmente conocida como "ácido láctico" ó ácido pirúvico. Esta sustancia, es tóxica para la célula y el cuerpo en general. Su efecto es similar al del alcohol: nauseas, fatiga, mareos, calambres. Finalmente la persona debe detenerse porque el cuerpo ya no le responde.
Entonces: Diferenciamos los ejercicios aeróbicos de los anaeróbicos.
Las ejercitaciones aeróbicas serán aquellas de baja intensidad (según el estado físico de cada persona) tal que que mantienen un equilibrio entre el O2 disponible en nuestro cuerpo y el que la célula necesita para eliminar sus desechos tóxicos logrando seguir con el ejercicio todo el tiempo deseado sin que se forme el ácido láctico, por el contrario las ejercitaciones anaeróbicas son aquellas tan intensas que nuestro organismo no logra procesar en sus mitocondrias los piruvatos, ni llevar a las células musculares la cantidad de O2 necesario, de manera que comienza a formarse el ácido láctico, lo que produce cansancio y calambres que provocan que no podamos continuar realizando el movimiento en cuestión.
