La Contracción Muscular: Origen del Movimiento Humano

El movimiento del cuerpo humano se inicia a partir de una contracción muscular. Para contraerse, el músculo transforma la energía química que procede de los alimentos en energía mecánica y en calor, con una gran eficiencia energética.

La contracción muscular es el resultado del movimiento de los componentes internos del músculo, específicamente en el ámbito de las miofibrillas musculares. Estas están formadas por dos proteínas clave: la actina y la miosina, que se desplazan entre sí para contraer o relajar el músculo cuando reciben la orden nerviosa correspondiente y la energía necesaria. En los músculos esqueléticos, este movimiento implica una tensión en sus extremos que provoca que los huesos se muevan y, de este modo, se consiga el movimiento deseado.

Fuentes de Energía para el Músculo

Las materias primas que el cuerpo utiliza para obtener la energía necesaria provienen de los alimentos, que se transforman en nutrientes o principios inmediatos. Los nutrientes con funciones energéticas son:

1. Los glúcidos (carbohidratos): Se transformarán en glucosa. Mientras no se emplea, la glucosa queda almacenada en el hígado y en los músculos en forma de glucógeno, y también en el tejido adiposo en forma de lípidos.
2. Los lípidos (grasas): Se transformarán en ácidos grasos y quedarán almacenados en el tejido adiposo hasta que se necesiten.
3. Las proteínas: Se transformarán en aminoácidos, que pasarán a la sangre para ser utilizados como fuente energética en caso de necesidad.

Sustratos Energéticos al Iniciar el Ejercicio

Al empezar el ejercicio, las sustancias que se utilizan son:

1. Las derivadas de la glucosa: glucógeno (almacenado en el músculo) y glucosa (circulando en la sangre).
2. Los aminoácidos, provenientes de las proteínas.
3. Las grasas acumuladas en el tejido adiposo (que intervienen tras 20 o 30 minutos de trabajo continuado).
4. El glucógeno hepático, almacenado en el hígado.

Si el individuo agota las reservas de glucógeno hepático, el músculo continúa funcionando correctamente, pero se produce un efecto negativo en el sistema nervioso, ya que las neuronas también necesitan energía para trabajar. En esta situación, continuar con la actividad resulta muy peligroso, puesto que el sistema nervioso no avisa cuando el organismo entra en un estado de fatiga excesivo o cuando se lesionan las fibras musculares.

El ATP: La Moneda Energética Celular

Los nutrientes que llegan a la célula muscular a través de la sangre reaccionan químicamente por la influencia de unas moléculas de estructura proteica que controlan el proceso, llamadas enzimas. Todas estas reacciones químicas del interior de la célula sirven para producir una molécula que acumula energía y que está en disposición de ser utilizada inmediatamente: el ATP (Adenosín Trifosfato). Su estructura molecular se basa en la unión de una molécula de adenosina y tres moléculas de fosfato. Los fosfatos están unidos por unos enlaces que contienen una gran cantidad de energía. Cuando el ATP rompe uno de los tres enlaces, se libera la energía que contenía y se convierte en ADP (Adenosín Difosfato).

ATP > ADP + P + energía utilizable

Vías Principales de Obtención de ATP

1. Vía Aeróbica: Producción de Energía con Oxígeno

   Un trabajo aeróbico es aquel en el que se produce un consumo de oxígeno durante el proceso de obtención de la energía. El sistema cardiorrespiratorio proporciona el oxígeno que requiere el músculo, a través de la sangre, para obtener energía durante la actividad. El oxígeno llega a las células musculares y se inicia un proceso químico muy eficiente de síntesis del ATP. Este proceso tarda aproximadamente tres minutos en completarse. Por tanto, la vía aeróbica de obtención de la energía solo se utiliza en ejercicios de mediana o larga duración (a partir de 3 min). Por la vía aeróbica, la energía empleada se va reponiendo regularmente y, así, el esfuerzo puede prolongarse durante más tiempo.

2. Vía Anaeróbica: Producción de Energía sin Oxígeno

   El músculo necesita tal cantidad de oxígeno o tan rápido, que el sistema cardiorrespiratorio no puede suministrar la cantidad suficiente o no puede hacerlo con la suficiente rapidez. En este caso, el organismo pone en marcha otros sistemas de obtención de energía que no requieren oxígeno, que conocemos por el nombre de vía anaeróbica. Los músculos pueden obtener la energía de sustancias energéticas que no necesitan oxígeno para liberar la energía y que se encuentran almacenadas en el músculo. Estas sustancias durarán un corto período de tiempo (hasta 3 min), durante el cual el músculo consume energía, pero no la repone. Se genera, así, la deuda de oxígeno.

Sistemas de Producción de Energía Muscular Detallados

Sistema ATP-CP o Anaeróbico Aláctico: Explosividad Inmediata

Este sistema anaeróbico de obtención de energía se lleva a cabo sin utilizar oxígeno y sin producir sustancias residuales (como el ácido láctico). En el momento de iniciar el ejercicio, la energía más inmediata se obtiene de las moléculas de ATP que quedan en reserva en el músculo, que son muy limitadas y duran unos 6 segundos. Después, se pone en marcha el mecanismo de la fosfocreatina (PC), que es un compuesto macroérgico que se degrada liberando un grupo fosfato, que se unirá al ADP para formar ATP. El ATP resintetizado por medio de este sistema puede ser utilizado de manera bastante rápida, hasta que se agoten las reservas de fosfocreatina. Si la intensidad de la actividad es alta, la duración de esta fuente de energía no puede superar los 20 o 25 segundos de esfuerzo continuo.

Sistema Anaeróbico Láctico o Glucólisis Anaeróbica: Potencia a Corto Plazo

Cuando las reservas de ATP y fosfocreatina (PC) se agotan, el músculo utiliza el glucógeno muscular almacenado. Se inicia un proceso químico de degradación de la glucosa, llamado glucólisis, que proporciona la energía necesaria para que se realice la síntesis del ATP en el músculo de forma anaeróbica. Este proceso produce dos moléculas de ATP por cada molécula de glucosa y ácido láctico. La utilización de esta vía produce una gran fatiga muscular, debido a la acumulación de ácido láctico en el músculo y en la sangre (acidosis), ácido que es metabolizado mediante la llegada del oxígeno al músculo. Este sistema se utiliza entre los 20 segundos y los 2 o 3 minutos de trabajo intenso.

Sistema Oxidativo o Aeróbico: Resistencia y Larga Duración

Consiste en la oxidación de la glucosa y de los ácidos grasos mediante el oxígeno que entra en la célula. Esta vía también se llama fosforilación oxidativa porque el proceso de síntesis del ATP se lleva a cabo en el interior de la mitocondria, gracias al Ciclo de Krebs. Las mitocondrias son las fábricas productoras de ATP que existen en el citoplasma de todas las células musculares. Su número varía según las necesidades y el entrenamiento. La producción de energía mediante esta vía se inicia cuando empieza el ejercicio pero no se completa hasta tres minutos después, aunque puede continuar mientras duren los nutrientes y llegue suficiente oxígeno a las células. Así pues, mientras el músculo consume energía, la va reponiendo continuamente y se puede mantener el esfuerzo durante mucho más tiempo. A través del sistema oxidativo, se producen aproximadamente 36 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa.

Aportación Energética Durante el Ejercicio: Interacción y Predominio de Vías

Para producir el movimiento, las vías energéticas no actúan independientemente entre sí. Al iniciar cualquier tipo de ejercicio, el organismo utiliza siempre la vía anaeróbica porque es la más inmediata, pero al mismo tiempo pone en marcha la vía aeróbica, a partir del oxígeno que entra a través de la respiración. El oxígeno que llega al músculo permite eliminar el ácido láctico, generado al principio del esfuerzo, y producir la energía necesaria por medio de la vía aeróbica, que es la más efectiva. Así, el trabajo se puede prolongar durante horas.

Predominio de Vías Según Intensidad y Duración del Ejercicio

En función de la intensidad y la duración de la actividad física, predominará más una vía u otra:

1. Si el ejercicio es intenso y muy corto, el músculo utilizará solo la vía anaeróbica, pues no tendrá tiempo de producir energía por la vía aeróbica (ejemplos: carreras de velocidad, levantamiento de pesas máximo).
2. Si tiene una duración media (entre 2 y 3 min) o es de intensidad moderada, confluirán ambas vías durante un tiempo, como en el caso de las carreras de medio fondo, un partido de cualquier deporte colectivo o un ejercicio de gimnasia. Es lo que se llama la vía mixta.
3. Si es de intensidad media o baja, pero de larga o muy larga duración (más de 3 min), cuando se hayan agotado las vías anaeróbicas al principio de la actividad, el predominio será de la vía aeróbica (ejemplos: carreras de fondo, ciclismo, maratón).