FISIOLOGIA DEL EJERCICIO: Transformación de energía

1. Curso de Postgrado en Rehabilitación Cardiaca - 2012 INCICh FISIOLOGIA DEL EJERCICIO: Transformación de energía • Dra. Jessica Rojano Castillo • Residente de Rehabilitación Cardiaca • jessy.roc@hotmail.com Abril 2012

2. ENERGÍA: Capacidad para realizar un trabajo RHC- INCICh

3. RHC- INCICh N3 02 Karp, Biología celular y molecular. 1ª edición.1998

4. Concepto de energía RHC- INCICh • Griego:ἐνέργεια/energeia(actividad u operación) • Magnitud abstracta que esta ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y permanece invariable en el tiempo. • Julios (J): la energía que se requiere para elevar un metro un cuerpo de 1 gr. • Caloría: cantidad de energía que se necesita para elevar la temperatura del agua un grado centígrado. Tippens, Física:conceptos y aplicaciones. 6ª edición. 2001

5. FUERZA RHC- INCICh • Fuerza( latín fortia ): Magnitud física que mide la intensidad de intercambio del momento lineal entre dos partículas. • F= m x a • N=kg*m/s2 • Acción o onfluencia que puede alterar el estado de reposo o movimiento de un cuerpo • Velocidad, dirección o sentido de movimiento. • Unidades: Kg-fuerza ó Newton (N); dina • Newton: fuerza necesaria para acelerar 1m/s2 un objeto de 1 kg. • Tippens, Física:conceptos y aplicaciones. 6ª edición. 2001

6. TRABAJO RHC- INCICh • Trabajo (W). -Magnitud física escalar -Producto de la magnitud del desplazamiento por el componente de la fuerza paralela al desplazamiento. W=F. cosὰ. ∆ x • Energía necesaria para desplazar un cuerpo • Joules(J) :la energía que se requiere para elevar un metro un cuerpo de 1 Kg Tippens, Física:conceptos y aplicaciones. 6ª edición. 2001

7. POTENCIA RHC- INCICh • Potencia: - Cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. • Se mide en watt, vatios, Hp • 1 w=1 julio/seg. Tippens, Física:conceptos y aplicaciones. 6ª edición. 2001

8. 1ª Ley de Newton: Principio de la inercia RHC- INCICh • Principio de inercia: Todo cuerpo permanecerá en su estado inicial de reposo o movimiento rectilíneo uniforme a menos que sobre el actúe una fuerza externa neta no nula. Tippens, Física:conceptos y aplicaciones. 6ª edición. 2001

9. RHC- INCICh • Masa: propiedad de los cuerpos que mide su inercia. • Inercia: Resistencia que oponen los cuerpos a variar su velocidad. Tippens, Física:conceptos y aplicaciones. 6ª edición. 2001

10. 2ª Ley de Newton: Principio de la masa RHC- INCICh • La aceleración de un objeto es inversamente proporcional a su masa y directamente • proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él. Tippens, Física:conceptos y aplicaciones. 6ª edición. 2001

11. RHC- INCICh • La fuerza resultante y la aceleración tienen la misma dirección y sentido. • Si la suma de las fuerzas aplicadas es cero, entonces la aceleración es cero. • Si la fuerza aplicada aumenta, la aceleración aumenta proporcionalmente. • La aceleración es inversamente proporcional a la masa. Tippens, Física:conceptos y aplicaciones. 6ª edición. 2001

12. 3ª Ley de Newton: Principio de acción-reacción RHC- INCICh • Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro (acción), este último ejerce una fuerza de sentido contrario pero de igual magnitud sobre el primero (reacción). Tippens, Física:conceptos y aplicaciones. 6ª edición. 2001

13. RHC- INCICh

14. 1ª Ley de la termodinámica • Ley de la conservación de la energía: La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. • ∆E=Q-W • Donde: E=energía, Q=energía calorífica W=energía de trabajo • Cambios en la energía se manifiestan como: -Cambio en la cantidad de calor -Ejecución de un trabajo

15. Flujo de energía en las reacciones químicas RHC- INCICh

16. 2ª Ley de la termodinámica RHC- INCICh • Los acontecimientos en el universo tienen una dirección (“cuesta abajo”) de un estado de energía más alto a uno más bajo. • Tendencia a incrementar el azar cada vez que se transfiere energía. • Incremento de la entropía • Solo en Cero absoluto-entropía cero

17. 3ª ley de la Termondinámica RHC- INCICh • La entropía de cualquier sustancia pura en equilibrio termodinámico tiende a cero a medida que la temperatura tiende a cero. • "No se puede llegar al cero absoluto mediante una serie finita de procesos“. • Para poder alcanzar una temperatura igual al cero absoluto se necesitaría un sistema que tuviera una temperatura menor a este. Tippens, Física:conceptos y aplicaciones. 6ª edición. 2001

18. Entalpía RHC- INCICh • Magnitud termodinámica (H) : Expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno. • El sistema alcanzará el estado de equilibrio cuando, para una presión dada, los parámetros termodinámicos varíen de tal forma que la entalpía del sistema sea la mínima posible. Tippens, Física:conceptos y aplicaciones. 6ª edición. 2001

19. Trabajo biológico RHC- INCICh

20. RHC- INCICh • El cuerpo demanda energía constantemente para realizar sus funciones. • La dinámica de la transferencia de energía involucra enlaces químicos. • La energía potencial contenida en los enlaces de carbohidratos, grasa y proteínas es liberada al romper el enlace McAdrle et al. Exercise Physiology. 5ª ed. 2001. Williams-Willkins

21. Factores que afectan la tasa bioenergética RHC- INCICh

22. RHC- INCICh McAdrle et al. Exercise Physiology. 5ª ed. 2001. Williams-Willkins

23. RHC- INCICh • ATP+H20 ADP+Pi –∆G7.3kcal.mol-1 • La energía liberada del ATP se transfiere a otras moléculas que requieren energía. • Enlace P de alta energía: 12000cal/mol en condición fisiológica Ribosa + Adenina Trifosfato McAdrle et al. Exercise Physiology. 5ª ed. 2001. Williams-Willkins

24. RHC- INCICh Guyton.Tratado de fisiología médica. 9ª edición.1998

25. RHC- INCICh • La energía de la oxidación de los alimentos es obtenida y canalizada a través del ATP (trifosfato de adenosina). • La energía potencial contenida en la molécula ATP provee a todos los procesos celulares que requieren energía

26. RHC- INCICh • La molécula de ATP se rompe instantáneamente sin la necesidad de oxígeno (anaerobio). • La hidrólisis anaerobia de ATP libera energía rápidamente. • El cuerpo mantiene su suministro de ATP a través de diferentes vías metabólicas (citosol, mitocondria) McAdrle et al. Exercise Physiology. 5ª ed. 2001. Williams-Willkins

27. RHC- INCICh • Las células almacenan pequeñas cantidades de ATP. • Solo bajo condiciones de ejercicio extremas los niveles de ATP del músculo disminuyen. • El cuerpo almacena 80-100gr ATP (1.44x1010 moléculas de ATP). • El ATP se re sintetiza constantemente. McAdrle et al. Exercise Physiology. 5ª ed. 2001. Williams-Willkins

28. RHC- INCICh Células tienen 6 veces mas PCr que ATP Compuestos de alta energía Hidrólisis de PCr catalizada por creatincinasa (90% citosol) McAdrle et al. Exercise Physiology. 5ª ed. 2001. Williams-Willkins

29. RHC- INCICh Adenilato ciclasa 2 ADP ATP+AMP • No requiere oxígeno. • Alcanza un máximo en 10 segundos • Si el esfuerzo dura más de 10 segundos la energía para la resíntesis del ATP requiere el uso de macronutrientes. • Producen moléculas que activan las vías iniciales del catabolismo de la glucosa/glucógeno/cadena respiratoria McAdrle et al. Exercise Physiology. 5ª ed. 2001. Williams-Willkins

30. Perspectiva general del metabolismo: Vías metabólicas RHC- INCICh • Metabolismo: conjunto de reacciones bioquímicas que ocurren dentro de una célula. • Vías metabólicas: secuencia de reacciones químicas en las que cada reacción es catalizada por una enzima. • Intermediario metabólico o metabolito • Producto final McAdrle et al. Exercise Physiology. 5ª ed. 2001. Williams-Willkins

31. RHC- INCICh McAdrle et al. Exercise Physiology. 5ª ed. 2001. Williams-Willkins

32. Reacciones de óxido-reducción (redox) RHC- INCICh • Reacciones con ganancia o pérdida de electrones (O, H) que implican cambios en el estado eléctrico de los reactantes • Representan la base de la transferencia de energía Agente oxidante Agente reductor McAdrle et al. Exercise Physiology. 5ª ed. 2001. Williams-Willkins

33. Cadena respiratoria RHC- INCICh • Transporte de electrones representa la vía final en el metabolismo aerobio. • La energía química contenida en las reacciones redox forma ATP. McAdrle et al. Exercise Physiology. 5ª ed. 2001. Williams-Willkins

34. Oxidación celular: Cadena respiratoria RHC- INCICh Proporciona energía libre en cantidades pequeñas. Más del 90% de la síntesis de ATP se realiza en la cadena respiratoria McAdrle et al. Exercise Physiology. 5ª ed. 2001. Williams-Willkins

35. RHC- INCICh • NADH+H +3ADP+3Pi+1/2 O2→NADH+H2O+3ATP • 1 ATP conserva 7kcal (21Kcal) • Representa una efectividad de 40% • 60% se disipa como calor. McAdrle et al. Exercise Physiology. 5ª ed. 2001. Williams-Willkins

36. Reacción Redox en ejercicio Oxidación Reducción RHC- INCICh Recuperación Ejercicio 2C3H603→C3H403 LACTATO PIRUVATO 2C3H403→2C3H603 PIRUVATO LACTATO

37. Papel del O2 en el metabolismo RHC- INCICh • Requisitos para la resíntesis de ATP en la fosforilación oxidativa • Disponibilidad para reducir NADH • Presencia de O2 (agente oxidante) en el tejido • Suficiente concentración de enzimas McAdrle et al. Exercise Physiology. 5ª ed. 2001. Williams-Willkins

38. RHC- INCICh • Durante el ejercicio extenuante • Disminuye la cantidad de O2 • Disminuye la concentración de enzimas • Formación de lactato a partir de piruvato • Permite que continue la fosforilación oxidativa. McAdrle et al. Exercise Physiology. 5ª ed. 2001. Williams-Willkins

39. METABOLISMO AERÓBICO RHC- INCICh • Reacciones catabólicas en las cuales el oxígeno sirve como el aceptor final de electrones en la cadena respiratoria y se combina con O2 para formar H2O McAdrle et al. Exercise Physiology. 5ª ed. 2001. Williams-Willkins

40. Curso de postgrado en Rehabilitación Cardiaca Fisiología del Ejercicio RHC- INCICh Sustratos Energéticos Reservas De ATP McAdrle et al. Exercise Physiology. 4ª ed. 2001. Williams-Willkins Dr. César López de la Vega cezarecglv@gmail.com

41. Curso de postgrado en Rehabilitación Cardiaca Fisiología del Ejercicio RHC- INCICh Sustratos Energéticos Sistema Fosfocreatina McAdrle et al. Exercise Physiology. 4ª ed. 2001. Williams-Willkins Dr. César López de la Vega cezarecglv@gmail.com

42. Curso de postgrado en Rehabilitación Cardiaca Fisiología del Ejercicio RHC- INCICh Sustratos Energéticos Glucólisis Anaeróbica McAdrle et al. Exercise Physiology. 4ª ed. 2001. Williams-Willkins Dr. César López de la Vega cezarecglv@gmail.com

43. Curso de postgrado en Rehabilitación Cardiaca Fisiología del Ejercicio RHC- INCICh Sustratos Energéticos Glucólisis Anaeróbica McAdrle et al. Exercise Physiology. 5ª ed. 2001. Williams-Willkins Dr. César López de la Vega cezarecglv@gmail.com

49. Curso de postgrado en Rehabilitación Cardiaca Fisiología del Ejercicio RHC- INCICh Adaptaciones Metabolismo Basal X n Dr. César López de la Vega cezarecglv@gmail.com Exercise And The Heart. 5th Ed. Víctor F. Froelicher. . Pág. 1-11. Saunders Company.

50. RHC- INCICh Fisiología del Ejercicio McAdrle et al. Exercise Physiology. 4ª ed. 2001. Williams-Willkins Dr. César López de la Vega Dr. César López de la Vega cezarecglv@gmail.com