Necessitats energètiques del cos humà # Necesidades energéticas del cuerpo humano

Nutrientes # Nutrients. Proteïnes. Glúcids. Lipids. Adenosina-trifosfat. Energia muscular

  • Enviado por: Mark
  • Idioma: catalán
  • País: España España
  • 10 páginas
publicidad

Les necessitats energètiques del cos humà

A més del funcionament del òrgans vitals, el moviment és la causa principal de les necessitats energètiques del cos humà. El moviment es produeix gràcies a la contracció muscular, la qual utiliitza molta energia.

El cos utilitza com a matèries primeres per aconseguir l'energia necessària els aliments, que es transformen en l'aparell digestiu en nutrients o principis immediats. Els nutrients que tenen funcions energètiques són:

Les proteïnes

Són substàncies orgàniques d'origen animal o vegetal que formen la trama de les estructures cel.lulars de l'organisme. Estan formades per una gran quantitat d'aminoàcids*. Són indispensables per la construcció de les estructures cel.lulars, la fabricació d'algunes hormones i neurotransmissors com la tiroxina (que regula el metabolisme basal) i l'adrenalina (que exerceix una acció estimulant sobre el sistema nerviós simpàtic), el manteniment del sistema muscular, la formació dels àcids biliaris i els pigments respiratoris.

  • Les d'origen animal es troben en la carn, els embotits, el peix, els crustacis, el marisc, els ous, la llet, els productes làctics i els formatges.

  • Les d'origen vegetal es troben en la soja, les algues, les ametlles, la xocolata i els cereals, els aliments integrals i les lleguminoses.

Per dur una alimentació equilibrada, se n'ha de consumir més o menys 1 gr. per kg. de pes corporal. Una persona d'uns 70 kg. hauria de consumir uns 33 gr. de proteïnes animals i uns 33 gr. de proteïnes vegetals. Les proteïnes són essencials per una bona salut. No cal oblidar, però, que tot sovint els aliments proteïnics contenen també lípids -tot sovint greixos saturats- que cal consumir amb prudència.

Els glúcids

Es coneixen també com a hidrats de carboni perquè són molècules compostes de carboni, oxigen i hidrogen. Es poden classificar segons la complexitat de la seva molècula:

  • Els glúcids d'una sola molècula: la glucosa; la fructosa, que es troba a la fruita; la galactosa, que es troba a la llet.

  • Els glúcids de dues molècules: la sacarosa, és a dir, el sucre blanc; la lactosa (glucosa + galactosa*), que es troba a la llet; la maltosa (glucosa + glucosa), que s'extrau de la malta, és a dir, la cervesa i el panís.

  • Els glúcids de diverses molècules: el glicogen, que es troba al fetge dels animals; el midó, que està format per moltes molècules de glucosa i es troba als cereals (blat de moro, arròs, etc.); els tubèrculs (patates...) i les lleguminoses.

Durant molt de temps, els glúcids s'han classificat a partir de la seva estructura molecular dividint-los en sucres ràpids (els d'una o dues molècules), que necessiten poques transformacions digestives, i sucres lents (de més de dues molècules) compostos de midó (com les pastes), que es consideraven més difícils de digerir. A l'actualitat, però, es creu que aquesta és una distinció errònia ja que la complexitat de la molècula d'hidrat de carboni no condiciona la velocitat amb què l'organisme assimila la glucosa.

La glucosa es pot considerar el motor de l'organisme. La proporció de glucosa a la sang (glucèmia) en dejú és d'1 gr./l de sang aproximadament. Quan es consumeix sucre aquell nivel aumenta. Aleshores, el pàncreas segrega una hormona, la insulina, que l'expulsa de la sang per fer-lo penetrar a les cèl.lules que en necessitin. Després, la glucèmia* torna al seu nivell normal. La glucèmia es manté constant gràcies a cinc vies metabòliques relacionades i regulades entre elles: la glucogènesi, la gluconeogènesi, la glucogenolisi, la glucòlisi i la ingesta de glúcids.

  • La glucogènesi és la formació de glucogen a partir de la glucosas que es realitza en el múscul i en el fetge.

  • La gluconeogènesi també desemboca en la formació de glucogen, però a partir d'altres substàncies com el lactat i cert aminoàcids que es transformen en glucosa.

  • La glucogenolisi constitueix l'alliberament de glucosa a partir del glucogen.

  • La glucòlisi és la degradació o el catabolisme de la glucosa. La glucòlisi correspon a les necessitats energètiques de l'animal i en determina el consum de glucosa.

  • Aquest consum es veu compensat amb la ingesta de glúcids.

Quan comença l'exercici s'utilitzen les substàncies derivades de la glucosa, tant el glucogen emmagatzemat al múscul -que actua primer- com la glucosa -que prové de la digestió i circula per la sang-. Després actuen els aminoàcids provinents de les proteïnes i, molt més tard, després d'uns 25 minuts de treball continuat, els greixos acumulats al teixit adipós. La darrera substància, per produir energia, és el glucogen hepàtic, acumulat al fetge, l'última reserva energètica.

Hi ha persones que tenen el costum d'ingerir glucosa just abans de realitzar exercici o mentre en fan. Aquesta pràctica és incorrecta perquè l'organisme genera una substància anomenada insulina que és l'encarregada de compensar els excessos de glucosa a la sang. D'aquesta manera, si l'organisme detecta una concentració excessiva de glucosa pel corrent sanguini, provoca una descàrrega d'insulina que, per efecte rebot, situarà ls nivells de glucosa en la sang per sota dels normals.

Si no cal utilitzar-la immediatament, la glucosa s'emmagatzema al fetge en forma de glucogen hepàtic, al mateix múscul en forma de glucogen muscular i, també, en el teixit adipós en forma de lípids.

Els lípids

Els lípids o greixos són molècules complexes. Es poden classificar segons el seu origen (animal o vegetal) o segons la seva fòrmula química:

  • Greixos saturats: es troben a la carn, els embotits, els ous, els productes làctics,…

  • Greixos monoinsaturats i poliinsaturats: són els greixos que romanen en forma líquida a temperatura ambiental (com l'oli de girasol, oliva, colza...), tot i que es puguin transformar en margarines, per exemple, per hidrogenació.

  • Greixos insaturats: de peix, oca, ànec...

Són importants per una bona alimentació perquè proporcionen energia emmagatzemable en forma de greixos de reserva, participen en la formació de les membranes i les cèl.lules, entren en la composició dels teixits i del sistema nerviós, permeten la formació d'hormones, formen part de la fabricació de sals biliars, vehiculen les vitamines liposolubles A, D, E, i K i sont la font d'àcids grassos que tenen un paper preventiu en patologia cardiovascular.

A més d'aquests tres nutrients hi ha d'altres que no tenen una funció energètica però que són essencials. Aquests són: l'aigua, les vitamines i els minerals.

L'ATP

Quan els nutrients arriben a les cèl·lules musculars a través de la sang reaccionen químicament per unes molècules d'estructura proteica que controlen el procés, anomenades enzims*.

Totes aquestes reaccions químiques donen lloc a una molècula que acumula energia: l'adenosina-trifosfat o trifosfat d'adenosina, anomenat també ATP. Aquesta molècula és una adenosina -nucleòsid format per l'adenina i la reibosa- unida pel carboni 5 de la ribosa a una cadena de tres redicals fosfòrics amb un enllaç èster. Els radicals fosfòrics estan units entre ells per enllaços anhídrics.

Els enllaços entre els radicals fosfòrics acumulen molta energia. Quan aquests es desprenen, la molècula d'ATP passa a ser un adenosina-difosfat (ADP), si perd un radical, o un adenosina-monofosfat (AMP), si en perd dos; aleshores s'allibera energia. Cada enllaç conté 8.000 calories per mol d'ATP. Tot aquest procés es repeteix una vegada i una altra. Per aquest motiu, l`ATP és anomenada moneda energètica cel·lular, ja que es pot renovar repetidament.


Les vies d'obtenció de l'energia

L'ATP es pot obtenir de dues vies: la via aeròbica i la via anaeròbica.

  • La via aeròbica

El treball aeròbic és aquell que consumeix oxigent durant el procés d'obtenció de l'energia. També rep el nom de via oxidativa.

El sistema cardiorespiratori proporciona l'oxigen que requereix el múscul per obtenir energia durant l'activitat. L'oxigen arriba a les cèl·lules i s'inicia la síntesi de l'ATP. Aquest procés no és immediat sinó que triga uns tres minuts en començar. Per aquesta raó la via aeròbica d'obtenció d'energia només s'utilitza en exercicis de mitjana o llarga durada (més de 3 min). Per aquesta via, l'energia que es gasta es va reposant regularment i, d'aquesta manera, l'esforç pot continuar durant molt temps. S'utilitza del 50-70% de la FCM (freqüència cardíaca màxima).

  • La via anaeròbica

Les activitats anaeròbiques són aquelles en que el sistema cardiorespiratori no pot subministrar la quantitat suficient d'oxigen o no pot fer-ho prou de pressa. Aleshores els músculs obtenen l'energia de substàncies energètiques que no necessiten l'oxigen per alliberar l'energia i que es troben emmagatzemades en el múscul. Aquestes sunstàncies no seràn reposades i durarant uns tres minuts. Aquest fet és conegut com a deute d'oxigen. S'utilitza del 85-100% de la FCM.


Els sistemes de producció de l'energia muscular

El ATP prové principalment del catabolisme de les substàncies nutricionals energètiques. Una vegada aquests substrats entren a la cèl·lula, s'inicia una sèrie de reaccions químiques a través de diverses vies metabóliques. Aquestes vies poden ser de dos tipus, anaeròbiques o aeròbiques. El metabolisme o via anaeròbica no necessita oxigen. L'ausència d'oxigen en aquest tipus de metabolisme cel·lular es deu a que l'energia es necessita en poc temps, és a dir, l'exercici o esport practicat posseeix una duració màxima de tres a cinc minuts. Al contrari, la via aeròbica utilitza l'oxigen per poder oxidar els substrats i així produïr ATP; de manera que, aeròbic vol dir amb aire. En aquest cas la duració de l'exercici permet que arribi l'oxigen a la cèl·lula, pot sobrepassar els cinc minuts.

Metabolisme Anaeròbic

La producció anaeròbica de l'ATP pot originar-se de dos vies principals, conegudes com el sistema de l'ATP-PC (o fosfageni) i la glucòlisi anaeròbica.

El Sistema d'ATP-PC (fosfageni)

És el sistema més ràpid. La rapidessa per l'obtenció de l'ATP s'atribueix a que no depen d'una sèrie de reaccons químiques ni d'energia. D'altre banda, produeix poques molècules d'ATP. Les reserves musculars dels fosfagenis (ATP i PC) son molt petites (0,3 mols les dones i 0,6 mols els homes). D'aquesta manera la producció d'ATP està limitat.

El combustible químic usat és la fosfocreatina (PC). Aquest es degrada alliberant la molècula fòsfor, que s'uneix a l'ADP per formar ATP. El sistema ATP-PC s'activa principalmet durant events atlètics de molt curta duració (30 segons com a màxim) i de alta intensitat.

Glucolisi anaeròbica (o sistema d'àcid làctic)

Aquest sistema representa una via química o metabòlica que involucra la degradació incompleta de glucosa o glocògen per formar molècules d'àcid làctic. L'àcid làctic es forma degut a la falta d'oxigen. Aquest procés produeix dues molècules d'ATP i àcid làctic per cada molècula de glucosa.

Hi ha que aclarir que l'àcid làctic no és la causa directa de la fatiga muscular durant un exercici anaeròbic. Durant un exercici d'alta intensitat, es produeix àcid làctic com a subproducte de la glucòlisi anaeròbica i degut a la falta d'oxigen. L'acumulació d'àcid làctic causa una ràpida reducció en el pH muscular. Una reducció en el pH implica un augment en la concentració d'ions d'hidrogen, el qual ocasiona un nivell més àcid intracèl·lularment. Això fa que el nombre d'ions calci sigui més baix i la concentració de les miofibriles musculars disminueix.

Aquest sistema té molta importància en aquelles activitats físiques que es realitzen a una intensitat màxima durant períodes d'un a tres minuts.


Metabolisme aeròbic

Necessitats energètiques del cos humà # Necesidades energéticas del cuerpo humano

Es basa en l'oxidació de la glucosa i els àcids grassos amb l'oxigen que entra a la cèl·lula. El procés de la síntesi de l'ATP té lloc a l'interior del mitocondri, gràcies al cicle de Krebs. És a dir, en els mitocondris es fabrica l'ATP que estan en tot citoplasma. Segons l'entrenament varia el seu nombre.

Així doncs, la producció de l'energia mitjançant aquesta via pot continuar mentre durin els nutrients i arribi prou oxigen a les cèl·lules. Mentre el múscul gasta energia, es va reposant contínuament i es pot seguir amb l'exercici força temps. A través d'aquest sistema es produeixen unes 36 molècules d'ATP per cada molècula de glucosa.


Origen de la contracció muscular

Les fibres musculars són innervades per neurones motores. La membrana cel·lular, com la de totes les cèl·lules, està polaritzada. El seu potencial de membrana és conseqüència del desigual repartiment de ions Na+ i K+ a una banda i a l'altra del sarcolemma. El Na+ és més abundant a l'exterior de la cèl·lula muscular i el K+ en el medi intracel·lular.

L'impuls nerviós arriba a nivell de la sinapsi neuromuscular, anomenada també placa motriu, on s'allibera un neurotransmissor, l'acetilcolina, que es fixa sobre els receptors específics de membrana. Això fa que s'obrin els canals de Na+ i que aquest element penetri a l'interior de la cèl·lula. Apareix un potencial d'acció que es propaga al llarg del sarcolemma.

El potencial de repòs és de -90 mV i es pasa a un potencial d'acció de +30 mV.


Mecanisme de la contracció muscular

La contracció en les cèl·lules musculars es realitza gràcies als miofilaments. Aquests són formats per dues proteïnes que constitueixen l'aparell bàsic del mecanisme de contracció: l'actina i la miosina.

  • L'actina és una proteïna globular que s'uneix en forma de filaments, anomenats filaments fins, formats per dues cadenes d'actina enrollades en forma d'hèlix.

  • La miosina és una proteïna allargada que en un extrem té una part globulosa. Aquestes molècules s'uneixen per les parts allargades i les parts globuloses queden lliures. Aquesta unió forma els filaments gruixuts.

La contracció es produeix quan els filaments d'actina llisquen entre els de miosina. Els filaments guixuts s'uneixen als filaments prims per la part globulosa de la molècula de miosina, aquesta molècula es plega com si fos un rem i desplaça els filaments prims.

Aquest procés es repeteix unes quantes vegades, els filaments es van intercalant entre ells i la cèl·lula s'escurça. L'enegia necessaria és en forma d'ATP (àcid adenosina-trifosfòric) i calci en forma d'ió.

En un sarcòmer es diferencien unes bandes clares, les bandes I, i unes de fosques, les bandes A. Entre un sarcòmer* i el següent hi ha una línia densa que els separa, la línia Z.

Quan a la fibra muscular li arriba un impuls nerviós hi entra el Ca2+ i fa possible que les proteïnes llisquin unes sobre les altres i s'escurci la fibra muscular. El Mg2+ és necesari perquè s'activi el procés invers.

Les concentracions de les sals minerals en l'organisme en forma d'ions són regulades pels ronyons i pel sistema hormonal.

La pèrdua d'aigua per part de l'organisme i certes disfuncions en el sistema hormonal es tradueixen en canvis d'aquestes concentracions i provoquen anomalies greus.

  • La falta de Ca2+ dissolt en el plasma provoca uns espasmes i unes contraccions musculars coneguts com a tetània.

  • La falta greu de potassi provoca paràlisi i insuficiència respiratòria.


El teixit muscular

El teixit muscular produeix moviment tant de forma externa com interna. Les cèl·lules del teixit muscular s'anomenen fibres. Tenen una forma allargada i en el seu interior s'observa gran quantitat de miofilaments. Hi ha dues varietats dins del teixit muscular: el llis i l'estriat.

  • El teixit muscular llis és constituït per fibres petites i amb un sol nucli. Forma els músculs situats en les vísceres i la seva contracció és voluntaria.

  • El teixit muscular estriat rep el seu nom de les estries o bandes que s'observen en el citoplasma* de les fibres i que corresponen a la distribució del miofilaments. Les fibres musculars estriades són més llargues que les llises. Posseeixen molts nuclis i gran quantitat de mitocondris que es distribueixen de forma perifèrica. El citoplasma s'anomena sarcoplasma i la membrana citoplasmàtica és doble i rep el nom de sarcolemma. El sarcolemma s'uneix al teixit conjuntiu lax formant l'endomisi.

Una excepció la constitueix el múscul cardíac, el qual té estructura estriada i contracció involuntària.


Vocabulari

Aminoàcid Nom genèric dels compostos que contenen una o més funcions amina i una o diverses funcions àcid.

Citoplasma Constituent fonamental de la cèl·lula, delimitat per la membrana plasmàtica i la membrana nuclear.

Enzim Proteïna que catalitza una reacció bioquímica. (Antigament s'anomenava diatasa.)

Galactosa Aldohexosa C6H12O6, epímer de la glucosa.

Glucèmia Taxa de glucosa a la sang, la normal és al voltant d'1 g/l.

Sarcòmer Segment de fibra muscular delimitat per dos telofragmes, que representa la unitat morfològica i funcional contràctil del múscul estriat.

1g de glúcids= 4kcal

1g de lípids= 9kcal

1g de proteïnes= 4kcal