Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi

I 0 flashcards i 11 preguntes més al document.

Text del document

APUNTS AMPLIACIÓ DE FISIOLOGIA HUMANA Grau en Nutrició Humana i Dietètica Universitat de Barcelona AprenAI 2026-2027 Apunts complets d'Ampliació de Fisiologia Humana: metabolisme muscular, despesa energètica, sistema cardiorespiratori, composició corporal i equilibri àcid-base.

APREN.AI Índex 1 Bases Fisiològiques — Homeòstasi, Hormesi i Adaptació Homeòstasi i sistemes de regulació fisiològica Flexibilitat metabòlica i repartiment de nutrients Hormesi: adaptació cel·lular davant l'estrès Epigenètica i senyalització cel·lular: PGC-1 alfa i irisina Efectes aguts i adaptacions cròniques de l'exercici Funció Muscular 2 Estructura i Contracció Muscular Classificació del teixit muscular i tipus de contracció Ultraestructura de la fibra muscular: miofibril·les i sarcòmer Unió neuromuscular i acoblament excitació-contracció Cicle de ponts creuats: paper de la troponina, calci, magnesi i ATP 3 Tipus de Fibres i Adaptació a l'Entrenament Classificació i característiques de les fibres musculars Distribució segons la modalitat esportiva i plasticitat neuromuscular Impacte de l'envelliment cel·lular i memòria muscular 4 Bioenergètica — Vies Metabòliques i Rendiment 1.

Els sistemes de resíntesi d'ATP 2. El continu energètic i la utilització de substrats 3.

Fatiga metabòlica i flexibilitat de substrats 5 Despesa Energètica — Metabolisme Basal i Termogènesi Components de la Despesa Energètica Diària Total Metabolisme Basal i Importància del Teixit Muscular Càlcul Predictiu del Metabolisme Basal Termogènesi de l'Activitat Física i Efecte Tèrmic dels Aliments Mètodes de Mesura i l'Equivalent Metabòlic (MET) 6 Adaptacions Respiratòries — Gasos i Dinàmica Ventiladora Consum d'oxigen (VO2) i quocient respiratori (QR) Consum màxim d'oxigen (VO2 màx) i adaptació a l'exercici Volums i capacitats pulmonars Ventilació per minut i mecànica d'intercanvi de gasos Transport sanguini d'oxigen i efecte Bohr Transport de diòxid de carboni i regulació del control ventilatori 7 Fisiologia Sanguínia — Eritròcits, Ferro i Anèmia en l'Esport Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 1 Eritròcits i Hemoglobina: Transport d'Oxigen Eritropoesi i Regulació per Eritropoetina (EPO) Metabolisme del Ferro, Hepcidina i Estrès Oxidatiu Tipus d'Anèmia i Diagnòstic Diferencial Anèmia, Hemodilució i Rendiment en l'Esportista 8 Adaptacions Cardiovasculars — Dinàmica Cardíaca i Vascular Respostes agudes i adaptacions cròniques Mecànica del cicle cardíac i auscultació Despesa cardíaca i determinants ventriculars Bradicàrdia fisiològica i variabilitat de la freqüència cardíaca (VFC) Hipertròfia cardíaca: adaptació atlètica vs patològica Redistribució del flux sanguini i resistència vascular Dinàmica de la pressió arterial i retorn venós 9 Composició Corporal — Fenotips, Greix i Avaluació Models compartimentals i mètodes d'avaluació Índex de massa corporal (IMC) i les seves limitacions Topografia del teixit adipós: subcutani, visceral i ectòpic Fenotips metabòlics: MHO i MONW Distribució androide vs ginoide Antropometria funcional i indicadors de risc 10 Termoregulació i Balanç Hídric — Estrès Tèrmic i Hidratació Control hipotalàmic i alteracions tèrmiques Mecanismes biofísics de dissipació de calor Estrès tèrmic agut i adaptacions per aclimatació Balanç hídric i control endocrí renal Avaluació de l'estat d'hidratació i pautes pràctiques 11 Equilibri Àcid-Base — Sistemes Amortidors i Compensació Fisiològica Fonaments del pH i límits fisiològics Fonts de protons durant l'activitat física Sistemes amortidors químics Compensació respiratòria davant l'acidosi Regulació renal de l'equilibri àcid-base Integració temporal de la resposta a l'exercici 12 Resum per repassar Bases Fisiològiques i Funció Muscular Bioenergètica i Despesa Energètica Fisiologia Cardiorespiratòria i Sanguínia Composició Corporal i Termoregulació Equilibri Àcid-Base Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 2 Solucions de les preguntes de repàs Aquests apunts poden contenir errors o omissions.

Són un material de suport i no substitueixen el temari oficial ni el professorat: contrasta la informació important. Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 3 1 Bases Fisiològiques — Homeòstasi, Hormesi i Adaptació EN ACABAR SABRÀS Definir els conceptes d'homeòstasi, hormesi i flexibilitat metabòlica. Descriure els components estructurals d'un sistema regulador fisiològic. Explicar el paper de PGC-1 alfa i la irisina en la biogènesi mitocondrial. Distingir les respostes agudes de les adaptacions cròniques derivades de l'entrenament. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 1 Com pot un estímul que trenca fibres musculars i genera inflamació fer que el cos sigui més fort i eficient?

La fisiologia de l'activitat física analitza com els organismes vius responen i s'adapten a les pertorbacions internes generades pel moviment corporal. ESQUEMA Bases Fisiològiques de l'Activitat Física Homeòstasi i sistemes de regulació fisiològica Etimològicament derivat del grec homeo (semblant) i stasis (quietud o immobilitat), el concepte d'homeòstasi defineix l'estabilitat i equilibri funcional dinàmic de les variables del medi intern corporal. La pèrdua sostinguda d'aquest equilibri condueix a estats patològics o malalties.

Equilibri Homeostàtic Estabilitat funcional dinàmica del medi intern Sistemes Reguladors Receptors, centres de control i efectors Flexibilitat Metabòlica Canvi eficient entre substrats energètics Resposta Hormètica Adaptacions positives davant estrès moderat Senyalització Epigenètica Activació de PGC-1 alfa i irisina Supercompensació Muscular Millora funcional posterior al dany controlat Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 4 DEFINICIÓ L'homeòstasi és la capacitat de l'organisme per mantenir estables els seus paràmetres interns (com la glucèmia o la temperatura corporal) mitjançant respostes coordinades davant de canvis ambientals o fisiològics.

Tot sistema regulador homeostàtic s'articula a través dels següents components essencials: L'organisme s'enfronta contínuament a pertorbacions fisiològiques típiques: Estat postprandial: increment de nutrients en sang després de la ingesta alimentària. Els subjectes joves i entrenats normalitzen la glucèmia amb molta més rapidesa que les persones grans o sedentàries. Estat postestrès: recuperació del to basal després d'una activitat adrenèrgica aguda. Estat postexercici: retorn a la despesa energètica basal, aclariment de metabòlits i termoregulació (vegeu «Termoregulació i Balanç Hídric — Estrès Tèrmic i Hidratació»).

La rapidesa amb què un individu recupera els seus paràmetres basals després d'aquestes tres situacions constitueix un índex directe de salut fisiològica i és una capacitat susceptible de millorar amb l'entrenament. COMPROVA-HO 2 Quins són els components que formen l'arc d'un sistema regulador homeostàtic? Flexibilitat metabòlica i repartiment de nutrients La flexibilitat metabòlica reflecteix la capacitat de seleccionar i oxidar el substrat energètic idoni segons la disponibilitat nutricional i la demanda perifèrica. L'exercici regular optimitza aquest mecanisme regulador. Estímul: modificació o desviació d'una variable fisiològica respecte al seu valor de referència.

1 Receptor: estructura sensorial especialitzada que detecta la variació. 2 Via aferent: circuit que transmet el senyal detectat des del receptor cap a la unitat de processament. 3 Centre de control: estructura integradora que processa la informació aferent i determina la resposta correctora. 4 Via eferent i efector: transmissió de la sortida del centre de control cap a l'òrgan que executa l'acció per restablir el paràmetre. 5 Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 5 Gràfica de quocient respiratori muscular mostrant flexibilitat davant inflexibilitat metabòlica postprandial.

Després de menjar, un teixit muscular metabòlicament flexible augmenta amb facilitat l'oxidació de glúcids (incrementant el quocient respiratori, vegeu «Adaptacions Respiratòries — Gasos i Dinàmica Ventiladora»). En períodes de dejuni o exercici, canvia ràpidament cap a l'oxidació de lípids. Per contra, la inflexibilitat metabòlica atenua aquestes transicions. El destí dels nutrients depèn de l'estat d'entrenament i de l'edat de l'individu: En persones joves o esportistes, els nutrients derivats de la ingesta es canalitzen prioritàriament cap al teixit muscular per recuperar reserves energètiques i afavorir la síntesi proteica.

En persones sedentàries o d'edat avançada, aquests mateixos nutrients tendeixen a dipositar-se al teixit adipós, fomentant l'acumulació de greix corporal. COMPROVA-HO 3 Per què un mateix àpat té un impacte diferent en un atleta jove que en un individu sedentari? Hormesi: adaptació cel·lular davant l'estrès El principi d'hormesi defineix un patró de resposta a la dosi pel qual dosis baixes o moderades d'un agent potencialment lesiu desencadenen beneficis adaptatius, mentre que dosis excessives resulten clarament perjudicials.

Agent o Estímul Efecte a dosi moderada (Hormètic) Efecte a dosi tòxica o excessiva Exercici físic Supercompensació, biogènesi mitocondrial i millora funcional Sobreentrenament, rabdomiòlisi i lesió crònica Restricció calòrica Estímuls de supervivència cel·lular i reducció de glucèmia Desnutrició i pèrdua de massa magra funcional Cúrcuma Acció antioxidant i antiinflamatòria fisiològica Toxicitat cel·lular Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 6 Agent o Estímul Efecte a dosi moderada (Hormètic) Efecte a dosi tòxica o excessiva Resveratrol (pell del raïm) Increment de lipoproteïnes HDL i protecció antioxidant Efectes adversos per sobrecàrrega xenobiòtica Estrès tèrmic agut Aclimatació i millora termoreguladora Cop de calor i col·lapse circulatori Un estrès de caràcter lleu o moderat indueix programes d'expressió gènica orientats a la supervivència i a la reparació cel·lular.

Si una persona corre en condicions de calor de manera puntual i desmesurada pot patir un cop de calor; no obstant això, exposicions progressives i controlades aconsegueixen una adaptació homeostàtica eficaç. ERROR FREQÜENT Creure que l'estímul d'estrès físic és nociu per si mateix. L'exercici genera dany mecànic, inflamació i estrès oxidatiu transitoris; l'error és no programar el descans i la nutrició posteriors, sense els quals el cicle no culmina en sobrecompensació sinó en regressió funcional. Durant la contracció muscular sostinguda es produeixen microtrencaments de fibres i una inflamació aguda controlada.

La fase posterior de reparació no només restitueix l'estat inicial sinó que sintetitza noves estructures, assolint la sobrecompensació. PROCÉS Procés de Supercompensació Muscular 1 Estrès Agut Dany mecànic i inflamació transitoris induïts pel treball 2 Desgast Funcional Caiguda temporal del rendiment físic basal 3 Fase de Recuperació Repòs i aportació nutricional per reparar estructures 4 Supercompensac ió Assoliment d'un nivell de capacitat superior a l'inicial COMPROVA-HO 4 Quina és la diferència clau entre la resposta a una dosi moderada d'un agent hormètic i una dosi excessiva?

Epigenètica i senyalització cel·lular: PGC-1 alfa i irisina L'estil de vida actua directament sobre l'epigenètica, modulant l'expressió dels gens sense modificar la seqüència primària de l'ADN. El sedentarisme i l'excés d'ingesta indueixen una expressió associada al fenotip d'obesitat (vegeu «Composició Corporal — Fenotips, Greix i Avaluació»); en canvi, un mateix genotip sotmès a exercici físic desenvolupa el fenotip funcional de l'atleta. Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 7 Esquema cel·lular de la via PGC-1 alfa estimulant la biogènesi mitocondrial.

En el pla molecular, la contracció muscular activa el coactivador transcripcional PGC-1 alfa (coactivador 1-alfa del receptor activat pel proliferador de peroxisomes gamma). Aquest factor es transloca al nucli cel·lular i interactua amb factors de transcripció com PPAR i NRF-1 per modular la transcripció gènica: Estimulació de la biogènesi mitocondrial, creant nous mitocondris al teixit muscular fins i tot mitjançant estímuls com l'exercici de força/peses. Sobreexpressió de proteïnes enzimàtiques encarregades de l'oxidació d'àcids grassos i l'alliberament energètic.

Alliberament de mioquines sistèmiques, destacant la irisina com a transmissor d'informació des del múscul actiu cap a altres teixits. Efectes aguts i adaptacions cròniques de l'exercici Per comprendre la dinàmica adaptativa de l'entrenament cal diferenciar la resposta immediata de les modificacions estables adquirides a llarg termini. Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 8 Diagrama comparatiu dels efectes aguts i adaptacions cròniques de l'exercici.

Nivell temporal Respostes Fisiològiques Principals Efecte agut Increment immediat de la despesa energètica, elevació transitòria de la freqüència cardíaca, activació de vies catabòliques i estrès cel·lular controlat durant la sessió. Efecte crònic (Adaptació) Descens de la freqüència cardíaca de repòs, increment de la densitat mitocondrial, major capacitat d'oxidació d'àcids grassos, millora del flux sanguini capil·lar, optimització de la resistència muscular i protecció contra l'obesitat.

Aquestes adaptacions cròniques desplacen l'ús de substrats, afavorint el consum de lípids per davant del consum preferent de glucosa durant càrregues submàximes, la qual cosa preserva els dipòsits de glucogen i augmenta el rendiment global. COMPROVA-HO 5 Quin paper desenvolupa PGC-1 alfa en la resposta adaptativa al teixit muscular? Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 9 IDEES CLAU L'homeòstasi és l'estat d'equilibri dinàmic de les variables corporals mantingut mitjançant bucles reguladors formats per estímul, receptor, vies aferents/eferents i centre de control.

La flexibilitat metabòlica permet a l'organisme alternar de manera eficient entre l'oxidació de lípids i carbohidrats segons les necessitats i l'estat nutricional. L'hormesi explica com dosis controlades d'estrès físic produeixen respostes adaptatives positives i supercompensació, mentre que dosis excessives causen danys. L'exercici és un estímul hormètic que afavoreix la biogènesi mitocondrial via activació de PGC- 1 alfa. L'irisina actua com a transmissor d'informació muscular cap a altres òrgans en resposta a l'activitat física. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 6. En què consisteix la resposta hormètica aplicada a l'exercici físic? 7.

Quines diferències principals existeixen entre els efectes aguts i crònics de l'exercici pel que fa al metabolisme energètic? Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 8. Com es defineix l'hormesi en el context de la fisiologia? 9. Quin coactivador transcripcional activa directament la biogènesi de nous mitocondris? 10. Quina característica distingeix un teixit muscular amb alta flexibilitat metabòlica?

Augment continu de la freqüència cardíaca a) Efecte beneficiós a dosis moderades d'estrès b) Incapacitat de recuperar l'equilibri funcional c) Pèrdua progressiva de densitat mitocondrial cel·lular d) Hepcidina a) PGC-1 alfa b) Troponina C c) Acetilcolina d) Dipòsit exclusiu de greix al teixit adipós a) Absència de senyalització mediada per irisina b) Retard acusat en normalitzar la glucèmia postprandial c) Capacitat ràpida d'alternar l'oxidació de substrats d) Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 10 11. Quina adaptació cel·lular crònica resulta de l'entrenament físic regular?

Disminució permanent del flux capil·lar perifèric a) Bloqueig de la transcripció per NRF-1 b) Inflexibilitat metabòlica davant la ingesta d'hidrats c) Increment de la capacitat d'oxidar lípids d) Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 11 2 Estructura i Contracció Muscular EN ACABAR SABRÀS Distingir les característiques morfològiques i funcionals del teixit esquelètic, cardíac i llis. Classificar els tipus de contracció muscular segons la variació de longitud i moviment. Descriure la ultraestructura del sarcòmer i la funció del reticle sarcoplasmàtic. Explicar la seqüència cronològica de l'acoblament excitació-contracció des de la placa motora fins a l'ús de l'ATP.

PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 12 Per què un múscul sense molècules d'ATP disponibles es queda completament rígid en lloc de relaxar-se? El sistema muscular constitueix entre el 40 % i el 50 % del pes corporal total humà. Està integrat pel múscul esquelètic i el teixit connectiu associat. Aquest conjunt d'òrgans s'encarrega de funcions vitals bàsiques: permet el moviment corporal, manté la postura i la forma física, recobreix les estructures òssies, protegeix els teixits interns fràgils i genera calor mitjançant la seva activitat mecànica.

Funció Muscular 2 Estructura i Contracció Muscular 3 Tipus de Fibres i Adaptació a l'Entrenament Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 12 ESQUEMA Funció Muscular i Estructura Contràctil Classificació del teixit muscular i tipus de contracció El teixit muscular de l'organisme es divideix funcionalment i estructuralment en tres varietats principals segons el seu patró microscòpic i el tipus de control nerviós: Tipus de teixit muscular Classificació estructural i funcional de la musculatura Estriat esquelètic Control voluntari i moviment articular Estriat cardíac Involuntari amb nòdul sinusal Múscul llis Involuntari visceral i vascular Tipus de contracció Formes de manifestació mecànica de la força Isomètrica Tensió sense canvi de longitud Isotònica Moviment dinàmic concèntric o excèntric Mecanisme molecular Seqüència excitació-contracció a la fibra Acoblament neuromuscular Alliberament d'acetilcolina i ions Gliscament de filaments Ponts d'actina i miosina amb ATP Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 13 Esquema comparatiu entre múscul estriat esquelètic, cardíac i llis.

Tipus de teixit Proporció corporal aproximada Aspecte cel·lular Tipus de control nerviós Exemples i particularitats Múscul estriat esquelètic 40 % del pes Estriat multinucleat Voluntari Unió als ossos; motor del moviment voluntari. Múscul estriat cardíac Part del 10 % restant Estriat Involuntari Present al cor; batega amb ritme propi pel nòdul sinusal. Múscul llis Part del 10 % restant Sense estries transversals Involuntari Paret dels vasos sanguinis i tubs digestius; contracció còlica per buidar o expulsar contingut.

Quan la musculatura esquelètica genera força, la resposta mecànica pot adoptar modalitats diferents segons si hi ha variació en la longitud externa del ventre muscular: Contracció isomètrica: tensió sense moviment articular ni variació de la longitud macroscòpica (per exemple, mantenir una planxa abdominal estàtica). Contracció isotònica: tensió acompanyada de desplaçament articular o canvi de llargària: Concèntrica: el múscul ven la resistència externa i s'escurça mentre fa força. Excèntrica: el múscul s'allarga sota tensió mentre frena una càrrega o resistència.

COMPROVA-HO 13 En què es distingeix el múscul cardíac del múscul esquelètic malgrat compartir tots dos un aspecte microscòpic estriat? Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 14 Ultraestructura de la fibra muscular: miofibril·les i sarcòmer La fibra muscular és la cèl·lula cilíndrica i unitat funcional bàsica del múscul capaç d'escurçar-se activament. La seva membrana plasmàtica rep el nom de sarcolema, i el seu citoplasma s'anomena sarcoplasma. Diagrama de la fibra muscular amb miofibril·les i reticle sarcoplasmàtic.

Dins del sarcoplasma trobem els elements estructurals que fan possible el treball mecànic: Miofibril·les: estructures cilíndriques paral·leles d'entre 1 i 2 µm de diàmetre que ocupen la major part del citoplasma i representen la fracció contràctil directa de la cèl·lula. Sarcòmer: la unitat contràctil elemental organitzada entre dues línies Z consecutives, composta per filaments fins d'actina i filaments gruixuts de miosina, acompanyats de proteïnes elàstiques com la titina. Presenta bandes fosques (banda A) i clares (banda I) que creen l'estriació òptica. Reticle sarcoplasmàtic: xarxa de cisternes membranoses que embolcalla cada miofibril·la i fa de dipòsit intern de calci ( ).

Mitocondris: orgànuls encarregats de subministrar de manera continuada l'ATP indispensable per sostenir el treball mecànic. Per aprofundir en el metabolisme cel·lular aeròbic i la biogènesi mitocondrial, vegeu «Bases Fisiològiques — Homeòstasi, Hormesi i Adaptació». COMPROVA-HO 14 Quina relació estructural tenen el sarcoplasma, la miofibril·la i el sarcòmer dins de la jerarquia muscular? Ca2+ Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 15 Unió neuromuscular i acoblament excitació-contracció Perquè s'iniciï el moviment cal que el sistema nerviós transmeti una ordre motora.

El contacte funcional entre l'axó d'una neurona motora i la fibra muscular s'anomena placa motora o unió neuromuscular. Esquema de la placa motora terminal i l'esquerda sinàptica. Aquesta sinapsi química opera a través de fases consecutives: PER RECORDAR-HO Recordeu l'ordre alfabètic de la senyalització iònica: primer arriba l'Acetilcolina, després entra el Na+, surt el Potassi ( ) i finalment s'allibera el Calci ( ). Arribada del potencial d'acció: l'impuls elèctric arriba al botó terminal de l'axó motor i desencadena l'obertura de canals.

1 Alliberament d'acetilcolina: les vesícules sinàptiques situades a l'extrem distal aboquen el neurotransmissor acetilcolina a l'esquerda o fissura sinàptica per exocitosi. 2 Despolarització del sarcolema: l'acetilcolina s'uneix als seus receptors de la placa motora terminal. Això provoca l'entrada massiva de sodi ( ) i la sortida de potassi ( ), generant un nou potencial d'acció elèctric a la fibra muscular. 3 Na+ K+ Alliberament sarcoplasmàtic de calci: el corrent elèctric viatja pel sarcolema i provoca l'obertura de canals al reticle sarcoplasmàtic, que buida ions cap al sarcoplasma circumdant.

4 Ca2+ K+ Ca2+ Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 16 PROCÉS Seqüència de l'acoblament excitació-contracció Cicle de ponts creuats: paper de la troponina, calci, magnesi i ATP En estat de repòs, el complex de troponina i tropomiosina cobreix els punts d'unió actius del filament d'actina, evitant mecànicament qualsevol contacte amb la miosina. L'arribada del calci al sarcoplasma altera aquesta conformació: El calci s'uneix a la troponina, induint un canvi tridimensional que desplaça la tropomiosina i deixa lliures els llocs d'unió de l'actina. Els caps de miosina s'acoblen als punts descoberts de l'actina, formant els anomenats ponts creuats.

El cap de miosina bascula i estira el filament d'actina cap al centre del sarcòmer, produint l'escurçament cel·lular i transformant l'energia química dels aliments en energia mecànica útil. L'ATP és fonamental durant tot aquest cicle: la seva hidròlisi aporta l'energia del cop de força, i una nova molècula d'ATP és indispensable per desacoblar el cap de miosina i permetre la relaxació o un nou cicle contràctil. Aquest mecanisme enzimàtic requereix la presència de magnesi com a cofactor regulador.

Com que l'ATP no es pot emmagatzemar en grans dipòsits a la cèl·lula muscular, cal regenerar-lo contínuament mitjançant vies metabòliques més ràpides o més lentes (vegeu «Bioenergètica — Vies Metabòliques i Rendiment»). D'altra banda, les cèl·lules es diferencien pel seu perfil energètic: les fibres oxidatives lentes (tipus I) presenten una xarxa densa de capil·lars, alta quantitat de mioglobina i molts mitocondris, ideals per a esforços perllongats (vegeu «Funció Muscular — Tipus de Fibres i Adaptació a l'Entrenament»).

Potencial a l'axó motor Arriba l'impuls elèctric al botó terminal 1 Alliberament d'acetilcolina Exocitosi del neurotransmissor a l'esquerda sinàptica 2 Flux de sodi i potassi Despolarització ràpida de la membrana sarcolèmica 3 Sortida de calci El reticle sarcoplasmàtic buida ions al citoplasma 4 Unió calci-troponina Es descobreixen els llocs d'unió sobre l'actina 5 Cicle de ponts creuats La miosina tracciona de l'actina emprant ATP 6 Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 17 ERROR FREQÜENT És un error creure que l'ATP només es consumeix per contreure el múscul.

Sense una nova molècula d'ATP, el cap de miosina no es pot separar de l'actina, impedint el desacoblament i causant una rigidesa permanent (base del rigor mortis). COMPROVA-HO 15 Quina funció mecànica concreta realitza la troponina durant el repòs muscular i què en provoca la desactivació inhibitòria? IDEES CLAU El múscul esquelètic representa aproximadament el 40 % del pes del cos humà i exerceix un control motriu voluntari. El sarcòmer és la unitat contràctil elemental constituïda per miofilaments d'actina i miosina compresos entre línies Z. L'acetilcolina alliberada a la fissura sinàptica obre el pas de sodi i potassi per generar el potencial d'acció muscular.

L'entrada de calci al sarcoplasma des del reticle sarcoplasmàtic permet que s'uneixi a la troponina i alliberi els punts actius de l'actina. L'ATP i el magnesi són indispensables no només per desenvolupar tensió mecànica, sinó també per separar la miosina de l'actina i permetre la relaxació. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 16. Quin paper tenen els canals de sodi i potassi després que l'acetilcolina toqui els seus receptors a la placa motora? 17. Per què cal magnesi i una nova molècula d'ATP un cop s'ha completat la basculació del cap de miosina?

FUNCIÓ MUSCULAR 3 Tipus de Fibres i Adaptació a l'Entrenament EN ACABAR SABRÀS Distingir les característiques estructurals i metabòliques dels tipus de fibres musculars. Relacionar la distribució de fibres amb el perfil de rendiment de velocistes i maratonians. Identificar les alteracions anatòmiques musculars causades per la senescència i el paper de la memòria muscular. Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 18 PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 18 Per què el múscul d'un velocista té un color més pàl·lid que el d'un corredor de marató?

Classificació i característiques de les fibres musculars El teixit muscular esquelètic presenta una gran heterogeneïtat funcional per respondre a diferents demandes motores. Les cèl·lules musculars es classifiquen en funció de la seva velocitat de contracció, la seva maquinària metabòlica i la seva resistència a la fatiga. Els processos d'acoblament excitació- contracció i l'alliberament de neurotransmissors a la placa motora (vegeu «Funció Muscular — Estructura i Contracció Muscular») desencadenen tensions mecàniques sostingudes o ràpides segons el perfil de la fibra implicada.

Les fibres oxidatives lentes (Tipus I), anomenades popularment fibres vermelles, obtenen l'energia principalment mitjançant el metabolisme aeròbic. Contenen un subministrament sanguini abundant, una xarxa capil·lar densa i nombrosos mitocondris, a més d'una elevada concentració de mioglobina, la proteïna encarregada de transportar i emmagatzemar oxigen a l'interior cel·lular. Aquest conjunt d'adaptacions els atorga una alta resistència a la fatiga, fent-les idònies per a esforços prolongats en el temps. Per contra, les fibres glucolítiques ràpides (Tipus II), o fibres blanques, estan especialitzades en generar tensions elevades i velocitats de contracció ràpides.

El seu metabolisme prioritza vies ràpides com la via glucolítica anaeròbica (vegeu «Bioenergètica — Vies Metabòliques i Rendiment»). Disposen de menys quantitat de mioglobina, menor densitat mitocondrial i menys capil·lars, però posseeixen un diàmetre més gran i desenvolupen una potència mecànica notablement superior, a costa d'una baixa resistència a la fatiga. Dins d'aquest grup trobem subtipus com les fibres intermèdies oxidatives- glucolítiques ràpides (Tipus IIa) i les fibres purament glucolítiques ràpides (Tipus IIx o IIb en determinades nomenclatures clàssiques).

DEFINICIÓ Mioglobina: hemoproteïna muscular citoplasmàtica amb alta afinitat per l'oxigen que facilita la seva difusió des dels capil·lars fins als mitocondris, responsable del color vermellós característic de les fibres de tipus I.

Característica Fibres Tipus I (Lentes) Fibres Tipus IIa (Intermèdies) Fibres Tipus IIb / IIx (Ràpides) Diàmetre Petit Intermedi Gran Contingut de mioglobina Alt Intermedi Baix Densitat capil·lar Alta (molts) Intermèdia Baixa (pocs) Sistema energètic Aeròbic (oxidatiu) Aeròbic / anaeròbic Anaeròbic (glucolític) Velocitat de contracció Lenta Ràpida Ràpida Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 19 Característica Fibres Tipus I (Lentes) Fibres Tipus IIa (Intermèdies) Fibres Tipus IIb / IIx (Ràpides) Resistència a la fatiga Alta Intermèdia Baixa Potència desenvolupada Baixa (+) Modera-alta (++) Molt alta (+++) COMPROVA-HO 19 Per què una fibra de tipus I és molt més resistent a la fatiga que una fibra de tipus IIx?

Distribució segons la modalitat esportiva i plasticitat neuromuscular La proporció dels tipus de fibres en els músculs esquelètics està condicionada en gran part per la genètica, tot i que l'entrenament permet modular el perfil funcional del teixit. De manera basal, les fibres de contracció lenta solen representar entre el 15 % i el 60 % del total, mentre que les fibres de contracció ràpida oscil·len habitualment entre el 40 % i el 85 %. Esquema de la distribució de fibres lentes i ràpides segons la modalitat esportiva. Aquesta composició muscular determina directament l'aptitud per a diferents disciplines atlètiques.

Un perfil predominant de fibres lentes és característic dels esportistes de fons o maratonià (sovint al voltant d'un 60 % de fibres lentes o més), mentre que un perfil dominat per fibres ràpides s'observa en corredors de velocitat o atletes explosius (arribant a proporcions del 75 % al 85 % de fibres ràpides). Factors com el biotip de l'individu, la motivació, la destresa tècnica i el temps total de dedicació marquen les adaptacions finals a l'entrenament. Cal assenyalar que la millora de la resistència sol comportar un cert compromís amb la força màxima o la velocitat pura si no es planifica adequadament l'estímul.

Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 20 ESQUEMA Tipus de fibres musculars COMPROVA-HO 20 Quina distribució percentual relativa de fibres esperaríem trobar en un velocista d'elit respecte a un ciclista de ruta de fons? Impacte de l'envelliment cel·lular i memòria muscular El procés de senescència comporta canvis estructurals i morfològics rellevants en el teixit muscular esquelètic. Entre aquestes modificacions destaca la disminució global de la massa muscular i l'augment progressiu d'infiltració de teixit adipós i conjuntiu, acompanyats per una pèrdua d'unitats motores. Taula de canvis anatòmics i estructurals del múscul associats a l'envelliment.

Amb l'edat es produeix una reducció selectiva del nombre i de la mida de les fibres de tipus II, mentre que les fibres de tipus I tendeixen a conservar el seu volum de manera molt més estable. Aquesta pèrdua preferent explica el deteriorament ràpid de la potència i la velocitat d'execució en la gent gran.

Tipus I (Oxidatives lentes) Vermelles, aeròbiques, alta resistència a fatiga Tipus II (Ràpides) Blanques, elevada potència, fatiga ràpida Tipus IIa Oxidatives-glucolítiques, resistència i velocitat intermèdies Tipus IIx / IIb Glucolítiques pures, diàmetre gran i màxima potència Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 21 Altres alteracions histològiques associades a l'edat inclouen la disminució de la raó capil·lars/fibra, l'acumulació de lipofuscina, l'aparició de nuclis interns o fibres trencades, així com la desestructuració dels miofilaments i les línies Z. ERROR FREQÜENT Creure que amb l'edat es perden tots els tipus de fibres per igual.

L'atròfia i la pèrdua numèrica afecten primordialment les fibres ràpides (tipus II), mentre que les fibres lentes (tipus I) romanen gairebé intactes en el seu diàmetre. Malgrat aquesta involució, el múscul manté una capacitat de remodelació notable. El fenomen conegut com a memòria muscular permet que aquells individus que han realitzat entrenament de força durant la joventut retinguin adaptacions cel·lulars protectores fins a edats avançades (com els 80 anys). Si un adult d'edat avançada reprèn els estímuls mecànics de força, les fibres de tipus II recuperen la massa muscular i la funció contràctil a una velocitat molt superior a la d'un individu prèviament sedentari.

PER RECORDAR-HO L'entrenament de força de joves actua com una «inversió biològica»: genera una reserva de memòria muscular que facilita reconstruir teixit contràctil ràpidament durant la vellesa. COMPROVA-HO 21 Quina és la conseqüència estructural principal de l'envelliment sobre la mida de les fibres musculars? IDEES CLAU Les fibres de tipus I són lentes, oxidatives i riques en mioglobina i capil·lars, amb gran resistència a la fatiga. Les fibres de tipus II tenen un diàmetre més gran, metabolisme anaeròbic i generen més potència mecànica. La proporció basal de fibres varia entre el 15 % i el 60 % per a lentes i el 40 % i el 85 % per a ràpides, marcant la predisposició esportiva.

L'envelliment redueix preferentment el nombre i el diàmetre de les fibres de tipus II, respectant la mida de les tipus I. La memòria muscular facilita que l'exercici de força en edats avançades recuperi la massa muscular amb gran rapidesa. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 22. Quines diferències principals de vascularització i mioglobina presenten les fibres de tipus I respecte a les de tipus IIb/IIx? 23. Què passa amb les fibres de tipus II durant l'envelliment i com hi intervé l'exercici de força? Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 22 Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 24. Quin percentatge aproximat del pes corporal correspon al múscul esquelètic?

25. Què caracteritza principalment una contracció muscular de tipus isomètric? 26. On s'emmagatzema el calci dins de la fibra muscular abans de ser alliberat al sarcoplasma? 27. Què impedeix que l'actina i la miosina interactuïn durant el repòs muscular? 28. Quin tipus de fibra muscular té major densitat capil·lar i resistència a la fatiga? 29. Quin percentatge de fibres ràpides sol predominar en un velocista? 30. Quin canvi estructural caracteritza l'envelliment en el múscul esquelètic? 31. Què permet el mecanisme conegut com a memòria muscular en ancians?

Més del 70 % a) Menys del 25 % b) Aproximadament el 40 % c) Al voltant del 10 % d) Escurçament del ventre muscular a) Absència completa de consum energètic b) Tensió sense canvi de longitud c) Allargament sota càrrega mecànica d) A la fissura sinàptica a) Al reticle sarcoplasmàtic b) A les vesícules axòniques c) Als mitocondris subsarcolèmics d) El complex troponina-tropomiosina a) L'excés de ponts creuats b) La manca d'ions sodi c) L'absència total de miofibril·les d) Fibres tipus IIa a) Fibres tipus I b) Fibres tipus IIb c) Fibres glucolítiques pures d) Menys del 10 % a) Entre el 15 % i el 25 % b) Aproximadament un 40 % c) Fins a un 75 % - 85 % d) Augment de la raó capil·lar per fibra a) Atròfia exclusiva de fibres tipus I b) Desaparició total de mioglobina c) Disminució de la mida de tipus II d) Evitar la necessitat de calci per contraure a) Eliminar la infiltració adiposa sense entrenar b) Recuperar massa muscular ràpidament en entrenar força c) Transformar fibres tipus I en neurones d) Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 23 4 Bioenergètica — Vies Metabòliques i Rendiment EN ACABAR SABRÀS Distingir les característiques cinètiques i el rendiment en ATP de les tres vies bioenergètiques principals.

Analitzar la contribució relativa de cada sistema metabòlic en funció de la durada i la intensitat de l'exercici. Explicar el destí metabòlic del lactat desmuntant el mite de les agulletes. Identificar les causes metabòliques de la fatiga muscular i les estratègies de reposició de glucogen. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 32 Per què un atleta no pot mantenir la velocitat d'un esprint de 100 metres durant una cursa de 800 metres? La bioenergètica estudia com les cèl·lules transformen l'energia química dels aliments en treball biològic útil.

Durant la contracció muscular, no tota l'energia continguda en els enllaços de l'adenosina trifosfat (ATP) es converteix en energia mecànica: una part important s'allibera en forma de calor corporal. Aquest increment tèrmic activa mecanismes com la sudoració per dissipar calor i mantenir l'equilibri intern. ESQUEMA Bioenergètica i metabolisme muscular 1. Els sistemes de resíntesi d'ATP L'ATP intramuscular existent és molt limitat i només sosté l'esforç màxim durant 1 o 2 segons. Per continuar el moviment, el miòcit ha de regenerar contínuament aquesta molècula a través de tres vies metabòliques principals segons la urgència energètica.

Vies anaeròbiques Sense oxigen, al citoplasma Sistema ATP-PC Fosfàgens d'acció immediata fins a 10 s Glicòlisi làctica Ràpida formació de 2-3 ATP i lactat Vies aeròbiques Amb oxigen, als mitocondris Oxidació de carbohidrats Glucosa completa rendint 36 ATP Beta-oxidació lipídica Àcids grassos rendint ~136 ATP Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 24 Diagrama de les rutes citoplasmàtiques i mitocondrials de la cèl·lula muscular. Metabolisme anaeròbic alàctic: sistema ATP-PC Quan la demanda és màxima i immediata, la cèl·lula empra la fosfocreatina (PC).

L'enzim creatina cinasa transfereix el grup fosfat d'alta energia de la PC a l'ADP per regenerar ATP sense intervenció de l'oxigen ni producció de lactat. La resíntesi de fosfocreatina proporciona energia immediata durant aproximadament els primers 10 segons d'esforç màxim. El cos sintetitza creatina endògena i l'emmagatzema al teixit muscular; les persones vegetarianes solen presentar dipòsits basals inferiors. La suplementació amb creatina augmenta el volum intracel·lular d'aigua al múscul i afavoreix el rendiment en sèries repetides de potència.

La degradació espontània i diària de la creatina muscular genera creatinina, un compost que s'elimina exclusivament per via renal i s'utilitza a la pràctica clínica com a indicador de la funció dels ronyons. Glicòlisi anaeròbica làctica Quan l'esforç d'alta intensitat supera els 10 segons i s'esgoten els fosfàgens, s'activa la degradació citoplasmàtica de la glucosa (procedent del glucogen o de la sang circulant). Aquesta via té lloc sense oxigen i genera ràpidament entre 2 i 3 ATP per molècula de glucosa, amb la formació final de piruvat que es redueix a lactat.

Aquesta via predomina en esforços intensos de fins a pocs minuts i és característica de les fibres musculars ràpides (vegeu «Funció Muscular — Tipus de Fibres i Adaptació a l'Entrenament»). En sang hi ha aproximadament uns 5 g de glucosa lliure en circulació; la resta s'emmagatzema en forma de polímers de glucogen al fetge i al múscul esquelètic. DEFINICIÓ El llindar anaeròbic o llindar de lactat és la intensitat d'exercici a partir de la qual la taxa de producció de lactat supera la capacitat de l'organisme per netejar-lo, situant-se habitualment al voltant dels 4 mmol/L de lactat sanguini o el 75-80 % de la freqüència cardíaca màxima.

Per sobre d'aquest punt, la parla continuada es fa difícil i la fatiga s'accelera. Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 25 COMPROVA-HO 33 Quina diferència funcional existeix entre la creatina muscular i la creatinina sanguínia? Metabolisme aeròbic oxidatiu En esforços mantinguts de menor intensitat, la producció energètica es desplaça cap als mitocondris. L'exercici és un estímul hormètic que afavoreix la biogènesi mitocondrial via activació de PGC-1 alfa (vegeu «Bases Fisiològiques — Homeòstasi, Hormesi i Adaptació»).

En aquesta via, l'oxigen actua com a acceptor final d'electrons per oxidar completament tant carbohidrats com lípids (mitjançant la beta- oxidació dels àcids grassos lliures).

Via metabòlica Substrat principal Oxigen necessari Rendiment net d'ATP Durada d'aportació predominant Anaeròbica alàctica (ATP-PC) Fosfocreatina No 1 ATP per PC 0 - 10 segons Glicòlisi anaeròbica Glucosa / Glucogen No 2 - 3 ATP 10 segons - 2 minuts Aeròbica de carbohidrats Glucosa completa Sí 36 ATP A partir de 2-3 minuts Beta-oxidació lipídica Àcids grassos Sí ~136 ATP Esforços llargs (> 20 minuts) L'oxidació completa d'una molècula de glucosa produeix uns 36 ATP, mentre que un àcid gras en genera aproximadament 136 ATP.

Tot i que el greix proporciona una quantitat d'energia per molècula molt superior, la seva taxa de producció d'ATP per segon és notablement més lenta i requereix més consum d'oxigen que l'oxidació de carbohidrats. ERROR FREQÜENT És totalment erroni afirmar que l'àcid làctic cristal·litza en agulles que punxen el múscul o que causa el dolor muscular tardà. El lactat muscular no cristal·litza ni és la causa directa de les agulletes; es reutilitza metabòlicament per via oxidativa o gluconeogènica. Les fibres cardíaques i les fibres oxidatives el metabolitzen directament com a combustible, i el fetge el reconverteix en glucosa mitjançant el cicle de Cori.

COMPROVA-HO 34 Per què un àcid gras rendeix més ATP (~136) que la glucosa (36) però no es fa servir en un esprint de 100 metres? Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 26 2. El continu energètic i la utilització de substrats Les vies metabòliques mai actuen de forma aïllada ni s'encenen o apaguen de sobte. Totes tres s'activen simultàniament des de l'inici del moviment, però el percentatge de contribució de cadascuna varia segons la durada i la intensitat requerida. Gràfica de la utilització relativa dels sistemes energètics segons la intensitat. En una prova explosiva com els 100 metres llisos (aproximadament 10 segons d'esforç), l'aportació és un 90 % anaeròbica.

En una cursa de 400 metres o 100 metres de natació (al voltant d'1 minut), el component anaeròbic se situa sobre el 70 %. Als 800 metres (uns 2 minuts), la despesa energètica s'equipara al 50 % aeròbica i 50 % anaeròbica. A mesura que la distància s'allarga (1500 m o esports d'equip com el bàsquet), el sistema aeròbic puja al 85 %, fins a assolir més del 99 % aeròbic en disciplines de fons com la marató o el ciclisme de ruta. 3. Fatiga metabòlica i flexibilitat de substrats La fatiga durant l'exercici té orígens metabòlics clars depenent de la intensitat: Depleció de fosfàgens: en exercicis màxims, l'esgotament de la fosfocreatina impedeix mantenir la potència en pocs segons.

Esgotament de glucogen muscular i hepàtic («el mur» o «pàjara»): quan s'acaben les reserves de glucogen muscular, la intensitat es desploma forçosament. Si s'esgota el glucogen hepàtic, apareix la hipoglucèmia amb símptomes del sistema nerviós central. El múscul esquelètic no té l'enzim glucosa-6-fosfatasa i, per tant, mai allibera la seva glucosa a la sang; és el fetge qui manté la glucèmia sistèmica. PER RECORDAR-HO Pensa en el glucogen muscular com un dipòsit egoista: el múscul el guarda exclusivament per a la seva pròpia contracció. El glucogen hepàtic, en canvi, és solidari: el fetge allibera glucosa al torrent sanguini per alimentar el cervell i altres òrgans.

Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 27 La flexibilitat metabòlica és la capacitat del cos d'alternar eficientment entre l'oxidació de greixos i la de carbohidrats segons la disponibilitat i la intensitat. L'entrenament aeròbic de llarga durada augmenta el nombre de mitocondris i permet que atletes de marató o ciclisme obtinguin fins a un 65 % del seu ATP a partir dels àcids grassos a intensitats moderades, estalviant glucogen per a moments decisius. Substàncies com la cafeïna estimulen la lipòlisi i afavoreixen la utilització d'àcids grassos.

Per optimitzar la recuperació dels dipòsits de glucogen després d'una sessió exigent, la ingesta de carbohidrats durant les primeres 1-2 hores postexercici resulta clau, aprofitant la finestra d'alta sensibilitat a la captació de glucosa muscular. COMPROVA-HO 35 Per què l'esgotament del glucogen muscular no es pot compensar directament enviant glucogen d'un altre múscul inactiu a través de la sang? IDEES CLAU La resíntesi de fosfocreatina proporciona energia immediata durant aproximadament els primers 10 segons d'esforç màxim. La glicòlisi anaeròbica aporta entre 2 i 3 ATP per glucosa de forma ràpida amb formació de lactat.

L'oxidació completa d'una molècula de glucosa produeix uns 36 ATP, mentre que un àcid gras en genera aproximadament 136 ATP. El lactat muscular no cristal·litza ni és la causa directa de les agulletes; es reutilitza metabòlicament per via oxidativa o gluconeogènica. L'exercici és un estímul hormètic que afavoreix la biogènesi mitocondrial via activació de PGC- 1 alfa. El múscul mai cedeix el seu glucogen a la sang; és el fetge l'encarregat d'evitar la hipoglucèmia sistèmica. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 36. Quin sistema energètic sosté de manera predominant un esprint de 100 metres i quin percentatge anaeròbic representa? 37.

Com actua el llindar anaeròbic en relació amb la concentració de lactat en sang? 38. Quina funció diagnòstica té la creatinina derivada de la degradació de la creatina? Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 28 Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 39. Quant de temps dura aproximadament la resíntesi d'ATP per fosfocreatina en intensitat màxima? 40. Quants ATP s'obtenen de l'oxidació completa d'un àcid gras respecte a una glucosa? 41. Què passa realment amb el lactat produït durant la glicòlisi anaeròbica? 42. Quin òrgan allibera glucosa a la sang per evitar la hipoglucèmia durant l'exercici?

5 Despesa Energètica — Metabolisme Basal i Termogènesi EN ACABAR SABRÀS Desglossar els tres components principals de la despesa energètica diària total i les seves proporcions. Calcular el metabolisme basal emprant les equacions de Mifflin-St Jeor i Harris-Benedict. Distingir entre exercici físic estructurat i termogènesi no associada a l'exercici (NEAT). Relacionar el concepte de MET amb el consum d'oxigen en repòs i el quocient respiratori. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 43 Per què una persona crema calories contínuament fins i tot quan dorm immòbil durant hores?

Components de la Despesa Energètica Diària Total La despesa energètica diària total reflecteix la quantitat d'energia calòrica que l'organisme dissipa per mantenir les seves funcions i cobrir les demandes motrius. Aquest consum global està condicionat per l'edat, el sexe, el pes corporal, la constitució física, les condicions d'entrenament, l'activitat laboral, la ingesta nutricional i el clima circumdant.

Unes 2 hores a) Entre 1 i 2 minuts b) Més de 20 minuts c) Fins a 10 segons d) 36 ATP vs 2 ATP a) 136 ATP vs 136 ATP b) 2 ATP vs 36 ATP c) ~136 ATP vs 36 ATP d) S'elimina només per la suor a) Cristal·litza i punxa el múscul b) Es transforma en àcid úric c) Es recicla com a combustible d) El pàncrees exocrí a) El ronyó exclusivament b) El múscul esquelètic actiu c) El fetge amb glucogen d) Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 29 Gràfica dels components principals de la despesa energètica diària. El cost energètic total es desglossa principalment en tres fraccions metabòliques ben diferenciades: Metabolisme basal (MB): Representa el manteniment vital en repòs absolut.

Constitueix entre el 60% i el 65% de la despesa energètica diària en persones amb activitat moderada, i pot assolir fins al 75% de la despesa energètica diària total en individus completament sedentaris. Termogènesi de l'activitat física: Representa vora el 25% del total en estils de vida moderadament actius, variant àmpliament en funció del moviment diari. Efecte tèrmic dels aliments (TEF): Suposa aproximadament el 10% de la despesa calòrica total, vinculat al processament dels nutrients.

ESQUEMA Components de la despesa energètica diària Metabolisme Basal i Importància del Teixit Muscular El metabolisme basal és la quantitat mínima de calories cremades en condicions de repòs per garantir les funcions biològiques indispensables per a la supervivència, com la circulació sanguínia, la respiració i la regulació cel·lular.

Metabolisme Basal 60-75% del total per a funcions vitals Activitat Física Termogènesi per moviment i esforç Exercici programat Esforç esportiu planificat NEAT Activitat espontània no esportiva Efecte Tèrmic Aliments Aproximadament 10% per digestió Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 30 Els determinants principals de la taxa metabòlica basal són la massa lliure de greix, l'edat, el sexe i la superfície corporal. Les persones joves presenten taxes basals superiors a causa dels requeriments energètics del creixement.

En paral·lel, a mesura que s'envelleix es produeix una pèrdua de massa muscular a les extremitats i una redistribució del teixit adipós cap al tronc, la qual cosa redueix el consum calòric espontani de l'organisme. Esquema de flexibilitat metabòlica muscular davant el dejuni. L'acumulació de greix central altera el perfil lipídic afavorint la síntesi endògena de colesterol i minva la capacitat de mantenir un consum espontani eficient (per aprofundir en la flexibilitat metabòlica davant el dejuni, vegeu «Bases Fisiològiques — Homeòstasi, Hormesi i Adaptació»).

En canvi, preservar una elevada proporció de massa muscular permet conservar una taxa basal elevada, ja que el teixit muscular requereix una aportació contínua d'energia molt superior a la del teixit adipós. Gràfica de la distribució percentual de la despesa metabòlica basal. Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 31 Tot i que òrgans com el fetge (12%), els ronyons (8%), la melsa (6%), el cor (4%) o el cervell (3%) tenen taxes metabòliques intenses, la massa muscular esquelètica representa aproximadament el 39% de la despesa en repòs pel seu gran volum en el cos humà.

DEFINICIÓ El metabolisme basal (MB) és el volum d'energia necessari per sostenir exclusivament les funcions vitals d'un organisme viu en repòs absolut, sense considerar cap mena d'esforç físic voluntari. COMPROVA-HO 44 Per quina raó dues persones amb el mateix pes corporal total poden tenir taxes metabòliques basals molt diferents? Càlcul Predictiu del Metabolisme Basal Per estimar el metabolisme basal s'utilitzen diverses equacions matemàtiques validades basades en paràmetres antropomètrics: Fórmula de Mifflin-St Jeor On la constant de correcció per sexe és: Homes: Dones: (o segons variants d'arrossegament de càlcul).

Aquesta diferència de correcció respon al fet biològic que les dones presenten fisiològicament una proporció menor de massa muscular i un percentatge superior de massa grassa que els homes. Fórmula de Harris-Benedict Homes: Dones: ERROR FREQÜENT Confondre les unitats de mesura en aplicar Harris-Benedict o Mifflin-St Jeor provoca errors de càlcul greus. L'alçada s'ha d'introduir sempre en centímetres (cm), mai en metres, i el pes en quilograms (kg).

Termogènesi de l'Activitat Física i Efecte Tèrmic dels Aliments La despesa calòrica associada a l'activitat humana s'estructura en dos conceptes diferents: MB (kcal/dia) = (10 × pes en kg) + (6,25 × al ada en cm) ç (5 × edat en anys) + S S = +5 kcal S = 161 kcal 160 kcal MB = 66,473 + (13,751 × massa en kg) + (5,0033 × al ada en cm) ç (6,55 × edat) MB = 665,51 + (9,463 × massa en kg) + (1,8 × al ada en cm) ç (4,6756 × edat) Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 32 D'altra banda, l'efecte tèrmic dels aliments (TEF) és la despesa calòrica necessària per a la digestió, absorció i emmagatzematge dels nutrients ingerits.

Aquest cost varia de manera notable segons la naturalesa química del nutrient: Macronutrient Cost tèrmic relatiu Impacte metabòlic Proteïnes Molt elevat Exigeixen la despesa calòrica més gran durant el processament i degradació. Carbohidrats Moderat Cost metabòlic intermedi durant la digestió i utilització cel·lular. Lípids Baix Presenten una despesa energètica associada al processament molt reduïda. Així mateix, fraccionar la ingesta diària en més àpats (per exemple, 5 àpats enfront de 3) manté una activació més freqüent del component tèrmic associat a la digestió.

COMPROVA-HO 45 Què explica que dues persones de pes i feina sedentària similars cremin quantitats d'energia molt diferents al llarg del dia? Mètodes de Mesura i l'Equivalent Metabòlic (MET) Per quantificar de manera directa o indirecta la despesa energètica s'empren mètodes calorimètrics: Calorimetria directa: Mesura directament la quantitat de calor dissipada pel cos tancant la persona dins d'una cambra calorimètrica hermètica aïllada proveïda de circuits d'aigua. Calorimetria indirecta: Determina la producció energètica estimant l'intercanvi de gasos respiratoris (consum d'oxigen i eliminació de diòxid de carboni).

Les proves d'esforç esportives utilitzen aquest mètode analitzant els gasos ventilats. El consum d'oxigen ( ) expressa el volum d'oxigen utilitzat per l'organisme per unitat de temps i reflecteix l'estat energètic metabòlic. En un home estàndard d'uns 70 kg, el basal de repòs és d'aproximadament . A partir d'aquest valor es defineix l'equivalent metabòlic de tasca: en repòs en un adult estàndard. Aquest paràmetre permet quantificar la intensitat de qualsevol exercici físic com a múltiple directe del metabolisme de repòs. Exercici físic programat: Implica el cost calòric de l'esforç esportiu, la termoregulació associada i el deute d'oxigen posterior.

L'activitat física d'alta intensitat activa el metabolisme global i estimula una oxidació lipídica més gran durant la recuperació posterior. 1 Termogènesi no associada a l'exercici (NEAT): Comprèn la despesa de les activitats de la vida diària no esportives (caminar durant la feina, mantenir la postura, moure's espontàniament). La NEAT pot variar fins a 2.000 calories diàries entre dos adults de complexió semblant segons el seu patró d'activitat diària, avaluat mitjançant qüestionaris validats.

2 VO 2 VO 2 250 mL/min 1 MET equival a 3,5 mL O /kg/min 2 Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 33 De l'anàlisi de gasos també es deriva el quocient respiratori o relació d'intercanvi respiratori (QR, R o Q), definit com: Aquest quocient revela la font energètica que el cos està oxidant: Valor proper a 0,8 en condicions habituals de repòs (oxidació preferent de lípids). Valor proper a 1,0 durant exercici intens (oxidació preferent de carbohidrats; per als detalls sobre el llindar anaeròbic, vegeu «Bioenergètica — Vies Metabòliques i Rendiment»). PER RECORDAR-HO Associa sempre el valor 1 MET al consum basal estàndard de referència: .

Qualsevol activitat expressada en METs indica quantes vegades multiplica la despesa de repòs absolut. COMPROVA-HO 46 Quina informació metabòlica directa aporta un quocient respiratori (QR) proper a 0,8 davant un valor d'1,0? IDEES CLAU La despesa energètica diària total inclou el metabolisme basal (60-75%), l'activitat física (aprox. 25%) i l'efecte tèrmic dels aliments (aprox. 10%). El múscul esquelètic és el principal responsable de la despesa basal entre els teixits corporals, representant aproximadament el 39% de les calories cremades en repòs. L'equació de Mifflin-St Jeor resta 161 kcal (o 160 kcal) en dones degut a una proporció menor de massa muscular i major de teixit adipós.

La termogènesi no associada a l'exercici (NEAT) pot generar variacions interindividuals de fins a 2.000 calories diàries. El cost digestiu de les proteïnes és el més alt de tots els macronutrients. Un equivalent metabòlic ( ) correspon al consum basal d'oxigen d'aproximadament . COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 47. Quina fracció energètica pot assolir fins al 75% del consum calòric diari total en individus sedentaris? 48. En què es diferencia la calorimetria directa de la calorimetria indirecta? 49. Com s'expressa el valor d'1 MET en unitats relatives de consum d'oxigen?

QR = mL O consumit 2 mL CO eliminat 2 3,5 mL O /kg/min 2 1 MET 3,5 mL O /kg/min 2 Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 34 Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 50. Quin percentatge de la despesa energètica total correspon a l'efecte tèrmic dels aliments? 51. Quin teixit o òrgan té el pes percentual més gran en el metabolisme basal? 52. Com es defineix un equivalent metabòlic de tasca (1 MET)? 53. Quin nutrient té l'efecte tèrmic més alt en ser metabolitzat? 6 Adaptacions Respiratòries — Gasos i Dinàmica Ventiladora EN ACABAR SABRÀS Distingir els components dels volums i capacitats pulmonars i calcular la ventilació minut.

Interpretar el quocient respiratori com a indicador del combustible metabòlic oxidat. Explicar l'efecte Bohr sobre la corba de dissociació de l'oxihemoglobina durant l'exercici. Descriure el control quimioreceptor que indueix la hiperventilació per compensar l'acidosi. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 54 Per què comencem a respirar molt més ràpid i profund abans fins i tot que ens falti oxigen a la sang? L'aparell respiratori actua com a pont indispensable entre l'aire exterior i el metabolisme cel·lular dels teixits actius.

Durant l'esforç físic, la demanda de captació d'oxigen i d'eliminació de diòxid de carboni creix de manera exponencial, fet que exigeix ajustos integrats en la mecànica ventilatòria, el transport sanguini i la regulació àcid-base.

Menys de l'1% a) Entre el 25% i el 30% b) Fins al 60% c) Aproximadament el 10% d) Ronyons a) Múscul esquelètic b) Cervell c) Teixit adipós visceral d) 3,5 mL O2/kg/min a) 250 mL O2/kg/min b) 1,0 mL O2/kg/min c) 10 mL O2/kg/min d) Greixos saturats a) Carbohidrats simples b) Proteïnes c) Aigua d) Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 35 ESQUEMA Organització de la dinàmica respiratòria en l'exercici Esquema dels nivells de ventilació pulmonar, respiració externa i respiració interna tissular. Consum d'oxigen (VO2) i quocient respiratori (QR) El consum d'oxigen (VO2) mesura el volum net d'oxigen que l'organisme capta, transporta i utilitza per unitat de temps.

Expressa fidelment la intensitat dels processos oxidatius corporals. En repòs absolut, un adult estàndard d'uns 70 kg presenta una despesa basal propera a 250 mL/min, magnitud que equival a o a 1 MET (unitat d'equivalent metabòlic; vegeu «Despesa Energètica — Metabolisme Basal i Termogènesi»).

Paràmetres metabòlics VO2, VO2 màx i Quocient Respiratori Mecànica ventilatòria Volums, capacitats i VE minut Transport de gasos Oxihemoglobina i ió bicarbonat Regulació central Quimioreceptors i compensació àcid-base 3,5 mL O /kg/min 2 Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 36 A mesura que la potència mecànica augmenta, el consum d'oxigen s'incrementa de forma lineal per abastir energèticament el treball de la musculatura implicada. Gràfica de la relació lineal entre la potència mecànica i el consum d'oxigen.

El quocient respiratori (QR) reflecteix la proporció entre el diòxid de carboni expulsat i l'oxigen consumit: Aquest valor informa sobre el substrat energètic predominantment degradat en cada instant: Quocient respiratori (QR) Carbohidrats (%) Greixos (%) Energia produïda (kcal/L O ) 0,71 0,0 100,0 4,69 0,75 15,6 84,4 4,74 0,80 33,4 66,6 4,80 0,85 50,7 49,3 4,86 0,90 67,5 32,5 4,92 0,95 84,0 16,0 4,99 1,00 100,0 0,0 5,05 En estat de repòs basal, el QR oscil·la habitualment entre 0,78 i 0,80, senyal del predomini de la combustió d'àcids grassos. En canvi, quan l'esforç físic incrementa la seva intensitat, els carbohidrats passen a ser el combustible principal i el coeficient s'aproxima a 1,0.

QR = O V̇ 2 CO V̇ 2 Fisiologia de l'Activitat Física: Apunts i Guia d'Estudi 37 COMPROVA-HO 55 Què significa fisiològicament que un esportista tingui un QR de 0,85 durant una prova submàxima? Consum màxim d'oxigen (VO2 màx) i adaptació a l'exercici El consum màxim d'oxigen (VO2 màx) representa la taxa límit a la qual l'organisme pot captar oxigen de l'atmosfera, transportar-lo pel torrent sanguini i utilitzar-lo activament a la musculatura en contracció. Es considera el marcador de referència més sòlid de la potència aeròbica i de l'aptitud cardiorespiratòria d'un esportista. DEFINICIÓ El VO2 màx és el sostre fisiològic del transport i…