EL CUERPO HUMANO
FUNCIONAMIENTO producci6n de energia muscular
I sistema ATP-CP o anaer6bico alactico
aer6bica anaer6bica
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sistema anaer6bico lactico 0 gluc6lisis anaer6bica
sistema oxidativo o aer6bico
1 Aspectos generales del aporte energetico EI movimiento del cuerpo h u man o, como ya sabes, se ini cia a partir de u na con tracci6 n mu scul ar. Para con tra erse, el muscul o transforma la energfa qufmica que pro ced e de los alimentos en energfa me cani ca y en calor, con u na gran eficiencia e n e rge tica, EI movimiento, pues, es un proceso que req uiere energfa. En esta u nidad co noceremos de que manera produce el muscu lo la energfa que necesita pa ra funcionar, es decir, las dis tintas formas de aporte energe tico .
1.1 Las necesidades
energeticas del cuerpo humano
Adernas del funcionamiento de los 6rganos vitales, el movimi en to es la causa pri ncipal de las necesidades energeticas del cuerpo human o. Co mo h em os dicho, e l movimi ento se produce gracias a la contracci6n muscular, que es un proceso qu e emplea mucha energfa. Esta energfa la produce el cu erpo y 10 hace e n el mismo rmiscu lo , a trav es de u n os procesos qufmicos q ue explicare m os a con tin uaci6n.
Recuerda: I a cootracci60 mllsclJlar
: La co~t ra c c i 6 ri rh G ~ c u l a r es el resuitadddelrh6vk ' masculo relajad; •.,," rniento a~ 'los ic6'ffip6rl ente s internes 'dJl ffiustG lo,: -<&~.en ' el ~rnb i tol :de ;l a~\miofibrilas lTJusc ~ia i~ s . . _ ....--:~"±~ , Estas e~f~ n f 6~rri ,jda s 'pbr dos p ro t e in a s':I ~ iicti Aa , ...," '. :.," -l 1" ':" ",:'» ' -' ,,:, "'y, la miosina, que se despiazan entre sLparac(jntraer 0 'relajar elmusculo,cuando re c i be n ' l a" o r d ~ o " . . :'.. .."'> .... , 0:', ,'.:, )"< nerviosa\'CClrreSli6ndiente y la energfa necesariar En los , m u ~ c u IO s · e S q ue l ~ ti C O ? ,ii, e s te ., rn ov i mi e o t o ;: implica ' , u Tla t en s i § n erl ~us~ e xt re rri o S' que••pro'voca; ,'Que los ' h ~ e s o s , s e' m u e v a ri ' y;;,d'e': este, modo;, sej : co.n s iga ~ l· nlo vi ry, i e ri to deseado . ~ . , :'5: / ' i" )' ' b -,-:-: ,.,.--.,- :;--:;--:;--:;--:;-'C""7"'""""",-:-c-' : ~< ~ ~. - . -_-» >. ' .,:' : " <. ~: -"
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Las contracturas musculares 0 rampas avisan de un trabajo fisico excesivo. Cuando se producen, hay que descansar y tomar los nutrientes necesarios (H 20 y sales minerales) para recuperarse. Las agujetas son pequefia s rnicrorroturas de los rnusculos, que se pro ducen por distintas tensiones en ejercicios a los que el rnu sculo no esta adaptado. EI des canso activo y un entrenamiento continuo y correcto serviran para regenerar el rnusculo y evitar que aparezcan de nuevo.
Las m ateri as primas que el cue lVo utiliza par a obtener la energfa necesari a provienen de los alime n tos, qu e, en el apa ra to digestivo, se transforman en nutrientes 0 principios inmediatos. Los nutrientes con fu nciones ene rge ticas son: - >
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Los glucidos 0 hidratos d e carbo no , que se tran sfor maran en glu co sa. Mientras n o se em plea, la gluco sa queda almacenad a en el higado e n form a d e gIu cogeno hepatico , en el mism o rmiscu lo e n fo rma d e gIucogeno muscular y, tarnbien , en el tejido ad iposo en fo rm a d e lipidos. Los lipidos, que se tr an sforrnaran en acidos grasos, qu edaran alm acenados en el tejido adi poso h asta que se n ecesiten. Las proteinas, que se tran sforrnaran en arninoaci dos, pasaran a la sa ngre para se r utilizad as co mo fu ente energe tica e n caso de necesidad .
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Capacidad
Iransfoimaciorr Tipo
Alimento
energetics
glucosa y glucogeno
monosacaridos, disacaridos, polisacaridos
miel, fruta s,verdu ras, leche, azucar, pasta, cereales, legumbres
energetica
acidos grasos
00
saturados, saturados
mantequilla, manteca, aceites vegetales
estructurales, enzirnaticas
carne, huevos,pesca do.l eche...
energetica, estruc tural, reguladora
12
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arninoacidos eozimas
estructural, reguladora
calcio, sodio, pota casi tadas los sio, fluor, hierro, etc. alirnentos y elagua
reguladora
hidrosolubles, liposolubles
ca sitodos los alimentos
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I
vitamina sYminerales
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',aparato digestivo
tejido adiposo
transformaclon, transporte y almacenamiento
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I
provision de energia en el rruisculo
CICLO 'DE KREBS
AI emp ezar el ejercicio las sus ta nc ias que se utilizan son: -+
-+ -+
-+
Las d erivadas de la glu cosa: glucogeno (almacenado en el rrniscul o) y glu cosa (circ u lando en la sangre) . Los amin oacidos, provenientes d e las protein as. Las grasas acu m uladas en el tejido ad iposo (que intervi enen tras 20 0 30 minutos d e tr ab ajo co n tin uad o) . El glucogeno h ep atico , almacen ado en el higado .
P.roceso de aoorta cion energenca, "AhfltJdes, .: .: ; v~ l on~ s y jlormas ' S61 0·' ti ~~ alimeota i(; ioh ~o d e ra d a y • , va~iada es \lal i da ~,, /- - ._ ,
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' 'para t()das las' ' ' necesidades'del tlJ~ rpo ysu ' bu e o
Sielindividuo agota las reservas deglucogeno hepatico, el rruscuio continua funcionando correc tamente, pero se produce un efecto negativo en el sistema nervioso, ya que las neuronas tam bien necesitan energia -que proviene de estas reserves- para trabajar. En esta situaci6n, conti nuar con la actividad resulta muy peligroso, puesto que el sistema nervioso no avisa cuando el organismo entra en un estado defatiga excesivo 0 cuando selesionan las fibras musculares.
fuhcicinamiento. " 'Una alimeotaci60'. equiiibrada y uo , conserno moderado deeoergia eo la actividad fisica con !r,ibuirao a mantener elpe so Y,la salnd. .
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_ _ __ _ _ _ _ _ __ _ _bwILLJoq4l.IJLle_lc..-+Uoid,ui.l. l FI cllerpo bllffiano
1.2 EI ATP Los nutrientes que llegan a la celula muscul ar a tr aves d e la sangre reacci onan quimicam ente por la influen cia d e unas m o lec ulas d e estructura protei ca que co n trolan el p roceso , llam adas enzimas. Todas estas reaccion es quimicas d el interior de la celula sirve n para producir una rnolecul a que acumula e ne rg ia y qu e esta e n di sposici6n d e ser utilizad a in rnediatam en te: el adenosintrifosfato , tambien llamad o ATP. La estructura molecular d el ATP se basa en el enlace d e un a mol ecul a d e ade nosina y tres molecul as d e fo sfato 0 acido fosf6rico. Los fosfat os es tan unidos p or unos en lace s qu e con tie ne n una gra n can tida d d e energ ia. Cu ando el ATP ro m pe uno d e los tres e nlace s, se lib era la energ ia qu e con tenia y se co nvierte en ADP 0 adenosindifosfato. '
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Aff§ ADP + ~ .~ e.nergia utilizable. .
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Ampliaci6n: La molecule de ATP
COnlO "y~s'abe's;eINP •. se. compon~ 'defuria rnolecula'de .acieno'Sin~(f?rrnada.porla ~
b~se nit'~Ogeriada~denina yelmo'n()sac~rid() ;ib()S~) yun comPlejode t ;esridicales fosf6ricos ;'L()~dosultimos' radicaiesfbsf6'ricos,e~tan :unidosa · la ·a1·e ~~~ iha:por unos . enlaces\ ,icos 'en' ~'n ergra, que's~ I,ib~ia :ai••~?mp~rs~e ' eLenlace,lo ';cualse"produce'coD ,' granfa~ilidad. Cadauno de esto{'enl~5~s ~ontiene 8 ~OOOCa l?'r faS: P iJr : '~ ol 'd~' ATP, muchas::'mas quec ~alquier otro ·e·nI~C~~ .•.,U~a :~'ei'emple~da ,lei ' erier~ia l, ib er;d ; .·.~ LAbp · y el fosfato,Hberado entrande .nyeito enlamitocongria' paras'er ., r~siritetiza d 6 s ' e nAtP, °se aImaC~rlan :enformade fosfocr~atfria, '(pd.' Todoeste 'i)roce ~,o se 'r~ bite una y;btrai ve~ . 'Poreste motfvo ,aIArp se I~Uarria '~o~ed~ ~~ ~rg~tica: de la' 'd~ lu'la , ya que' s~ . PLJeder~rio~arre'petidamente :
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1.3 Las vias de obtenci6n de la energia EI ATP, co mo h emos visto , es la fue n te inmediat a d e e nerg ia para producir la co n tracci6 n muscular, y se obtien e a traves d e d os vias p rin cip ales: la via aero bica y la via anaerobica, ~ a) La via aerobica Com o ya sabes , aerobico sign ifica «co n oxigeno», U n trabaj o aer6bico es aq ue l en el que se produce un co nsu mo de oxige n o d u rante el proceso d e obtenci6n d e la e nergfa , po r 10 que a esta via tambien se le llam a via oxidativa.
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El siste ma cardio rrespirato rio proporcio na el oxige no que
requiere el m uscu lo, a traves de la san gr e , para ob te ner
e nerg ia durante la ac tividad . El oxige no JIega a las ce lu las
musculares y se ini cia un proceso quimi co muy eficie n te de
sintesis del ATP. Este pro ceso n o produce ATP de form a
in m ediat a , sino que tarda unos tr es minutos en compl etarse.
Por ta n to , la via ae r6 bica d e o btenc i6 n de la energia s610 se
utili za en ej ercicios de median a 0 larga duraci6n (a partir de
3 min ) . Po r la via aer6bi ca, la ene rg ia emplea da se va re po
ni endo regularm ente y, asi, el esfuerzo puede p rolonga rse
durante mas tiempo.
~ b) La via anaerobica
Anaer6bico significa «sin oxigeno». En las activida des anaerobi
cas, el rmiscul o necesita tal cantida d de oxigeno 0 tan ra pida
mente , qu e el sistema cardio rrespira torio no pued e suminis
trar la can tidad suficien te 0 no pued e hacerl o con la suficien te
rapidez. En este caso, el organismo pone en mar ch a o tros sis
tem as de obten ci6n de ene rg ia qu e no requieren oxigen o, que
co nocemos co n el n ombre de via anaerobica.
Los musculos, pues, puede n o b te ner la en e rgfa de sustancias en er
geti cas que no n ecesitan ox ige no para lib erar la ene rg ia y que se
e nc ue n tran almacenadas en el musculo. Estas sus ta nc ias duraran un
p eri odo co rto de tiempo (hasta 3 mi n) , durante el cual el musc ulo
co ns u me energfa, p ero n o la rep one. Se ge nera, asi, 10 qu e co noce
m os co mo deuda de oxigeno. Co mo veras a co nti n uaci6 n , los siste
mas de obtenci6n de ene rgia que utilizan la via anaer6bica so n: el
siste ma anaerobico alactico y la glucolisis anaerobica,
Recuerda: La re sistencia aer6bica v anaerobica
L~'re~i~t~ndaesJna cu~ l ida(roc~pacidadfnotriz del cu~'t~o ·human~' ~ .uncon,~dne'lli~ ' •.b~ skoide ,la c()ndi Ci6 n fisica.;COrno 'el resto"de capacidades condicionales (fuerza y ' .•..veloCidad) , est~ , jnt in;a rn~r te :Iigada alo s'procesosmetab6licos.que 'se•.pollei1,;eri.,n,ar-·.' clladurante"el ejerticio ~;As i 'pue's; puede .ser de dos;'tipOs:: i> ' " , ' ; .: ,...'
Folo superior: ejemplo de actividad aerobica. Foto inferior: actividad anaerobica.
Resi~tencia aer6bica'(Es lei capacidad del c ~erpo h~m~~i~ o para mantener. ~n es hj~'rzode'baja '6m~9i'~ha idtensidadidei30a' .1]6 p(nlirl)/de .• duraci6n media'olarga·, • (a'pa'rtirde} ~in),obieniendo 'laenergfane'cesai-iaenpresericia ' de.oxfgeno:Las ca . •.•• -, rreras,d~ .Ia rga,'di?tancia, eI Siclismo eQ·.carceterCl';, esquf de fondo ; el·.excursionis-, , •
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~h~la"_tq~ !Ie~l . :.[!iriidad..1.1EI c!lerpa hllrnana
1
2 Los sistemas de produc cion de la energia muscular Co mo he mos vista an teriormen te, las vias para obtener la en ergia que nece sita el rmiscu lo res ponden a los d os tip os de meta bo lismo, segun haya p re sencia a n o de ox igeno: aerobico y anae robico. Estas d os vias estan intimamente liga das y pueden actuar sirnultaneamente a consecu tivamen te . Veamos, pues, p a r media de q ue siste mas el rmisculo p ro duce energia en ca da una d e las vias.
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Sistema deproduc· ci6n i!er6bica. Prueba del Raiverd.
2.1 Sistema ATP-CP
0
ariaer6bico alactlco
Este sistema anaerobico d e obtencion d e energia se lleva a cabo sin utiliza r oxi ge na y sin producir sus ta nc ias resid uales (ac ido lactic o ). En prime r lugar, en el momen ta d e iniciar eI ejercicio , la energfa m as in rne di a ta se obtiene d e las rno le culas d e ATP que quedan en re serva e n el m use u lo , q ue son muy limitadas y d uran unos 6 segundos. In m edi ata m ente despues , se pone e n m arch a e l mecanismo d e la fosfoc reatina (PC) , que es un com puesto macroe ne rge tico que se d egrada lib e rando la m olecul a de fosforo, q ue se u n ira al ADP para fo rmar AT P.
EI ATP resintetizado par m edia de es te siste ma puede ser utilizad o d e for ma bastante rapida, hasta q ue se ago ten las reservas de fosfocreatina. Si la intens i dad de la actividad es alta, la duraci6n de esta fuen te de energfa no puede su pe rar los 20 a 25 segu ndos de esfuerzo co n tin uo.
Con un minuto de reposo, las reservas de ATp·PC se recuperan hasta un 80-90 % de su valor inicial. Por ello, el sistema de entrenamiento fraccionado de la resistencia anaer6bi ca se basa en periodos de trabajo y de recuperaci6n alternos, ya que se pone en marcha el metabolismo anaer6bico, que hace incrementar y recuperar con mayor rapidez las reservas de ATP y PC musculares.
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2.2 Sistema anaerobico lactico
0
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glucolisls
rnusculo
anaeroblca Cuando las reservas de ATP y fosfocrea tina (PC) se ag o tan , el rmiscul o utiliza el gluc6ge no muscular almacenado. Se ini cia , asi, un proceso qufmico d e degradaci6n de la glucosa, llamad o gluc6lisis, que proporciona la energfa necesari a pa ra que se realice la sintesis del AT P en el rmiscul o d e for ma anaer6 bi ca (sin oxfge no) . Este proc eso p roduce d os molecul as d e ATP por cada mo lec ula de glucosa y acido lactico,
sangre
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lactato
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La u tilizaci6n d e esta via produce u na gra n fat iga muscul ar, debido a la acu m ulaci6 n de ac ido lactico en el rmisculo y en la sangre (acid osis) , acido que va sien do resintetizado mediante la llegada de ox fgen o al rmisculo. Este siste ma se u tiliza en tre los 20 seg undos y los 2 0 3 minutos de trab ajo intenso.
higado
Cicio liktico.
Cada individuo tiene un determinado nivel de tolerencia por 10 que se refiere a la presencia de acido lactico en el rnuscolo y en la sangre. La producci6n deacido lactico en un eiercicio anae r6bicodepende decada persona y del entrenamiento que realice. Asi, para verificar el estado de entrenamiento de los deportistas de elite, se comprueba el nivel de acdo iactico. tras efectuar ejercicios anaer6bicos, mediante un analisis de sangre. Si el nivel deacidosis (concentraci6n de acido lactico) se mantiene a niveles normales 0 disminuye y elrendimiento deportivo rnejora, sig nifica que se asimila el entrenamiento y que mejora la resistencia anaer6bica. Si, par el contra rio, el nivel deacidosis aumenta y baja el rendimiento, se debera revisar el tipo deentrenamiento.
2.3 Sistema oxidativo
0
aeroblco
Consiste en la oxidaci6 n de la glucosa y de los ac idos grasos m edi ante el ox i geno que en tra en la celula . Esta via tambien se llama sintesis mitocondrial por que el p ro ceso d e sin tesis d el ATP se Ileva a cab o en el interior de la mitocon dria, gracias al cicIo de Krebs, Las mitocondrias, pues, son las [abricas p roduc toras d e ATP que ex isten en el cito p lasma de todas las celu las musc u lares . Su numero varia segun las necesidades y el en tre namie nto. La producci6n de e ne rgfa mediante esta via se inicia cuando empieza el ejer cicio pero no se completa hasta tres mi n u tos despues, aunque puede co n tinuar mientras duren los n u trie n tes y Ilegu e suficie n te oxfge no a las celu las. Asi pues, mientras el rrniscul o consu me en ergfa, la va rep oniendo co ntin ua men te y se puede m an tener el esfuerzo durante much o m as tiempo. A traves del siste ma ox idativo, se prod ucen 36 molec ulas d e AT P por cada molecula de glucosa.
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La mitocondria, cresta
membrana interna
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proc ~so s e, ~o ~oce c ~n ~lno m b ~ed e cadenarespiratoria ;rr; it~ condrial. .
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Actitudes, valores y normas
Como bas poddo cornorobar, todas lasvias de obteo- ' ci6n de la energia actuan sucesiva mente, segun la duraci6n dela acti vidad fisica. Para mantener un buen nivel fisico, se debe trabajar demanera que sepongan en funcionamiento todos los sistemas deproducci6n de energia, aer6bicos y anaecQbicos.
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Con el entren amiento, aumenta el nurnero de mitocondrias de la celula y, por tanto, se incrementa la capacidad de formaci6n de ATP en el rnusculo. EI entrenamiento tarnbien hace aumentar el nurnero de vases sangufneos, con 10 que mejora la lIegada de sangre al rrusculo y, por tanto, la cantidad de nutrientes y oxlgeno necesarios para la obtenci6n de energfa. Resumiendo, con el entrenamiento mejora la capacidad de trabajo del rnus culo y, en con secuencia, la eficiencia motriz del individuo.
2.4 Aportaci6n energetica durante el ejercicio Como h emos visto a 10 largo de toda la unidad , las vias que aportan energfa al rriusculo para produ cir el movimien to n o ac tuan in de pendien temen te una de la o tra. Es decir, al ini ciar cualq uier tip o d e ej e rc icio, el organ ismo uti liza siem p re la via anaerobica p o rq ue es la mas inmediata , p ero al mism o tie m po pon e en march a la via ae r6 bica, a partir del oxfgeno que entra a traves de la resp i rac i6n. El oxfgeno que llega al muscul o permite eliminar el aci do lactico, ge nerado al prin cipia de l esfue rzo, y producir la energfa n ecesaria par m ed ia d e la via aerobica , que es la m as efectiva. Asi , el trab ajo se pued e p ral o ngar duran -te h o ras.
FI c1Jerpo hllmano '
frecuencla .e , intim sid aa .~~ f flur.ac,i6ni..~ I~ci d o s i ~~ eje mplo " . ~ ~ ~, ;' ~ ~ [acido la<:ti,:o) If ,::. ','-' '.", cardiaca .~ " 'j. l!:f'it~ i ,,; . ,::~~~
sistema
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via anaer6bica
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via'lmixta "'''
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inferior a 170 pj min
oxidativo
via aer6bica .
'C',
anaer6bico alacticoATP + + CP maxima anaer6bico lactico 0 gluc61isis anaer6bica gluc61isis y 170 p/rnin oxidativo
(
95-100 %
hasta 30 s
carrera de velocidad
85-95 %
de 30 s a 1 min 30 s
80 %
de 1 min 30 s mediana a 3 min baja
inferior al 70 %
mas de 3 min
descenso de esqui alpino
maxima
baja
0
ejercicio de gimna sia rftmica una etapa ciclista
~,
Actuaci6n conjunta de los dis· nntos sistemas deproducci6n de 1aenergia,
Reservas energeticas 100 % anaer6bico alactico
oxidaci6n
muscular , , v
50 % +-~------,'-';---------;,A.,--------------
: anaer6bico lactico Actitudes , valores y normas
o
20
40
60
80
100
120 segundos
En fu n cio n d e la in te nsid ad y la d uracio n d e la activid ad fisica , predorninara m as u n via u otra: --+
Si e l ejercicio es intenso y muy co r to (menos d e 1 m in 30 s), el m usculo u ti liza ra tan solo la via anaer obica , p u es no tendra tiempo de prod ucir e ner gla po r la via ae rob ica, co m o en el ca so d e las ca r re ras d e velo cidad .
, --+
Si el ejcrcicio tiene u n a d u racio n m edia (e ntre 2 y 3 min) 0 es de in te nsi d ad mod erada, co n flu ira n ambas vias d u ran te un tiempo, como e n el caso d e las ca rreras d e medio fondo , un partid o d e cuaqu ic r d eporte colectivo 0 un ejercicio d e gimnasia . Es 10 q ue lIam am os via mixta.
--+
Si eI ejerc icio es d e inte nsid ad m edia 0 baj a , pero d e larga 0 muy larga d u racion (m as d e 3 min ) , cu a n d o se h ayan agotado las vias an ae rob icas al principio d e la actividad, el predominio sera d e la via ae r obica, como e n el ca so d e las ca rreras d e fondo 0 e l ciclism o en carre te ra .
Cada persona -tiene un nivel de condicion fisica ,determinado, segun el grade de entrenamiento, que deterrninara su capacidad rnetabo lica. Debernos co nocer el nivel maxi mo de esfuerzo que podemos reali zar, segun la capa cidad aer6bica y anaer6bica que tenemos, ya que es peligrosoreali zar actividad fisica muy intensa a de larga duraci6n sin conocer nuestro grado de condi cion fisica actual.
19
___ _ _ __ _ _ _____.JJhw..l o"1qlUlle"--'-4Ul1illad~'LI l FI cllerpo hllmano
"
Para ten er una idea mas clara de la intervenci6n conjunta que Ilevan a cabo las
diversas vias d uran te el ejercicio, observa algunos ejemplos de varios d eportes
muy practicados que aparecen en el gnifico siguiente:
anaer6bica (sin oxigeno)
%aer6bica %anaer6bica
Carrera
0
10
100
90
I
I
100M
80
aer6b ica (con oxigeno)
ambas
30
40
50
60
70
80
90
100
70
60
50
40
30
20
10
o
I
I
200M
400
800M
1500M 3000M
50M
100M
200M
400M
Nataci6n
I 5000M
I
I
800M 1500M y por encima
Otros deportes
saltos lanzamientos halterofilia ejercicios de fuerza cic/ismo enpista
baloncesto futbol tenis
42,000M maraton