Metabolismo y bioenergetica de la actividad fisica
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METABOLISMO Y METABOLISMO Y BIOENERGETICA DE LA BIOENERGETICA DE LA
ACTIVIDAD FISICAACTIVIDAD FISICA
Dr. James Vallejo QuinteroDeportólogo
Asociado Facultad Medicina Deportiva Uni. Bosque
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Ciclo del Carbono y el Ciclo del Carbono y el Oxígeno en la biosferaOxígeno en la biosfera
CELULASFOTOSINT.
CELULASHETEROTR.
GLUCOSA
O2
H2O
CO2
ENERGIA SOLAR
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METABOLISMO BIOENERGETICA
REACCIONES: -CATABOLICAS -ANABOLICAS -ANFIBOLICAS -EXERGONICAS -ENDERGONICAS -EXOTERMICAS -ENDOTERMICAS
SISTEMAS: -AN. ALACT. O FOSFAGENO
-AN. LACT. O GLUCOLITICO
-AEROBICO U OXIDATIVO
LEYES DE LA TERMODINAMICA
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SIST-CARÁCT FUENTES DEM. EN INT INT.MAXIMA INT.IMPORTFOSFÁGENO ATP-CP NULA 2 a 5" 0 a 15 "
INTRACEL.GLUCOLÍTICO GLUCOSA 10 " 30 a 40 " 30 " a 2 ´
GLUCOGENOXIDATIVO GLUC.-LÍP. 1-3 ´ 2 A 5´ 2-3 ´ h/ Hs.
PROTEINAS
SIST-CARÁCT RECUPER. FACT.LIMIT. POT.MAX. CAPACIDADFOSFÁGENO 50%: 45 " AGOTAM. 9O Kcal/´ h/ 30 "
100%: 1-3´ CPGLUCOLÍTICO E: 60-90 ´ ACIDOSIS 3O Kcal/´ h/ 3-4 ´
NE: 120-180´ METABÓL.OXIDATIVO PERMAN. NUTRIENT 1O Kcal/´ Hs.- Dias
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOS SISTEMAS BIOENERGÉTICOS
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ENZIMASENZIMAS
HOLOENZIMA
COFACTORENZIMATICO
-IONES: Mg++Mn++Cu++ Zn++Na+K+
-COENZIMAS: FAD-FMN (B2) NAD-NADP (PP) CoA (Ac.Pantot.)
-GRUPOS PROST: HEM (Catal)
APOENZIMA
APOCOF
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PROCESOS REDOXPROCESOS REDOX
METABOLISMO INTERMEDIO
SINTESIS=ANABOLISMO DEGRADAC.=CATABOLISMO
-ATP +
-NADH+H+-NADPH+H+-FADH2-FMNH2
-NAD+-NADP+-FAD+-FMN+
COENZ.REDUC.
COENZ.OXIDAD
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FASES DEL METABOLISMOFASES DEL METABOLISMOPROTEINAS POLISACARIDOS LIPIDOS
AMINOAC. HEX.-PENTOS. AC.GR.- GLIC
PIRUVATO
ACETIL CoA
KREBS
NH3 H2O CO2
FASE I
FASE II
FASE III(ANFIB.)
ADP+PiATP
O2TR.. ELECTR
FOSF.OXIDNAD+
NADH+H+
H+
Niacina
Piruvato DecarboxilasaTiamina(B1)
FAD+FADH2
Rivoflavina(B2)H+ Citrato Sintasa
Ac.PantoténicoCoA
Citrato
TransaminasasPiridoxina (B6)
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CICLO DEL ATP - ADPCICLO DEL ATP - ADP
CATABOLISMO
ATPADP
O2COMB.
CO2
H2O
TRABAJOMECANICO
TRABAJO DE TRANSP.
TRABAJODE BIOSINT.
Pi
Pi
Pi
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METABOLISMO DE LOS METABOLISMO DE LOS FOSFAGENOSFOSFAGENOS
ATP 6 µmoles/g músculo
CP20 µmoles/g músculo
1) ATP + H2O ADP + Pi + E (46KJ)
2) ADP + PC ATP
3) ADP + ADP ATP + AMP IMP 4) C + Pi PC (en reposo)
ATPASA
CPK
AKNH2
AMP Deaminasa
ADP Y AMP +
ADP Y AMP y Ph bajo
+
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P PP~ ~
ADENOSINTRIFOSFATO (ATP)
C=NH
NHP ~
H3CN
CH2
COOH
C=NH
NH
H3CN
CH2
COOHADP ATP
FOSFOCREATINA CREATINA
TRANSFERENCIA DE FOSFATO
CPK
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TRANSFERENCIA DE P ALTA ENERGÍA
Fosfor.Oxidativa
-Glicerol 3-P-Glucosa 6-P-Glucosa 1-6 Bif.-Otras fosforilaciones
C ~P
CREATINA
P~
P~
ATP
ADP
CICLOATP-ADP
Succinil CoA
Fosfoenol-Piruv.
1-3 BifosfoglENERGÍA LIBRE ESTÁNDAR DE LA HIDRÓLISISDE ALGUNOS FOSFATOS ORGÁNICOS
Variación de Energía LibreCOMPUESTO KJ/mol Kcal/molFosfoenolpiruvato -61,9 -14,8Carbamilfosfato -51,4 -12,31,3 bifosfiglicerato -49,3 -11,8Fosfocreatina -43,1 -10,3ATP ADP + Pi -36,8 -8,8Glucosa 1-Fosfato -20,9 -5Fructosa 6-Fosfato -15,9 -3,8Glucosa 6-Fosfato -13,8 -3,3Glicerol 3-Fosfato -9,2 -2,2
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TOTAL FOSFConc Musc ATP PC ATP+PCmM/kg musc 6 17 23mM m.m.total 180 510 690
Energ.Dispon ATP PC ATP+PCkcal/kg musc 0,06 0,17 0,23kcal m.m.Tot 1,8 5,1 6,9
ENERGÍA DEL SISTEMA FOSFÁGENO EN EL ORGANISMO
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CONTENIDO DE ATP Y CP EN EL CONTENIDO DE ATP Y CP EN EL CUADRICEPS HUMANOCUADRICEPS HUMANOmg por 100 g de músculo (peso seco)mg por 100 g de músculo (peso seco)
REPOSO EJ.MOD EJ.INT.
2
8
2
4
2
0,050
1
2
3
4
5
6
7
8
[ ATP-CP](mg %)
REPOSO EJ.MOD EJ.INT.
SITUACION
ATP
CP
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ADAPTACIONES AL ENTRENAMIENTO ADAPTACIONES AL ENTRENAMIENTO DEL SISTEMA FOSFÁGENODEL SISTEMA FOSFÁGENO
INCREMENTO DE LA CONCENTRACION MUSCULAR DE ATP-CP
AUMENTO DE LAS ENZIMAS CPK Y MK INCREMENTO DE LA FUERZA MUSCULAR MEJORAMIENTO DE LA HABILIDAD Y
COORDINACIÓN (> GASTO ENERGÉTICO)
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METABOLISMO DE LOS METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS
1) GLUCOLISIS 2) GLUCONEOGENESIS 3) GLUCOGENOGENESIS 4) GLUCOGENOLISIS 5) GLUCOGENESIS
ATP
GLUCOGENO
GLUCOSA
PIRUVATO LACT
HEPATOCITO
152
3 4INS
GLUCAGCATECOL
INS
GLUCAGCATECOLSTH
GLUCAG.
+
INS +
-
-
+
INS-
+
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GLUCOLISISGLUCOLISIS
D-GLUCOSA PIRUVATO AC.LACTICO LACTATO + H+
CHO
HCOH
HOCH
HCOH
HCOH
CH2OH
COOH
C = O
CH3
COOH
HOCH
CH3
COOH- + H+
HOCH
CH3
L- Isomerofisiológico
pK= 3,9disociado a pH=7
PiruvatoDHNiacina
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Control de la Control de la Glucólisis Glucólisis
A) ENZIMAS LIMITANTES
B) DISPONIBILIDAD DEL SUSTRATO
-EXOKINASA KM: 100µM
-GLUCOKINASA KM: 10 mM
MUSC. HEP. Y MUSC.
-PFKADP - Pi - AMP
CITR. - ATP - AGCL
-PIRUVATOKINASA
-PIRUV.DH -LDH (> actividad) AEROBICA ANAEROBICA
[GLUCOSA] p: 5 mM
INSULINA
+
INSULINA+
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FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LA FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LA VELOCIDAD DE CAPTACION DE VELOCIDAD DE CAPTACION DE GLUCOSAGLUCOSA1) AUTORREGULACION DE GLUCOSA PLASMATICA: > O < 150 mg %
2) > [AGL]: AYUNO : < VELOC. CAPT MUSC. CARDIACO Y ESQUEL. (EF. RANDLE) PARA EVITAR DEFICIT CEREBRAL
3) TRAB. MUSCULAR: > VELOC. DE CAPT. MUSC. CARDIACO Y ESQUEL. (NO DEPENDIENTE DE INSULINA)
4) EF. HORMONALES: - INSULINA: > VEL.CAPT. MUSC. Y ADIP.(DIRECTAM) Y HEPAT. (IND.) -GLUCOCORT.: < CAPT. EN TEJ. PERIF. EF. PERMIS. SOBRE LIB. AGL (EF. RANDLE) + GLUCONEOG. (EF. PPAL.) -CATECOL.: < CAPT. GLUC. > LIBER. AGL (EF. RANDLE) > PROD.HEPAT -STH: EF. BIFASICO: AGUDO: SIMIL INS. CRONIC (ACROMEG.): < CAPT < SENS INSUL > LIB AGL (DBT II)
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GluconeogGluconeogéénesisnesis
PIRUVATO
PIRUVATO
OA
ASP MAL.
ASP MAL.
OAPEPCK
GLUC. G 6 P F 6 P F 1-6 DIP PEP
P C
F 1-6 DIPASAG 6 PASA
INSULINAGLUCAGONCATECOL.GLUCOC.
+ +- -
INSUL
GLUCAG+
-
1 3 6
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GLUCOGENOGLUCOGENO
GLUCOSA- 1 P
GLUCOSA- 6 P
GLUCOSA
UDP-GLUC
GLUCOSA - 6FOSFATASA
GLUCOKINASAEXOKINASA
FOSFOGLUCOMUTASA
GLUCOGENOFOSFORILASA
binact
Aaciva P
FKi
FKa P
PK A
4 AM Pc 5’ AMPGLUCAG(HEP)ADR.(MUSC) (RTA. L.)
GLUCAGON INSULINA
GLUCOGENO SINTASA
+
activa inactiva P
GSK
GSF
INSULINA+
PDE
+
METAB.METAB. DELDEL
GLUCOGENOGLUCOGENO
UDP PIRO FFF
+-
[CA++](RTA. RAP.)
+
-
+-
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Efectos del entrenamiento Efectos del entrenamiento sobre el sistema sobre el sistema glucolglucolííticotico- > ACT. FOSFORILASA Y EXOKINASA
- < ACT. LDH- = O > ACT. PFK- > SENSIB. BETA ADREN.- > DEPOS. DE GLUCOG.- CAMBIO DE LA CURVA DE POT. Y CAP. GLUCOL.- DESPLAZ. DE LA CURVA DE LACTACIDEMIA- > CAPAC.OXIDATIVA CARDIACA DE LACTATO- > CAPAC. ACLARAM. HEPATICO DE LACTATO (> ENZ. GLUCONEO, > VMC, = Q HEPAT.)- > ACLARAM. RENAL DE LACTATO -> ACLARAM. MUSC. INACTIVOS DE LACTATO--> [P- Y CH3O-] muscular (>amortiguación)--> [LACT] musc. y sang. Y > TOLERANCIA-- > FUERZA MUSCULAR
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ADAPTACIONES AL ADAPTACIONES AL ENTRENAMIENTO AEROBICOENTRENAMIENTO AEROBICO
CARDIOVASCULARESRESPIRATORIASSANGUÍNEASMUSCULARESDE LAS FUENTES ENERGÉTICASMETABÓLICAS
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ADAPTACIONES DE LAS ADAPTACIONES DE LAS FUENTES ENERGÉTICASFUENTES ENERGÉTICAS
> CONCENTRACIÓN GLUCÓGENO > CONTENIDO ENZ. GLUCOLÍTICAS > UTILIZACIÓN EN EJERCICIO
> CONTENIDO TGIM: HASTA 1,8 VECES > CONTENIDO PTAG Y CARNITINA TRANSLOCASA < CONC. DE MALONIL Co-a (INHIB.CARNITINA) > ACTIV. ENZ. LIPOLÍTICAS (LHS Y LPL adip: 70 %) > CAPAC. LIBER. AGL DEL ADIPOCITO > ACT. ENZ. BETAOXIDATIVAS (TIOLASA) > CAPACIDAD OXIDATIVA AGL: 30 % > UTIL. DE AGL CON AHORRO DE GLUCÓGENO < [LEPTINA] P : FACTOR DE SACIEDAD
> ACTIV. ENZ. QUE OXIDAN LEUCINA h/ ACETIL-CoA > ACTIV. ALANINA PIRUVATO TRANSAMINASA
< CATAB. DE A.A. (< NH4 - < UREA - < OXID. AA)
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METABOLISMO LIPÍDICO
TG
AGLGLICTG
AGLGLIC
ADIPOCITO
CAPILAR
MIOCITO
TG
AGLGLIC
LPL
LHS
ENTEROCITOHEPATOCITO
TG
AGLGLIC
TG
AGLGLICIns
+
CatecCortSTHT4
+
ATP
PT
CAT
Malonil CoA
GLUCOSA
GLUCOSA
GLUCOSA
G-3P
-
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Metabolismo Metabolismo lipídico lipídico Interacción en el adipocitoInteracción en el adipocito
GLUCOSA
PIRUVATO
Alfa Glicero-P
TG
GLICEROL
AGLACIL-CoA
GLICEROLMEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA
AGLGLUCOSA SANGRE
ADIPOCITO
GLUCÓLISIS
CICLO TIGLICERIDO- ACIDO GRASO
Reesterificación
Lactato
+
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Metabolismo Metabolismo lipídicolipídicoRegulación predominante en Regulación predominante en reposoreposo, en , en
músculomúsculoCICLO GLUCOSA-ACIDOS GRASOS (DE RANDLE)AGL
AGL
Acil CoA Acil CoA Acetil CoA
Piruvato
Piruvato
PDHPDH
Glucosa
Glucosa 6-P
Fructosa 6-P
Fructosa 1-6-P
Glucógeno
PFKPFK
CAT I
CAT IICitrato
-
-
-
CITOPLASMACITOPLASMA
MITOCONDRIAMITOCONDRIA CTCCTC
BETAOXIDACIÓN
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Metabolismo Metabolismo lipídicolipídicoRegulación predominante en Regulación predominante en ejercicioejercicio, en , en
músculomúsculo
AGCL AGCL Acetil CoA
PiruvatoCAT I
CAT IICitrato
-
MITOCONDRIAMITOCONDRIA
CTCCTC
BETAOXIDACIÓN
Malonil CoAMalonil CoA-
Acetil CoAACCACCGLUCOSAINSULINA
+ADRENALINA
AGCM AGCM
GLUCÓGENO
GLU
CÓ
LIS
ISG
LU
CÓ
LIS
IS
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Efecto de la Intensidad del Efecto de la Intensidad del Ejercicio sobre el Ejercicio sobre el Metabolismo de las GrasasMetabolismo de las Grasas
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Entrenamiento y Oxidaciòn Entrenamiento y Oxidaciòn de Àcidos Grasosde Àcidos Grasos
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LEPTINA Y EJERCICIOLEPTINA Y EJERCICIO
LEPTINA TEJIDO ADIPOSO
LEPTINA PLASMÁTICA
HIPOTÁLAMO
R Ob-R
SACIEDADRTA. INMUNE
LIB.FACT.CRECIM. DESARR. SEXUAL
LIB.CORTISOL
R BETA3
+
-
-EJERCICIO-DIETA HIPOC.-PERD. PESO
-FNT-OBESIDAD
+
LEPTINA
PLAQUETAS
R BETA3
CATECOLAM.
+
AGREGACIÓN LEPTINA = SACIEDAD
Sme.Resistencia a leptina en Obesos
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ADAPTACIONES SANGUÍNEASADAPTACIONES SANGUÍNEAS INCREMENTO ABSOLUTO DEL VOLUMEN
SANGUÍNEO, PLASMÁTICO Y DE LA HB. AUMENTO DEL VOLUMEN INDIVIDUAL Y LA
CANTIDAD TOTALDE ERITROCITOS DISMINUCIÓN DEL HTO Y HAPTOGLOBINA DISMINUCIÓN DE FE++, TRANSFERRINA Y
FERRITINA AUMENTO DEL 2-3 DPG AUMENTO DE RETICULOCITOS POR EPO Y STH DISMIN.DE FUNCIÓN LEUCOCITICA CON
INCREMENTO DE CELULAS NK DISMINUCIÓN DE LOS MECAN. HEMOSTÁTICOS
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ADAPTACIONES MUSCULARESADAPTACIONES MUSCULARES
CAMBIOS EN LOS SUBTIPOS DE FIBRAS SIN CAMBIOS EN LOS PORCENTAJES
HIPERTROFIA DE FIBRAS ST AUMENTO DE CAPILARES h/10-15% AUMENTO DE MIOGLOBINA h/ 80% CAMBIOS EN LA FUNCIÓN MITOCONDRIAL (>
TAMAÑO 35 % > No 15 %) INCREM. ENZ. OXID. (CT-CS-SDH-MDH) INCREM. QO2 h/ 2,7 VECES (h 4 l/h/g) > SENSIBILIDAD A INSULINA < [MALONIL Co A] (- ) de Carnitina Transferasa AUMENTO DE LPL MUSCULAR
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OTRAS ADAPTACIONES OTRAS ADAPTACIONES METABÓLICASMETABÓLICAS
DESPLAZAMIENTO DE LA CURVA DE LACTACIDEMIA, DEL UMBRAL LACTICO Y DE LA CAPACIDAD MÁXIMA DE ACUMULACIÓN DE LACTATO
CAMBIOS EN LA RELACIÓN DE INTERCAMBIO GASEOSO: R= VCO2/VO2, EN ESFUERZO SUBMÁXIMO ( ) Y MAXIMO
( ) POR > UTIL. DE AGL INCREM. DE LA DIFER. ARTERIO-VENOSA DE O2
CAMBIOS EN VO2 MAX. EN EJERC. SUBMAX. ( ) Y MÁXIMO ( ) CAMBIOS EN LAS ENZIMAS PRESENTES EN LA SANGRE
(CPK-LDH-ALDOLASA- GOT-GPT) Y DE OTROS COMPON.
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FACTORES FISIOLOGICOS QUEFACTORES FISIOLOGICOS QUEDETERMINAN LA CAPACIDAD DETERMINAN LA CAPACIDAD AEROBICAAEROBICA
FACT. SANG.
FACT. CARD RESPIR
FACT. MUSC.
FACT. METAB.
FACT. BIOMEC
GLOB.R. VMC % FSTI DEPOS. LIP.GLU
ECON. MOVIM
HTO. CAPIL. DENS. MITOC.
[LACT.]
DISTRIB POT. Y TECN.
HB. F.RESP. ENZ.CL. (ICDH)
TRANS. AE-AN. (UL-UV)
VOLUM PLASM.
% VO2 MAX.
CAPAC. BUFFER
RESISTENCIA AEROBICA
CORTA MEDIA LARGA 3-10’ 10-30’ > 30’
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R E S . a l M O V IM
V O 2 d e P E R F .
D E N S .C A P . V O L .S IS T. A C T. E N Z . A E R
V O 2 M A X . D IS T.P O T.y TE C N % F .S TI
V O 2 U .L . E C O N .M O V . E F IC .M E C A N .
P O T.o V E L . U .L .
P O T. d e P E R F .
V E L .d e P E R F O M
FACTORES FISIOLOGICOS PARA LA PERFOMANCE DE RESISTENCIA
CAPACIDADESDE PERFOMANCE
CAPACIDADESFUNCIONALES
COMPONENTESMORFOLOGICOS
1) r: 0,97 2) r: 0,94
3) r: 0,91
4) r: 0,89
5) r: 0,59
6) r: 0,54
E. COYLE
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ADAPTACIONES AL ENTRENAMIENTO DEL SISTEMA OXIDATIVO
- > CONCENTRACION Y ACTIV. ENZ. OXIDATIVAS MUSC.
- > NRO CRESTAS, TAMAÑO Y CANT.MITOCONDRIAL
- > DEPOSITO DE LIPIDOS Y GLUCOGENO INRACELULAR
- > CAPILARIZACION MUSCULAR Y > VMC
- < ACT. DE LA ENZ.2-OXOACIDO DH (AHORRO DE AA)
- < CATAB . DE AA: < PROD. NH4 - < PROD. UREA - < OXIC. AA
- MEJOR CAPACIDAD BUFFER PROTEICA (Hb) Y PLASMATICA
- > USO DE LIP. COMO COMB. CON < ACT. GLUCOLITICA: EN REPOSO , EN EJERC.MOD., EN RECUP.: 1) > USO TG IM c/ < [AGL] PLASM. 2) > MOVIL. TG TEJ. ADIPOSO: POR > SENSIB. BETA ADR. EN ESF. Y > [CATEC.] Y < [INS] EN REPOSO- < [LACT] c/ >VEL. U.L.
-DIFERENCIAS GENETICAS?
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TRANSICION AEROBIA - ANAEROBIA
FASE 1
VE
FEO2
FECO2
=LACTATO
PRED. ST I
FASE 2
VE
FEO2
FECO2
LACTATO
FASE 3
VE
FEO2
FECO2
LACTATO
PRED. FT II
U. AER. U. ANAER.
40-60% VO2 MAX 70-90% VO2 MAX
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FENOMENOS CONCOMITANTES PARA FENOMENOS CONCOMITANTES PARA LA APARICION DEL UMBRAL ANAEROBICOLA APARICION DEL UMBRAL ANAEROBICO
A) FENOMENOS METABOLICOS-VO2-VCO2-CO3- HB - ANHIDRASA CARBONICA-GLUCOG.-GLUC.- PIRUVATO - LACTATO-ATP - ENZ. OXIDATIVAS - ENZ. GLUCOLITICASB) FENOMENOS CARDIORESPIRATORIOS-FC - VS - VMC -VE - VE/VO2 - VE/VCO2 -PETO2 - PETCO2-R-Regul. Resp: 1) SNC: corteza, bulbo 2) M.R. cv. o pulm. 3) Q.R. c. y p. 4) R. térmicos
C) FENOMENOS NEUROMUSCULARES
-FIBRAS ST (I) VT1
-FIBRAS FT (II) VT2
D) FENOMENOS NEUROENDOCRINOS
-PICO DE CATECOLAMINAS
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