Respiración durante el ejercicio: importancia, tipos y cambios de frecuencia

Respiración y respiración celular

Cuando escuchamos la palabra respiración, pensamos en la respiración regular y en la sensación de que su pecho sube y baja a medida que el aire llena sus pulmones. Pero cuando respiramos, nuestras células también respiran, un proceso llamado respiración celular . Una vez que los glóbulos rojos han transportado oxígeno desde los pulmones a cada célula, las células se ponen a trabajar en una lista de reacciones metabólicas que utilizan oxígeno para generar energía. Este proceso de desarrollo de energía es lo que le permite al cuerpo mantenerse al día con usted mientras realiza ejercicios en todo tipo de intensidades y duraciones.

Cuando el oxígeno llega a la célula, requiere una fuente de combustible para comenzar la respiración celular. La glucosa es una molécula que su cuerpo recolecta de los alimentos que ha ingerido. La glucosa se asocia comúnmente con los carbohidratos y se usa como una de las principales fuentes de combustible en la respiración celular. Esto se debe a que es relativamente fácil para el cuerpo descomponerse y produce rápidamente grandes cantidades de energía. Esta energía está contenida en otra molécula, conocida como trifosfato de adenosina o ATP para abreviar. La reacción química que utiliza la glucosa como combustible para generar energía se considera una reacción de combustión, el tipo de reacción que genera fuego. Exactamente como combustible en un fuego, la glucosa necesita oxígeno para comenzar a “arder” y generar energía. A medida que el oxígeno y la glucosa se descomponen, se forman dióxido de carbono, vapor de agua y energía como subproductos de la reacción. Esto se resume en la ecuación neta para la respiración celular:

C6H12O6 + 6O2 RENDIMIENTOS 6CO2 + 6H20 + ATP

Ahora bien, la descomposición de la glucosa no es tan simple como parece esta ecuación. Hay muchos pasos y reacciones químicas que nos llevan al objetivo final de la producción de energía. El primero sigue nuestra metáfora del uso de la glucosa como combustible para el fuego. Al igual que las ramitas más pequeñas son más fáciles de quemar que un tronco grande, la glucosa se descompone antes de que pueda alimentar la respiración celular. Para descomponer la glucosa, el cuerpo completa un proceso llamado glucólisis., o la descomposición (análisis) de una molécula de glucosa, en partes más pequeñas. La glucosa, una molécula de 6 carbonos, ingresa al citosol de la célula donde se divide por la mitad para formar dos moléculas de piruvato, cada una con 3 carbonos, a través de una serie de reacciones bioquímicas. Es importante recordar que la glucólisis en sí misma genera energía, ya que la descomposición de la glucosa en piruvato forma 2 moléculas de ATP.

La glucólisis descompone el glucógeno, el combustible principal del cuerpo, en piruvato y energía. CC por OpenStax

Después de que la glucólisis genera piruvato, el piruvato se transporta desde el citosol a la matriz de las mitocondrias. Este movimiento permite que comience el ciclo de Krebs , también conocido como ciclo del ácido cítrico (CAC) . El ciclo de Krebs usa una secuencia de reacciones de oxidación y reducción para recolectar electrones de alta energía y genera 2 moléculas de ATP al hacerlo. Estos electrones de alta energía se mueven luego a la cadena de transporte de electrones donde los electrones caen en cascada como agua sobre una rueda hidráulica de un complejo mitocondrial a otro. Este movimiento de energía genera la energía potencial necesaria para producir las altas cantidades de ATP (aproximadamente 32 moléculas de ATP) necesarias para impulsar el ejercicio.

El oxígeno como aceptor final de electrones permite que la respiración celular proporcione energía continua. CC por Openstax

El oxígeno es el aceptor final de electrones en la cadena de transporte de electrones. Al aceptar estos electrones adicionales, el oxígeno puede unirse al hidrógeno y crear agua, uno de los subproductos de la respiración. El oxígeno también juega este papel cuando se utilizan otras fuentes de combustible, como la grasa. El oxígeno asegura que podamos mantener nuestra producción de energía independientemente del combustible que estemos quemando, lo que lo hace aún más importante para toda la respiración celular. Sin el oxígeno que ayuda a eliminar estos electrones al final de la respiración celular, los electrones no tendrían a dónde ir y, finalmente, el proceso de respiración celular se detendría por completo.

Frecuencia respiratoria y respiración celular

La única forma de obtener más oxígeno es respirando más profundamente y con más frecuencia. Por lo tanto, a medida que comenzamos a hacer ejercicio, nuestro cuerpo siente la necesidad de más energía y comenzamos a respirar más. Al respirar más profundo y rápido, el cuerpo puede absorber mayores cantidades de oxígeno y utilizarlo en la respiración celular. Mientras haya combustible disponible, más oxígeno significa más energía (ATP) y más energía significa un mayor rendimiento en el ejercicio.

La frecuencia respiratoria natural de nuestro cuerpo durante el ejercicio coincide con la demanda de oxígeno. Sin embargo, existe un límite en la cantidad de oxígeno que el cuerpo puede usar. Debe haber suficiente hemoglobina para que el oxígeno se una y sea transportado a la célula. La cantidad de oxígeno que el cuerpo puede utilizar con éxito para la respiración celular se mide por el volumen de consumo de oxígeno (VO2). Esto se puede medir con cualquier intensidad de ejercicio; sin embargo, el VO2 máx. o el volumen de consumo de oxígeno durante un ejercicio de máxima intensidad se usa a menudo para evaluar la capacidad aeróbica en los atletas.

Nota: Su cuerpo ajusta naturalmente su frecuencia respiratoria y profundidad a la demanda de oxígeno y energía. No se recomienda intentar respirar más rápido de lo necesario para aumentar la absorción de oxígeno, ya que esto puede provocar mareos y pérdida del conocimiento.

Ejercicio aeróbico frente a anaeróbico

Los ejercicios aeróbicos son aquellos que activan el proceso de respiración celular impulsado por oxígeno que acabamos de discutir. Los ejercicios aeróbicos generalmente se reconocen en actividades repetitivas basadas en la resistencia, como correr, andar en bicicleta o remar. Sin embargo, la glucólisis aeróbica se produce durante cualquier actividad que utilice principalmente oxígeno para impulsar la producción de ATP. Esto podría incluir caminar a clase o escribir un artículo.

Los ejercicios anaeróbicos son aquellos que ocurren principalmente antes de que su cuerpo haya tenido tiempo de llevar más oxígeno y glucosa a la célula. Los ejercicios anaeróbicos se pueden definir de forma más explícita en función del tiempo de actividad continua. Toma aproximadamente 90 segundos después del inicio de un ejercicio de respiración aeróbica, por lo que los ejercicios anaeróbicos generalmente consisten en movimientos potentes y de corta duración, como los que puede ver en la mayoría de los entrenamientos de resistencia, incluido el entrenamiento en intervalos de alta intensidad, sprints, levantamiento de pesas y levantamiento de pesas. .

Cuando deja de hacer ejercicio y descansa, su frecuencia respiratoria disminuye al igual que sus demandas de energía y oxígeno. Cuando reanude el ejercicio nuevamente, la cantidad necesaria de oxígeno aún no está en la célula para satisfacer la nueva demanda. Es por eso que las actividades de corta duración, incluso si se realizan más de una vez, todavía se consideran anaeróbicas.

Resumen de la lección

La respiración celular es el proceso que utilizan las células para generar energía. El oxígeno promueve la respiración celular sin importar lo que estemos haciendo; sin embargo, a medida que el cuerpo demanda más energía, las células demandan más oxígeno. Esta demanda de energía y oxígeno es lo que hace que su frecuencia respiratoria aumente cuando hace ejercicio. Aunque los cambios en la frecuencia respiratoria pueden ayudarlo a medir la cantidad de oxígeno que está usando y la intensidad con la que está trabajando, no es el factor diferenciador entre los ejercicios aeróbicos y anaeróbicos; la capacidad de las células para utilizar oxígeno es. Aerobio define una actividad que utiliza oxígeno para generar energía y anaeróbico define una actividad que genera energía sin oxígeno. En actividades de ráfagas cortas, como carreras de velocidad o levantamiento de pesas, las células aún no tienen suficiente oxígeno desde el inicio del ejercicio para una respiración aeróbica exitosa. Las actividades anaeróbicas no se pueden mantener por mucho tiempo. Una vez que la actividad supera los 90 segundos aproximadamente, prevalece el uso de oxígeno en la respiración celular, por lo que dichos ejercicios se consideran aeróbicos.