Como se produce la energia en el cuerpo humano
Consumo de energía del cuerpo
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En la mayoría de las células animales, el trifosfato de adenosina (ATP), un compuesto con alto potencial energético, funciona como el principal portador de energía química. En general, la energía para sintetizar las moléculas de ATP debe obtenerse de moléculas de combustible bastante complejas. El cuerpo humano utiliza tres tipos de moléculas para obtener la energía necesaria para impulsar la síntesis de ATP: grasas, proteínas e hidratos de carbono.
Las mitocondrias son el principal lugar de síntesis de ATP en los mamíferos, aunque también se sintetiza algo de ATP en el citoplasma. Los lípidos se descomponen en ácidos grasos, las proteínas en aminoácidos y los hidratos de carbono en glucosa. A través de una serie de reacciones de oxidación-reducción, las mitocondrias degradan los ácidos grasos, los aminoácidos y el piruvato (el producto final de la degradación de la glucosa en el citoplasma) en varios compuestos intermedios, así como en las coenzimas portadoras de electrones reducidas NADH y FADH2 (Figura 1). Los productos intermedios entran en el ciclo del ácido tricarboxílico (TCA), dando lugar también a NADH y FADH2. Estos portadores de electrones reducidos se oxidan a su vez a través de la cadena de transporte de electrones, con el consumo concomitante de oxígeno y la síntesis de ATP (Figura 1). Este proceso se denomina fosforilación oxidativa.
Energía alimentaria
La energía llega al cuerpo a través de los alimentos que comemos y los líquidos que bebemos. Los alimentos contienen una gran cantidad de energía química almacenada; al comer, el cuerpo descompone estos alimentos en componentes más pequeños y los absorbe para utilizarlos como combustible. La energía proviene de los tres nutrientes principales: carbohidratos, proteínas y grasas, siendo los carbohidratos la fuente de energía más importante. Cuando los hidratos de carbono se han agotado, el cuerpo puede utilizar las proteínas y las grasas para obtener energía. El metabolismo son las reacciones químicas en las células del cuerpo que transforman estos alimentos en energía.
La mayor parte de la energía que el cuerpo necesita es para estar en reposo, lo que se conoce como Metabolismo Basal. Se trata de la cantidad mínima de energía que el cuerpo necesita para mantener sus funciones vitales, como la respiración, la circulación y las funciones de los órganos. El ritmo al que se utiliza la energía para estas funciones se conoce como Tasa Metabólica Basal (TMB) y varía en función de la genética, el sexo, la edad, la altura y el peso. La TMB disminuye a medida que se envejece porque la masa muscular disminuye.
Consumo de energía del corazón
Todas las funciones corporales, desde pensar hasta levantar pesos, requieren energía. Las numerosas pequeñas acciones musculares que acompañan a toda actividad tranquila, desde dormir hasta rascarse la cabeza, se convierten en última instancia en energía térmica, al igual que las acciones musculares menos visibles del corazón, los pulmones y el tracto digestivo. El ritmo al que el cuerpo utiliza la energía de los alimentos para mantener la vida y realizar las distintas actividades se denomina tasa metabólica. La tasa total de conversión de energía de una persona en reposo se denomina tasa metabólica basal (TMB) y se divide entre varios sistemas del cuerpo, como se muestra en la siguiente tabla:
La mayor fracción de energía se destina al hígado y al bazo, y el cerebro le sigue. Alrededor del 75% de las calorías quemadas en un día se destinan a estas funciones básicas. Un 25% de toda la energía metabólica basal que consume el cuerpo se utiliza para mantener los potenciales eléctricos en todas las células vivas. (Las células nerviosas utilizan este potencial eléctrico en los impulsos nerviosos). Esta energía bioeléctrica se convierte en última instancia en energía térmica, pero una parte se utiliza para alimentar procesos químicos, como en los riñones y el hígado, y en la producción de grasa. La TMB depende de la edad, el sexo, el peso corporal total y la cantidad de masa muscular (que quema más calorías que la grasa corporal). Los deportistas tienen una RMB mayor debido a este último factor. Por supuesto, durante el ejercicio vigoroso, el consumo de energía de los músculos esqueléticos y del corazón aumenta notablemente. El siguiente diagrama resume el funcionamiento energético básico del cuerpo humano.
Valor energético de los alimentos
El cuerpo humano contiene enormes cantidades de energía. De hecho, un adulto medio tiene tanta energía almacenada en la grasa como una batería de una tonelada. Esa energía alimenta nuestras actividades cotidianas, pero ¿qué pasaría si esas acciones pudieran hacer funcionar a su vez los dispositivos electrónicos de los que dependemos? Hoy en día, innovadores de todo el mundo apuestan por nuestro potencial para hacer precisamente eso.
El movimiento produce energía cinética, que puede convertirse en energía. En el pasado, los dispositivos que convertían la energía cinética humana en electricidad, como las radios de mano, los ordenadores y las linternas, requerían la plena participación de la persona. Pero un campo cada vez más amplio aprovecha nuestra energía sin que nos demos cuenta.
Pensemos, por ejemplo, en un gimnasio. Con cada paso que das en la cinta de correr y con cada flexión de bíceps, conviertes las calorías sobrantes en un movimiento que podría impulsar un generador y producir electricidad. La energía del entrenamiento de una persona puede no ser mucha, pero 100 personas podrían contribuir significativamente a las necesidades de energía de un centro.
Esa es la idea que subyace en el Microgimnasio Verde de Portland (Oregón), donde máquinas como las bicicletas estáticas cosechan energía durante los entrenamientos. El pedaleo hace girar un generador, produciendo electricidad que ayuda a alimentar el edificio. Por ahora, la energía del cuerpo suministra sólo una pequeña fracción de las necesidades del gimnasio, pero la cantidad debería aumentar a medida que se adapten más máquinas. “Al ser extremadamente eficientes desde el punto de vista energético y combinar la energía humana, la solar y algún día la eólica, creo que seremos capaces de tener electricidad cero en algún momento de este año”, dice el propietario del gimnasio, Adam Boesel. Sus bicicletas, por cierto, no son las primeras en poner en funcionamiento la energía del pedal. En algunas partes del mundo, los ciclistas llevan años alimentando las luces de seguridad con unos dispositivos llamados dínamos para bicicletas, que utilizan un generador para crear corriente alterna con cada giro de las ruedas.
