domingo, 31 de enero de 2016

Mensajes amables de fin de semana: La molécula ATP ( la nanomáquina que dota de energía a todas las formas de vida de este planeta ), el LUCA ( Last Universal Common Ancestor ) y el ejercicio físico aeróbico



Estimad@s Clientes y/o amantes del LEAN:

Adenosín trifosfato (ATP): la fuente de la vida



Si alguien te pregunta qué molécula piensas que es más necesaria para la vida, probablemente respondas que el ADN. Es normal: el ADN es una molécula maravillosa, su funcionamiento y función son auténticas obras de ingeniería natural (si no lo has visto en marcha, puedes descubrirlo en “Cómo se ven realmente el ADN y sus procesos a través del microscopio“), y además está bastante “de moda” por los continuos y útiles descubrimientos que se hacen en torno a él. No obstante, si eres curioso, probablemente hayas caído en la cuenta de que el ADN, para hacer su asombrosa labor, necesita algún tipo de energía.
Por así decirlo, el ADN es una molécula genial para basar la vida debido a su capacidad de “almacenar la información de la vida”, replicarla e incluso, debido a su imperfección, modificarla; pero, ¿de dónde obtiene energía la célula para realizar todos sus trabajos de célula, entre ellos el que protagoniza el ADN? ¿Qué alimenta cada una de las células que te forman? Vamos a averiguarlo.
Adenosín trifosfato (ATP): ¿Qué es y para qué sirve?
Para funcionar, cada máquina necesita un conjunto de partes como engranajes, tornillos, clavos, palancas, etc. Del mismo modo, las máquinas biológicas cuentan con partes sofisticadas para funcionar. Algunos ejemplos son esos componentes llamados órganos, como el hígado, los riñones o el corazón. Estas complejas “unidades de la vida”, a su vez, están hechas con piezas más pequeñas llamadas células, que a su vez están constituidas por máquinas más pequeñas llamadas orgánulos. Los orgánulos celulares son la mitocondria, el aparato de Golgi, los microtúbulos y los centriolos. Incluso bajo este nivel existen partes tan pequeñas que son clasificadas formalmente como macromoléculas (moléculas grandes).
Una macromolécula críticamente importante (tanto como para ser la “siguiente en importancia tras el ADN”) es la ATP. ATP, adenosín trifosfato, es una compleja nanomáquina que sirve como fuente primaria de energía en la célula.



Algunos de los procesos vitales que surten las moléculas de ATP
Cuando se dice que es fuente primaria de energía en la célula se alude a todas las células del planeta, es decir, el adenosín trifosfato es la molécula que dota de energía a los procesos celulares de todas las formas de vida de este planeta y se supone que lleva con nosotros desde el momento mismo en que surgió la vida. Podría decirse que el adenosín trifosfato, ATP, es uno de los pilares fundamentales de la vida, junto al ADN y al ARN entre otros elementos, y una de las causas principales de que aquel primer ser vivo fuese vivo.
Llegado este punto quizás te preguntes para qué comemos o respiramos si el ATP es la fuente final de energía. Pues bien, comiendo y respirando creamos en nuestro interior, por así decirlo, el equilibrio correcto (en términos iónicos) para que nuestras células tengan el material con el que formar las moléculas de ATP que sirven para alimentar todos los procesos. Podemos imaginarlo como un proceso “matrioshka” o “muñeca rusa”: tú comes y respiras para que tus células “coman y respiren” los elementos que necesitan para crear el combustible que las mantiene vivas y que, por ende, te mantienen vivo a ti.
Un ejemplo del uso de adenosín trifosfato que hace tu cuerpo lo encontramos en las neuronas. Sabemos que las neuronas necesitan que exista un cierto equilibrio iónico dentro y fuera de sus membranas para que la transmisión de los impulsos nerviosos sea posible. Para procurarse este equilibrio, existen unas proteínas engarzadas en la membrana que actúan como “bombas” que fuerzan la circulación de iones cuando las fuerzas “normales” (la electrostática y la de difusión) no serían capaces de hacerlo sin ayuda o a la velocidad adecuada. Estas bombas, cómo no, reciben la energía que necesitan para realizar su labor de las moléculas de adenosín trifosfato.
Si estas bombas iónicas de tus neuronas dejasen de funcionar, tendrías serios problemas para transmitir impulsos nerviosos, con lo cual tendrías serios problemas para hacer latir tu corazón y para que tus pulmones se hinchasen y deshinchasen, con lo cual tendrías serios problemas para mantenerte vivo. Una minúscula molécula que marca una enorme diferencia.
¿Cómo “da energía” a mis células una molécula de adenosín trifosfato?



Una molécula de adenosín trifosfato. En rojo y naranja aparecen los tres grupos de fosfato que componen la “parte energética” de la molécula.

Para resolver esta pregunta debemos aludir a la estructura de la molécula tan bien indicada por su nombre. El adenosín trifosfato es una molécula compuesta por adenosina (una sustancia a la que ya nos hemos referido en “¿Por qué dormimos?“) y por tres fosfatos. En estos tres fosfatos reside la clave energética del adenosín trifosfato. En la adenosina parece que reside la clave señaléctica de la molécula, es decir, es la parte de la molécula que permite que otras moléculas la “capten” para sus procesos.
Estos tres grupos de fosfatos están “atados” los unos a los otros por lazos químicos energéticamente potentes, lazos que en determinadas circunstancias van a “romperse” y liberar una gran cantidad de energía (hablando en proporciones de célula). El proceso típicamente energético que sucede en la célula es la ruptura del lazo que ata el último fosfato, esto es, la conversión del adenosín trifosfato en adenosín difosfato. Este proceso de paso de trifosfato a difosfato está ocurriendo continuamente en tu interior.
También ocurre en sentido inverso: el adenosín difosfato se recicla y reconvierte en trifosfato. Para poder llevar a cabo este proceso, se requiere energía y oxígeno: la energía que consigues con la comida y el oxígeno que consigues respirando. Como ves, comes para que tus células coman.


A lo largo de la respiración aerobia se originan varias sustancias pero la más importante es el ATP (trifosfato de adenosina). Esta molécula es el transportador más importante en las células y es considerada como la “moneda energética universal”, porque ejerce la misma función en todos los seres vivos.

Conoce más en “ATP: Adenosin Triphosphate (vídeo)” y en “How cells obtain energy

Para los curiosos, en el videoclip anterior os recomiendo entusiásticamente la parte relacionada con LUCA : Last Universal Common Ancestor





La obtención de energía a partir de los alimentos


Cada día el cuerpo humano necesita una cantidad determinada de energía. Las células utilizan esta energía  para vivir y ejecutar sus diversas funciones. Los alimentos que ingerimos contienen una multitud de sustancias que nuestro cuerpo necesita para su correcto funcionamiento y crecimiento. Entre ellas, encontramos tres grupos moleculares a partir de las cuales podemos obtener la energía necesaria. Estos grupos son los hidratos de carbono (o carbohidratos), las grasas (o lípidos) y las proteínas. Los carbohidratos son la fuente principal de energía, las proteínas son la fuente auxiliar y las grasas son la reserva energética más importante del cuerpo.


A lo largo de la respiración aerobia (el proceso que explicarmos a continuación), se originan varias sustancias pero la mas importante es el ATP (trifosfato de adenosina). Esta molécula es el transportador más importante en las células y es considerada como la “moneda energética universal”, porque ejerce la misma función en todos los seres vivos.

Pasos necesarios para la producción de ATP:



Paso 1: La digestión
El fin de la digestión es la desintegración de las moléculas complejas contenidas en la comida en sus componentes más sencillos, para que ellos puedan ser absorbidos en el intestino. Este proceso inicia en la boca con la masticación y la saliva y continúa en el estómago por medio de los movimientos peristálticos y el jugo gástrico. La bilis y el jugo pancreático que son liberados en el intestino completan la digestión. De esa manera obtenemos como productos finales la glucosa (procedente de los carbohidratos mediante la glucolisis), los ácidos grasos (a partir de los lípidos mediante la lipolisis) y los aminoácidos (elementos básicos de las proteínas, mediante un proceso llamado proteólisis).

Paso 2: Absorción y distribución
A lo largo del intestino delgado, las células intestinales absorben los nutrientes fraccionados y los liberan en el torrente sanguíneo o en los vasos linfáticos, que a su vez desembocan en el corriente sanguíneo. De esa manera la glucosa, los lípidos y los aminoácidos llegan a todas las células del cuerpo.
Es importante mencionar que no todas las células utilizan los nutrientes de la misma manera. Los eritrocitos por ejemplo, metabolizan únicamente la glucosa porque no disponen de mitocondrias. En este artículo hablaremos de la respiración aerobia que precisa la presencia de oxígeno y mitocondrias en las células. En defecto de oxígeno o de mitocondrias en una célula, la metabolización se lleva a cabo por medio de la respiración anaerobia, que pero es mucho menos eficaz de la aerobia en cuanto a producción de energía.

Paso 3: Transformación en acetil-CoA
Una vez en las células, las sustancias obtenidas por la digestión sufren transformaciones por la acción de enzimas para formar el anión piruvato (en el caso de la glucosa) o el acetoacetato (en el caso de los aminoácidos y los ácidos grasos). A continuación, estas dos sustancias son oxidadas para convertirse en acetil-coA, una molécula que se compone de un grupo acetil (procedente del piruvato o del acetoacetato) unido a la coenzima A.


Paso 4: Ciclo de Krebs, cadena respiratoria y fosforilación oxidativa

El acetil-coA entra en las mitocondrias, donde toma parte en el Ciclo de Krebs (también denominado ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos). De este ciclo proceden las moléculas NADH y FADH, unos reductores necesarios para el funcionamiento de la cadena respiratoria.
La cadena respiratoria se compone de una serie de reacciones redox (reducción-oxidación), cuyo resultado es la producción de energía térmica (calor). Esta energía en fin se utiliza para la síntesis de ATP a partir de ADP (difosfato de adenosina) y un grupo fosfato mediante el proceso metabólico de fosforilación oxidativa.
Aunque nuestro cuerpo es capaz de obtener energía a partir de los tres grupos moleculares mencionados arriba, pero los carbohidratos son la fuente idónea por la “limpieza” de su metabolización. Durante la metabolización de las proteínas por ejemplo se obtiene el amoníaco tóxico, que necesita ser trasformado para su excreción. Al contrario, del catabolismo de una molécula de glucosa (C6H12O6) provienen 36 moléculas de ATP (en neto), 6 moléculas de agua (H2O) y 6 moléculas de dióxido de carbono (CO2). No se producen sustancias tóxicas o no deseables que necesitan ser ulteriormente tratadas, en cuanto el CO2 se elimina desde los pulmones por espiración.


Fuentes y enlaces externos:
"Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa." Universidad de Alcalá
"Cellular Respiration and Fermentation." Clermont College
"Cellular Respiration" Wikipedia, la enciclopedia libre


Fuentes de energía para el ser humano

Definición de Energía
        La capacidad para llevar a cabo trabajo.
Definición de Trabajo
        La aplicación de una fuerza a través de una distancia.
Formas de Energía (Véase Figura 1)
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  • Química
  • Mecánica
  • Calorífica
  • Radiante
  • Eléctrica
  • Nuclear




Origen de la Energía - El Ciclo Energético Biológico (Véase Figura 2)
        Toda nuestra energía proviene del sol (energía solar) y ésta se origina de la energía  nuclear. Esta energía proveniente del sol la capturan las plantas verdes en forma de energía química a través de la fotosíntesis; esto es, junto con la energía radiante, la clorofila de las plantas, y el agua y el bióxido de carbono, las plantas producen moléculas de alimentos (carbohidratos, grasas, y proteínas) que poseen energía potencial química. Los animales (y seres humanos) dependen de las plantas y otros animales para poder producir su propia energía, la cual se produce mediante la degradación de los nutrientes en la célula (carbohidratos, grasas, y proteínas) con la presencia de oxígeno; dicho proceso se conoce como respiración celular (o metabolismo), y tiene el objetivo de proveer energía para el crecimiento, contracción del músculo, transporte de compuestos y líquidos, y para otras funciones del organismo.







FUENTES DE ENERGIA PARA EL SER HUMANO
Adenosina de Trifosfato (ATP)
Concepto:
        Es un compuesto químico de alta energía que producen las células al utilizar los nutrientes que provienen de las plantas y animales.
Utilidad (véase Figura 4):
        Cuando este compuesto se descompone produce energía para diferentes funciones vitales del cuerpo (contracción muscular, digestión, secreción glandular, reparación de tejidos, circulación, transmisión nerviosa, etc).




Estructura (véase Figura 5 y 6):
        Consiste en un gran complejo de moléculas, llamada adenosina, y tres componentes más simples, los grupos fosfatos. Los dos últimos grupos fosfatos representan "enlaces de alta energía". En otras palabras, almacenan un alto nivel de energía química potencial.




Mecanismo para que el ATP Emite Energía (véase Figura 7):
  • Cuando se rompe el enlace terminal del fosfato, se emite energía (alrededor de 7 a 12 kcal por cada mol de ATP), lo cual permite que la célula realice trabajo biológico.
    • Subproductos finales:
      • Adenosina de difosfato (ADP).
      • Un fosfáto inorgánico (Pi).


Principio de Reacciones Acopladas (Véase Figura 8 y 9)
        La energía emitida durante la descomposición de los alimentos y la fosfocreatina (PC) se unen funcionalmente o se acoplan con las necesidades energéticas de la reacción que resintetiza el ATP de ADP y Pi. Se ha comprobado que ese acoplamiento es el principio fundamental en la producción metabólica del ATP.






FUENTES DE ATP
Introducción
Definición de Metabolismo:
        Conjunto de reacciones químicas que se realizan en las células del cuerpo, con el fin de proveer energía útil para las diversas funciones orgánicas.
Metabolismo Anaeróbico
El Sistema de ATP-PC (o Fosfágeno) - Véase Figura 11
        Utilidad del sistema. Representa la fuente más rápida de ATP para el uso por los músculos.
        Ventajas. (1) No depende de una serie de reacciones químicas (rápida disponibilidad de energía). (2) No depende de energía.
        Desventajas. Produce relativamente pocas moléculas de ATP. Las reservas musculares de los fosfágenos (ATP y PC) son muy pequeñas (sólo alrededor de 0.3 mol en las mujeres y 0.6 en los varones). En consecuencia, la cantidad de energía obtenible a través de este sistema es limitado, lo cual limita también la producción de ATP (mediante reacciones acopladas).
        Combustible químico del sistema. Fosfocreatina (PC)
        ¿Que es la fosfocreatina? Es otro de los compuestos fosfatados "ricos en energía" que se almacena en las células musculares.
        Estructura de la fosfocreatina (véase Figura 10). Creatina y un fosfato.



Utilidad de la fosfocreatina (véase Figura 8). La energía liberada al descomponerse el PC (es decir, cuando se elimitla su grupo fosfato) se libera gran cantidad de energía, la cual se acopla al requerimiento energético necesario para la resíntesis del ATP.
         Productos finales. (1) Creatina (C). (2) Fosfato inorgánico (Pi)
        Importancia del sistema para la educación física y deportes. El sistema ATP-PC es útil para las salidas explosivas y rápidas de los velocistas, jugadores de fútbol, saltadores, los lanzadores de pesa y otras actividades similares que requieren sólo pocos segundos para completarse.
El Sistema de Ácido Láctico (Glucólisis Anaeróbica) - véase Figura 9 -:
        Concepto. Vía química o metabólica que envuelve la degradación incompleta (por ausencia de oxígeno) de la glucosa (la forma más simple de los carbohidrátos, los cuales son parte de las sustancias alimenticias), resultando en la acumulación de ácido láctico en los músculos y sangre.
        Combustible químico o sustancia alimenticia utilizada. Carbohidrátos (glucógeno y glucosa).
        Ventajas del sistema. (1) Provee un suministro rápido de ATP. (2) No requiere oxígeno (anaeróbico)
        Desventajas. (1) Solo puede resintetizar algunos moles de ATP a partir de la descomposición de la glucosa (o azúcar): El sistema del ácido láctico sólo puede producir 3 moles de ATP mediante la descomposición anaeróbica (proceso de glucólisis anaeróbica) de 1 mol o 180 gramos (alrededor de 6 onzas) de glucógeno (éste último representa la forma de almacenamiento de la glucosa o del azúcar en los músculos). (2) Elabora ácido láctico como uno de los productos finales, el cual origina una fatiga muscular transitoria cuando se acumula en los músculos y en la sangre a niveles muy elevados.
        Productos finales. (1) Formación limitada de ATP. (2) Acido láctico.
        Importancia del sistema para la educación física y deportes. Este sistema es de suma importancia para aquellas actividades físicas (o pruebas deportivas) que se realizan a una intensidad máxima durante periodos de 1 a 3 minutos, como las carreras de velocidad (400 y 800 metros) y la natación por debajo del agua (sostener la respiración). Además, en algunas pruebas, como la carrera de 1,500 metros o de la milla, el sistema del ácido láctico se utiliza en forma predominante para la "levantada" al final de la carrera.
Metabolismo Aeróbico (El Sistema de Oxígeno) - Véase Figura 10 y Figura 11 -
Concepto:
        Vía química o metabólica que envuelve la descomposición completa (por estar presente oxígeno) de las sustancias alimenticias (carbohidrátos, grasas y proteínas) en bióxido de carbono (CO2) y agua (H2O).
Combustible Químico o Sustancias Nutricias/Alimento Utilizado:
  • Carbohidrátos (glucógeno y glucosa).
  • Grasas.
  • Proteínas.
Ventajas del Sistema de Oxígeno:
  • Produce una cantidad de energía suficiente para elaborar 39 moles de ATP a partir de cada mol (180 gramos) de glucógeno descompuesto completamente en bióxido de carbono (CO2) y agua (H2O) a través de este sistema (incluyendo el proceso de glucólisis - aeróbica -).
  • Produce 130 moles de ATP a partir de la descomposición de 256 gramos de grasa.
  • No produce ácido láctico, ya que el oxígeno inhibe la acumulación de éste.
Desventajas del Sistema de Oxígeno:
  • Requiere la presencia de oxígeno.
  • La formación de ATP es lenta, ya que requiere el proceso de tres tipos de reacciones químicas, a saber: glucólisis aeróbica, el ciclo de Krebs y el sistema de transporte electrónico (cadena respiratoria).
¿Dónde se lleva a cabo? (véase Figura 12):
  • La glucólisis aeróbica se procesa en el citoplasma de la célula.
  • El ciclo de Krebs y el sistema de transporte electrónico se realiza en las mitocondrias (compartimientos subcelulares especializados que constituyen el asiento de la elaboración aeróbica del ATP - la "planta motriz").
¿Cómo el Oxígeno inhibe la Formación del Ácido Láctico?
        Al desviar la mayoria del precursor de el ácido láctico (el ácido pirúvico) en el ciclo de Krebs, luego de haberse formado 3 moles de ATP mediante la glucólisis aeróbica.
Productos Finales:
  • Acido pirúvico (producto final de la glucólisis aeróbica).
  • CO2 y H2O.
  • Formación ilimitada de ATP.
Reacciones Químicas/Metabólicas Involucradas en el Sistema de Oxígeno:
        Glucólisis aeróbica. Es un proceso en el cual 1 mol de glucógeno (180 gramos) es descompuesto completamente (en CO2 y H2O) con el fin de emitir suficiente energía para elaborar 3 moles de ATP (mediante reacciones acopladas), durante el cual el ácido pirúvico se desvía hacia el ciclo de Krebs ya que el oxígeno inhibe la formación del ácido láctico a partir del ácido pirúvico.
        El ciclo de Krebs (o ciclo del ácido cítrico). Es un proceso metabólico en el cual (luego que el ácido pirúvico haya entrado en el ciclo) ocurren dos principales cambios químicos, a saber:
  • La producción de CO2 (el cual es eliminado eventualmente del cuerpo mediante los pulmones).
  • El traslado (oxidación) de iones de hidrógeno (H+) y electrones (e-).
        El sistema de transporte electrónico (o cadena respiratoria). Es un proceso metabólico en el cual (luego de recibir los electrones del ciclo de Krebs) ocurren dos principales eventos químicos, los cuales son:
  • Los iones de hidrógeno (H+) y electrones (e-) son "transportados" mediante portadores electrónicos hacia el oxígeno (O2) que respiramos para así formar agua (H2O) a través de una serie de reacciones enzimáticas.
  • Simultáneamente, el ATP es resintetizado a través de reacciones acopladas a partir de la energía emitida al transportarse los electrones.
El Metabolismo de las Grasas:
        Las grasas son inicialmente degradadas mediante una serie de reacciones químicas (conocido como oxidación beta), con el fin de preparar las grasas (designadas como ácidos grásos) para su entrada al ciclo de Krebs y al sistema de transporte electrónico.
Importancia del Sistema para la Educación Física y Deportes:
        Este sistema se utiliza predominantemente durante ejercicios de larga duración, los cuales son efectuados a una intensidad submáxima, tales como las carreras de largas distancias. 


LOS SISTEMAS ENERGETICOS AEROBICOS Y ANAEROBICOS
DURANTE EL REPOSO Y EL EJERCICIO
Reposo
Combustible Quimico/Alimenticio Metabolizado:
  • Dos tercios provienen de las grasas (ácidos grasos y glicerol).
  • Un tercio lo suministran los carbohidratos (glucosa).
  • No existe valor alguno en la contribución de las proteínas (aminoácidos).
Sistema Metabólico Utilizado:
        Metabolismo aeróbico (sistema de oxígeno). El consumo de oxígeno (0.3 litros/min.) se mantiene constante y es suficiente para suplir el ATP requerido (i.e., el consumo de oxígeno es lo suficiente para satisfacer las necesidades de oxígeno durante el reposo).
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Tabla 1: Características Geenrales de los Sistemas Energéticos
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Metabolismo Aeróbico
Metabolismo
Aeróbico
Características
(Sistema de Oxígeno)
Sistema de 
Acido Láctico 
(Glucólisis Anaeróbica)
Sistema de ATP-PC 
(Fosfágeno)
Combustible Químico
  • Carbohidratos 
  • Grasas 
  • Proteínas
Carbohidratos
Fosfocreatina
Requerimientos 
de Oxígeno
No
No
Reservas Musculares Totales de ATP 
(Moles)
90.0
1.2
0.7
Velocidad
Lento
Rápido
Muy Rápido
Potencia 
(Moles de ATP/min)
10
1.6
3.6
Producción Relativa 
de ATP
Mucha, ilimitada
Poca, Limitada
Poca, muy Limitada
Producción de ATP
(1 Mol de Glucógeno)
39 moles de ATP
3 moles de ATP
-
Ejemplos de 
Ejercicios 
(Pruebas o Eventos 
Deportivos)
  • 42,200 m (Maratón) 
  • 10,00 m (6 millas) 
  • Natación: 1,500 m
  • Remo 
  • Trote 
  • Campo traviesa (en
  • Esquí o corriendo) 
  • Sesión normal de entrenamiento en baile/ballet
  • 400-800 m llanos 
  • Natación: 400 m y 500 yardas estilo libre 
  • Boxeo (asaltos de 3 minutos) 
  • Lucha olímpica (asaltos de 2 minutos) Patinaje: 500 metros 
  • Coreografía corta de baile/ballet
  • 100 m llanos 
  • 50 m estilo libre 
  • Pruebas de campo 
  • (e.g., salto a lo largo) 
  • "Swings" en golf, tenis y béisbol 
  • Robo de Base en béisbol 
  • Voleibol 
  • Movimientos explosivos de baile/ballet
Duración
> 3 minutos
1 - 3 minutos
< 30 segundos
Subproductos Finales
Acido Pirúvico 
Bióxido de Carbono 
Agua (H2O)
Acido Láctico 
Alanina
Creatina (C) 
Fosfato (Pi)

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Nivel del Ácido láctico:
        Su presencia en la sangre se mantiene constante y no se acumula (10 mg%, considerado dentro de los valores normales).
Ejercicios de Corta Duración y de Alta Intensidad
Concepto:
        Son ejercicios efectuados a cargas máximas durante 1 a 3 minutos.
Ejemplos:
  • Eventos de velocidad (las carreras de 100, 200 y 400 metros llanos).
  • La carrera de 800 metros y otros eventos.
Combustible Químico/Alimenticio Metabolizado:
  • Mayormente carbohidrátos.
  • Las grasas como un combustible de menos utilidad.
  • La proteína es un combustible sin valor.
Sistema Metabólico Utilizado:
        Principal. Predomina el metabolismo anaeróbico (el sistema de ATP-PC y el sistema del ácido láctico).
        Déficit de oxígeno. Representa un estado en el cual la cantidad de energía emitida cuando se consume una cantidad dada de oxígeno para descomponer cierta cantidad de glucógeno o de grasas no es suficiente para resintetizar todo el ATP (mediante reacciones acopladas) que demanda un ejercicio dado (durante los ejercicios de corta duración y durante los inicios de los ejercicios prolongados). Debido a que el consumo de oxígeno es mucho menor al oxígeno que requiere el ejercicio para la producción suficiente de ATP, se activan el sistema fosfágeno (ATP-PC) y la glucólisis anaeróbica (sistema del ácido láctico), con el fin de suplir la mayoría del ATP que requiere el ejercicio.
Nivel del Ácido Láctico:
  • El ácido láctico se acumula en altos niveles en los músculos y en la sangre.
  • Cuando la acumulación de ácido láctico alcanza sus niveles máximos, se inhibe la contracción muscular, lo cual causa fatiga. La fatiga se acentúa cuando las reservas de glucógeno se agotan, ya que esto significa que se les terminó al músculo su combustible utilizable.
Ejercicios Prolongados
Concepto:
        Son ejercicios que se pueden mantener por períodos de tiempo relativamente largos (de 5 minutos o más).
Combustible Químico/Alimenticio Utilizado:
  • Los carbohidrátos (el glucógeno) es el combustible principal durante el comienzo o la etapa inicial del ejercicio (durante la primera o segunda hora de una carrera de 42.2 km). Es importante saber que durante intensidades de trabajo entre el 60% y 90% del VO2máx (consumo máximo de oxígeno) la contribución del glucógeno como combustible para energía aumenta. Ejercicios que excedan el 90% del VO2máx utilizan predominantemente el glucógeno como combustible. Los maratonistas de alto rendimiento compiten a intensidades mayores del 80% del VO2máx.
  • Las grasas gradualmente asumen el papel principal durante un maratón debido al agotamiento de las reservas musculares y hepáticas de glucógeno durante la etapa final de la carrera. Durante ejercicios livianos y moderados (50% del VO2máx), la fuente predominante de energía proviene de las grasas.
Sistema Metabólico Utilizado:
  • Predomina el metabolismo aeróbico, específicamente luego de los primeros 2 ó 3 minutos, en donde el consumo de oxígeno alcanza un estado estable.
  • Estado estable (véase Figura 13): Período del ejercicio aeróbico (regularmente alcanzado luego de 2 ó 3 minutos de haber comenzado el ejercicio) durante el cual la cantidad de energía emitida, cuando se consume una cantidad de oxígeno para descomponer (oxidar) cierta cantidad de glucógeno o de grasa, es la suficiente para resintetizar el ATP requerido por el ejercicio. Por lo tanto, el consumo de oxígeno se mantiene constante, ya que satisface las demandas del oxígeno requerido por un ejercicio prolongado y de baja intensidad.
  • El metabolismo anaeróbico se activa solamente durante los inicios del ejercicio, es decir, durante el déficit de oxígeno.
Nivel del Ácido Láctico:
        La pequeña cantidad de ácido láctico acumulada durante los primeros 2 ó 3 minutos de ejercicio (déficit de oxígeno) se mantiene relativamente constante hasta el final del ejercicio (durante el estado estable).
Aspectos Importantes que Ocurren Durante una Carrera Pedestre de Larga Distancia (e.g., Maratón):
  • Los carbohidratos son la fuente de energía durante el comienzo o la etapa inicial de la prueba.
  • Las grasas se convierten en la fuente principal de combustible a medida que la prueba continúa.
  • La llegada de la prueba requiere una "levantada" ("kick") o "sprint" final. Durante esta "levantada" los hidrátos de carbono constituyen un combustible importante, porque participa el sistema del ácido láctico.
Puntos Importantes:
        El ácido láctico no es la causa directa de la fatiga muscular durante un ejercicio anaeróbico. Durante un ejercicio de alta intensidad, se produce ácido láctico como subproducto de la glucólisis anaeróbica y debido a la falta de oxígeno. La acumulación del ácido láctico causa una rápida reducción en el pH muscular y sérico. Una reducción en el pH significa un aumento en la concentración de iones de hidrógeno (H+), lo cual ocasiona una acidosis a nivel intracelular. Esto puede reducir los efectos que tienen los iones de calcio (Ca++) sobre troponina, es decir, la contracción de las miofibrillas musculares disminuye, reduciendo así la generación de tensión por el músculo (el ejercicio no se puede ejecutar efectivamente). Además, un bajo pH puede reducir la producción anaeróbica de ATP, provocando en esta forma la fatiga muscular. Aún más, la enzima fosfofructoquinasa (PFK), que es importante para un efectivo funcionamiento de la glucólisis, es inhibida por un bajo pH; esto reduce la rápida producción anaeróbica del ATP.
        La proteína puede contribuir hasta un 10% a las necesidades energéticas del ejercicio. La proteína puede ser utilizada como combustible metabólico durante el ejercicio mediante gluconeogénesis (degradación de los aminoácidos en glucosa o glucógeno por el hígado) o por la conversión de los aminoácidos en acetil-CoA, la cual puede ser convertida en ácidos grasos o puede entrar en el ciclo de Krebs para la producción de energía por el hígado.
       Existen fuentes adicionales de combustibles metabólicos para la producción de energía durante el ejercicio. Estos combustiles son, a saber, el propio ácido láctico y el aminiácido alanina. A continuacón describiremos su funcíón energética durante el ejercicio prologado.
        El ácido láctico: Los maratonistas, quienes producen ácido láctico durante las etapas iniciales de una carrera competitiva, pueden utilizar el ácido láctico como combustible  metabólico más tarde en la carrera; esto es posible mediante la conversión del ácido láctico en glucógeno hepático, el cual puede ser convertido en glucosa sérica para su uso como combustible químico por las células musculares activas.
        Alanina: La alanina, un aminoácido subproducto de la glucólisis anaeróbica, se almacena en los músculos esqueléticos y es liberada durante ejercicios prolongados, durante el cual es transportada mediante la sangre hasta el hígado, donde será             convertida a glucosa mediante gluconeogénesis y devuelta a las células musculares para su uso como combustible metabólico en los sistémas energéticos. 

INTERACCIÓN DE LOS SISTEMAS ENERGÉTICOS
AERÓBICOS Y ANAERÓBICOS DURANTE EL EJERCICIO
El Continuum Energético (Véase Figura 14)
 Concepto
        Representa la ubicación de los diferentes deportes según su sistema energético predominante (sistema de ATP-PC, sistema del ácido láctico y sistema de oxígeno o aeróbico), el cual le provee la energía (ATP) que requiere dicha actividad física. La idea del continuum energético se basa en el hecho de que la capacidad de cualquier sistema energético para suministrar ATP se vincula con el tipo específico de actividad realizada.
Actividades Físicas que Representa:
        En el extremo superior. Actividades deportivas breves y de alta intensidad, como la carrera de 100 m llanos, en la cual el sistema de fosfágeno (ATP-PC) suministra la mayor parte del ATP.
        En el extremo inferior. Actividades deportivas prolongadas y de menor intensidad (como la carrera del maratón) que son sustentadas casi enteramente por el sistema aeróbico.
        En el medio. (1) Actividades deportivas que dependen en gran medida del sistema del ácido láctico para la obtención de energía en ATP. Las carreras de 400 y 800 m llanos son ejemplos de tales actividades. (2) Actividades que requieren una combinación del metabolismo aeróbico y el anaeróbico, por el ejemplo, las carreras de 1,500 m llanos y la milla. 

REFERENCIAS
        Bowers, Richard W. y  Edward L. Fox. (1992). Sports Physiology (3ra. ed., pp. 13-73). Wisconsin: WCB Brown & Benchmark Publishers .
        Fox, Edward L., Richard W. Bowers y Merle L. Foss (1993). The Physiological Basis for Exercise and Sport (5ta. ed., p. 12-40). Wisconsin: WCB Brown & Benchmark Publishers.
        McArdle, William D., Frank I. Katch y Victor L. Katch. (1996). Exercise Physiology: Energy, Nutrition, and Human Performance (4ta. ed., pp.89-137). Baltimore: Williams &Wilkins.
        Noble, Bruce J. (1986). Physiology of Exercise and Sport. St Louis: Mosby, 1986. 570 págs.



Que disfrutéis cada hora del fin de semana
Un cordial saludo
Alvaro Ballesteros

Cómo romper Cuellos de Botella para llegar a un ciclo de ventas (TAKT TIME) de 1 minuto


Estimad@s Clientes y/o amantes del LEAN:

Cuando se habla de cómo resolver fabricaciones gestionando cuellos de botella, siempre le pido a los Clientes que hagan un último esfuerzo por romperlos, y suelo poner como ejemplo la propia evolución de las cadenas de producción de las fábricas de automóviles
Por mi experiencia profesional, tanto las decisivas influencias que he tenido de mis maestros japoneses de KAWASAKI HEAVY INDUSTRIES como por lo que tenido el privilegio de vivir en una multinacional americana del automóvil, siempre he visto que la prioridad nº1 era romper los cuellos de botella, y solo después, si ya nos rendimos, gestionarlos
Voy a dedicar este escrito a describir cómo las fábricas de automóviles resolvieron los cuellos de botella que se iban presentando por el camino

Casos más complicados de la fabricación de un coche, funcionando al TAKT TIME que marcan las ventas, 1 minuto
Si tenemos 1 minuto de ciclo, quiere decir que todas las operaciones de producción de un automóvil deben ser hechas en 1 minuto
Tres de los casos más complejos son los siguientes:


-Ensamblaje de la carrocería


No hay ninguna estación que sobrepase el ciclo de 1 minuto
En caso de que la operación sea mayor que 1 minuto, se pasa a la estación siguiente
Notas. En muchos procesos de ensamblaje, en vez de solucionar el proceso a tiempo de ciclo, existen grandes estaciones de ensamblaje de piezas, donde se hace todo de una vez. Como el ciclo es superior al TAKT TIME de ventas, estas estaciones existen por duplicado triplicado, etc.
El problema de tener más de una estación es que nunca se llega a automatizar la operación (los números no salen, porque es necesario duplicar, triplicar los robots necesarios)
Caso típico de lo que estamos hablando, en las fábricas de material ferroviario: incluso estas macroestaciones son las llamadas “catedrales”
Ni que decir tiene que, si el LEAN busca algo es identificar la catedral… y, por supuesto, destruirla
 

-Pintura
Aplicar un tratamiento a un vehículo ( por ejemplo , cataforesis ) a tiempo de ciclo de 1 minuto solamente se puede hacer si el coche viene en un transportador y se mete completo en el baño

No hay ninguna estación que sobrepase el ciclo de 1 minuto
En caso de que la operación sea mayor que 1 minuto, se pasa a la estación siguiente
Notas. En muchos procesos de ensamblaje, en vez de solucionar el proceso a tiempo de ciclo, existen grandes estaciones de ensamblaje de piezas, donde se hace todo de una vez. Como el ciclo es superior al TAKT TIME de ventas, estas estaciones existen por duplicado triplicado, etc.
El problema de tener más de una estación es que nunca se llega a automatizar la operación (los números no salen, porque es necesario duplicar, triplicar los robots necesarios)
Caso típico de lo que estamos hablando, en las fábricas de material ferroviario: incluso estas macroestaciones son las llamadas “catedrales”
Ni que decir tiene que, si el LEAN busca algo es identificar la catedral… y, por supuesto, destruirla
 

-Pintura
Aplicar un tratamiento a un vehículo ( por ejemplo , cataforesis ) a tiempo de ciclo de 1 minuto solamente se puede hacer si el coche viene en un transportador y se mete completo en el baño




(fábrica de Audi en Ingolstadt)
Esto parece evidente porque la pieza a tratar es grande; en muchos casos, para piezas pequeñas hemos visto que, en vez de crear flujo, se pinta colgando las piezas en ganchos, que se ponen en estaciones independientes y se pintan en paralelo. Aunque parezca la solución más intuitiva, esto es mucho peor que colgarlas en una cadena y pintarlas en flujo: aunque solo sea, una vez más, porque teniendo un solo punto donde se realiza la operación, es mucho más fácil ( desde el punto de vista de la relación coste/beneficio de la solución ) de aprobar

-Montaje del salpicadero y del motor
Ver cómo se montan salpicaderos a tiempo de ciclo de 1 minuto es todo un espectáculo. Hace años, en las primeras líneas de montaje, los principales componentes del salpicadero se  iban montando, componente a componente, en la línea de montaje principal. Eso hacía que las líneas de montaje fueran muy largas y que las pruebas de calidad pudieran parar la línea
Después, ya se optó por montar el salpicadero en sublíneas, y aportar el salpicadero completo, ya probado, en la línea principal
Todo esto es anécdota, porque aquí quiero resaltar que la solución siempre fue montar el salpicadero en un único lugar, en vez de en varios: objetivo claro, siempre, si se monta en un sitio único, las posibilidades de automatizar aumentan exponencialmente


(línea de montaje del Ford Focus III)
Lo dicho para el salpicadero vale para el motor


Sirva el resto del presente escrito como mi pequeño homenaje ( muy sentido, por todo lo que han aportado a mi vida profesional )  a las fábricas de automóviles
NOTA. Las fábricas de automóviles están en la punta de lanza de la ingeniería de fabricación no porque producir un automóvil sea lo más complejo que hay, sino porque todas las operaciones hay que hacerlas en un tiempo máximo de 1 minuto : eso exige un grado enorme de automatización…y de ingenio   



Ideas generales sobre cómo se fabrica un coche

¿Cómo se monta un motor?




Cadenas de montaje
Coche eléctrico: NISSAN LEAF




Coche convencional: MERCEDES, POLO y FORD
En el primer video ( de la misma página web) el montaje estrella es el salpicadero, mientras que en el video de más abajo se puede ver la estación más espectacular, lo que se llama el casamiento



Lamborghini, reinventándose: El Aventador, presentado en Ginebra en el 2011



La prioridad no es la velocidad, sino la relación peso-potencia
El nombre, Aventador, proviene de un toro de lidia

La redefinición de una marca, según LEXUS LFA:



Hecho de fibra de carbono
La Compañía hace su propia fibra de carbono en la fábrica


Que disfrutéis cada hora del fin de semana
Un cordial saludo
Alvaro Ballesteros


sábado, 30 de enero de 2016

Mensajes amables de fin de semana: la constelación de Orión y el Mindfulness, un buen plan para las noches de invierno


Estimad@s Clientes y/o amantes del LEAN:

En este cielo de invierno, no me resisto a hacer un pequeño escrito sobre la constelación más impresionante del cielo de todo el año: Orión
Las estrellas más emblemáticas de la constelación son, aparte de las que forman el cinturón (de nombre Alnitak, Alnilam y Mintaka ), Betelgeuse ( una supergigante roja ) y Rigel ( una gigante azul )
Se suelen citar como parte de esta maravilla del cielo de invierno Sirio, la estrella más brillante del cielo ( de la constelación del Can Mayor ) y Aldebarán ( la estrella más brillante de la constelación de Tauro )
Por último, pero no menos importante, por debajo del cinturón está la Nebulosa de Orión, verdadera vivero de creación de nuevas estrellas


¡!Que disfrutéis del viaje!!!







Breve descripción del conjunto
Orión es la constelación con más estrellas brillantes. Por eso destaca tanto en el cielo nocturno y es de las más conocidas. Tiene su origen en la mitología griega. El cazador Orión murió por la picadura de un escorpión.
Puede verse desde ambos hemisferios, aunque en el cielo boreal aparece orientado hacia arriba y en el cielo austral hacia abajo. En el hemisferio norte es una de las constelaciones de invierno.
Sus estrellas están muy alejadas entre sí. La más cercana está a 70 millones de años luz, y la más alejada a 2.300 millones. La más brillante es Rigel, que está a más de 900 años luz. Es una joven supergigante 40.000 veces más brillante que nuestro Sol. En el hombro del cazador, Betelgeuse es una supergigante roja cercana al final de su vida. Bajo las tres estrellas del Cinturón se observa a simple vista una débil mancha. Es la Nebulosa de Orión, a 1.600 años luz. En ella está la Nebulosa oscura Cabeza de Caballo. Se cree que en esta región se están formando nuevas estrellas.
Sirius acompaña a Orión en el cielo nocturno. Pertenece a la constelación de Can Mayor, que representa al perro del cazador. Pese a ser la estrella más brillante, es sólo un poco más grande que el sol.

Breve tour por Orión:





Viaje virtual por la nebulosa de Orión:




La explosión de Betelgeuse
Betelgesuse es una enorme gigante roja. El destino de las gigantes rojas, una vez consumen todo su combustible, es explotar y convertirse en una supernova
En el link adjunto se pueden ver detalles:




Precioso documental sobre la Nebulosa de Orión, en History Channel:





La constelación de Orión, vista en 3D, para apreciar la verdadera posición de cada estrella :




Y por último, pero no menos importante, mi humilde consejo (que explica también el título de este escrito) :
-Salid a la calle en una de estas noches de invierno, bien abrigados por supuesto, y dedicarle un ratito ( no hace falta telescopio, ni primáticos ) y distrutad de la constelación más impresionante de todo el año, de todo el cielo…….eso sí, siguiendo las reglas del Mindfulness, que aconsejan dejar de pensar un rato en los problemas cotidianos y concentrar la atención en algo intrascendente

Para los que queráis saber más del Mindfulness, os aconsejo mi escrito siguiente:

Insisto: solo hay que sacar media hora, ir a un sitio aislado, sin que nos molesten, y concentrar la mente en la constelación de Orión……y, además, de verdad, os puedo asegurar que…. ¡!!!no tiene efectos secundarios!!!


Que disfrutéis cada hora del fin de semana

Un cordial saludo
Alvaro Ballesteros

La calidad en origen, el último obstáculo para la meta LEAN del "Cero Retrasos"


Estimad@s Clientes y/o manates del LEAN:

En un escrito anterior, describíamos cómo debe ser nuestra SUPPLY CHAIN INTEGRADA LEAN de nueve fábricas sincronizadas antes de que se inicie el periodo congelado, la señal PULL



Recordemos las ventajas de tener un SUPPLY CHAIN INTEGRADA LEAN:
-Las fábricas son capaces de responder a pedidos de plazos cortos
-Las fábricas son fiables
-Al responder a cortos plazos de entrega, las condiciones en Cliente son “las que esperamos encontrar”, las idóneas y, por tanto, ya sí... seguro que el Cliente no las varía más
-No tenemos prácticamente stock en las fábricas
-Facturamos/cobramos en plazos cortos

Como no puede ser de otra manera, toda esta SUPPLY CHAIN LEAN funciona de acuerdo con la filosofía PULL. Para llegar a ello, hemos tenido que alcanzar los siguientes hitos:
-La planificación de las nueve fábricas se realiza en un departamento de planificación centralizado
-Los lead times de fabricación y envío a los centros logísticos están perfectamente definidos
-En la década actual de los “años diez”, no se deben permitir lead times de fabricación superiores a las dos semanas: lead times superiores a esto, sencillamente, es estar fuera de mercado
-La señal PULL, que viene originalmente del Cliente, llega al Centro de Planificación y, una vez validada ( sobre todo para asegurar la carga vs la capacidad finita de las fábricas ), es el contador que marca el inicio del lead time que se le da a las fábricas y a los centros logísticos para tener todos los materiales (de todas las fábricas) consolidados en los centros logísticos
-Una vez consolidadas todas las líneas de pedido en el centro logístico correspondiente, cuando se recibe una última confirmación por parte del cliente, se procede al envío del pedido completo


El proceso global quedaría algo parecido a esto:



Ahora vamos a darle una vuelta de tuerca más a esta SUPPLY CHAIN para lograr un objetivo estratégico: cero retrasos en las entregas a Cliente
-Aspirar a cero retrasos es mucho más que cumplir lo que hemos prometido a los clientes
-Lo primero, es poder facturar todo a tiempo: todos sabemos que hay clientes que si no les entregamos todas las líneas de su pedido, no nos permiten facturar; no importa que tengamos para entregarle quince líneas de pedido de las dieciséis que el Cliente espera: hasta que no hagamos la última, simplemente, no podremos facturar
-Cero retrasos significa que debemos dar una fecha fiable
-Dar una fecha fiable implica que los lead times de fabricación previstos se cumplen a rajatabla
-Por último, pero no menos importante, al final, cero retrasos significa que debemos hacer las cosas bien a la primera…a no ser que tengamos tanta flexibilidad que podamos permitirnos el lujo de hacer pronto una nueva puesta de la referencia que nos salió mal a la primera


Aclaración fundamental:

En muchos casos, cuando estudiamos la Cadena de Valor delos Clientes, vemos que tienen urgencias constantes
Los que me seguís habitualmente me habéis oído decir muchas veces que las palabras “urgencias” y “constantes” no deberían estar juntas en la misma frase
Si realmente lo están, sencillamente esa SUPPLY CHAIN ( y el sistema de planificación ) no funciona y hay que repensarlo de arriba abajo

Profundizando un poco más en el tema, hemos visto que en las causas básicas de estas urgencias son las siguientes:
-No hay suficientes rotaciones para llegar a los plazos de entrega exigidos por El Mercado/Los Clientes
-Los Cuellos de Botella no están suficientemente rotos ( para alcanzar esos plazos ) y, como consecuencia de ello, tenemos necesidad de paquetes de software que gestionen las prioridades
Pero, y aquí está la “madre de todas las batallas”, en Clientes que ya tienen suficiente flexibilidad y que han roto los Cuellos de Botella, vamos y nos encontramos con la misma frase letal: “nosotros también tenemos urgencias constantes”

¿Qué está pasando?

Después de analizar causas origen, parafraseando a Bill Clinton en su campaña electoral ( “es la economía, estúpido”), nos decimos a nosotros mismos, mirándonos al espejo: “son las reposiciones, estúpido”

Apliquemos un poco más una de las técnicas que más me gustan del LEAN, los 5 Por Qués:

-Si nuestro proceso no asegura la calidad a la primera, surge la necesidad de reposiciones
-La reposición es tratada, en la mayoría de los Clientes, como urgencia
-Si hay reposiciones constantes, hay urgencias constantes
-Si tenemos que hacer reposiciones y las rotaciones no son suficientemente altas, incluiremos indefectiblemente en retrasos
-Lo que pasa es que rotar más, en la mayoría de los casos, no conduce a nada, porque los plazos de Cliente son tan cortos que no llegamos a tiempo con la segunda rotación: realmente, si queremos cero retrasos, hay que ir al origen de la no calidad

Por cierto, la técnica de los 5 Por Que´s no la inventaron los creadores del LEAN sino Sócrates, el filósofo que más me gusta de toda la Historia: simplemente con su lema “Solo sé que no sé nada” y su técnica de los 5 Por Qués desmontaba la mayoría de las ideas preconcebidas quee tenían sus conciudadanos de aquella maravilla que fue la Grecia Antigua


Que disfrutéis cada hora del fin de semana

Un cordial saludo
Alvaro Ballesteros