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El metabolismo energético es la cuantificación de los flujos de energía en el organismo. La calorimetría indirecta (ecuación de Weir) estima el gasto energético en reposo (REE) midiendo el consumo de O y la producción de CO: estos gases reflejan la oxidación de sustratos (grasa: RQ=0.7; carbohidratos: RQ=1.0; proteínas: RQ0.8). El RQ permite además inferir qué combustible está oxidando el organismo.

La fosforilación oxidativa en la cadena respiratoria mitocondrial convierte el gradiente de protones generado por NADH y FADH en ATP (P/O 2.5 y 1.5 respectivamente). La glucosa aerobia rinde ~3032 ATP vs. solo 2 ATP en glucólisis anaerobia: esto explica por qué el lactato se acumula rápidamente cuando el suministro de O es insuficiente (isquemia, ejercicio de alta intensidad).

La ley de Kleiber (BMR M^0.75) es una de las regularidades biológicas más robustas: el metabolismo basal no escala con la masa (M^1) sino con M^0.75, probablemente reflejando la geometría fractal de la red de distribución sanguínea. Esto implica que los animales grandes son metabólicamente más eficientes por unidad de masa pero requieren más energía total.

El VO_max (ecuación de Fick: CO_max × diferencia a-v máxima) es el límite superior de la capacidad aeróbica. En sujetos no entrenados, el límite es principalmente el gasto cardiaco máximo (CO_max 20 L/min); en atletas de elite, también importa la difusión pulmonar y la capacidad de extracción muscular. El VO_max es el mejor predictor de longevidad y de capacidad funcional cardiaca.

Los METs permiten cuantificar el gasto energético de actividades físicas de forma práctica: caminar a 5 km/h 3.5 METs; correr a 10 km/h 10 METs. En UCI, el REE de pacientes críticos puede ser de 1.22× el predicho por Harris-Benedict (hipermetabolismo), y la calorimetría indirecta guía la nutrición artificial para evitar la sobrealimentación (hiperglucemia, hipercapnia, dificultad para desconectar del ventilador).

ID:('ky', 40)

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$REE=3.94,VO_{2,L/day}+1.11,VCO_{2,L/day}$

Variables

$REE$

Gasto energético en reposo

$kcal/day$

ID:('gm', 368)

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$RQ=\frac{VCO_2}{VO_2}$

Variables

$RQ$

Cociente respiratorio

$1$

$VO_2$

Consumo de oxígeno

$m³/s$

$VCO_2$

Producción de CO?

$m³/s$

ID:('gm', 369)

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$GEB_H=66.5+13.75M+5.0H-6.78A_{age}$

Variables

$M$

Masa corporal

$kg$

$H$

Altura

$cm$

$GEB_H$

Gasto Harris-Benedict hombre

$kcal/day$

$A_{age}$

Edad

$year$

ID:('gm', 370)

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$BMR=a_KM^{b_K}$

Variables

$a_K$

Constante de Kleiber

$kcal/day·kg^b$

$b_K$

Exponente alométrico

$1$

$M$

Masa corporal

$kg$

$BMR$

Metabolismo basal Kleiber

$kcal/day$

ID:('gm', 371)

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$VO_{2max}=CO_{max}(CaO_{2max}-CvO_{2min})$

Variables

$CO_{max}$

Gasto cardiaco máximo

$m³/s$

$CaO_{2max}$

Contenido arterial O? máximo

$mol/m³$

$CvO_{2min}$

Contenido venoso O? mínimo

$mol/m³$

$VO_{2max}$

Consumo máximo de O?

$mol/s$

ID:('gm', 372)

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$E_{act}=MET,M,t_h$

Variables

$MET$

Equivalente metabólico

$1$

$M$

Masa corporal

$kg$

$E_{act}$

Gasto por actividad

$kcal$

ID:('gm', 373)

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$\dot n_{ATP}=\dot n_{O2}PO_{ratio}6(1-f_{ana})+0.12f_{ana}$

Variables

$f_{ana}$

Fracción anaerobia

$1$

$PO_{ratio}$

Razón fosforilación/oxígeno

$1$

$dot n_{ATP}$

Tasa de producción ATP

$mol/s$

$dot n_{O2}$

Tasa molar de O?

$mol/s$

ID:('gm', 374)

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$P_{ATP}=\dot n_{ATP}\Delta G_{ATP}$

Variables

$Delta G_{ATP}$

Energía libre por mol de ATP

$J/mol$

$P_{ATP}$

Potencia química ATP

$W$

$dot n_{ATP}$

Tasa de producción ATP

$mol/s$

ID:('gm', 375)

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$P_{mech}=\eta_{mech}P_{ATP}$

Variables

$eta_{mech}$

Eficiencia mecánica

$1$

$P_{mech}$

Potencia mecánica útil

$W$

$P_{ATP}$

Potencia química ATP

$W$

ID:('gm', 376)

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$E_{total}=\int kcalRate,dt$

Variables

$E_{total}$

Energía acumulada

$kcal$

$t$

Tiempo

$s$

ID:('gm', 377)