LA QUIMICA EN EL DEPORTE

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TEMA PARA LA MATERIA DE QUIMICA BASICA CON LABORATORIO...INSTITUTO TECNOLOGICO DE SONORA...t&t

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LA QUIMICA EN EL DEPORTE

  1. 1. La Química en el deporte Carlos Miranda 1 de abril de 2009 I CURSO DE DIVULGACIÓN LOS AVANCES DE LA QUÍMICA Y SU IMPACTO EN LA SOCIEDAD La Química en el deporte ¿Qué es el deporte? Definición de la RAE de “deporte” deporte. (De deportar). 1. m. Actividad física, ejercida como juego o competición, cuya práctica supone entrenamiento y sujeción a normas. 2. m. Recreación, pasatiempo, placer, diversión o ejercicio físico, por lo común al aire libre. Las capacidades del competidor, tanto físicas, mentales como de equipamiento determinan el resultado El deporte estimula la producción de serotonina (“hormona del placer”)
  2. 2. La Química en el deporte Historia del deporte Antigua China (~4000 a.C.): gimnasia Antiguo Egipto (a partir del 3000 a.C): natación, pesca, lanzamiento de jabalina, salto de altura y lucha Antigua Persia (a partir del 1500 a.C.): arte marcial iraní (Zourkhaneh), polo y justa Antigua Grecia (Olimpia, 776 a.C.): Primeros Juegos Olímpicos Pierre de Coubertin (Atenas, 1896): Juegos Olímpicos Modernos Citius, altius, fortius (más rápido, más alto, más fuerte) La Química en el deporte Mejora del rendimiento: Ayudas ergogénicas Mecánicas: Nutricionales: Farmacológicas: Fisiológicas: Psicológicas: materiales deportivos tratamiento exterior del cuerpo (depilación, afeitado…) modificaciones de la dieta suplementos dietéticos (aminoácidos, vitaminas…) sustancias químicas que aumentan el desempeño orgánico (cafeína, anabolizantes, eritropoyetina,…) infusiones sanguíneas hipnosis, control del estrés, control de la ansiedad, técnicas de motivación, psicoterapia, …
  3. 3. La Química en el deporte Ciencia y Tecnología: Dos grandes compañeros de equipo CIENCIATECNOLOGÍA DEPORTE Más rápido, más alto, más fuerte (Pierre de Coubertin) Más flexible, más ligero, más fuerte (Química) La Química en el deporte La Química del deportista: Su propio cuerpo Oxigeno Carbono Hidrogeno Nitrógeno Calcio Fósforo Potasio Azufre Sodio Cloro Magnesio 65 18,5 9,5 3,3 1,5 1,0 0,4 0,3 0,2 0,2 0,1 Aluminio, Boro, Cromo, Cobalto, Cobre, Estaño, Flúor, Hierro, Manganeso, Molibdeno, Selenio, Silicio, Vanadio, Yodo, Zinc Earl Frieden "The Chemical Elements of Life" Scientific American, 1972 Agua Lípidos Proteínas Ácidos Nucleicos Glúcidos Minerales 70 15 12 2 0,5 0,5 Gillian Pocock, Christopher D Richards “Filosofía humana: La base de la Medicina”, 2ª Edicion, Elsevier, 2005 Composición elemental (%) Composición molecular en tejidos magros (%)
  4. 4. La Química en el deporte La Química del deportista: Su propio cuerpo METABOLISMO HUMANO La Química en el deporte La Química del deportista: Su propio cuerpo ΔG0 ’ = -30.5 kJ·mol-1 ENERGÍA QUÍMICA Trifosfato de adenosina (ATP) Dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD) ATP ADP Pi N NN N O HO OH N O HO OH O NH2 O P O P O HO O O HO NH2
  5. 5. La Química en el deporte La Química del deportista: Su propio cuerpo Ciclo de Krebs + Fosforilacion Oxidativa ANAERÓBICA AERÓBICA + ac. láctico acetil-CoA ac. pirúvico glucosa glucosa-6-P fructosa-6-P fructosa-1,6-diP gliceraldehído-3-P ac. 1,3-di-P-glicérico dihidroxiacetona-3-P ac. 3-P-glicéricoac. 2-P-glicéricoac. fosfoenolpiruvico HEXOQUINASA ATP ADP FOSOGLUCOSA ISOMERASA FOSFOFRUCTO- QUINASA ATP ADP ADP ATP ALDOLASA TRIOSA FOSFATO ISOMERASA NAD+ + Pi NADH GLICERALDEHÍDO- 3-FOSFATO DESHIDROGENASA ADPATP FOSFORGLICERATO QUINASA FOSFORGLICERATO MUTASA ENOLASA PIRUVATO QUINASA NADH NAD+ ATP NAD+ FAD+ FERMENTACIÓN GLUCOLISIS La Química en el deporte La Química del deportista: Su propio cuerpo SISTEMAS ENERGÉTICOS O2GlucógenoATP/ Fosfocreatina Factor limitante SíNoNoNecesidad de O2 GrandePocoNingunoSuministro sangre Músculo Sangre Hígado MúsculoMúsculoAlmacenamiento de energía Glucosa Glucógeno Grasa Glucosa Glucógeno ATP/ Fosfocreatina Sistema predominante 1500 m libres100 m braza50 m libresPruebaa > 3’00”35” – 2’30”< 35”Duración de la pruebaa SISTEMA AERÓBICOSISTEMA LÁCTICOSISTEMA ALÁCTICO a Tabla para pruebas de natación
  6. 6. La Química en el deporte La Química del deportista: Su propio cuerpo SISTEMAS ENERGÉTICOS 88 – 94 %3 – 6 %3 – 6 %1.500 m 80 – 90 %6 – 12 %5 – 8 %800 m 60 – 75 %15 – 25 %8 – 15 %400 m 35 – 55 %35 – 45 %15 – 30 %200 m 20 – 30 %20 – 40 %30 – 60 %100 m 0 %10 %60 – 90 %50 m SISTEMA AERÓBICO SISTEMA LÁCTICO SISTEMA ALÁCTICODIST. La Química en el deporte Transpiración Sistema de refrigeración corporal Mantiene la temperatura del cuerpo a ~37 ºC El cuerpo humano es una máquina poco eficiente. Solo el 25% de la energía consumida se transforma en energía mecánica 1 ºC por cada 5 -8 minutos de ejercicio
  7. 7. La Química en el deporte Transpiración Composición del sudor: El alto calor específico del agua permite que la evaporación de 1 g de sudor libere 0.58 kcal de la piel Mecanismo similar al botijo 95 % agua 5 % electrolitos (sodio, potasio, cloruro, metabolitos…) La Química en el deporte Bebidas deportivas Bebidas isotónicas: Misma presión osmótica que la sangre Buena absorción de agua Limonada alcalina: la solución casera 1 litro de agua 1 pizca de sal 1 pizca de bicarbonato sódico 2 cucharadas soperas de azucar Zumo de 1 limón
  8. 8. La Química en el deporte Nuevos tejidos inteligentes poliésterTejidos ligeros transpirables y aireados Tejidos herméticos, térmicos y transpirables - Porosos - Fibras sintéticas poco higroscópicas (nylon, elastano, poliéster,…) elastano - Alta densidad de fibras (cortavientos) - Microburbujas dentro del tejido - Impermeables teflón La Química en el deporte Seguridad en el deporte CASCOS Beisbol Fútbol americano Ciclismo
  9. 9. La Química en el deporte Seguridad en el deporte Kevlar (1972) Policarbonato MATERIALES IGNÍFUGOS Nomex® y Kevlar® Vendajes, rodilleras, coderas, protectores dentales, lentes,… OTROS ELEMENTOS DE PROTECCIÓN - No combustionan - Varias capas - Resistencia 12 segundos a 700 ºC CH2 CH2 n Polietileno Nomex La Química en el deporte Cuidado del deportista CALZADO DEPORTIVO Cordones y lengüeta acolchada Suela Cubierta superior (malla) Media suela o entresuela Plantilla Puntera Ligereza y respiración (poliéster) Durabilidad y buen apoyo (gomas diversas, caucho de carbono) Confort y amortiguamiento (gomaespuma plástica, gel de silicona) Amortiguación (acetato de vinilo etileno –EVA-) Protección dedos del pié
  10. 10. La Química en el deporte Salud del deportista “Spray milagroso” Puntos autoadhesivos (“americanos”) Cloruro de etilo p.eb.: 12.3 ºC Prótesis (menisco, cadera) La Química en el deporte Dopaje ¿Qué es el dopaje? dopaje. (De deportar). 1. m. Dep. Acción y efecto de dopar. dopar. (Del ingl. To dope, drogar). 1. tr. Dep. y Med. Administrar fármacos o sustancias estimulantes para potenciar artificialmente el rendimiento del organismo con fines competitivos. U. t. c. prnl. Un poco de historia - Antigua grecia: estimulantes (hidromiel) y relajantes (vino) - Siglo III d.C.: Extractos de plantas, semillas y hongos - Auge a mitad del siglo XIX - Fallecimientos de Knud Jensen en JJ.OO. Roma (1960) y Tony Simpson en el Tour de Francia (1967) - Implantación controlesa anti-dopaje: JJ.OO. México (1968) Terapia vs. Dopaje Tony Simpsom
  11. 11. La Química en el deporte Dopaje MÉTODOS DOPANTES Manipulación farmacológica, física o química - Administración en sangre de glóbulos rojos - Mejora artificial del suministro de oxígeno Aumento de la transferencia de oxígeno Dopaje genético - Tratamiento con fármacos - Alterar muestras para el control de dopaje - Uso de técnicas de ingeniería genética sin fines terapéuticos - Efecto estimulante con uso prolongado - Incrementan la masa y fuerza muscular La Química en el deporte Dopaje NandrolonaTestosterona Tamoxifeno Furesomida SUSTANCIAS PROHIBIDAS EN Y FUERA DE COMPETICIÓN Agentes anabolizantes Hormonas y sustancias afines Agonistas β2-adrenérgicos Isoproterenol Moduladores de hormonas Diuréticos y otros agentes enmascarantes - Naturaleza esteroídica o no esteroídica - Favorecen la síntesis de proteínas y el desarrollo muscular - GH aumenta la masa y fuerza muscular - EPO incrementa el nº de eritrocitos Clembuterol EPO - Estimulan la producción endógena de testosterona - Disminución de peso - Ocultan otras sustancias en orina - Alteración de los parámetros hematológicos
  12. 12. - Mejoran el rendimiento anaeróbico - Reducen la fatiga - Aumentan la glucosa en sangre y liberan grasas SUSTANCIAS PROHIBIDAS EN COMPETICIÓN La Química en el deporte Dopaje Anfetamina CocainaEstimulantes Analgésicos narcóticos Cannabinoides Glucocorticoesteroides Cortisona Prednisona - Reducen la respuesta fisiológica al dolor y esfuerzo Morfina - Mejoran la autoestima - Potencian la relajación THC - Efecto euforizante - Antiinflamatorio - Alivian el dolor La Química en el deporte Control de dopaje DETECCIÓN POR TÉCNICAS DE QUÍMICA ANALÍTICA Electroforesis capilarCromatografía
  13. 13. La Química en el deporte Control de dopaje DETECCIÓN DE EPO Y NESP Ácido siálico ERITROPOYETINA (EPO) La Química en el deporte Impacto de los nuevos materiales CICLISMO Eddy Merckx (1972) Francesco Moser (1984) Nuevos materiales sintéticos para la construcción del cuadro de la bicicleta Récord de la hora Fibra para-aramida y fibra de carbono Ruedas de caucho sintético Sillines de gel elastómero Fibra de vidrio Sam Whittingham (2004) 84,215 Km en un hora
  14. 14. La Química en el deporte Impacto de los nuevos materiales GOLF Evolución de la bola de golf en la historia Descubrimiento de la resina ionómero (finales años 50) Madera Cuero (135-165 m) Guttapercha (155-170 m) CH3 Nucleo de goma (190-245 m) Bolas multicapa (1996) H2C CH2 H2C C CH3 C HO O CH3 CCH2 CH2 C OHO CH2CH2CH2CH2 CH3 CCH2 CH2 C OO CH2CH2CH2CH2 Na+ NaOHetileno ác. acrílico Jack Hamm (1993) 419 m n La Química en el deporte Impacto de los nuevos materiales BOLAS, PELOTAS y BALONES BILLAR: Marfil vs Resinas Sintéticas PING-PONG: Celuloide FÚTBOL: Adiós al cuero Balon de cuero Balon Europass 1283 goles ??? goles Cuero hasta 1963 Telstar 1970 Europass 2008
  15. 15. La Química en el deporte Impacto de los nuevos materiales TENIS Rafael Nadal – Wimbledon 2008 Björn Borg Pentacampeón de Wimbledon 1976-1980 La Química en el deporte Instalaciones deportivas Pista Central del All England Club Wimbledon, el más antiguo y prestigioso evento deportivo de tenis Techo replegable de 5200 m2 de PVC TECHOS Y CUBIERTAS DE ESTADIOS Y PABELLONES
  16. 16. La Química en el deporte Instalaciones deportivas Estadio olímpico de Tianjin (JJ.OO. Pekín 2008) Estadio olímpico Spyridon Louis de Atenas (JJ.OO. Atenas 2004) TECHOS Y CUBIERTAS DE ESTADIOS Y PABELLONES Planchas de policarbonato La Química en el deporte Instalaciones deportivas SUPERFICIES SINTÉTICAS Pistas de atletismo: Tartán® y Mondotrack FTX® En México 1968 se incorpora el tartán a las pistas de atletismo Nuevo material Mondotrack FTX en los JJ.OO. Pekín 2008 9.95” - 100 l. khrnr IHL GHMDR TR@HM ANKS Tartán: material sintético poroso basado en el poliuretano
  17. 17. La Química en el deporte Instalaciones deportivas Superficies en pistas de tenis Césped artificial para estadios e instalaciones deportivas SUPERFICIES SINTÉTICAS Open de Australia (Rebound Ace® Plexicushion®) Open USA (DecoTurf®) Reforzamiento del césped natural con fibras de polipropileno de alta resistencia La Química en el deporte Evolución de los récords olímpicos (WRs) en la era moderna J.-F. Toussaint y col., PLoS ONE 2008, 3(2), e1552 AÑO AÑO AÑO AÑO WR(seg)WR(seg) WR(seg)WR(Kg) Natación 400 m. estilos fem. Atletismo 50 Km. marcha masc. Natación 4 x 100 m. libres masc. Halterofilia (dos tiempos) Periodo 1950 – 1980
  18. 18. La Química en el deporte Química artística y deporte J. M. Tour y col., J. Org. Chem. 2003, 68, 8750-8766 J. F. Stoddart y col., Angew. Chem. Int. Ed. Eng. 1994, 33, 1286-1290 Kroto y col., Nature 1985, 318, 162-163

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