I Metabolismi Energetici

I Metabolismi Energetici: premessa

Quando compiamo una qualsiasi attività sportiva nei nostri muscoli si azionano dei meccanismi fisiologici che, attraverso reazioni enzimatiche complesse, riforniscono le fibre muscolari impegnate nello sforzo, di una molecola fondamentale: l’ATP (adenosinatrifosfato).

Questa molecola è, a tutti gli effetti, il CARBURANTE dei nostri muscoli. E’ un composto cellulare formato da adenina+ribosio+3 fosfati.

La scissione dei legami dei tre fosfati libera l’energia necessaria alle contrazioni muscolari.

ATP
Continuamente, nel nostro organismo, si realizzano queste due reazioni:

  1. ATP → ADP + Pi
  2. ADP + Pi →  ATP

La (1) è la reazione di idrolisi, mediata all’enzima ATPasi. L’energia che si libera viene subito utilizzata grazie agli enzimi che convogliano questa energia alle reazioni che ne hanno bisogno. Per esempio nella contrazione muscolare.

Mentre la (2) è la reazione di fosforilazione dell’ADP che richiede energia (è sempre accoppiata ad un’altra reazione che libera energia). Con questa operazione l’ATP torna ad essere disponibile per la contrazione muscolare ad esempio.

ATP 2

L’ATP è però presente in scarsissima quantità nei nostri muscoli tant’è che basterebbe solo a compiere un brevissimo sforzo massimale.

C’è quindi bisogno di “ricostruire” in continuazione l’ATP e ciò avviene attraverso la risintesi , sfruttando le fonti energetiche di scorta (fosforilazione).

Le fonti da dove il nostro organismo attinge per la produzione di energia sono tre: grassi, carboidrati e proteine, depositati nel corpo umano sotto diverse forme cellulari (glicogeno, glucosio, adipociti ..).

L’intensità e la durata di un esercizio determinano quali e quanti di questi nutrienti occorrono per compiere il lavoro. Per far si però che l’energia insita nei nutrienti di scorta venga liberata sotto forma di energia meccanica, c’è bisogno di un processo che attivi i depositi tramite una reazione chimica e li trasformi in combustibile da bruciare, liberando energia e ottenendo prodotti scarto come risultato della reazione.

Il processo deposito-combustibile-energia-prodotti scarto è detto MECCANISMO DI PRODUZIONE ENERGETICA.

Non esiste però un solo meccanismo per produrre energia, bensì tre diverse tipologie (o METABOLISMI ENERGETICI):

 

1.SISTEMA ANAEROBICO ALATTACIDO o Sistema del Fosfageno

2.SISTEMA ANAEROBICO LATTACIDO o Glicolisi Lattacida

3.SISTEMA AEROBICO o Sistema dell’Ossigeno

 

 

I metabolismi energetici: Anaerobico Alattacido

metabolismi energetici

Rappresenta la fonte piu’ rapidamente disponibile per l’utilizzazione da parte del muscolo: e’ fondamentale per compiere rapidi e possenti movimenti, i quali richiedono una fornitura immediata di atp.

In queste tipologie di sforzo fisico, la cellula muscolare per mantenere costanti i livello di ATP, utilizza un altro composto in grado di immagazzinare energia: la Fosfocreatina (o Creatinfosfato, PC). L’enzima Creatinachinasi (CK) stacca il gruppo fosfato da CP e lo dona all’ADP, per risintetizzare una nuova molecola di ATP.

Le scorte di ATP e PC possono soddisfare il fabbisogno energetico del muscolo per poco tempo, 3-15 secondi. Passati questi secondi il muscolo deve poter contare su altri metabolismi energetici per formare ATP.

 

I metabolismi energetici: Anaerobico Lattacido

metabolismi energetici 2E’ detto anche sistema glicolitico perchè chiama in gioco la glicosi, ossia la scissione del glucosio attraverso speciali enzimi glicolitici (fig. a sinistra).

Questo sistema comporta la scissione incompleta di un carboidrato ad acido lattico.

Nell’organismo, tutti i carboidrati vengono convertiti in uno zucchero semplice, glucosio, il quale può essere usato oppure immagazzinato sotto forma di glicogeno nei muscoli e nel fegato.

Il sistema anaerobico lattacido richiede 12 reazioni chimiche (che avvengono nel citoplasma della cellula muscolare) durante le quali viene liberata l’energia necessaria per sintetizzare 3 molecole di ATP per ogni molecola di glucosio.

Il limite di questo sistema sta nella tolleranza della fibra muscolare all’accumulo di acido lattico. Questo tende ad abbassare il PH intracellulare fino a bloccare lo stesso processo di glicolisi.

Questo meccanismo soddisfa il fabbisogno energetico per un’attività massimale di durata non superiore ai 2 minuti (es. 400-800 m)

 

 

I metabolismi energetici: Aerobico

E’ detto anche Ossidativo ed è il più complesso dei tre sistemi. L’organismo trasforma energia servendosi dell’ossigeno, per questo si chiama anche Respirazione Cellulare. Tale produzione ossidativa di ATP avviene all’interno di speciali organelli, i Mitocondri, che nei muscoli si trovano adiacenti alle miofibrille. E’ il meccanismo chiamato in gioco nelle discipline di resistenza, per la sua formidabile capacità di liberare energia.

 

Quindi, in presenza di Ossigeno, i nutrienti (carboidrati, grassi e proteine) vengono degradati tramite un processo più lungo e complicato diviso in tre tappe:

– Glicolisi

– Ciclo di Krebs

Fosfirilazione ossidativa o ETS

metabolismi energetici 5

Da questa figura si capisce molto bene come, durante un’attività di resistenza, sia i carboidrati che i grassi che le proteine contribuiscano alla produzione di energia, lo fanno però seguendo delle strade diverse e soprattutto dando delle rese energetiche diverse.

Per esempio una molecola di Glucosio porta alla produzione di 38 molecole di ATP:

  • 3 dalla GLICOLISI
  • 30 dal passaggio del NADH nella FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA
  • 4  dal passaggio del FADH2 nella FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA
  • 2 dal ciclo di KREBS

La produzione di energia dall’ossidazione degli acidi grassi può arrivare anche a superare le 100 molecole di ATP. L’argomento richiederebbe, ad ogni modo, un ulteriore approfondimento che esulerebbe dall’argomento di questo articolo, cioè dare una visione d’insieme dei vari metabolismi energetici.

 

I metabolismi energetici: Conclusioni

Ricapitoliamo quando detto, proponendo una tabella che rappresenta le diverse caratteristiche delle tre vie metaboliche:

metabolismi energetici 6

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