Meccanismi energetici

meccanismi energetici





Metabolismo energetico muscolare

Nel muscolo, l’unica sostanza in grado di fornire direttamente energia per la contrazione muscolare è l’adenosintrifosfato (ATP), molecola sintetizzata all’interno delle fibre muscolari. L’energia è resa disponibile dalla rottura del legame fosforico (P), secondo la reazione:

ATP + H2O⇒adenosifdifosfato (ADP) + P

Essa può essere immediatamente sfruttata per la contrazione attraverso l’accoppiamento di un altro fenomeno chimico-fisico, la deformazione meccanica dei ponti tra actina e miosina a livello del sarcomero. L’ATP già pronto, immagazzinato nella cellula, è quantitativamente scarso (circa 5 mmol per Kg di muscolo) ed è perciò indispensabile che la cellula se ne procuri dell’altro attraverso i processi di resintesi.

Processo di risintesi

Un primo processo consiste nella risintesi alattacida dell’ATP. Essa avviene attraverso il trasferiemento di una molecola di P dalla creatina-fosfato (CP) sull’ ADP. La CP, presente nel muscolo in quantità maggiori (fino a 20-25 mmol per Kg di muscolo), costituisce una riserva rapida d’energia da utilizzare sia quando avvengono rapidi e massicci incrementi della richiesta energetica, sia in tutti  i casi d’ avvio del movimento. I depositi di CP possono essere esauriti, nel corso di uno sprint massimale, nel giro di 6-8 secondi, e una volta esaurita la riserva di CP è ancora possibile la prosecuzione del lavoro muscolare a patto che l’intensità dello stesso diminuisca.

I fornitori di energia

L’ATP può essere nuovamente sintetizzato attraverso l’intervento di diversi processi fornitori d’ energia che sono glicogeno e lipidi.

Glicogeno

L’ aumento dell’ADP all’interno della fibrocellula muscolare stimola l’enzima fosforilasi a demolire il glicogeno e liberare glucosio. Se tale processo avviene in presenza di una adeguata quantità di ossigeno, la demolizione del glicogeno è completa fino ai prodotti finali, cioè anidride carbonica e acqua (glicolisi aerobica). Il processo di demolizione del glicogeno può svolgersi in completa assenza o carenza d’ossigeno (glicolisi anaerobica) e in questo caso, si ha la produzione di un metabolita intermedio, l’acido lattico. Il processo non è così rapido come quello del trasferiemnto della CP, tuttavia consente di lavorare a un’elevata intensità per un periodo di tempo più lungo, misurabile in pochi minuti piuttosto che in alcuni secondi. Il limite sta nell’accumulo dell’acido lattico nei muscoli che, abbassando il pH rende l’ambiente cellulare “acido”, intossica le fibrocellule, costringendo il muscolo a fermarsi o comunque a ridurre l’intensità dello sforzo. La resintesi lattacida dell’ATP è utilizzata quando l’intensità del lavoro supera quella massima ottenibile per mezzo dei soli processi coinvolgenti l’ossigeno, oppure in condizioni nelle quali l’afflusso di sangue al muscolo è ostacolato (contrazioni muscolari isometriche prolungate). Il meccanismo della glicolisi anaerobica è meno redditizio (fornisce molto meno ATP a parità di glucosio consumato), ma più rapido di quello aerobico e si svolge nel sarcoplasma in immediata vicinanza delle miofibrille. La via aerobica si svolge nel mitocondrio, lontano dalle miofibrille, è più lenta, ma molto più redditizia perché consente di sfruttare interamente il patrimonio biochimico ed energetico posseduta dal glucosio.

Lipidi

A differenza del glucosio, i lipidi non possono essere utilizzati in modo anaerobico, perciò non sono in grado di ricaricare rapidamente l’ATP. Tuttavia, il loro impiego da parte del muscolo consente di risparmiare glicogeno e di poter proseguire il lavoro per lunghi periodi di tempo, anche se a bassa intensità. Per bruciare grassi è necessaria una certa quantità di zuccheri. Il muscolo che lavora aerobicamente utilizza, in realtà, una miscela di zuccheri e grassi, che è tanto più ricca percentualmente in zuccheri quanto l’intensità del lavoro è elevata e viceversa. Quando l’intensità di lavoro si avvicina al massimo consumo d’ossigeno la miscela di combustibile utilizzata dai muscoli è quasi per intero costituita dal glicogeno-glucosio. Tuttavia, se il lavoro è intenso e prolungato, le riserve di glicogeno dell’organismo si esauriscono in circa due ore; per questo motivo, uno dei principali fattori condizionanti la prestazione negli sport di resistenza o lunga durata, è proprio la capacità dei muscoli di utilizzare al meglio i grassi di deposito, risparmiando per quanto possibile glicogeno.




Meccanismi energetici muscolari

I meccanismi energetici a disposizione del muscolo sono:

  1. anaerobico alattacido: sfrutta l’ATP disponibile e quello ottenibile pressoché istantaneamente dalla CP (massima potenza per 6 – 10 secondi);
  2. anaerobico lattacido: utilizza glucosio e glicogeno in modo rapido, ma incompleto (elevata potenza, 40 – 50 secondi);
  3. aerobico: può utilizzare sia il glucosio che i grassi, è altamente redditizio nel tempo (minuti – ore), ma molto meno potente.

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