Salute Medicina


Vai ai contenuti

Menu principale:


I meccanismi energetici

I meccanismi energetici


Dott. Giovanni Posabella
Medico Chirurgo
Specialista in Medicina dello Sport
Medico esperto in Omotossicologia



Le fonti energetiche della contrazione muscolare

Qualsiasi gesto motorio richiede la contrazione dei muscoli scheletrici, è bene sottolineare che la contrazione muscolare richiede energia.
Il muscolo si contrae grazie allo scorrimento dell'actina sulla miosina, l'energia necessaria per questo lavoro viene fornita da molecole di una sostanza detta ATP (acido adenosintrifosforico).
Questa energia viene liberata dalla demolizione dell'ATP e costituisce la fonte immediata dell'energia che può essere usata dalla cellula muscolare per eseguire il suo lavoro.
L'ATP è una molecola che viene sintetizzata all'interno dei mitocondri (organuli presenti in gran numero all'interno delle cellule), si trova nei muscoli in percentuale insufficiente alla loro attività; si realizza una continua sintesi che distingue la produzione di energia anaerobica (senza ossigeno) da quella aerobica (con utilizzo di ossigeno).
Questa è una specie di accumulatore di energia dalle capacità limitate, deve quindi essere tenuto continuamente sotto carica, la ricarica può avvenire attraverso tre diversi meccanismi fisiologici.

1. Il meccanismo energetico anaerobico alattacido
2. Il meccanismo energetico anaerobico lattacido
3. Il meccanismo energetico aerobico

Il meccanismo energetico anaerobico alattacido è in grado di fornire moltissima energia nell'unità di tempo, ma può farlo solo per pochi secondi, poichè esaurisce rapidamente le sue riserve.
Sistema ATP-PC, o del fosfageno, in questo sistema l'energia occorente per la resintesi dell'ATP proviene da un solo composto: la fosfocreatina (PC).
Questa, viene scissa liberando energia utile per la ricarica di ATP.
In tale reazione biochimica non vi è utilizzazione di ossigeno, nè formazione di acido lattico (sistema energetico anaerobico-alattacido) ed è il più importante negli sforzi intensi ma molto brevi.
L'ATP e il PC contengono gruppi fosfato altamente energetici, che quando vengono rimossi liberano una forte quantità di energia.

PC Pi + C + ENERGIA

ENERGIA + ADP +Pi ATP

PC + ADP Creatina + ATP

L'energia resa libera dalla demolizione di alimenti e di fosfocreatina viene funzionalmente collegata, accoppiata, alle necessità energetiche della resintesi di ATP a partire da ADP e Pi (fosfato inorganico)
La fosfocreatina provvede quindi ad una rapidissima e diretta ricostituzione dell'ATP, però, nonostante la sua presenza sia cinque volte maggiore di quella dell'ATP, le riserve energetiche sono limitate e la quantità complessiva di lavoro che il muscolo può ottenere è di appena 10-15 secondi.
La reazione di ricarica dell'ATP, a partire dalla fosfocreatina, è legata all'attività di un enzima: la Creatinfosfochinasi (CPK).
Il lavoro di questo enzima è fortemente influenzato dall'allenamento, nel senso che quest'ultimo migliora la quantità della CPK.
La massima potenza di questo sistema è funzione della massima quantità che l'atleta riesce a generare nell'unità di tempo, a partire dalla fosfocreatina, essa dipende dalla percentuale di fibre muscolari veloci presenti nel muscolo e dalla capacità della CPK.
La massima capacità di questo meccanismo dipende dalla disponibilità totale di PC e ATP presenti a livello muscolare






Il meccanismo energetico anaerobico lattacido, la glicolisi anaerobica, o sistema dell'acido lattico, fornisce ATP (energia) attraverso la parziale degradazione di glucosio o di glicogeno ad ac. Lattico.

Catena enzimatica
1 Glucosio + 2 ADP ==> 2 acido lattico + 2 ATP

I carboidrati, sono in grado di fornire una grande quantità di energia per la ricarica di ATP, attraverso una serie di reazioni biochimiche fino ad acido lattico, prodotto della glicolisi anaerobica.
Dalla demolizione di una molecola di glucosio, si ha la formazione di due molecole di ATP, rendimento scarso se paragonato al meccanismo aerobico (una molecola di glucosio porta alla sintesi di 36 molecole di ATP).
La demolizione anaerobica del glucosio ad acido lattico viene effettuata tutte le volte che ci si trova in condizioni di emergenza:
" All'inizio di un lavoro muscolare, è necessario un certo tempo prima che si metta in moto il meccanismo
Quando questo meccanismo energetico viene attivato in modo consistente si ha un considerevole accumulo di acido lattico nei muscoli, questo pregiudica l'efficienza delle contrazioni e causa una tipica dolenzia muscolare.
L'acido lattico che si accumula nei muscoli, viene smaltito dall'organismo durante il lavoro o dopo lo sfozo nel giro di una decina di minuti.
Il dolore muscolare che si avverte il giorno successivo ad un lavoro impegnativo è solitamente dovuto a microlesioni determinate dall'esercizio muscolare in alcune fibre, e non alla presenza di alte quantità di acido lattico presente nei muscoli.
Il meccanismo anaerobico lattacido permette comunque di produrre una quantità maggiore di energia rispetto al meccanismo alattacido, la potenza massima è pari solo al 50%, ma l'autonomia del sistema è assai superiore, cioè alune decine di secondi.

Il meccanismo energetico aerobico

La glicolisi (fermentazione anaerobia del lattato) è un processo fondamentale nella bioenergetica degli esseri viventi, è in grado di fornire energia solo in presenza di ossigeno.
Esso si attiva normalmente con la fosforilazione del glucosio (anche a partire dal glicogeno) a glucosio-6-fosfato, che attraverso le varie tappe viene trasformato in piruvato, il cui destino, come vedremo, è diverso soprattutto in funzione della disponibilità di O2.
La tappa centrale del processo glicolitico è l'ossidazione della 3-fosfogliceraldeide a difosfoglicerato (catalizzata da gliceraldeide-3-fosfato-deidrogenasi).
Essa ha come cofattore il NAD che si riduce a NADH e dipende quindi dalla disponibilità di NAD in forma ossidata, mentre accettore dell'H+ è usualmente il piruvato che si riduce a lattato.
La reazione glicolitica ha un rendimento netto di 2 moli di ATP (+ 2 moli di NADH + 2H+ + 2 moli di acido lattico) a partire da 1 mole di glucosio.
Da un punto di vista energetico bisogna considerare il diverso destino dei prodotti di questa via metabolica.
In condizioni di disponibilità di O2, segue la via che porta alla trasformazione ad acetil-CoA (catalizzata dalla piruvatodeidrogenasi della membrana mitocondriale) entrando nel ciclo di Krebs.
Altri possibili destini metabolici del piruvato sono la transaminazione ad Alanina (in misura minore) oppure la carbossilazione ad acido alfa-ossalacetico (via non percorribile nel cuore).
Attraverso la glicolisi, nei muscoli scheletrici impegnati in esercizi di intensità elevata, ovvero al di sopra della soglia anaerobica, si produce una elevata quantità di acido lattico che segue destini metabolici diversi nei differenti organi secondo modelli biochimici tuttora in via di definizione.
Nel fegato, viene utilizzato per la gluconeogenesi mediante il ciclo di Cori; nei muscoli non in ipossia, viene captato per mezzo di un trasportatore specifico, trasformato in piruvato e sequenzialmente ossidato.
Ciò avviene anche nel muscolo cardiaco che ha una capacità di estrazione del lattato dal sangue proporzionale alla sua concentrazione.
L'enzima catalizzante la trasformazione reversibile del lattato in piruvato è la lattico-deidrogenasi (LDH).
La LDH può essere differenziata con varie tecniche analitiche in diversi isoenzimi che pur catalizzando la medesima reazione hanno strutture molecolari differenti.
La glicolisi è attiva anche in carenza di O2, mentre la via della ß-ossidazione degli acidi grassi richiede tempi più lunghi e maggiore disponibilità di O2.
Nell'unità di tempo l'energia che può essere fornita dal meccanismo aerobico è pari alla metà circa di quella che può essere fornita dal meccanismo anaerobico lattacido, teoricamente questo può essere illimitato nel tempo, almeno finchè il soggetto può alimentarsi e respirare.

Processo metabolico Fonte di energia Tipo di sforzo Fattori limitanti Recupero
Anaerobico alattacido ATP-CP nel muscolo Massima intensità 5-15 secondi
Sprint massimale Carenza di ATP-CP Breve entro il minuto
Anaerobico lattacido Glicogenolisi e debito di O2 Intensità sub-massimale 30-60 secondi Utilizzo di tutto il glicogeno e diminuizione delle riserve alcaline 4-5 minuti
Aerobico Utilizzo di idrati di carbonio e grassi in presenza di O2 Media intensità lunga durata Ossigeno, ipoglicemia, perdita di sali Strettamente legate all'allenamento


Tipi di lavoro che vengono differenziati principalmente in relazione alla durata ed alla intensità
1. Attività di brevissima durata (1-3 sec.) con intensità vicino al 98-100 %
2. Attività di breve durata fino a 10 sec., intensità vicino al 95-98 %
3. Lavoro fino a 60 sec., con intensità intorno al 85-95 %
4. Lavoro fino a 3-5 min., con intensità che arriva fino a 80-85 %
5. Lavoro oltre i 10 min., con intensità variante dal 70-80 %
6. Corsa con variazioni di velocità

Il sistema aerobico.

Il significato fisiologico di VO2max dipende dalla funzionalità del sistema trasporto - utilizzo dell'ossigeno.
Il sistema trasporto dipende dal legame dell'O2 con l'emoglobina e dall'azione di pompa del cuore.
Il sistema di utilizzo prevede la capacità delle cellule muscolari di usare l'O2 a livello mitocondriale.
Quando il consumo di O2 non aumenta più in risposta ad un aumento della richiesta energetica, si dice che si è raggiunto il massimo consumo di O2 (VO2max) oppure che il soggetto sta erogando la massima potenza aerobica.
E' noto che dopo l'esercizio il consumo di O2 rimane elevato e non ritorna rapidamente al livello basale.

Se l'attività fisica è di bassa intensità e durata, il ritorno del consumo di O2 a livello basale è rapido.
Se l'attività fisica è stata particolarmente intensa il ritorno del consumo di O2 verso il valore basale è fortemente rallentato.
La via di risintesi dell'ATP dipende dall'intensità e dalla durata dell'esercizio.
Prove di elevata intensità e breve durata- l'energia deriva dai fosfati altamente energetici ATP e CP presenti nel muscolo.
Esercizio fisico di intensità inferiore e di durata maggiore (non oltre 1-2 minuti) l'energia deriva dal sistema anaerobico glicolitico con formazione di acido lattico.
Per lavori di intensità bassa e di durata progressivamente crescente, il sistema aerobico prende il sopravvento.
In condizioni di stato stazionario, esiste un bilancio tra la richiesta energetica e la velocità di risintesi di ATP per via ossidativa.
Il termine di debito di O2 sta ad indicare la differenza tra livello energetico richiesto dall'esercizio e l'energia fornita dal meccanismo ossidativo.
Il massimo consumo di O2 è il principale indicatore della capacità del soggetto di sostenere un lavoro aerobico di elevata intensità.
E' importante considerare le differenze morfologiche dell'atleta per valutare la potenza aerobica e anaerobica.


Home Page | Chi siamo | Servizi dei professionisti | Omotossicologia e omeopatia | Estetica | Visita di idoneità sportiva agonistica | Alimentazione | Valutazione funzionale | Valutazione della composizione corporea | Sovrallenamento e sovraffaticamento | Patologie nel ciclismo | I meccanismi energetici | Donne e ciclismo | Test Vo2 | Lattato | Pseudo-anemia del ciclista | Psicologia dello sport | Ciclismo giovanile MTB | Altura e ciclismo quali vantaggi? | Libri | Integratori | Esami del sangue | Massaggio Sportivo | Come idratarsi | Come preparare una 24 h di MTB | La Piattaforma Vibrante | Occhio al peso | Punture di insetti | Colpo di calore | LINK | FOTO | Declino di responsabilià | Libri | al lavoro in bici | Mappa del sito


Responsabile Scientifico Dott. Giovanni Posabella | gposabe@tin.it

Torna ai contenuti | Torna al menu