sistemi energetici

SISTEMI ENERGETICI
LE FONTI ENERGETICHE MUSCOLARI
I movimenti sono resi possibili, dal punto di vista energetico, grazie alla trasformazione,
da parte dei muscoli, dell’energia chimica ( trasformazione dei cibi ) in energia
meccanica ( movimento ).
L’ATP, presente in tutte le cellule dell’organismo, costituisce l’intermediario tra
l’energia fornita dagli alimenti e l’energia necessaria alla contrazione muscolare.
La struttura dell’ATP si compone di 3 elementi principali: l’adenina, il ribosio, e 3
molecole di fosfato inorganico. Il legame tra i suoi 2 ultimi radicali fosforici è un
legame altamente energetico la cui rottura, od IDROLISI, libera energia pari a 7.2 cal
per mole di ATP.
L’ATP privato di uno dei suoi 3 radicali fosforici diventa ADP (adenosindifosfato).
Non è possibile stoccare (depositare) grandi quantità di ATP a livello muscolare quindi
diventa necessaria una continua ricarica dell’ATP. Esistono dei meccanismi di ripristino
immediato dell’ATP consumato.
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MECCANISMI ENERGETICI
• Meccanismo
• Meccanismo
• Meccanismo
ANAEROBICO ALATTACIDO
ANAEROBICO LATTACIDO
AEROBICO
CAPACITA’ => è la
quantità totale di energia
POTENZA=> percentuale
di energia nell’unità di
tempo
MECCANISMO ANAEROBICO ALATTACIDO
E’ il meccanismo energetico in sforzi di massima intensità e permette di risintetizzare ATP partendo
dall’ ADP prodotto.
E’ il sistema di ripristino energetico più semplice ed immediato e si basa sull’utilizzo della
fosfocreatina (PCr).
La rottura del legame fosforico del PCr (reazione di Lohman) permette di ricostituire l’ATP secondo
la seguente reazione:
PC
C + Pi
Pi + ADP
=
ATP
Le riserve di ATP e PCr contribuiscono al rifornimento energetico durante i primi 3-15
sec. di esercizio.
Un ulteriore fonte di ripristino è costituita dalla presenza di un enzima, miocinasi, il quale in
presenza di una grande quantità di ADP può rigenerare
ATP da due molecole di ADP
Questo meccanismo è un sistema di ripristino energetico che può fornire MOLTA POTENZA
ma una CAPACITA’ LIMITATA.
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ANAEROBICO ALATTACIDO
Fornisce energia senza utilizzare ossigeno e senza formare acido lattico; l’energia per
ricostruire l’ATP viene fornita dalla fosfocreatina (CP) che è una molecola con un
legame altamente energetico.
Questo meccanismo fornisce ATP quando gli sforzi sono brevi, alta potenze e capacità
limitata.
CP + ADP = ATP + C
MECCANISMO ANAEROBICO LATTACIDO
E’ un meccanismo che possiede ancora una elevata potenza ma anche una capacità
notevolmente superiore rispetto al meccanismo anaerobico alattacido.
E’ il sistema che permette di resintetizzare l’ATP a partire dalla degradazione del
glicogeno ed è chiamato anche SISTEMA GLICOLITICO o GLICOLISI.
Il GLUCOSIO rappresenta il 99% di zucchero circolante nell’organismo, ed è stoccato
sotto forma di glicogeno sia nel fegato che nei muscoli.
Il meccanismo limitante della glicolisi è l’acido lattico (lattato), infatti il lattato
accumulato durante una esercitazione molto intensa provoca un’acidificazione del
muscolo, inibendo il rilascio degli ioni calcio molto importanti nell’attività contrattile del
muscolo.
Il lattato prodotto a livello muscolare deve essere metabolizzato o al termine dello
sforzo, oppure nei momenti di minore intensità di lavoro. L’acido lattico si scompone in 2
ioni: ione lattato (La-) e lo ione idrogeno (H+).
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ANAEROBICO LATTACIDO
Non si utilizza ossigeno, ma la demolizione dello zucchero (GLICOLISI), per costruire
ATP; arriva fino alla produzione di ACIDO LATTICO.
Questo meccanismo ci permette di fornire ATP attraverso la demolizione anaerobica
degli zuccheri per circa un minuto, ma l’acido lattico “avvelena” prima i muscoli e poi il
sangue provocando fatica e confusione neuro muscolare.
ZUCCHERO = ENERGIA + ACIDO LATTICO
ADP + Energia = ATP
APPROFONDIMENTI DEL MECCANISMO AEROBICO
Il nuovo sistema è il meccanismo aerobico o sistema ossidativo. E’ un processo in cui la cellula degrada i
substrati, prevalentemente lipidi e carboidrati, in presenza appunto di ossigeno.
Il meccanismo ossidativo ha un rendimento enorme e costituisce quindi la fonte primaria di energia durante gli
sforzi di lunga durata.
La produzione per via ossidativa dell’ATP consiste in 3 processi:
-
glicolisi
-
il ciclo di Krebs
-
catena di trasporto degli elettroni
GLICOLISI: questo processo resta identico sia in presenza che in assenza di ossigeno, la presenza di O2
determina solo che il suo prodotto ultimo acido piruvico si trasforma in Acetil-coenzima A.
CICLO di KREBS: l’acetil-coenzima A entra nel ciclo dell’acido citrico (Krebs) dove una serie di reazioni
chimiche ne permette l’ossidazione completa. Alla fine del ciclo si avrà 2 moli di ATP e l’idrato di carbonio sarà
degradato in C (carbonio) e H (idrogeno); il C si combina con O2 per formare CO2 che attraverso il sangue
raggiungerà i polmoni dai quali verrà espulsa.
CATENA DI TRASPORTO DEGLI ELETTRONI: gli ioni H+ formatisi dalla glicolisi e dal ciclo di Krebs vengono a
formare una serie di reazioni chiamate “catena di trasporto degli elettroni” con la quale l’H+ si lega a 2 enzimi il
NAD ed il FAD i quali trasportano l’H+ verso questa catena dove si lega con l’O2 per formare H2O prevenendo in
tal modo l’acidificazione dell’ambiente cellulare. Alla fine di questo processo il sistema fornisce 34 moli di ATP.
Alla fine di queste 3 tappe il sistema ossidativo fornisce 39 moli di ATP.
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OSSIDAZIONE DEI LIPIDI
I grassi sono stoccati (depositati) sotto forma di trigliceridi nei muscoli. Per poter essere utilizzato
a fine energetico un trigliceride deve essere scisso nei suoi composti fondamentali quali, una
molecola di glicerolo e 3 molecole di acidi grassi liberi (AGL).
LIPOLISI Î processo che degrada 1 trigliceride in 3 moli di AGL e 1 mole di glicerolo.
Gli AGL sono trasportati in tutto il corpo attraverso il circolo sanguigno, penetrano nel muscolo.
Utilizzato l’ AGL verrà convertito in acetil-CoA. A questo punto il metabolismo dei grassi segue
quello dei carboidrati; l’acetil-CoA entra nel ciclo di Krebs e gli ioni idrogeno liberati passano alla
catena di trasporto degli elettroni, formando come prodotti finali ATP, H2O e CO2, come
nell’ossidazione degli zuccheri.
Una molecola di O2, produce 5.6 moli di ATP ossidando grassi, contro le 6.3 prodotte durante
l’ossidazione degli idrati di carbonio.
MECCANISMO AEROBICO
Fornisce ATP attraverso la combustione di zuccheri e grassi per mezzo dell’ossigeno.
Questo meccanismo aiuta la resintesi di ATP attraverso la demolizione di zuccheri e grassi con
l’ausilio dell’ossigeno, la potenza di quest’ultimo processo è nettamente inferiore a quella dei due
precedenti, ma la quantità di “benzina” che è in grado di fornire è nettamente superiore.
Per tutti i meccanismi quando si parla di fornire ATP si deve intendere fornire l’energia per
ricostruire l’adenosintrifosfato (ATP) partendo da adenosindifosfato (ADP) più il fosfato inorganico
(P). (ADP + P).
ZUCCHERO + GRASSI + O2 = ENERGIA + H2O + CO2
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IL DEBITO DI OSSIGENO
Per DEBITO di OSSIGENO si deve intendere
la quantità di O2 che il nostro organismo
richiede per ristabilire un suo equilibrio
metabolico.
Si hanno due forme di DEBITO di OSSIGENO,
quello ALATTACIDO e quello LATTACIDO.
Il DEBITO di OSSIGENO ALATTACIDO viene pagato
molto rapidamente, in qualche minuto; in soggetti non
allenati il 50% della riserva si ricostituisce in 30”; in individui
ben allenati questo tempo è ancora inferiore.
Il DEBITO di OSSIGENO LATTACIDO viene pagato in un
tempo molto più lungo di quello alattacido (circa un’ora)
questo è dovuto allo smaltimento di acido lattico, cioè
all’utilizzo del meccanismo glicolitico anaerobico.
Si ha un’eliminazione del 50% della quantità di acido lattico
prodotta, in 15’ per soggetti non allenati e di tempi quasi
dimezzati per atleti allenati a questo tipo di sforzo.
SISTEMI ENERGETICI E TEMPO DI PRESTAZIONE
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CARATTERISTICHE DEI SISTEMI ENERGETICI
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