In che modo i nostri muscoli ottengono l’energia per svolgere il lavoro?
Muscoli e motore
Anche se muscoli e motori funzionano in maniera diversa, entrambi convertono l’energia chimica in energia di movimento.
Un motore di una auto utilizza l’energia immagazzinata dalla benzina e la converte in calore ed energia di movimento (energia cinetica).
I muscoli utilizzano l’energia chimica immagazzinata dal cibo che mangiamo e la convertono in calore ed energia di movimento (energia cinetica).
Abbiamo bisogno di energia per consentire la crescita e la riparazione dei tessuti, per mantenere la temperatura corporea e per alimentare l’attività fisica.
L’energia proviene da cibi ricchi di carboidrati, proteine e grassi.
I sistemi energetici
Origini dell’energia per la contrazione muscolare
La fonte di energia utilizzata per eseguire il movimento di contrazione dei muscoli che lavorano è l’adenosinatrifosfato (ATP), il modo biochimico del corpo di immagazzinare e trasportare energia. Tuttavia, l’ATP non viene immagazzinato in larga misura nelle cellule. Quindi, una volta iniziata la contrazione muscolare, la produzione di più ATP deve iniziare rapidamente. Quindi abbiamo necessità di risintetizzare ATP.
Poiché l’ATP è così importante, le cellule muscolari hanno diversi sistemi per farlo. Questi sistemi lavorano insieme in fasi.
I tre sistemi biochimici per la produzione di ATP sono, nell’ordine:
sistema creatinfosfato (PC);
sistema che utilizza il glicogeno;
sistema della respirazione aerobica.
Meccanismo anaerobico alattacido – Sistema creatinfosfato(PC)
Tutte le cellule muscolari hanno un po’ di ATP al loro interno che possono usare immediatamente, ma solo quanto basta per durare per circa 3 secondi! Tutte le cellule muscolari contengono un composto ad alta energia chiamato creatinfosfato che viene scomposto per produrre più ATP rapidamente.
La creatinfosfato può fornire il fabbisogno energetico di un muscolo che lavora a una velocità molto elevata, ma solo per circa 8-10 secondi.
Meccanismo anaerobico lattacido – Sistema che utilizza il Glicogeno (senza ossigeno)
Meccanismo anaerobico lattacido
Fortunatamente, i muscoli hanno anche grandi riserve di un carboidrato, chiamato glicogeno, che può essere utilizzato per produrre ATP dal glucosio. Questo ciclo richiede all’incirca 12 reazioni chimiche, quindi fornisce energia più lentamente rispetto alla creatinfosfato. Tuttavia, è ancora piuttosto rapido e produrrà energia sufficiente per durare circa 90 secondi. L’ossigeno non è necessario: questo è fantastico, perché il cuore e i polmoni impiegano un po’ di tempo per inviare un maggiore apporto di ossigeno ai muscoli. Durante la produzione di ATP senza l’utilizzo di ossigeno viene “creato” un sottoprodotto che è l’acido lattico. Puoi sapere quando i tuoi muscoli stanno accumulando acido lattico perché provoca stanchezza e dolore.
Meccanismo aerobico – Respirazione aerobica con ossigeno
Meccanismo aerobico
Entro due minuti dall’esercizio, il corpo inizia a fornire ossigeno ai muscoli che lavorano. Quando è presente l’ossigeno (meccanismo aerobico), può avvenire la respirazione aerobica per scomporre il glucosio per creare ATP. Il glucosio può provenire da diversi luoghi:
rifornimento di glucosio rimanente nelle cellule muscolari
glucosio dal cibo nell’intestino
glicogeno nel fegato
riserve di grasso nei muscoli
in casi estremi (come la fame), le proteine del corpo.
Il meccanismo aerobico richiede ancora più reazioni chimiche per produrre ATP rispetto a uno dei due sistemi precedenti.
È il più lento di tutti e tre i sistemi, ma può fornire ATP per diverse ore o più, a condizione che la fornitura di carburante duri.
Un esempio per spiegare il funzionamento dei tre sistemi energetici
Sincronizzazione dei sistemi energetici
Abbiamo perso l’autobus per andare a lavoro e quindi iniziamo a correre per non arrivare tardi.
Per i primi 3 secondi della corsa, le nostre cellule muscolari usano l’ATP che hanno al loro interno.
Per i successivi 8-10 secondi, i muscoli useranno le riserve di creatinfosfato per fornire ATP.
Dal momento che non siamo ancora arrivati a lavoro, il sistema del glicogeno (creo ATP senza bisogno di ossigeno) entra in azione.
Manca ancora tanta strada per arrivare a lavoro e abbiamo bisogno di correre, a questo punto subentra la respirazione aerobica (creo ATP con l’ossigeno).
Nello sport quali sistemi energetici si utilizzano?
Sappiamo bene che un atleta che corre al massimo per 100m ottiene ATP in un modo molto diverso da un maratoneta che corre per 42,1 km.
L’uso di creatina fosfato – Questo sistema sarebbe il sistema principale utilizzato da sollevatori di pesi o velocisti sulle brevi distanze perché dura solo 8-10 secondi.
Uso di glicogeno (senza ossigeno) – Questo dura 90 secondi circa, quindi sarebbe il sistema utilizzato in eventi come 100 m nel nuoto o nei 200 e 400 nell’atletica.
Utilizzo della respirazione aerobica: dura per un tempo illimitato, quindi è il sistema utilizzato negli eventi di resistenza come la maratona, ciclismo lunghe distanze, canottaggio, pattinaggio e così via.
Tabella riepilogo sistemi energetici
Un video utile sull’argomento: Il metabolismo nell’esercizio fisico
