Oggi parliamo di metabolismi energetici, prima di tutto alcune definizioni:
Bioenergetica
scienza che studia il modo in cui le grandi molecole, proteine, carboidrati e lipidi vengono, attraverso la rottura dei legemi che li compongono, convertiti in energia libera per poter svolgere attivita fisica (si intende in questo caso qualunque tipo di attività).
Metabolismo
somma di tutte le reazioni ANABOLICHE e CATABOLICHE che si verificano all interno del nostro corpo.
1 - Anabolismo
sintesi di molecole più grandi e complesse a partire da altre più piccole (mattoncini) utilizzando risorse energetiche
2 - Catabolismo
scissione di molecole grandi in altre piu piccole con liberazione di energia
ATP (adenosina trifosfato)
è una molecola composta da adenina (base azotata), da ribosio (zucchero a 5 atomi di carbonio) e da 3 gruppi fosfato. Rimuovendo un gruppo fosfato si trasforma in ADP (adenosina difosfato) e rimuovendone 2 AMP (adenosina monofosfato).
L'energia liberata alla rottura del legame fosfato è quella necessaria all attività fisica ed alle reazioni anaboliche, essendo inoltre l ATP presente nel nostro corpo in quantità limitate è necessario che il nostro organismo attui processi in grdo di produrla in quantità adeguate (sono appunto i metabolismi energetici).
Nel nostro organismo esistono 3 sistemi energetici in grado di ripristinare l ATP utilizzata, essi non compaiono separatamente l uno dall altro a seconda dell attività fisica anzi, solitamente si presentano sempre tutti e 3 ma in % diverse.
1. Sistema della fosfocreatina
Questo processo è la principale fonte di ATP nel breve termine e ad intensità elevate (0''-30''), è attivo in tutte le fasi iniziali di ogni attività (anche le più banali come quando iniziamo a salire le scale).
Esso si basa sulle reazioni chimiche tra ATP e PCr (creatina fosfato) che coinvolgono 2 enzimi, ATPasi la quale catalizza (promuove) la scissione in ADP e P dell adenosina trifosfato liberando in questo modo energia e la Creatina Chinasi che invece promuove la reazione inversa.
Questo sistema produce energia molto rapidamente ma non è in grado di farlo in quantità sufficenti per poter svolgere attività di lunga durata.
2. Sistema glicolitico
La glicolisi per produrre ATP sfrutta la scissione di carboidrati, ovvero glicogeno immagazzinato nel muscolo o glucosio dal circolo sanguigno (30''-2/3').
Questo meccanismo coinvolge numerosi enzimi tutti presenti a livello citoplasmatico.
Abbiamo 2 differenti vie glicolitiche a seconda della velocità che impiegano a produrre ATP:
- Glicolisi veloce o anaerobica
Ha come prodotto terminale il piruvato che viene convertito in acido lattico fornendo in questo modo ATP.
Glucosio+ 2P+2ADP ? 2lattato (ottenuto dall'acido lattico attraverso l azione di sistemi tampone) +2ATP+H2O - Glicolisi lenta o aerobica
A diferenza di quella veloce il piruvato è trasportato ai mitocondri per la produzione di energia attraverso il sistemea ossidativo.
Qui dobbiamo porre in evidenza un altro prodotto ‘'collaterale'' il nicotinamide adenina dinucleotide ridotto (NADH) il quale sucessivamente viene direzionato verso il sistema di trasporto degli elettroni per garantire un ulteriore produzione di ATP
Glucosio+2P+2ADP+2NAD??2piruvato+2ATP+2NADH+2H2O
Come resa energetica finale dalla glicolisi abbiamo 2 molecole di ATP se si parte dal glucosio, se invece il composto di partenza è il glicogeno nell insieme delle reazioni è presente una fosforizzazione aggiuntiva che comporta l utilizzo di 1 ATP e quindi la resa sarà di 1ATP.
3. Sistema ossidativo (unico totalmente aerobico dei 3)
È la fonte principale di ATP a riposo e durante l attività aerobica (>3') utilizza come substrati sia carboidrati che grassi, le proteine non sono significativamente metabolizzate tranne che in digiuni prolungati o in allenamento che superino i 90'.
A riposo il 70% dell'ATP è di derivazione lipidica e il 30% proviene dai glucidi; con il procedere dell attività si verifica uno schift di substrati utilizzati verso i glucidi fino ad un punto in cui si verifica nuovamente l opposto, si ritorna quindi ai lipidi con però questa volta l aggiunta delle proteine (percentuale ridotta ma pur sempre presente).
Abbiamo quidi 3 percorsi differenti a seconda del substrato utilizzato:
Glucosio ematico e glicogeno muscolare
Con ossigeno in quantità sufficenti il piruvato (prodotto della glicolisi) viene trasportato ai mitocondri ove viene convertito in acetilCoA il quale può prendere parte ad un altro meccanismo detto Ciclo di Krebs, una serie di reazoni che continua l ossidazione del substrato iniziata dalla glicolisi. Da una molecola di glucosio vengono prodotte oltre a 2ATP anche 6NADH e 2FADH2 (f sta per flavina).
NADH e FADH2 trasportano i loro idrogeni alla catena di trasporto di elettroni (CTE) portando rispettiamente alla produzione di 3ATP e2ATP.
L insieme di questi processi concatenati prende il nome di fosforillazione ossidativa e porta nel complesso alla produzione di 38ATP.
Lipidi (trigliceridi immagazzinati e acidi grassi liberi)
I trigliceridi immagazzinati nel tessuto adiposo o nel muscolo, grazie ad un enzima, vengono scissi in acidi grassi liberi i quali possono circolare le flusso sanguigno ed entrare nelle fibre muscolari. Gli FFA (free fatacids) entrano poi nei mitocondri andando incontro a beta-ossidazione durante la quale vengono anch essi scissi in acetilCoA (si dirige al ciclo di Krebs), NADH e FADH2 (trasportano H¬¬? alla CTE).
Proteine
Queste macromolecole vengono dapprima scisse nei loro costituenti aminoacidici attraverso differenti vie metaboliche per poi venir sucessivamente convertite in glucosio, piruvato od altri intermedi del ciclo di Krebs per produrre ATP, il loro contributo durante l esercizio a breve termine è minimo ma può arrivare fino al 18% in attività prolungate.
