I metabolismi energetici

La sintesi dell'ATP avviene in tre diffrenti modi i quali sono molto importanti per la performance sportiva.
Forse non tutti sanno che, la base della performance sta proprio nel:

1. individuare in quale modo in quel determinato sport l'organismo ricava energia;
2. sulla base del modo prevalente, si deve studiare come stimolare maggiormente il metabolismo energetico prevalente e come renderlo più efficiente con l'allenamento. Il suo miglioramento sarà determinante per il miglioramento della performance.

In pratica, in due differenti sport o anche nello stesso sport (ma su distanze di gara differenti) possono cambiare e anche in modo notevole, i modi in cui di diversi metabolismi energetici partecipano alla produzione dell'ATP. E' chiaro che l'allenamento deve essere studiato in modo da sviluppare il metabolismo principale, ma non bisogna trascurare gli altri metabolismi perché un loro miglioramento può fare la differenza durante la performance.

Durante l'attività fisica, in modo particolare durante gli sport di durata, i muscoli utilizzano molto ATP: durante una maratona il consumo è addirittura nell'ordine delle decine di chilogrammi di ATP prodotto. Questo significa che, a parte i pochi grammi presenti nel muscolo all'inizio dell'attività fisica, il resto viene prodotto dall'organismo durante la performance.

I diversi modi in cui avviene la sintesi dell'ATP si chiamano metabolismi energetici (o meccanismi energetici o vie metaboliche). L'essere umano dispone di tre metabolismi energetici:

• metabolismo energetico anaerobico alattacido;
• metabolismo energetico anaerobico lattacio;
• metabolismo energetico aerobico.

I primi due permettono all'organismo di produrre energia in assenza di ossigeno, il terzo invece richiede l'ossigeno. Vediamone di seguito le caratteristiche.

Metabolismo energetico anaerobico alattacido

• Anaerobico perché l'energia viene prodotta senza l'utilizzo dell'ossigeno;
• Alattacido perché non si forma acido lattico.

L'energia necessaria a ricaricare l'ATP ripristinandone il legame altamente energetico tra l'adenosina e i fosfati, viene ceduta da una molecola, la fosfocreatina (o creatinfstato, CP). La stessa fosfocreatina dispone di un legame altamente energetico.

Il metabolismo energetico anaerobico alattacido è il metabolismo che entra in gioco per un limitatissimo periodo di tempo: ha una autonomia di alcuni secondi.
E' impiegato negli sport di potenza, come il sollevamento pesi, i salti e i lanci dell'atletica leggera e in buona parte dei 100 metri piani, ma anche nel calcio per fornire l'energia per gli scatti, e anche nella pallavolo.
Insomma fornisce energia per compiere gesti della durata molto breve, con i quali però si esprime una elevata capacità di forza, molto volte addirittura la forza massimale o submassimale.

Le cellule muscolari in questi casi, utilizzano le ridottissime ma sempre presenti scorte di ATP in esse contenute. Quando l'ATP si esaurisce, la cellula riesce a procurarselo grazie alla fosfocreatina. La fosfocreatina è costituita da una molecola di creatina e da una molecola di fosfato: due molecole unite tra di loro attraverso un meccanismo altamente energetico. Quanto questo legame altamente energetico si rompe viene liberata energia, utilizzata per ricaricare l'ATP.

Il meccanismo è anaerobico perché non richiede ossigeno e lattacido perchè non si produce il lattato.

Per il fatto che i depositi di creatinfosfato nei muscoli sono limitati, la conseguente produzione di lattato è veramente poca.

I depositi di creatinfosfato (CP) nei muscoli, pur essendo limitati, consentono comunque la sintesi di una quantità di ATP quattro volte superiore a quella che normalmente è presente nei muscoli.

Vantaggi e svantaggi del metabolismo anaerobico alattacido.

Vantaggi:

1. la quantità di ATP prodotta che può messere messa a disposizione dei muscoli e che può essere utilizzata dai muscoli stessi è molto più elevata rispetto a quella che si può ottenere attraverso i metabolismi anaerobico alattacido e aerobico.
   La potenza erogata dal meccanismo della fosfocreatina è molto elevata.

Svantaggi:

1. E' poca la quantità di ATP prodotto.

In base a queste espressioni concludiamo affermando che il metabolismo energetico anaerobico alattacido ha poca capacità ma molta potenza.

Metabolismo energetico anaerobico lattacido

• Anaerobico perché l'energia viene prodotta senza l'utilizzo dell'ossigeno;
• Lattacido perché si forma acido lattico.

L'energia necessaria alla sintesi dell'ATP deriva da molecole di zucchero. Le molecole di zucchero vengono degradate a tal punto che ne rimane acido lattico.

Detto anche meccanismo della glicolisi anaerobica. Glicolisi significa demolizione di zuccheri, anaerobica perché avviene in assenza di ossigeno.

Durante i processi di questo metabolismo, le molecole di glucosio non vengono demolite totalmente, ma fino alla formazione di acido lattico. In dettaglio, nel muscolo si produce

• l'energia necessaria per ricaricare la molecola di ATP partendo dall'ADP e P;
• lattato (LA^-);
• ione idrogeno (H⁺).

Lattato e ione idrogeno sono scorie che daranno parecchio impedimento alla performance. Entrambi possono uscire dalla cellula muscolare, anche durante lo sforzo se esso è particolarmente prolungato, e immettersi nel sangue.

Il metabolismo anaerobico lattacido viene utilizzato per produrre energia dai muscoli durante sforzi molto intensi. In questa situazione il fabbisogno di ATP nell'unità di tempo è molto elevato, più di quanto la cellula muscolare sia in grado di produrne con il solo meccanismo aerobico (il metabolismo anaerobico lattacido viene anche classificato come meccanismo di emergenza).

In molto discipline sportive il metabolismo anaerobico lattacido interviene al punto che il suo sviluppo durante la preparazione è determinante per la performance. Sport dove interviene in modo massiccio sono nell'atletica la corsa sui 400 metri , i 1500 metri, nel nuoto sulle distanze dei 200 mt e 400 mt, nel ciclismo e nella corsa può essere utile stimolare questo metabolismo durante l'allenamento attraverso le prove ripetute.

In atletica leggera, la distanza dei 400 metri piani viene anche detta anche "giro della morte". Questa distanza, che comporta il percorre una volta il giro completo della pista di atletica, prevede l'intervento di queste metabolismo a un livello talmente elevato, che alla fine la concentrazione di acido lattico è talmente elevata da stremare completamente l'atleta a tal punto da bloccare le contrazioni dei muscoli degli arti inferiori. Non è raro vedere quattrocentisti che dopo l'arrivo si sdraiano a terra respirando profondamente per alcuni minuti).

Pur essendo molto faticoso da allenare, il metabolismo anaerobico lattacido può permetterci di fare la differenza anche nelle competizioni di sport aerobici come il ciclismo, la mountain bike o la corsa (campestre, su strada, in montagna). I nostri muscoli, durante performance di tipo aerobico, possono trovarsi nelle condizioni di dover ricorrere al metabolismo anaerobico in quanto l'intensità aumenta al punto che l'ossigeno che, attraverso il sangue raggiunge la cellula, non è sufficiente a soddisfare la richiesta. Allenare il metabolismo anaerobico lattacido consente, innanzitutto una maggiore e più lunga erogazione di energia in condizioni di assenza di ossigeno con minore accumulo di acido lattico inoltre, una volta ripristinate le condizioni favorevoli al metabolismo aerobico, un efficace metabolismo anaerobico alattacido consente di "recuperare meglio", cioè liberare in fretta le cellule muscolari dall'acido lattico che si è accumulato. L'efficienza di questo metabolismo può essere determinante negli "strappi " tipici dei saliscendi dei percorsi delle gare di mountain bike, corsa campestre, corsa in montagna, nelle salite del ciclismo su strada, degli allunghi nel podismo.

Metabolismo energetico aerobico

• Aerobico perché l'energia viene prodotta utilizzando come comburente l'ossigeno. Nella cellula avviene una combustione chimica nella quale, oltre all'ossigeno utilizzato come comburente, vengono utilizzati come combustibili zucchero o grassi).

Con il metabolismo aerobico, il carburante utilizzato per ottenere la ricarica della molecola dell'ATP può essere il glucosio. In questo metabolismo però, le molecole di glucosio vengono demolite totalmente attraverso una lunga catena di reazioni biochimiche, fino ad ottenere anidride carbonica ed acqua. 
Può essere il glucosio perché un altro combustibile è costituito dai grassi, in particolare gli acidi grassi liberi. Anche in questo caso, gli acidi grassi vengono consumati fino ad ottenere anidride carbonica ed acqua.

Metabolismo aerobico perché la reazione chimica di produzione dell'energia avviene in presenza di ossigeno (comburente).

Per energia prodotta si intende l'energia necessaria per produrre nuovo ATP partendo dall'ATP e dal fosfato (P). Attraverso il metabolismo aerobico, sia utilizzando glucosio che utilizzando acidi grassi, l'ossigeno è elemento indispensabile (nel processo di combustione chimica l'ossigeno rappresenta il comburente, mentre acidi grassi e glucosio rappresentano il combustibile).
Per garantire i processi del metabolismo aerobico, è necessario trasportare l'ossigeno dai polmoni ai mitocondri (organuli della cellula sede della respirazione cellulare). Per questo, sopratutto in chi pratica sport in l'energia per la contrazione muscolare è fornita prevalentemente dal metabolismo energetico aerobico, è importante prestare molta attenzione alla respirazione.

Uno dei motivi dell'efficienza di questo metabolismo energetico è proprio la capacità degli apparati cardio circolatorio e respiratorio di essere molto efficienti, riuscendo a fornire alle cellule la maggior quantità possibile di ossigeno nell'unità di tempo.
Più ossigeno la cellula ha a disposizione, più riesce a sfruttare questo metabolismo. Quando l'ossigeno scarseggia, la cellula incomincia ad utilizzare il metabolismo energetico aerobico, la conseguenza è la produzione di acido lattico il quale porta ad un peggioramento della performance ed in casi di accumulo elevato, anche a bloccare la contrazione muscolare.

Due cose sono necessarie a questo metabolismo energetico:

• combustibile (acidi grassi e glucosio);
• comburente (ossigeno).

Se il glucosio presente nell'organismo (in prevalenza sotto forma di glicogeno muscolare ed epatico) non è molto, i grassi immagazzinati nell'organismo rappresentano una fonte di energia molto importante. 
Il metabolismo aerobico ha molta capacità, ma poca potenza.

La respirazione cellulare

La respirazione cellulare avviene nei mitocondri, dove vengono prodotte nuove molecole di ATP.

Le fonti energetiche utilizzate da questa via metabolica sono:

• il glicogeno muscolari;
• il grasso immagazzinato nelle cellule muscolari.

Il glicogeno non è la vera e propria fonte energetica: il glicogeno è formato da numerose molecole di glucosio. E la forma attraverso la quale, il glucosio viene immagazzinato nelle cellule muscolari e nelle cellule del fegato.
Il glucosio è comunque presente nel sangue, ma in quantità talmente esigue che non permette sforzi prolungati. Quando l'organismo ha bisogno di energia per compiere le sue attività, la ricava anche rompendo i legami che formano le molecole di glicogeno e liberando il glucosio.

In condizioni di presenza di ossigeno (meccanismo energetico aerobico), il carburante utilizzato dalla cellula per produrre l'ATP è costituito dal glucosio e dagli acidi grassi.

Nella cellula, la mioglobina, sostanza che ha la funzione di trasportare l'ossigeno all'interno della cellula stessa, simile alla funzione svolta dall'emoglobina nel sangue.
La mioglobina viene sintetizzata nelle cellule muscolari e per la presenza di un pigmento rosso è la responsabile della particolare colorazione rosso scuro delle cellule muscolari scheletriche.

La caratteristica di affinità all'ossigeno che entrambe, emoglobina e mioglobina, hanno, risulta essere maggiore nella mioglobina.
La mioglobina, è infatti capace di riuscire a prelevare l'ossigeno dal sangue, proprio grazie alla maggiore affinità che ha verso di esso. Il passaggio dell'ossigeno dal sangue al liquido cellulare attraverso la cessione dall'emoglobina alla mioglobina, è possibile proprio alla maggiore affinità all'ossigeno posseduta da quest'ultima, che riesce a "strappare" le molecole di ossigeno alla mioglobina.
L'ossigeno, una volta essersi legato alla mioglobina, ed essere quindi entrato all'interno della cellula, viene portato verso i mitocondri, organuli cellulari sede della respirazione cellulare.

PRODOTTI DI SCARTO DELLA RESPIRAZIONE CELLULARE:

• CO₂ (anidride carbonica). Viene eliminata dall'organismo attraverso i polmoni;
• H₂O (acqua). Riempie gli spazi intracellulari.;
• Calore. Contribuisce al riscaldamento corporeo.