Metabolismi Energetici

 di Giulia Cascone classe 5^I a.s.2013\14
L’organismo umano per poter compiere tutte le sue funzioni biologiche,ha un continuo bisogno di energia.

Questa energia è quella proveniente principalmente dall’ossidazione dei carboidrati e grassi.

L’energia che si forma da questi processi chimici, non viene inviata direttamente alle cellule, ma viene utilizzata per formare un composto altamente energetico: adenosintrifosfato (ATP).

L’ATP è un complesso molecolare composto da Adenosina (Adenina+Ribosio) + 3 molecole di Fosforo.

Questa energia contenuta da questa molecola rifornisce le cellule per compiere lavoro biologico (ed è l’unica molecola in grado di fornire energia alle cellule).

Questo avviene con l’idrolisi dell’ATP, ovvero con l’aggiunta di una molecola di acqua (H2O) si stacca un fosfato (rilasciando energia) e trasformandosi cosi in ADP.

Quindi è chiaro che con l’attività fisica questa energia viene via via utilizzata, ed è per questo motivo che c’è un continuo bisogno che L’ATP venga in continuazione risintetizzato se vogliamo che l’attivita fisica continui.

L’organismo ha tre meccanismi per risintettizzare L’ATP: metabolismo anaerobico alattacido, metabolismo anaerobico lattacido e metabolismo aerobico.

Cos’è il metabolismo?

In parole semplici è l’utilizzo che l’organismo fa delle sostanze nutritive dopo essere state digerite.

I processi chimici che avvengono nell’organismo sono il catabolismo e l’anabolismo.

Il catabolismo scompone le molecole delle sostanze nutritive in composti molecolari più semplici,creando energia.

Questa energia prodotta è di due tipi:Energia calorica viene utilizzata come fonte energetica per le cellule, l’altra è Energia chimica che prima di essere utlizzata deve essere trasferita nei legami ad alta energia delle molecole di ATP.

L’anabolismo è l’esatto contrario del catabolismo, ovvero non scompone le molecole, ma le accumula formando composti molecolari più complessi, un’esempio è quello che avviene con la gluconeogenesi vengono accumulate le molecole di glucosio e trasformate in composti più complessi, il glicogeno.

Il metabolismo anaerobico alattacido,Il metabolismo anaerobico alattacido utlizza come substrato energetico il creatinfosfato (CP) non vi è accumulo di acido lattico e non viene utilizzato ossigeno.

Il CP è una molecola composta da creatina e fosforo,è molto simile all’ATP però non partecipa direttamente ai processi di trasferimento dell’energia ai sistemi funzionali delle cellule, ma fornisce l’energia stessa all’ADP, con lo scopo di ricostituire rapidamente L’ATP.

Questo avviene con l’idrolisi del CP aggiungendo una molecola di acqua si stacca il gruppo fosforico dalla creatina liberando energia, l’ADP riceverà questa energia trasformandosi in ATP.

La concetrazione di CP all’interno del muscolo è sufficiente a protrarre un’esercizio ad alta intensita solo per pochi secondi dai 5” ai 10”.Se vogliamo che il nostro esercizio continui,è necessario che venga fornita energia da altre fonti, questa energia è quella fornita dai glucidi.

Quindi si può intuire che quando entra in funzione il metabolismo anaerobico alattacido entrerà quasi contemporaneamente anche il metabolismo anaerobico lattacido.

Sport tipici che utilizzano il CP sono caraterrizzati da gesti atletici rapidi che durano pochi secondi come i lanci nell’atletica leggera, i tuffi ecc...

Il metabolismo anaerobico lattacido

Questo metabolismo utlizza come substrato energetico il glicoceno, che come dicevamo prima è il prodotto dell’accumulo delle molecole di glucosio (gliconeogenesi).

Il motivo per il quale l’organismo induce alla trasformazione del glucosio in glicogeno, è perchè il glucosio passa con molta facilità attraverso le cellule, e quindi è necessario che venga trasformato in glicogeno per formare delle scorte che serviranno all’organismo.

Queste scorte si trovano all’interno del muscolo in quantità basse, infatti questo glicogeno è utilizzato esclusivamente dal muscolo per svolgere le propie funzioni, la contrazione.

Un’altro deposito di glicogeno è a livello epatico, e rispetto al deposito muscolare ne troviamo una quantità molto superiore perchè il fegato deve rispondere alla richiesta delle cellule che ne necessitano.

Quando si inizia un’esercizio il muscolo utilizzerà le propie scorte di glicogeno, queste scorte dato la loro bassa concentrazione sono in grado di sostenere un’esercizio per circa 120 secondi e se l’intesità è molto alta anche per molto meno.

A questo punto se vogliamo che l’esercizio continui è necessaria altra energia.

Il fegato dovrà quindi demolire le propie scorte di glicogeno,trasformandolo in glucosio, cosi permettendogli di oltrepassare la membrana epatica e arrivare nel torrente ematico.

Questo glucosio per fornire energia deve essere degradato,e avviene con la glicolisi anaerobica.

La molecola di glucosio viene degradata e dopo una serie di processi chimici viene trosformata in due molecole di acido piruvico, che se l’intensità dell’esercizio e alta e siamo in assenza di ossigeno viene trasformato in acido lattico.

L’accumulo di acido lattico avviene quando l’intensità dell’esercizio raggiunge un’intensità circa del 55-60% del VO2max (massimo consumo di ossigeno).

L’accumulo di acido lattico è dannoso per il muscolo perchè interferisce con la contrazione.

Infatti la sensazione che si avverte quando si verifica un’accumulo di acido lattico è un bruciore intenso e molto spesso porta a dover interrompere l’esercizio appunto perchè il bruciore essendo intenso interferisce con la contrazione.

Una delle spiegazioni perchè si accumula acido lattico nel sangue è dovuta a un’ipossia tissutale.

Essendo in mancanza di ossigeno gli idrogenioni(h+) che derivano dalla degradazione degli zuccheri si legano al piruvato trasformandosi in acido lattico.

Un’altra spiegazione è quella che se l’intensità dell’esercizio aumenta vengono reclutate un maggior numero di fibre muscolari bianche(veloci).

Queste fibre sono ricche di un’enzima chiamato LDH (lattico deidrogenasi) che ha la caratteristica di convertire l’acido piruvico in acido lattico.

Sport che utilizzano questo meccanismo ad intensità abbastanza elevata per circa 2 minuti possono essere ad esempio i 200 metri nel nuoto o la corsa dei 400-800 metri.

Il metabolismo aerobico

Questo metabolismo utlizza sia il glicogeno che i grassi come substrato energetico.

Quando avviene la degradazione di una molecola di zucchero vengono prodotte due molecole di acido piruvico e come abbiamo detto se l’intensità dell’esercizio è elevata viene convertito in acido lattico, al contrario se l’esercizio è di intensità moderata l’acido piruvico entra all’interno del mitocondrio (o ciclo di Krebs)e viene trasformato in Acetil Coa e unendosi a una molecola di ossalacetato formano il Citrato che dopo una serie di processi chimici produce 36 molecole di ATP CO2 E H2O.

L’altro modo per produrre energia prevede l’utilizzo dei grassi con il processo della Beta Ossidazione.

Quando l’intesità dell’esercizio è bassa e protratta nel tempo escono dal tessuto adiposo e raggiungono il torrente ematico, questo avviene anche grazie all’intervento di alcuni ormoni (Adrenalina,Noradrenalina,Glucagone e GH) che con l’aumentare dell’attività fisica aumentano di concentrazione nell’organismo e stimolano gli acidi grassi a uscire dai tessuti di deposito,per poi essere veicolati all’interno del muscolo e essere utilizzati come substrato energetico.

Il catabolismo dei grassi avviene all’interno dei mitocondri, i grassi vengono convertiti in acetil Coa e unendosi all’Ossalacetato si trasformano in Citrato il quale viene ossidato in ATP CO2 H2O.

Ogni acido grasso produce 146 molecole di ATP.

Ogni trigliceride possiede 3 molecole di acido grasso e una di glicerolo,quindi il bilancio totale della produzione di ATP sarà di 457 molecole di ATP prodotte da una sola molecola di trigliceridi dato dalla somma delle 3 molecole di acido grasso 146x3=438 più le 19 molecole di ATP prodotte dalla molecola

di glicerolo=457 ATP.Sport che prevedono l’utilizzo di questo meccanismo sono sport che sono protratti nel tempo con intensità medio-bassa come ciclismo, mezzofondo,maratona,ecc...