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Metabolismo Aerobico e Anaerobico nel nuoto

La contrazione muscolare ed i meccanismi che mettono in marcia l’organismo

Dopo aver parlato delle nozioni di base ed affrontando l’argomento relativo alla richiesta energetica di cui abbiamo bisogno per uno sforzo atletico, per poi passare ai meccanismi di sintesi dell’ATP, ovvero l’adenosintrifosfato per comprendere come funziona la contrazione muscolare ed i meccanismi che mettono in marcia il nostro organismo (clicca qui per leggere l’articolo)oggi approfondiremo lo stesso argomento parlando di metabolismo aerobico ed anaerobico.

Metabolismo Aerobico

In condizioni di riposo od esercizio fisico moderato la sintesi di ATP è garantita dalla completa ossidazione dei due principali combustibili: i carboidrati ed i lipidi in presenza di ossigeno.
Questo sistema costituisce il metabolismo aerobico, che avviene principalmente all’interno dei mitocondri. Il metabolismo aerobico attiva il Ciclo si Krebs, (detto anche “ciclo dell’acido citrico“) un processo dove, in presenza d’ossigeno, per la creazione di ATP vengono utilizzati grassi, carboidrati, aminoacidi, ottenendo come unici prodotti di scarto acqua e anidride carbonica. Esso avviene, come detto, nei mitocondri, più precisamente nella  loro matrice, laddove l’acetil-CoA subisce una serie di reazioni di ossidazione fino alla formazione di molecole di CO2 ed alla riduzione dei composti NAD+/P e FAD rispettivamente in NADH+ e FADH2

Dal nome si evince la natura ciclica di queste reazioni: il primo prodotto delle reazioni, il Citrato, viene a riformarsi anche nell’ultimo passaggio, per condensazione di Ossalacetato e acetil-CoA.

Questo metabolismo, predomina con attività di bassa intensità, dopo i primi 2’30” di esercizio.

Gli acidi grassi contengono  più atomi di idrogeno rispetto ai carboidrati e, perciò  più energia per la sintesi di ATP; sono però più poveri di ossigeno e per questo hanno una resa energetica inferiore (a parità di ossigeno consumato).

La disponibilità fra acidi grassi e glucosio cambia con l’intensità di esercizio: a bassa intensità gli acidi grassi sono più coinvolti , se aumenta invece lo sforzo  la scissione del glucosio è preponderante.

Caratteristiche del sistema:

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tessuti_sintesiPotenza: 20-25  Kcal/min  a seconda del consumo individuale di O2Capacità: Alta (fino a 2000 Kcal) dipendente dalle scorte di glicogeno e, particolarmente, di lipidi.  La durata di utilizzo dipende da intensità di esercizio e grado di allenamento. A intensità basse il tempo di utilizzo è praticamente illimitato, ad intensità alte è necessario l‘utilizzo di glicogeno

Latenza: 2’-3′

Ristoro: Molto lungo (36-48 ore)

Metabolismo Anaerobico Alattacido
Nel meccanismo anaerobico alattacido l’ossigeno non interviene, cosi come non vi è produzione di acido lattico (alattacido).
Infatti il miocita possiede una riserva importante di gruppi fosforici chiamata creatina fosfato (CP). La creatina fosfato si forma nel muscolo a riposo dalla reazione di  una molecola di creatina con  una molecola di fosfato inorganico. Quando il corpo necessita immediatamente di grandi quantità di energia la fosfocreatina dona il suo gruppo fosfato alla ADP.

L’enzima che catalizza la reazione è la creatinchinasi.

muscolo_in_acidoIl sistema anaerobico alattacido ha una latenza molto breve, una potenza elevata ed una capacità estremamente ridotta. Ciò avviene perché le riserve di fosfocreatina, si esauriscono rapidamente (circa 4-5 secondi). Tali riserve variano comunque da soggetto a soggetto ed aumentano con l’allenamento.

Durante l’attività muscolare intensa e di breve durata, il decremento della forza sviluppata è direttamente collegato al depauperamento delle riserve muscolari di fosfocreatina. Lo sanno bene coloro che si cimentano nelle distanze brevi, in quanto negli ultimi metri vedono inesorabilmente calare la propria velocità di punta.

ATP e fosfocreatina stivate nei muscoli vengono usate contemporaneamente nel corso di sforzi brevi ed intensi. Nel complesso danno una autonomia energetica di 5-10 secondi.

Caratteristiche del sistema:

  • Potenza: Elevata (60-100 Kcal/min);
  • Capacità: Molto bassa (5-10 Kcal);
  • Latenza: Minima (la fosfocreatina si degrada appena cala la concentrazione di ATP)
  • Ristoro: Rapido (a fine sforzo o al diminuire dell’intensità la creatina viene rigenerata sotto forma di creatina fosfato in circa 10″); questo sistema di risintesi è importante nelle attività che richiedono forza e velocità (tuffo, nuotata breve e veloce, allenamenti di forza con serie brevi e carico elevato);

Metabolismo Anaerobico Lattacido
Anche questo sistema si svolge in deprivazione di ossigeno. All’interno delle cellule il glucosio muscolare viene trasformato in acido lattico attraverso una serie di  reazioni enzimatiche, che liberano così energia da utilizzare per la risintesi di ATP.

ADP + P + Glucosio = ATP + Lattato

La glicolisi è  la prima fase della degradazione aerobica dei carboidrati,essa diviene anaerobica se:

  1. scarseggia nei mitocondri l’ossigeno, che riceve gli idrogenioni prodotti dal ciclo di Krebs;
  2. il flusso glicolitico è rapido, ovvero se il flusso di idrogenioni è maggiore della disponibilità al trasporto dal citoplasma in sede intramitocondriale per la fosforilazione (eccessiva intensità di esercizio e dunque richiesta di ATP);
  3. presenti nei muscoli isoforme di LDH che favoriscono la conversione di piruvato in lattato tipico delle fibre veloci.

Caratteristiche del sistema:

  • Potenza: 50 Kcal/min
  • Capacità: fino a 40 Kcal
  • Latenza: 20-30 secondi (se l’esercizio è subito molto intenso interviene dopo il sistema alattacido)
  • Ristoro: condizionato alla eliminazione dell’acido lattico con sintesi di glucosio. L’energia è fornita dai processi ossidativi (pagamento del debito di O2 lattico); questo sistema è importante nelle attività intense di durata compresa tra i 20″ e 2′ (es. nuotata da 50 a 200m, ecc.).

Conclusioni

Possiamo quindi concludere quanto segue:

  1. Fino a 10” l’attività motoria è anaerobica alattacida con alte qualità di prestazioni
  2. Fino a 45” l’attività è anaerobica lattacida con qualità delle prestazioni medio-alta
  3. Fino a 5’ si riduce l’attività anaerobica lattacida e aumenta quella aerobica, con qualità della prestazione medio-bassa
  4. Oltre i 5’ si parla di attività aerobica a basse prestazioni.

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Cristiano D Errico

Laureato nel 1998 in Medicina e Chirurgia e specializzato nel 2002 in Anestesia e Rianimazione con lode presso l’Università degli Studi Napoli ” Federico II”. Dirigente medico 2003-2007 presso Ospedale “S. Giuseppe Moscati” di Aversa e dal 2007 presso A.O.R.N. “A. Cardarelli” di Napoli. Dal 2004 inoltre convenzionato con l’ A.U.P. ” Federico II” Napoli. Consulente tecnico presso il Tribunale di Napoli, Membro della Federazione Medico Sportiva Italiana.