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ATP ADP + Pi + ENERGIA FONTI DI ENERGIA FOSFOCREATINA GLICOLISI
L’IDROLISI di ATP fornisce l’energia necessaria per la CONTRAZIONE MUSCOLARE ATP ADP + Pi + ENERGIA FOSFOCREATINA GLICOLISI FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA
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I SISTEMI METABOLICI DEL MUSCOLO
L'energia per la contrazione muscolare viene fornita dall'ATP (Adenosin-trifosfato) che si scinde in ADP (Adenosin-difosfato) e P (fosfato inorganico) L'ATP presente nei muscoli è molto limitato per cui è necessario ricostituirlo in continuazione. La risintesi dell'ATP avviene attraverso tre diversi meccanismi, ognuno legato alla durata e all'intensità dell'impegno muscolare. SISTEMA AEROBICO: le tensioni muscolari sviluppate sono molto basse (sotto il 30% circa del massimale). Durante il lavoro muscolare il consumo e il reintegro energetico rimane in equilibrio, permettendo una durata che oltrepassa i 3 minuti per arrivare anche ad alcune ore. I substrati energetici sono forniti inizialmente dall'ossidazione dei glicidi poi, dopo minuti circa, essenzialmente dai grassi. Il prodotto finale di questa reazione energetica è l'acqua, l'anidride carbonica e l'energia che risintetizza l'ATP. L'acqua e l'anidride carbonica vengono eliminate con la respirazione, i reni (urina) e la sudorazione.
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2) SISTEMA ANAEROBICO ALATTACIDO: le tensioni muscolari sono molto elevate (submassimali e massimali) e il lavoro muscolare intenso può essere protratto solo per circa 8-10 secondi. L'energia spesa viene ripristinata dopo circa 3 minuti. Questo sistema dipende dagli accumulatori di energia CP (creatinfosfato) e non necessita di ossigeno. L'ATP, grazie all'enzima ATPasi si scinde in ADP e perde P (radicale fosforico ad alta energia) che determina la contrazione. Subito dopo L'ATP viene risintetizzato grazie alla cessione di P da parte della CP (fosfocreatina). Oltre gli 8-10 secondi di massima tensione muscolare, la fosfocreatina tende ad esaurirsi e non riesce più a fornire il fosfato utile alla resintesi dell'ATP. Se si vuole proseguire nel lavoro, ovviamente con tensioni muscolari meno intense, si è costretti ad utilizzare un altro meccanismo energetico, quello anaerobico-lattacido.
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3) Sistema ANAEROBICO-LATTACIDO: le tensioni muscolari sono mediamente elevate e possono essere protratte fino a circa 45 secondi. Dopo lo sforzo la capacità contrattile iniziale viene ripristinata dopo circa tre ore, tempo di smaltimento dell'acido lattico (la metà ogni 15 minuti circa. Negli atleti specialisti può scendere anche sotto gli 8 minuti). La reazione biochimica parte dalla fosforilazione del glicogeno (formazione di ATP) ad opera dell'energia fornita dall'ATP durante la contrazione Questa reazione biochimica porta alla formazione di glucosio-1-fosfato che, determina la formazione di glucosio-6-fosfato. Seguono poi altre reazioni complesse che terminano il ciclo con la formazione di acido piruvico e acido lattico. La presenza di acido lattico limita fortemente la capacità di proseguire nel lavoro Anche questo meccanismo avviene in assenza di ossigeno.
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sport di resistenza, quali: la corsa, il canottaggio, il nuoto, il ciclismo, etc.
l’organismo è impegnato per periodi di tempo molto lunghi. sport di potenza, quali: il sollevamento pesi, la gara dei 100 metri, il salto in lungo, etc. che richiedono un notevole impegno della forza in tempi molto brevi. sport misti tra i quali: il pugilato, la pallavolo, il calcio, la pallacanestro, il tennis, etc. notevole resistenza, ma anche di una notevole velocità, esplosività e potenza!
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CAPACITÀ FUNZIONALE DEI MUSCOLI
LA FORZA DI UN MUSCOLO dipende principalmente dalle sue dimensioni, per es nel caso dell'uomo, avrà una maggiore forza muscolare l’atleta che attraverso un adeguato programma di allenamento abbia fatto aumentare le dimensioni dei propri muscoli. In un sollevatore di pesi di classe mondiale, ad esempio, il muscolo quadricipite può avere una sezione trasversa con una superficie che può raggiungere i 150 cm2, sicchè può sviluppare una forza contrattile massimale di 525 kg. LA POTENZA MUSCOLARE misura la quantità totale di lavoro che il muscolo può eseguire in un dato periodo di tempo. Essa è data non solo dalla forza di contrazione ma anche dalla ampiezza di accorciamento e dal numero di contrazioni al minuto. Si misura generalmente in kilogrammetri (kg/m) al minuto. Così, un muscolo che sollevi un peso di 1 kg ad una altezza di 1 m in 1 minuto, sviluppa una potenza di 1 kgm/min. LA RESISTENZA dipende dalla disponibilità di sostanze nutritive per il muscolo, soprattutto dalla quantità di glicogeno accumulata nel muscolo prima del periodo di attività. Una dieta ricca di carboidrati fa aumentare fortemente la resistenza, poichè permette di costituire nei muscoli riserve di glicogeno molto più abbondanti che non una dieta mista, ad alto contenuto di grassi
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Le fibre muscolari vengono pertanto divise in tre tipi in base alla velocità di contrazione, alla resistenza e alla fatica FIBRE MUSCOLARI BIANCHE, FIBRE MUSCOLARI ROSSE FIBRE MUSCOLARI INTERMEDIE. Le FIBRE MUSCOLARI BIANCHE, chiamate anche veloci, sono in grado di sviluppare una notevole potenza, ma solo per tempi brevi. Predispongono quindi l’atleta agli sport di potenza. Le FIBRE MUSCOLARI ROSSE invece, dette anche lente, hanno la capacità di contrarsi a lungo senza affaticarsi, perché non sono in grado di sviluppare una grande potenza. Predispongono quindi l’atleta agli sport di resistenza. Le FIBRE MUSCOLARI INTERMEDIE, presenti in una piccola percentuale, hanno caratteristiche miste tra le bianche e le rosse e si possono trasformare in fibre lente seguendo allenamenti specifici.
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Le fibre a contrazione rapida (bianche, di tipo II o FT, dall'inglese "fast twitch"), intervengono nelle azioni muscolari rapide ed intense. Al loro interno troviamo un'elevata concentrazione degli enzimi tipici del metabolismo anaerobico alattacido e glicolitico Le fibre a contrazione rapida vengono innervate dai motoneuroni α, molto grandi e con assoni di grosso calibro, specializzati nella trasmissione veloce di impulsi nervosi. La densità del letto capillare è piuttosto bassa, ridotto anche il contenuto in mioglobina, mitocondri ed enzimi ossidativi. La velocità di contrazione e la forza sviluppata sono però dalle due alle tre volte superiori. Le fibre veloci vengono reclutate durante esercizi di breve durata che richiedono un grosso impegno neuromuscolare. Esse si attivano soltanto quando il reclutamento delle fibre a contrazione lenta è massimo.
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Le fibre muscolari a contrazione lenta (rosse, di tipo I o ST, dall'inglese "slow twitch"), vengono reclutate in azioni muscolari di scarsa entità ma di lunga durata. Più sottili delle bianche, le fibre rosse trattengono più glicogeno e concentrano gli enzimi associati al metabolismo aerobico. I mitocondri sono più numerosi e di dimensioni maggiori, proprio come il numero di capillari che irrora la singola fibra. La ridotta dimensione di quest'ultima facilita la diffusione dell'ossigeno dal sangue ai mitocondri, a causa della minor distanza che gli separa. E' proprio l'abbondante contenuto di mioglobina e mitocondri a conferire a queste fibre il colorito rosso, da cui deriva il loro nome.
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Velocità di affaticamento
Fibre lente Fibre veloci Fibre intermedie Produzione ATP Fosforilazione ossidativa (aerobico) Glicolisi (anaer. latt) Fosfocreatina (anaer Alatt) Fosforilazione ossidativa (aerobico) Glicolisi (anaer. latt) Enzimi ossidativi abbondanti scarsi Enzimi glicolitici mioglobina abbondante scarsa mitocondri numerosi Substrati energetici Principalmente lipidi Principalmente glucidi Diametro fibra Piccolo con molti capillari Grande con pochi capillari Velocità di affaticamento lenta rapida caratteristiche Mantengono attività tonica per lunghi periodi Mantengono attività esplosiva e potente per pochi istanti
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