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fonti energetiche della contrazione muscolare

la trattazione in forma divulgativa dell'argomento è in metabolismi energetici:
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L'attivazione dei muscoli è opera di impulsi efferenti dal sistema nervoso. Questi impulsi sono conseguenze di elaborazioni e decisioni che si realizzano all'interno del sistema nervoso centrale (SNC). Il SNC è la sede dei centri superiori, costituiti da motoneuroni, per il controllo dell'apparato locomotore. Queste cellule nervose altamente specializzate funzionano da programmatori in sequenza della contrazione muscolare. Nella corteccia motoria si riconoscono due tipi di aree contenenti motoneuroni specializzati nel movimento. L'area denominata corteccia motoria è caratterizzata dalla presenza di motoneuroni contraddistinti da una grande specificità e precisione. Gli assoni di questi motoneuroni scendono in fasci lungo strutture allungate formando connessioni caratteristiche, come il tratto piramidale. Scendono quindi ancora fino ai neuroni del midollo spinale i quali a loro volta contraggono connessioni con i muscoli da loro dipendenti. In prossimità dell'area motoria troviamo l'area premotoria e tra le due aree vi sono strette connessioni realizzate mediante fibre associative. Gli assoni delle cellule dell'area premotoria raggiungono anch'essi le strutture sottostanti ma seguono altre vie denominate significativamente: tratto estrapiramidale. Una di queste vie è il cervelletto al quale è deputata una funzione sincronizzante. Al cervelletto salgono per poter dare luogo alla integrazione le fibre afferenti sensitive dei propiocettorio muscolari. In questo modo il cervelletto può integrare la funzione delle fibre dirette all'area motoria e raffinare l'azione. Una volta che uno schema motorio attraverso questi meccanismi è appreso, l'inizio del movimento è delegato all'area premotoria, divenendo in breve tempo un automatismo. Per questo motivo è più difficile correggere un movimento errato e assimilato da ormai molto tempo che non imparare uno di nuovo.

LE FONTI METABOLICHE DELL'ENERGIA

Ogni qualvolta il muscolo è raggiunto da uno stimolo proveniente dall'area premotorio o motoria, se lo stimolo è superiore alla soglia di attivazione, si contrae. Accade perchè oltre alla struttura contrattile sono presenti delle macromolecole che, per effetto della loro degradazione, forniscono energia. Questi composti altamente energetici sono definiti mediatori di energia e notoriamente il più immediato è adenosintrifosfato (ATP). La possibilità di cessione di energia attraverso una degradazione, sottointende la possibilità di una riorganizzazione attraverso acquisizione di energia. Questa risintesi avviene a spese di sistemi termodinamici a livello endocellulare. Il loro studio, eseguito in laboratori altamente specializzati, da luogo al notevole capitolo della chimica biologica che va sotto il nome di metabolismi energetici.

RISINTESI DELL'ATP - Processo anaerobico alattacido

La sequenza di reazione che portano alla risintesi di ATP mediante questo metabolismo è caratterizzata dal fatto di non prevedere la presenza di ossigeno (O) e non prevedere, tra i prodotti della reazione, l'acido lattico. E' essenzialmente legata alla presenza di creatin fosfato (CP). Il cratin fosfato è una molecola accumulata nelle cellule e contenente, similmente all'ATP, radicali fosforici altamente energetici, insieme ad una facilità di cessione praticamente uguale a quella dell'ATP.

CAPACITA' E POTENZA DEL SISTEMA - anarobico alattacido
La capacità è condizionata dalle quantità, in altre parole dalla concentrazione delle sostanze interessate: ATP - CP - ADP.
La potenza del sistema è legata all'attività degli enzimi specifici che regolano i trasferimenti denergetici tra le molecole appena citate. Gli enzimi sono ATPasi, miocinasi, creatinfosfocinasi. L'intensità del sistema è sinonimo di potenza e questo meccanismo ne possiede in maniera elevatissima (esempio: uno scatto di pochi secondi nella corsa, una serie di panca di 2 o 3 ripetizioni, etc.). La capacità è fortemente limitata dalla ridottissima quantità delle sostanze energetiche presenti (benzina, carburante). La sua utilità è quindi limitata alla possibilità di disporre immediatamente di energia per brevissimi periodi.

RISINTESI DELL'ATP - Processo anaerobico lattacido

La seconda via energetica delle risintesi dell'ATP utilizza la degradazione di glucidi quali il glucosio ed il glicogeno, presenti nel tessuto muscolare. La via è denominata glicolisi anaerobica. LA GLICOLISI ANAEROBICA NON NECESSITA DI DELLA PRESENZA DI OSSIGENO. I glucidi subiscono una degradazione parziale il cui vantaggi è l'attitudine ad un rapido rinfornimento di energia, anche se limitato. Tra i prodotti di reazione compare l'acido lattico che ne suggerisce l'appellativo di processo lattacido. La capacità di questo meccanismo è limitata a 47 Kcal per mole di glucosio (circa 180 g) contro le Kcal 686 ricavate se la stessa mole fosse stata ossidata nel ciclo di Krebs (metabolismo aerobico che tratteremo più avanti).

CAPACITA' E POTENZA DEL SISTEMA - anaerobico lattacido
La potenza del meccanismo anaerobico lattacido è circa la metà del meccanismo alattacido, tuttavia la sua capacità massima è di circa 2,5 volte superiore a quella del sistema anaerobico alattacido.

• DOVE VA L'ACIDO LATTICO?
  (1) - Il destino dell'acido lattico segue due strade:
  Riossidazione all'interno del muscolo stesso in acido piruvico e quindi a acetilCoA, forma sotto la quale entra nel ciclo di Krebs.
  (2) - Riconversione a glicogeno nel fegato, dopo diffusione dal muscolo al torrente circolatorio e captazione da parte del fegato stesso.

RISINTESI DELL'ATP - Processo aerobico, evidentemente alattacido

La completa metabolizzazione, che in questo caso è ossidazione, non solo del glucosio ma anche dei grassi e degli aminoacidi che raggiungono il muscolo attraverso la circolazione del sangue, avviene in organuli subcellulari: i mitocondri. Questo processo avviene secondo una ben precisa serie di reazione che vanno sotto il nome di ciclo di krebs. Le moli di ATP, risintentizzate in seguito all'energia ricavata dalla completa ossidazione di una mole di glucosio, sono ben 36, contro le 2 ottenute dalla riduzione nel processo lattacido. La vasta capacità operativa di questo processo è evidente nei numeri mentre la potenza è relativamente modesta. La quantità di ossigeno assunto dall'ambiente per produrre una mole di ATP è circa 3,5 litri se si utilizza zucchero nella ossidazione, mentre sono 4 litri per l'utilizzo di acidi grassi. Una persona a riposo consuma mediamente da 200 a 300 ml/minuto di ossigeno. Si deduce che ci vorranno da 12 a 20 minuti perchè si formi aerobicamente una mole di ATP.

CAPACITA' E POTENZA DEL SISTEMA - aerobico
La potenza del meccanismo aerobico è circa un terzo della potenza del sistema anaerobico alattacido, mentre la capacità è assolutamente maggiore.

FATTORI LIMITANTI
Per ognuno dei tre meccanismi esistono dei fattori limitanti sia nella capacità che nella potenza. L'allenamento delle qualità condizionali altro non è che il tentativo di spostare il limite di qeusti fattori. L'adattamento specifico è conseguenza di un allenamento specifico.

FATTORI LIMITANTI DEL MECCANISMO ANAEROBICO ALATTACIDO
La capacità di questo meccanismo è  strettamente legata alla concentrazione nella cellula di fosfati altamente energetici quali ATP CP ADP che trasferendo radicali fosforici ad opportuni accettori, liberano energia. La concentrazione di queste molecole è strettamente determinata geneticamente. Non se ne è mai potuto determinare, neanche a seguito di intensi allenamenti specifici, una significativa variazione. La potenza del meccanismo dipende da due fattori:
(1) - l'attività degli enzimi che presiedono alla scissione dei legami fosforici che sono: L'ATPasi che catalizza l'idrolisi da ATP a ADP + P + En. La Miocinasi che catalizza la trasformazione di due molecole di ADP in una di ATP ed una di AMP. La Creatinfosfocinasi (CPK) che catalizza la idrolisi del creatin fosfato in creatina e P che trasferito su ADP risintetizza ATP. La attività di questi enzimi è migliorabile con l'allenamento, per cui si assiste ad una più rapida scissione ed una più rapida risintesi di queste molecole, con il risultato di una maggiore potenza del meccanismo.
(2) Il secondo fattore limitante della potenza di questo meccanismo è costituito dalla quantità e dalla qualità delle fibre muscolari.

FATTORI LIMITANTI DEL MECCANISMO ANAEROBICO LATTACIDO
E' possibile ottenere energia da una molecola di glucosio, senza la presenza di ossigeno. La serie di reazioni è catalizzata da enzimi. La fosforilasi catalizza la scissione del glicogeno in glucosio fosforilandolo, cioè attivando la glucosio-6-p. La esochinasi che porta sempre a glucosio-6p. La fosfofruttochinasi è un enzima chiave che condiziona tutta la serie di reazioni attraverso la quale il glucosio-6-p si trasforma in piruvato. La lattato deidrogenasi che catalizza la reazione piruvato-lattato.
La capacità di questo sistema è certamente condizionata dall'attività della lattato-deidrogenasi. Questo infatti funziona fino a quando il lattato o il piruvato lo saturano. Successivamente, con una serie di blocchi a cascata controcorrente, tutta la serie si arresta.  Questo è un fattore regolatorio. Con l'accumulo dell'acido lattico aumenta l'acidità e questo comporta la diminuzione del Ph. La variazione del Ph verso l'acido disturba l'ancoraggio degli ioni Ca sulla actina e miosina impedendone lo scorrimento. A questo meccanismo sono più sensibili le fibre bianche che non le rosse per il fatto che sono maggiormente glicolitiche. Questo spiega il "blocco" della contrazione muscolare quando i livelli di acidità superano la soglia di tolleranza: blocco di un serie, interruzione di un allenamento con i pesi, caduta davanti al traguardo di un maratoneta, etc.

LA POTENZA DEL MECCANISMO ANAEROBICO LATTACIDO è legata a due fattori. Il primo collegato alla attività degli enzimi glicolitici e glicogenolitici. L'effetto su persone adulte dell'allenamento specifico per questi enzimi è oggetto di serrate discussioni. I risultati degli esperimenti sono contrastanti. L'enzima più difficilmente allenabile negli adulti pare essere la fosfofruttocinasi, che è nel contempo il più condizionante. Inoltre al ph di 6.3 - 6.5 cioè a quello che si ottiene nel muscolo dopo sforzi massimali, risulta inibito insieme alla fosforilasi. Il secondo fattore è la natura delle fibre (vedi in training: le fibre muscolari).

FATTORI LIMITANTI DEL MECCANISMO AEROBICO
La capacità del meccanismo aerobico è condizionata da un fattore di origine nutrizionale, cioè la disponibilità di lipidi e glucidi. La disponibilità nei tessuti di questi nutrienti è tale che divengono fattore limitante solo nelle profe di fondo (tante ore di marcia). La potenza del meccanismo aerobico è correlata invece da molti fattori che possono essere ristretti in:
GETTATA CARDIACA
TRASPORTO PERIFERICO DI 02 (correlato alla ricchezza di emoglobina)
ESTENSIONE DEL LETTO VASCOLARE
DIFFERENZA ARTERO-VENOSA DI 02
NATURA DELLE FIBRE
Questi sono tutti fattori poco migliorabili con l'allenamento (massimo 5%) e rappresentano la predisposizione genetica di un soggetto alle attività aerobiche.