Muscle Function
I muscoli usano l’energia chimica immagazzinata dal cibo che mangiamo e la convertono in calore ed energia del movimento (energia cinetica). L’energia è necessaria per consentire la crescita e la riparazione dei tessuti, per mantenere la temperatura corporea e per alimentare l’attività fisica. L’energia proviene da alimenti ricchi di carboidrati, proteine e grassi.
La fonte di energia che viene utilizzata per alimentare il movimento di contrazione nei muscoli di lavoro è l’adenosina trifosfato (ATP), il modo biochimico del corpo per immagazzinare e trasportare energia. L’ATP è un nucleotide ad alta energia che agisce come una fonte istantanea di energia all’interno della cellula. Quando i muscoli si contraggono, abbattono l’ATP in una reazione che fornisce energia. Tuttavia, le cellule muscolari immagazzinano solo abbastanza ATP per alimentare alcuni secondi di contrazione massima. Una volta che la contrazione muscolare inizia, la realizzazione di ATP deve iniziare rapidamente.
Poiché la produzione di ATP è così importante, le cellule muscolari hanno diversi modi per farlo. Questi sistemi lavorano insieme in fasi. I tre sistemi biochimici per la produzione di ATP sono, in ordine:
- Usando creatina fosfato
- Usando glicogeno (glicolisi anaerobica)
- Usando respirazione aerobica (lipolisi aerobica della glicolisi)
Usando Creatina fosfato
Per continuare a lavorare, le cellule muscolari devono ricostituire la loro fornitura di ATP. Tutte le cellule muscolari contengono un composto ad alta energia, creatina fosfato, che viene rapidamente scomposto per produrre ATP. Poiché anche le riserve di creatina fosfato sono limitate, questo sistema energetico può sostenere solo la massima produzione muscolare per circa 10 secondi. Il sistema phosphagen è la fonte di energia primaria durante brevi e veloci esplosioni di attività, come gli sprint.
Utilizzando glicogeno (glicolisi anaerobica)
Per sostenere l’esercizio per più di 10 secondi, i muscoli devono abbattere fonti di carburante come carboidrati e grassi per fornire l’energia per ri-sintetizzare ATP. Il metabolismo dei carboidrati è più veloce del metabolismo dei grassi. Pertanto, i carboidrati forniscono un’alta percentuale di energia durante gli allenamenti ad altissima intensità. Poiché i carboidrati possono essere metabolizzati anaerobicamente, senza ossigeno, diventano una fonte di energia vitale quando l’apporto di ossigeno ai muscoli non può tenere il passo con la domanda.
La ripartizione dei carboidrati per fornire energia senza ossigeno è chiamata glicolisi anaerobica. Questo processo rilascia energia molto rapidamente e produrrà energia sufficiente per durare circa 90 secondi. È importante che l’ossigeno non sia richiesto perché richiede tempo al cuore e ai polmoni per aumentare l’apporto di ossigeno ai muscoli. Glucosio e carboidrati immagazzinati sotto forma di glicogeno nelle cellule muscolari sono suddivisi attraverso una serie di reazioni per formare un composto chiamato piruvato. Questo processo produce da due a tre molecole di ATP per ogni molecola di glucosio. Un sottoprodotto della produzione di ATP senza ossigeno è l’acido lattico, che può accumularsi nei muscoli durante l’esercizio rapido causando stanchezza e dolore.
Usando la respirazione aerobica
Entro due minuti dall’esercizio, il corpo inizia a fornire ossigeno ai muscoli che lavorano. Quando l’ossigeno è disponibile, il piruvato può essere ulteriormente scomposto aerobicamente per produrre fino a 30 molecole aggiuntive di ATP, rendendo il metabolismo aerobico, anche se più lento, molto più efficiente del metabolismo anaerobico. I grassi possono essere scomposti aerobicamente per produrre grandi quantità di ATP. Dopo allenamenti vigorosi, i muscoli riforniscono le forniture di ATP aerobicamente.
La respirazione aerobica può fornire ATP per diverse ore o più a lungo finché dura una fornitura di glucosio. Questo glucosio può provenire da diversi luoghi:
- Rimanenti rifornimento di glucosio nelle cellule muscolari
- il Glucosio dal cibo nell’intestino
- Glicogeno nel fegato
- le riserve di Grasso nel muscolo
Lattato (Acido Lattico) Produzione
Quando il corpo ha un sacco di ossigeno, il piruvato viene trasferito aerobico pathway di essere ulteriormente suddiviso in ATP (piruvato prodotto dalla glicolisi dalla degradazione del glucosio). Tuttavia, quando l’ossigeno è limitato, il corpo converte temporaneamente il piruvato in lattato, che consente la disgregazione del glucosio – e quindi la produzione di energia – per continuare. Le cellule muscolari funzionanti possono continuare questo tipo di produzione di energia anaerobica ad alti tassi per uno o tre minuti, durante i quali il lattato può accumularsi a livelli elevati.
Un effetto collaterale di alti livelli di lattato è un aumento dell’acidità delle cellule muscolari. Le stesse vie metaboliche che consentono la ripartizione del glucosio in energia si comportano male in questo ambiente acido. Questo è un meccanismo di difesa naturale per il corpo. Previene danni permanenti durante lo sforzo estremo rallentando i sistemi chiave necessari per mantenere la contrazione muscolare. Una volta che il corpo rallenta, l’ossigeno diventa disponibile e il lattato viene riconvertito in piruvato, consentendo un continuo metabolismo aerobico ed energia per il recupero del corpo dall’evento faticoso.
L’accumulo di lattato non è responsabile del dolore provato nei giorni successivi a un intenso esercizio fisico. Piuttosto, la produzione di lattato e altri metaboliti durante lo sforzo estremo è il risultato di una sensazione di bruciore spesso sentita nei muscoli attivi. Questa sensazione spesso dolorosa ci porta anche a smettere di sovraccaricare il corpo, forzando così un periodo di recupero in cui il corpo cancella il lattato.
