Energia per l’esercizio

Perché un muscolo è come una moto?

Anche se i muscoli e i motori funzionano in modi diversi, entrambi convertono l’energia chimica in energia di movimento.

• Un motore di moto usa l’energia immagazzinata nella benzina e la converte in calore ed energia di movimento (energia cinetica).
• I muscoli usano l’energia chimica immagazzinata nel cibo che mangiamo e la convertono in calore ed energia di movimento (energia cinetica).

Da dove viene l’energia per la contrazione muscolare?

La fonte di energia che viene usata per alimentare il movimento di contrazione nei muscoli che lavorano è l’adenosina trifosfato (ATP) – il modo biochimico del corpo per immagazzinare e trasportare energia. Tuttavia, l’ATP non è immagazzinato in grande misura nelle cellule. Quindi, una volta che la contrazione muscolare inizia, la produzione di più ATP deve iniziare rapidamente.

Siccome l’ATP è così importante, le cellule muscolari hanno diversi modi per produrlo. Questi sistemi lavorano insieme in fasi. I tre sistemi biochimici per produrre ATP sono, nell’ordine:

• utilizzando la creatina fosfato
• utilizzando il glicogeno
• respirazione aerobica.

utilizzando la creatina fosfato

Tutte le cellule muscolari hanno un po’ di ATP al loro interno che possono utilizzare immediatamente – ma solo abbastanza per durare circa 3 secondi! Quindi tutte le cellule muscolari contengono un composto ad alta energia chiamato creatina fosfato che viene scisso per fare più ATP velocemente. La creatina fosfato può fornire il fabbisogno energetico di un muscolo in funzione ad un ritmo molto elevato, ma solo per circa 8-10 secondi.

Utilizzando il glicogeno (e senza ossigeno)

Sfortunatamente, i muscoli hanno anche grandi riserve di un carboidrato, chiamato glicogeno, che può essere utilizzato per fare ATP dal glucosio. Ma questo richiede circa 12 reazioni chimiche, quindi fornisce energia più lentamente che dalla creatina fosfato. È ancora abbastanza rapido, però, e produrrà abbastanza energia per durare circa 90 secondi. L’ossigeno non è necessario – questo è ottimo, perché ci vuole un po’ di tempo al cuore e ai polmoni per aumentare l’apporto di ossigeno ai muscoli. Un sottoprodotto della produzione di ATP senza usare l’ossigeno è l’acido lattico. Sai quando i tuoi muscoli stanno accumulando acido lattico perché causa stanchezza e indolenzimento – il punto.

Utilizzando la respirazione aerobica (usando di nuovo l’ossigeno)

In due minuti di esercizio, il corpo inizia a fornire ossigeno ai muscoli che lavorano. Quando l’ossigeno è presente, la respirazione aerobica può avvenire per scindere il glucosio per l’ATP. Questo glucosio può provenire da diversi posti:

• serve di glucosio residuo nelle cellule muscolari
• glucosio dal cibo nell’intestino
• glicogeno nel fegato
• riserve di grasso nei muscoli
• in casi estremi (come la fame), le proteine del corpo.

La respirazione aerobica richiede ancora più reazioni chimiche per produrre ATP rispetto ai due sistemi precedenti. È il più lento di tutti e tre i sistemi – ma può fornire ATP per diverse ore o più a lungo, finché dura la fornitura di carburante.

Ecco come funziona

Hai perso l’autobus e cominci a correre verso il college per un esame alle 9.00:

• Per i primi 3 secondi della tua corsa verso il college, le tue cellule muscolari usano l’ATP che hanno dentro.
• Per i successivi 8-10 secondi, i tuoi muscoli usano le riserve di creatina fosfato per fornire ATP.
• Siccome non sei ancora arrivato al college, entra in funzione il sistema del glicogeno (che non ha bisogno di ossigeno).
• Ancora non c’è, quindi alla fine subentra la respirazione aerobica (che è ATP che usa l’ossigeno).

Diverse forme di esercizio usano diversi sistemi per produrre ATP

Un velocista ottiene ATP in modo molto diverso da un maratoneta.

• Utilizzando la creatina fosfato – Questo sarebbe il sistema principale utilizzato per brevi scoppi (sollevatori di pesi o velocisti su brevi distanze) perché è veloce ma dura solo 8-10 secondi.
• Utilizzando il glicogeno (senza ossigeno) – Dura 1,3-1,6 minuti, quindi sarebbe il sistema usato in eventi come i 100 metri a nuoto o i 200 m o 400 m di corsa.
• Utilizzando la respirazione aerobica – Dura un tempo illimitato, quindi è il sistema usato in eventi di resistenza come la maratona, il canottaggio, il pattinaggio a distanza e così via.

Affrontare questo argomento nell’articolo Maratona contro sprint.