Nozioni di fisiologia dello sport

Il metabolismo energetico

Fonti aerobiche

Una molecola di glicogeno, in presenza di ossigeno, viene completamente demolita ad anidride carbonica ed acqua, liberando una quantità tale di energia che permette di risintetizzare 39 moli di ATP, rappresentando la più importante resa di energia da ATP. Tale resa richiede una quantità maggiore di reazioni rispetto a quelle utilizzate nei sistemi anaerobici.

Le reazioni che si svolgono in questo sistema sono confinate in compartimenti subcellulari detti mitocondri ed il muscolo scheletrico è ricchissimo di queste strutture.

Le numerose reazioni del sistema aerobico possono essere raggruppate in tre serie principali:

1. la glicolisi aerobica;

2. il ciclo di Krebs;

3. il sistema di trasporto degli elettroni (ETS).

La glicolisi aerobia.

La glicolisi è la prima serie di reazioni che prendono parte alla demolizione aerobica del glicogeno a CO2 e 1120. La differenza tra la glicolisi anaerobia e la glicolisi aerobia è che quest'ultima si verifica solo quando c'è una sufficiente fornitura di ossigeno, in quanto in presenza di questa molecola non si accumula acido lattico.

La presenza di ossigeno fa sì che non si accumuli acido lattico e contemporaneamente permette la sintesi di ATP. Ciò è possibile in quanto l'ossigeno riesce a dirottare l'acido piruvico, il precursore dell'acido lattico, verso il sistema aerobico dopo che è stato risintetizzaro ATP. Una mole di glicogeno, durante la glicolisi aerobica, viene demolita a formare due molecole di acido piruvico, liberando energia sufficiente a risintetizzare 2 moli di ATP.

Il ciclo di Krebs ed il sistema di trasporto degli elettroni(ETS).

Questi due sistemi sono correlati ed interdipendenti tra loro.

Ogni molecola di acido piruvico, che si è formata durante la glicolisi aerobica, passa dentro i mitocondri e continua ad essere demolita attraverso una serie di reazioni che costituiscono il ciclo di Krebs o ciclo degli acidi tricarbossilici o ciclo dell'acido citrico.

In questo ciclo vengono formate solo due molecole di ATP per ciascuna molecola di glucosio.

Le molecole di acido piruvico che entrano nel ciclo di Krebs perdono, ciascuna, tre atomi di carbonio e degradano in CO2. Nello stesso tempo, cinque paia di atomi di idrogeno vengono rimossi grazie all'azione di coenzimi recettori di idrogeno (nicotinamide-adenin-dinucleotide, NAD, nicotinamide-adenin-dinucleotide fosfato, NADP, flavin-adenin-dinucleotide, FAD) ciascuno dei quali è capace di trasportare due atomi di idrogeno, compresi i loro elettroni.

Il sistema di trasporto degli elettroni consiste in una catena di enzimi, conosciuti con il nome di "citocromi", lungo la quale avviene una serie di processi di riduzione e riossidazione. La catena di trasmissione degli elettroni può anche essere definita come una "cascata di elettroni", in quanto questi passano da un livello più alto di energia ad un livello più basso, in questo passaggio essi perdono energia la quale viene catturata ed usata per addizionarsi al fosfato inorganico necessario per poter ristabilire quel legame ad alto potenziale energetico che consente la ritrasformazione dell'ADP in ATP

ADP +Pi+E=ATP

Quindi l'energia che una coppia di elettroni può cedere è sufficiente alla fosforilazione di 3 molecole di ADP, una a ciascuna stazione di degradazione di energia.

L'ultimo enzima della catena dona il suo elettrone all'ossigeno molecolare ed ogni volta che ¹/z molecola di ossigeno riceve una coppia di elettroni, essa diviene carica negativamente. Tale carica negativa dell'OZ richiama idrogeno caricato positivamente, quindi , all'interno dei liquidi cellulari si ha formazione di H2O.

In conclusione, 6 coppie di idrogeno vengono rimosse durante il completamento del metabolismo di ciascuna mezza molecola di glucosio e 6 paia di elettroni passano attraverso il sistema ETS ; quindi si ha che 6x3=18 molecole di ATP vengono restaurate dal sistema ETS, oppure 36 molecole di ATP per ogni molecola intera di glucosio.

Le fonti aerobiche di ATP permettono, attraverso il metabolismo di una molecola di glucosio, la produzione di 38 molecole di ATP, 2 delle quali provenienti dalla scissione del glucosio in acido piruvico e cioè con la trasformazione della molecola di glucosio con 6 atomi di carbonio a due molecole di acido piruvico.