LE FONTI DI ENERGIA PER L'ATTIVITÀ FISICA

Consulenza scientifica

LA PRODUZIONE DELL’ENERGIA: METABOLISMO AEROBICO E ANAEROBICO

Il carburante per l’attività fisica è rappresentato dai nutrienti presenti negli alimenti (carboidrati, grassi e proteine) che sono immagazzinati nelle riserve dell’organismo. Tutti i nutrienti possono fornire energia attraverso un meccanismo chiamato “aerobico” che necessita della presenza di ossigeno. Solamente i carboidrati sono in grado di fornire energia in modo indipendente dalla funzione dell’ossigeno attraverso la glicolisi anaerobica con produzione di acido lattico.

TUTTE LE CELLULE PRODUCONO ENERGIA: L’ATP

L’energia contenuta negli alimenti, per essere sfruttata, deve passare per la sintesi di adenosintrifosfato (ATP). Si tratta di una molecola che lega tre gruppi fosfato e l’ultimo di questi legami, quando si rompe, libera l’energia che serve (fra le altre cose) per fare il movimento. Per ricaricare l’ATP, cioè per riformare l’ultimo legame con il gruppo fosfato, ci vuole energia e si sfrutta per questo proprio quella contenuta negli alimenti. L’ATP non attraversa la membrana cellulare, quindi ogni cellula del corpo deve produrne il quantitativo necessario per le proprie funzioni vitali.

I 3 MECCANISMI DI PRODUZIONE DI ENERGIA

L’ATP presente nei muscoli si esaurirebbe in 1-2 secondi e quindi deve essere continuamente rigenerato. Questo processo è dovuto a tre sistemi energetici: aerobico, anaerobico lattacido e anaerobico alattacido. Ecco alcune caratteristiche fondamentali:

• Il meccanismo aerobico produce energia ossidando i nutrienti (principalmente carboidrati e grassi) grazie alla presenza dell’ossigeno. Da questo processo, che avviene all’interno di organelli intracellulari chiamati mitocondri, i nutrienti liberano energia che ricarica ATP e si formano anidride carbonica e acqua. Per dare un’idea, teoricamente, una molecola di glucosio produce 38 molecole di ATP e, fra gli acidi grassi, una di acido palmitico ne produce 129 (in pratica un po’ meno per entrambe). Il meccanismo aerobico libera energia in modo continuo per tutta la vita, ma lo fa più lentamente rispetto agli altri meccanismi in quanto è meno potente.
• Il meccanismo anaerobico lattacido libera energia attraverso la glicolisi, così che una molecola di glucosio forma due molecole di piruvato. È l’unica via metabolica per produrre ATP nelle cellule che non hanno mitocondri in modo indipendente dalla presenza di ossigeno. È la via prevalente in quelle che ne hanno pochi. Porta alla produzione e l’accumulo di acido lattico che, nei muscoli, limita la contrazione. Il meccanismo può funzionare quindi solo temporaneamente durante l’attività fisica, ma fornisce energia molto più rapidamente di quello aerobico perchè più potente. Non è molto efficiente: per una molecola di glucosio si generano due molecole di ATP. Probabilmente è il primo dei sistemi energetici che si è sviluppato in natura per produrre ATP.
• Il meccanismo anaerobico alattacido è legato alla scissione di un’altra molecola contenuta nelle cellule, in particolare in quelle muscolari, chiamata fosfocreatina. La fosfocreatina è un accumulatore di energia in grado di ricaricare molto velocemente l’ATP in quanto è il sistema più potente. Funziona in modo indipendente dall’ossigeno, ma si esaurisce in alcuni secondi durante lo sforzo. Essa si ripristina nel recupero grazie all’energia fornita dal meccanismo aerobico. Ha un ruolo fondamentale nei tessuti nei quali il fabbisogno energetico può aumentare improvvisamente come nei muscoli e anche nel cervello.

LA PRODUZIONE DI ENERGIA: CAPACITÀ E POTENZA

La capacità dei meccanismi è inversamente proporzionale alla loro potenza.La capacità definisce la quantità totale di energia (joule) che il meccanismo può fornire prima di esaurirsi, mentre la potenza è la quantità di energia erogata dal meccanismo ogni secondo (watt). Il sistema della fosfocreatina è il più potente (grosso modo circa il doppio di quello lattacido e quattro volte quello aerobico) ma si esaurisce molto velocemente: 5-8 secondi al massimo sforzo (alcuni secondi in più se l’impegno non è massimale). Il meccanismo lattacido ha una capacità di almeno tre volte di quella della fosfocreatina, mentre come già detto, quella del sistema aerobico è virtualmente infinita.

LA PRODUZIONE DI ENERGIA: ATTIVAZIONE DEI MECCANISMI

I meccanismi si attivano durante lo sforzo in modo diverso fra loro. Il meccanismo aerobico si attiva piuttosto lentamente: per raggiungere un consumo di ossigeno adeguato alle esigenze dell’esercizio ci vogliono diverse (o parecchie) decine di secondi anche in persone ben allenate, in funzione anche dell’intensità dello sforzo. Questo ritardo di attivazione dipende in buona parte dal fatto l’assunzione e il trasporto di ossigeno richiedono tempo per adeguarsi alle necessità: per esempio, sia la frequenza respiratoria sia quella cardiaca non salgono istantaneamente all’inizio dello sforzo ma in modo progressivo. La sensazione di dover “rompere il fiato” è legata a questo ritardo e spiega la necessità di un riscaldamento adeguato prima di proseguire lo sforzo all’intensità desiderata. Il tempo di attivazione del meccanismo aerobico è maggiore nei sedentari, aumenta con l’età e può essere persino di diversi minuti nei pazienti con patologie cardio-respiratorie croniche contribuendo fortemente a ridurre la tolleranza allo sforzo.

Per contro, l’attivazione dei sistemi anaerobici è molto più rapida. Immediata quella della fosfocreatina e questo permette loro di supplire alle esigenze energetiche dello sforzo nelle prime fasi dell’esercizio a intensità costante (o quasi), prima che quello aerobico sia funzionante a pieno regime.

BIBLIOGRAFIA

1. McArdle, Katch, Katch. Fisiologia dell’esercizio. Piccin, Padova, 2019

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