I meccanismi energetici nello sport

I muscoli sono il motore del nostro organismo e come tutti i motori necessitano di energia per funzionare. Tale energia è fornita dall'ATP, una molecola che consente di trasformare l'energia chimica contenuta nei cibi in energia meccanica.

Il cibo che ingeriamo viene prima "smontato" in molecole semplici costituite da glucosio e trigliceridi (i grassi), questi vengono trasportati ai muscoli dove particolari cellule specializzate, i mitocondri, li trasformano in ATP. Maggiore è la quantità di ATP a disposizione del muscolo, maggiore è la forza che esso sarà in grado di esprimere.

La prestazione che è in grado di esprimere un muscolo dipende da quanto velocemente esso è in grado di produrre ATP.

La produzione di ATP può avvenire in modo aerobico o anaerobico: si parla di meccanismo aerobico quando la produzione avviene in presenza di ossigeno, di meccanismo anaerobico quando avviene in assenza di ossigeno.

Il meccanismo aerobico

Il meccanismo aerobico è il sistema più efficiente di produzione di energia, il suo limite è rappresentato dalla necessità di ossigeno per funzionare. L'ossigeno deve essere trasportato ai muscoli dal sistema cardiovascolare, il quale ha una capacità di trasporto limitata: tale limite rappresenta il "collo di bottiglia" della produzione di energia (ATP) con tale meccanismo.

Il meccanismo aerobico è molto efficiente poiché consente di ottenere la maggior quantità di ATP da una singola molecola di glucosio, ed è in grado di utilizzare anche i grassi per ottenere grandi quantità di ATP.

I grassi come fonte di energia

Due sono i concetti fondamentali da ricordare sul metabolismo dei grassi.

Maggiore è lo sforzo, maggiore è la velocità con cui il muscolo deve produrre ATP, minore è la quantità di grassi utilizzata per produrre tale energia, e maggiore è quella di carboidrati. In una corsa lenta (che consente di parlare con un compagno senza affanno) l'energia necessaria è ottenuta bruciando carboidrati e grassi circa in egual misura, mentre in una corsa ad andatura sostenuta la percentuale di grassi può scendere fino al 5% o meno.

Questo modo di dire rende bene l'idea: quando finiscono le scorte di carboidrati, i grassi non possono essere più utilizzati come fonte di energia e il meccanismo energetico va in una crisi profonda: la prestazione crolla a livelli bassissimi. È il caso del classico "muro" del maratoneta.

Il meccanismo anaerobico

Il meccanismo anaerobico consente all'organismo di produrre energia anche in assenza di ossigeno. La produzione di energia per via anaerobica assume una percentuale rilevante dell'energia totale prodotta in due casi:

• durante gli sforzi massimali o sub-massimali;
• nelle primissime fasi della prestazione.

In pratica il meccanismo anaerobico sopperisce alle mancanze di quello aerobico, che ha un'attivazione un po' lenta (necessita di 2-4 minuti per arrivare a pieno regime) e ha un limite superiore della produzione di energia determinato dalla massima quantità di ossigeno che il sistema cardiovascolare è in grado di veicolare ai muscoli.

L'organismo possiede due meccanismi di produzione anaerobica dell'energia: la fosforilazione ossidativa e la glicolisi anaerobica.

Meccanismo anaerobico alattacido o del creatinfosfato

Quando l'ATP viene "bruciato" dal muscolo, perde una molecola di fosforo, che può essere prontamente ripristinata dal creatinfosfato, una molecola di creatina a cui è legata una molecola di fosforo. Dopo la cessione, il creatinfosfato diventa creatina, la quale tramite altre reazioni chimiche (molto pìù lente della prima) viene a sua volta ricaricata della molecola di fosforo perduta ed è pronta per un nuovo ciclo di "ricarica" dell'ATP.

Tale sistema è molto pronto ed è in grado di fornire tanta energia al muscolo in breve tempo, ma la quantità di creatinfosfato nel muscolo è molto bassa, pertanto tale meccanismo si esaurisce in pochi secondi (mediamente, una decina). Nella gara dei 100 metri piani, o nelle gare di powerlifting (sollevamento pesi), nel salto in alto o con l'asta, nel salto in lungo, la fosforilazione ossidativa è il meccanismo energetico quantitativamente più importante.

La fosforilazione ossidativa viene anche chiamata meccanismo anaerobico alattacido per differenziarsi da quello lattacido.

Glicolisi anaerobica o meccanismo anaerobico lattacido

Il meccanismo aerobico, come abbiamo visto, consuma i carboidrati (sottoforma di glucosio) in presenza di ossigeno. L'organismo è però in grado di ottenere ATP dal glucosio in assenza di ossigeno, con la glicolisi (letteralmente, scissione dell'ossigeno) anaerobica (non-aerobica, cioè in assenza di ossigeno).

Precisamente, il glucosio viene trasformato in acido lattico e questa reazione chimica sviluppa energia (ATP). L'acido lattico che si accumula nei muscoli è dannoso sopra certe concentrazioni, dunque esso viene smaltito tramite il flusso sanguigno, che lo porta al fegato, il quale lo ritrasforma in glucosio e lo rimette in circolo. La capacità di smaltimento dell'acido lattico ha un limite: dunque, se la richiesta di energia tramite la glicosi anaerobica si mantiene entro questo limite, essa può continuare a lungo (a differenza della fosforilazione ossidativa che si esaurisce dopo pochi secondi).

In realtà il meccanismo è leggermente più complesso: a seconda della richiesta di energia, si possono verificare 3 situazioni.

1) Il meccanismo aerobico è in grado di fornire tutta l'energia necessaria: dopo un iniziale aumento di concentrazione di acido lattico, una volta che il meccanismo aerobico è a regime la concentrazione di lattato nel sangue torna a livelli identici a quelli a riposo (il meccanismo anaerobico è spento).

2) Il meccanismo anaerobico non riesce a fornire tutta l'energia necessaria, l'energia che manca viene fornita dalla glicolisi anaerobica, tuttavia la velocità di produzione del lattato eguaglia quella di smaltimento, dunque la concentrazione di lattato nei muscoli rimane costante entro un livello tollerabile per un certo periodo di tempo (tipicamente, da qualche decina di minuti a più di 3 ore, a seconda del livello di lattato in cui si instaura l'equilibrio).

3) La richiesta di energia è tale che il lattato prodotto non riesce ad essere smaltito, la concentrazione di lattato nei muscoli cresce e l'organismo, per difendersi dal danno che il lattato provocherebbe se superasse una concentrazione critica, inizia a inviare precisi segnali al cervello, che fanno ridurre la prestazione e quindi la richiesta di energia (bruciore ai muscoli e ai polmoni, nausea).

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