Segue, in questa seconda parte, l’analisi sia pur sintetica dei mezzi di produzione energetica, soffermandoci in particolare sulla via ossidativa. Quella, cioè, che ci permette di affrontare sforzi di più lunga durata.

OSSIDAZIONE DEI CARBOIDRATI

La via ossidativa utilizza tre processi:

•glicolisi
•ciclo di Krebs
•catena respiratoria ( o di trasporto degli elettroni)

I processi ossidativi (in presenza di ossigeno) avvengono all’interno di organuli specializzati delle cellule detti MITOCONDRI, che possono pertanto essere considerati i polmoni delle cellule.
Il prodotto finale della glicolisi, l’acido piruvico, in presenza di ossigeno viene convertito in un composto chiamato Acetil-CoA, che entra nel Ciclo di Krebs (o dell’acido citrico).

Il Ciclo di Krebs è una complessa catena enzimatica che porta all’ossidazione completa dell’Acetil-CoA  in idrogeno (H2) e anidride carbonica (CO2) con produzione di ATP.

Mentre la CO2 prodotta viene facilmente eliminata tramite il sangue ed i polmoni, l’accumulo di H2 provocherebbe una eccessiva acidificazione della miocellula.

Il Ciclo di Krebs è perciò accoppiato ad un’altra catena enzimatica detta catena respiratoria (o di trasporto degli elettroni) che attraverso una serie di reazioni converte gli atomi di idrogeno in protoni ed elettroni ed infine li combina con l’O2 per produrre acqua che riduce l’acidità del mezzo. Il processo è altamente energetico, con produzione di 34 moli di ATP per mole di glicogeno.

OSSIDAZIONE DEI GRASSI

Gli unici composti grassi che vengono utilizzati ai fini energetici sono i TRIGLICERIDI che sono immagazzinati nel tessuto adiposo (adipociti) e, parzialmente, nelle cellule muscolari.

I trigliceridi sono composti da glicerolo + 3 acidi grassi, e per essere convertiti in energia devono essere scissi nei loro componenti. Il processo è detto LIPOLISI.

Principalmente gli acidi grassi liberi (FFA, free fatty acids) sono utili ai fini energetici. Gli FFA circolano nel sangue ed entrano nelle cellule muscolari per diffusione.

Il processo di ossidazione degli FFA avviene nei mitocondri ed è detto ß-OSSIDAZIONE: viene progressivamente distaccata dalla catena carboniosa dell’acido grasso un’unità a due atomi di carbonio detta acido acetico che entra nel Ciclo di Krebs, che risulta pertanto essere via comune per l’utilizzo sia dei carboidrati che dei grassi.
Il glicerolo può essere convertito in acido piruvico, entrando anch’esso nel Ciclo di Krebs, e ciò risulta importante soprattutto durante gli esercizi prolungati.

Benché i grassi forniscano più Kcal di energia per grammo di sostanza rispetto ai carboidrati, l’ossidazione dei grassi richiede più ossigeno di quella dei carboidrati:

Rendimento netto
GRASSI ---------> 5.6 mol. ATP per mol. O2
CARBOIDRATI -----> 6.3 mol. ATP per mol. O2
Il fabbisogno di ossigeno è limitato dai sistemi di trasporto, e pertanto i carboidrati sono il combustibile preferito durante l’esercizio di elevata intensità.

PROTEINE COME FONTE ENERGETICA

Le proteine possono essere utilizzate solo durante l’esercizio prolungato ed intenso. In questo caso viene utilizzato solo lo scheletro carbonioso degli aminoacidi, con l’eliminazione del gruppo azotato mediante il processo di DEAMINAZIONE.
Vengono utilizzati solo alcuni aminoacidi (valina, isoleucina, leucina, aspartato e acido Glutammico) che entrano nel Ciclo di Krebs.

L’ACIDO LATTICO

A riposo e durante l’esercizio moderato, una certa quantità di acido lattico viene costantemente prodotta dal metabolismo dei globuli rossi che non contengono gli enzimi ossidativi, e per le costanti di equilibrio delle reazioni chimiche mediate dagli enzimi (velocità di reazione).

In tal caso l’acido lattico non si accumula perché la sua velocità di eliminazione eguaglia la velocità di produzione.

Nell’esercizio strenuo e prolungato, quando la richiesta di energia supera sia la disponibilità di ossigeno sia la sua velocità di utilizzo, si accumulano H+ in eccesso rispetto a quelli trasformati nella catena respiratoria.

Per tamponare questa acidità l’acido piruvico si trasforma in maniera reversibile in acido lattico mediante una reazione catalizzata da un enzima chiamato latticodeidrogenasi (LDH).
L’acido lattico diffonde dal muscolo in esercizio al sangue dove viene tamponato ed eliminato dalla sede di produzione.

Quando questo sistema rallenta, l’acidità muscolare cresce, l’acido lattico e gli H+ si accumulano ed insorge la FATICA.

L’acido lattico circolante giunge al fegato dove tramite una serie di reazioni (ciclo di Cori) viene riconvertito in acido piruvico e glicogeno (---> ricostruzione delle riserve).

Quando inoltre la disponibilità di O2 ritorna adeguata (riposo o riduzione di intensità dell’esercizio), la reazione sopraddetta si inverte e l’acido lattico viene ritrasformato in acido piruvico che può rientrare nel metabolismo energetico.

Quindi non bisogna vedere l’acido lattico come un prodotto di rifiuto del metabolismo energetico ma soprattutto come un importante prodotto di riserva che viene o utilizzato subito (RISTORO ATTIVO) o che contribuisce alla ricostruzione delle riserve energetiche.

IL “MULINO METABOLICO”

“I GRASSI BRUCIANO IN UN FUOCO DI CARBOIDRATI”

L’utilizzo degli acidi grassi dipende dalla costante disponibilità di un metabolita intermedio del ciclo di Krebs, l’acido ossalacetico, che deriva in parte anche dall’acido piruvico, derivato a sua volta dalla glicolisi.

Quando la disponibilità di acido piruvico si riduce (per deplezione del glicogeno muscolare, nell’esercizio prolungato, nel digiuno, con la riduzione dei carboidrati nella dieta, nel diabete), si blocca anche la possibilità di utilizzare i grassi, anche se potenzialmente le riserve sono ancora notevoli.

Questo spiega uno dei motivi per cui è fondamentale garantire all’organismo un’introduzione costante e adeguata di carboidrati anche in ottica di maggiore impiego dei grassi a scopo energetico. 

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Estratto dal manuale del corso per istruttore dello stesso autore

a cura di D.Etro
Medico dello Sport
Cardiologo 

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