Sisteme energetice

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Sistemele energetice sau metabolismele energetice reprezintă mecanisme metabolice prin care mușchiul scheletic este capabil să obțină energie pentru activitatea fizică.

În esență, acestea se prezintă sub două forme: activitate aerobă, care obține energie prin oxigen (O 2 ) și activitate anaerobă, care furnizează energie fără necesitatea imediată de oxigen. Acesta din urmă este la rândul său subdivizat în sistemele alactacide anaerobe (sau sistemul de fosfați sau fosfați sau fosfocreatină) și lactacidul anaerob (sau sistemul glicolitic anaerob).

ATP, molecula de energie

Toate formele de viață au nevoie de energie pentru a crește, mișca și întreține. Mii de procese care necesită energie apar continuu în interiorul celulelor pentru a satisface cerințele vieții. Energia poate lua multe forme în sistemele biologice, dar cea mai utilă moleculă de energie este cunoscută sub numele de adenozin trifosfat (ATP) .

Celulele nu pot crea ATP din aer. Conform primei legi a termodinamicii , cantitatea totală de energie din univers rămâne constantă. Prin urmare, o energie potențială este derivată din alimentele dietetice ingerate și digerate care se află în celule, în legăturile chimice ale compușilor organici (adică conținând carbon ) precum glucoza (un zahăr simplu sau monozaharidă ), glicogenul (un zahăr complex sau un polizaharid) compus din sute sau mii de molecule de glucoză stocate în ficat , mușchi și alte organe) și acizi grași ( saturați sau nesaturați produși în timpul descompunerii trigliceridelor ). Când acești compuși sunt utilizați în procesele energetice, unele dintre legăturile atomice sunt rupte sau rearanjate, rezultând eliberarea de energie din formarea ATP. Molecula ATP este apoi utilizată pentru funcții celulare, cum ar fi furnizarea de energie pentru contracția musculară sau pentru a construi alte molecule complexe (în combinație cu enzime ) sau pentru a genera mesaje electrochimice în nervi , transportul substanțelor prin membranele celulare și alimentarea fiecărei activități în celula [1] .

Sursa de energie pentru activitatea musculară este molecula de ATP. ATP este alcătuit dintr-o moleculă de zahăr numită adenozină , care este legată de trei grupe fosfat . Când ATP este descompus în adenozin difosfat (ADP) și o moleculă de fosfat liber (P sau Pi) și un ion hidrogen (H +) , se eliberează energie. În timp ce ADP este ușor reciclat în mitocondrii (organite care produc energie în celule) și, de asemenea, în citoplasmă , unde este convertit înapoi în ATP. Această energie este utilizată pentru diferite funcții corporale, inclusiv pentru activitatea musculară. ATP este o sursă imediată de energie pentru activitatea musculară. Cu toate acestea, toate cele trei surse de energie furnizează ATP în moduri diferite [1] [2] .

Atunci când molecula de fosfat este separată de ATP, se eliberează o energie calorică internă mare (motiv pentru care ATP se numește o moleculă cu energie ridicată) care răspunde strict nevoilor unei reacții biologice specifice. Grupurile de fosfat periferic de pe molecula ATP sunt ținute împreună cu legături instabile, adică energia este ușor eliberată atunci când ATP este scindat de molecula de fosfat (numită hidroliză deoarece apa este molecula de scindare care elimină Pi). În timpul acestei reacții moleculare, o parte din energie se pierde în mediul celular, care nu poate fi recuperată. ATP nu este mult mai mult decât o rezervă de combustibil. Mai degrabă este produs într-o serie de reacții și consumat aproape imediat într-o altă serie de reacții, un proces numit cuplare [1] .

Producția de ATP aerobă și anaerobă

Prima distincție importantă necesară atunci când distingem diferite procese energetice este dacă oxigenul este esențial pentru sinteza ATP. Unele căi metabolice, numite căi aerobe, necesită oxigen și nu apar până când oxigenul nu este prezent în concentrații suficiente. Alte procese nu necesită oxigen pentru a începe și sunt numite anaerobe. Mesajul important este că oxigenul poate juca un rol important în unele căi, dar are puțină influență asupra altora. Poate fi util să se creeze o specializare diferită în celule, astfel încât acestea să se poată adapta nevoilor de energie celulară [1] .

Schiță fiziologică a sistemelor energetice

O cale metabolică constă dintr-o serie de reacții chimice care vor avea ca rezultat formarea de ATP și produse reziduale (cum ar fi dioxidul de carbon). Sistemele energetice pot fi împărțite în două categorii: sisteme aerobe și anaerobe. Aceste mecanisme sunt modificate mai ales în contextul exercițiului fizic. Ele diferă prin intensitate, durată și prin modul în care energia este produsă de corp. În general, sistemele aerobe necesită utilizarea oxigenului (metabolism oxidativ), în timp ce sistemele anaerobe nu necesită utilizarea oxigenului (metabolism glicolitic și fosfat). În timpul exercițiilor fizice sau al activității normale, ATP este descompus în mușchi în ADP și trebuie regenerat pentru a continua să producă energie. Cu toate acestea, depozitele de ATP ușor disponibile sunt foarte limitate în mușchi, astfel încât efortul maxim este susținut doar pentru aproximativ 6 secunde. Există patru sisteme de energie diferite care generează ATP în timpul exercițiului [3] . În contextul activității fizice, contribuția fiecăruia dintre aceste sisteme este determinată de intensitatea și durata sa. Cele patru sisteme energetice ale corpului sunt:

Sistemul anaerob alactic (ATP-PC) este cel mai simplu sistem energetic din corp cu cea mai mică capacitate (până la 15 secunde) de a menține producția de ATP. În timpul exercițiilor intense, cum ar fi sprintul, fosfații sunt cea mai rapidă și disponibilă sursă de ATP. Principala cale metabolică pentru regenerarea ATP în timpul exercițiilor cardiovasculare și de rezistență este aproape exclusiv respirația mitocondrială (sistemul aerob), care inițial împarte aceeași cale metabolică ca procesul anaerob al glicolizei (glicoliza aerobă). Este greșit să credem că sistemele energetice ale corpului funcționează independent. De fapt, cele trei sisteme energetice lucrează împreună pentru a produce ATP. Prin glicoliză, glucoza din sânge și glicogenul muscular (glicogenul este forma stocată de glucoză în mușchi sau ficat) sunt transformate într-o altă moleculă chimică numită piruvat , care, în funcție de intensitatea exercițiului, va intra în mitocondrie (sistemul glicolitic aerob) sau va fi transformat în lactat (sistem lactacid anaerob). La niveluri de intensitate a efortului sub pragul anaerob , piruvatul intră în mitocondrie și contracția musculară continuă prin producția aerobă de ATP. În timp ce la niveluri de intensitate peste pragul anaerob , capacitatea de a produce ATP prin respirația mitocondrială este afectată, iar piruvatul este transformat în lactat , ceea ce rezultă ca un produs secundar al metabolismului care este produs în timpul catabolismului sau al utilizării energetice a carbohidraților. Căile metabolice care susțin intensitatea antrenamentului peste pragul anaerob (adică sistemele anaerobe) sunt capabile să susțină contracția musculară doar pentru perioade scurte, limitând astfel performanța. În acest moment, exercițiile de intensitate ridicată sunt compromise, deoarece sistemele energetice de glicoliză și fosfage care susțin contracția musculară continuă peste pragul anaerob pot produce ATP la o rată ridicată, dar sunt capabile să o facă doar pentru o perioadă limitată de timp [4] . Prin urmare, energia pentru activități fizice necesită un amestec de toate sistemele energetice. Cu toate acestea, factorii determinanți ai implicării unui anumit sistem energetic depind în mare măsură de intensitatea exercițiului.

Sistem anaerob alactic

Sistemul anaerob alactacid , numit și sistemul fosfagen sau sistemul ATP-CP, este implicat în principal în activitate de la una la 15 secunde, folosind ATP stocat și fosfocreatină ca substraturi energetice. Această cale metabolică apare în principal în timpul exercițiului fizic la intensitate maximă, cum ar fi sprintul și haltere cu repriză redusă ( powerlifting , haltere ). Această reacție nu necesită prezența oxigenului.

Sistemul anaerob al lactatului

Sistemul anaerob lactat , numit și glicoliză anaerobă , intervine în principal în activitate cu o durată de la 15 secunde până la peste 60 de secunde, utilizând carbohidrații depuși în mușchi (glicogen muscular) rezultând producerea de ioni de acid lactic și hidrogen. Acumularea de ioni de hidrogen creează senzația de arsură și poate fi o cauză de oboseală în timpul exercițiului. Sistemul anaerob lactat predomină în activități fizice apropiate de intensitatea maximă, cum ar fi sprinturi de la 400 de metri, sau exerciții cu greutăți la repetări medii (6-20). De asemenea, acest sistem nu necesită prezența oxigenului.

Sistem glicolitic aerob

Deși puțin menționat, sistemul aerobic glicolitic intervine în timpul performanțelor de până la 20 de minute, rezultând un intermediar între sistemul anaerob lactacid și sistemul aerob oxidativ . În acest caz, mușchiul folosește în principal glicogen muscular și glucoză din sânge pentru a genera energie. Aceasta produce piruvat ca produs final, care este utilizat pentru a produce energie suplimentară. Acest sistem energetic este utilizat în principal în timpul activităților precum alergarea de 2 mile pe pistă și teren.

Sistem aerobic lipolitic

Sistemul aerobic lipolitic intervine în timpul spectacolelor care durează mai mult de 20 de minute. În acest caz, organismul folosește acizi grași pentru energie. Acesta este sistemul energetic utilizat în timpul activităților aerobe de intensitate redusă. Sistemul aerobic lipolitic este predominant în activități de lungă durată, cum ar fi maratonul de atletism.

Interacțiunea dintre sistemele energetice

Deși o sursă de energie poate fi predominantă ca răspuns la o anumită activitate musculară (de exemplu, sistemul de acid alactic pentru ridicarea maximă sau sistemul aerob pentru alergare sau maraton), în realitate, toate cele trei surse de energie asigură ATP cerut de corp. ori. Prin urmare, sistemul fosfat intervine și atunci când corpul este în stare de repaus, în timp ce sursele aerobe intervin și în timpul ridicării maxime. Chiar și în stare de repaus, o cantitate mică de lactat este produsă de mușchi, care este apoi eliberată în sânge [5] . În timpul unui maraton, deși cea mai mare parte a energiei provine din surse oxidative, o mică parte din energia necesară provine din sistemele anaerobe de fosfat și lactat. Deși toate cele trei sisteme furnizează energie pentru a obține o parte din ATP necesar pentru orice activitate, pe măsură ce durata sau intensitatea exercițiului se schimbă, la fel și predominanța dintre unul dintre cele trei sisteme. Sistemul anaerob alactacid de fosfat furnizează cea mai mare parte a energiei pentru activități foarte scurte și foarte intense, cum ar fi powerlifting , lovitură de picioare sau sprintul de 36 de metri în atletism . Sistemul anaerob al acidului lactic intervine predominant în activități scurte și medii intense, cum ar fi în exercițiul cu suprasarcini ( antrenament de rezistență ) de 20-25 de repetări, sau în cel din 3 serii și 10 repetări cu 1 minut de recuperare (tipic culturismului și fitness ), sau în sprintul de 200 de metri. Sistemul aerob oferă cea mai mare parte a ATP pentru serii de suprasarcină extrem de lungi sau pentru performanțe fizice continue și de durată ( rezistență aerobă ). Cu toate acestea, toate aceste mecanisme intervin simultan, fiecare producând o cantitate variabilă de energie. Nu există un punct exact în care o sursă de energie furnizează cea mai mare parte a ATP pentru o activitate. Variațiile în procentul contribuțiilor din cele trei sisteme sunt condiționate de intensitatea și durata exercițiului. De exemplu, dacă un alergător de maraton întâlnește o urcare în timpul unui curs, ca urmare a creșterii intensității efortului, componenta lactacidă anaerobă crește, lactatul se acumulează în organism, iar acidul lactic contribuie mai mult la furnizarea de energie în activitate. Contribuția celor trei sisteme energetice în activitatea fizică este dinamică și variază în funcție de durată și intensitate [2] [6] .

Notă

  1. ^ a b c d Jones, D., Round, J., de Haan, A. Muscle from Molecules to Movement: A Manual of Muscle Physiology for Sport, Exercise, Physiotherapy and Medicine . Elsevier Health Sciences, 2004. ISBN 0443074275
  2. ^ a b Fleck SJ, Kraemer WJ. Proiectarea programelor de antrenament de rezistență . Cinetica umană, 2004. p. 76-80. ISBN 0736042571
  3. ^ Kenney, Wilmore, Costill. Fiziologia sportului și exercițiului . Cinetica umană, 2011. ISBN 0736094091
  4. ^ Bassett DR Jr, Howley ET. Factori limitări pentru absorbția maximă de oxigen și determinanți ai performanței de rezistență . Med Sci Sports Exerc. 2000 ianuarie; 32 (1): 70-84.
  5. ^ Brooks GA. Concepte actuale în schimbul de lactat . Med Sci Sports Exerc. 1991 aug; 23 (8): 895-906.
  6. ^ Serresse și colab. Estimarea contribuției diferitelor sisteme energetice în timpul unei lucrări maxime de scurtă durată . Int J Sports Med. 1988 Dec; 9 (6): 456-60.

Bibliografie

Elemente conexe

linkuri externe

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Sistemi_energetici&oldid=120003330 ”