Biochimica II

Variazione della concentrazione dei metaboliti dallo stato di riposo allo stato di attività del muscolo

ATP: la sua concentrazione si riduce di poco dallo stato di riposo allo stato di attività del muscolo (da 4,6 a 3,4). Questo perché l'ATP viene prodotto anche durante lo sforzo muscolare, per far continuare l'attività muscolare, anche se si muove più lentamente e si avverte il dolore. Infatti se la concentrazione di ATP fosse pari a zero il muscolo non potrebbe più muoversi.

Fosfocreatina: la sua concentrazione si riduce molto, cioè di 4-5 volte, dallo stato di riposo allo stato di attività del muscolo (da 17 a 3,7). Questo perché nello sforzo muscolare intenso c'è un elevato consumo di fosfocreatina, in modo da mantenere buoni i livelli di ATP.

Glicogeno: la sua concentrazione subisce una riduzione moderata dallo stato di riposo allo stato di attività del muscolo (da 88 a 58) e questo

Perché è avvenuta la glicogenolisi. Lattato: la sua concentrazione si innalza moltissimo dallo stato di riposo allo stato di attività del muscolo (da 1,1 a 30,5) e questo perché è avvenuta la glicogenolisi accoppiata alla fermentazione lattica, con produzione di lattato che abbassa il pH verso l'acidità con sviluppo di dolore (poiché normalmente i sistemi tampone mantengono il pH neutro).

Le variazioni che si manifestano nel muscolo in attività rispetto al muscolo a riposo avvengono in fasi temporalmente distinte. Cioè, nei primissimi secondi della contrazione intensa diminuisce la fosfocreatina, in modo da aumentare subito i livelli di ATP; successivamente inizia la glicolisi accoppiata alla fermentazione lattica, poiché la fosfocreatina è stata consumata e si attinge al glicogeno muscolare per produrre lattato e ATP.

VARIAZIONE DELLA CONCENTRAZIONE DEI METABOLITI DAL MUSCOLO IN ATTIVITÀ ALLA FASE DI RECUPERO

DALLO SFORZOATP: dopo essere diminuito un po' nello sforzo intenso torna a livelli normali dopo lo sforzo, cioè si ripristinano i livelli pre-sforzo (da 3,4 a 4,8) e questo perché c'è nuovamente la fosforilazione ossidativa.

Fosfocreatina: dopo essere diminuita notevolmente nello sforzo intenso torna a livelli normali dopo lo sforzo, cioè si ripristinano i livelli pre-sforzo (da 3,7 a 18,8) e questo perché parte la fosforilazione ossidativa, con la quale è prodotto l'ATP che permette di rigenerare la fosfocreatina.

Glicogeno: dopo essere diminuito moderatamente durante lo sforzo intenso, la sua concentrazione sale lentamente dopo lo sforzo (da 58 a 70) senza però raggiungere ancora il livello pre-sforzo (88) e questo perché sta avvenendo la glicogenosintesi che richiede un certo tempo affinché venga ripristinato tutto il glicogeno nel muscolo.

Lattato: dopo essere aumentato molto durante lo sforzo,

diminuisce rapidamente dopo lo sforzo (da 30,5 a 6) e questo perché va incontro a drenaggio intramuscolare ed extramuscolare e viene convertito in piruvato, con produzione di NADH che viene utilizzato nella fosforilazione ossidativa. Parallelamente alla riduzione del lattato si verifica l'innalzamento di pH verso valori fisiologici. Per cui in conclusione le concentrazioni dei metaboliti rispecchiano il funzionamento delle vie metaboliche in atto.

Creatina e fosfocreatina

La creatina non è essenziale per l'organismo, cioè non è necessario introdurla, poiché viene sintetizzata a livello epatico (sintesi endogena) ed è di derivazione amminoacidica, cioè deriva dalla glicina, dall'arginina e dalla metionina. Questa sintesi endogena avviene giornalmente e produce 2-3 grammi di creatina, necessari a soddisfare il fabbisogno giornaliero. Quindi giornalmente una certa quantità di creatina viene eliminata e deve essere risintetizzata,

cioè il fabbisogno giornaliero di creatina corrisponde al suo turnover. La creatina inoltre è presente anche in grandi quantità nella carne e nel pesce, per cui quando vengono introdotti questi alimenti, la sintesi endogena di creatina si riduce fino a bloccarsi (il fabbisogno è già soddisfatto), mentre quando non vengono introdotti, la sintesi endogena di creatina scatta. Dalla creatina deriva la creatinina, ovvero un catabolita inattivo/molecola di scarto ottenuta dalla creatina ed eliminata per via urinaria. Per questo spesso si effettua il dosaggio della creatinina nel sangue, poiché questo è un indice della funzionalità renale. Quando in aggiunta alla creatina introdotta con gli alimenti si fa uso di integratori che contengono creatina in piccole quantità (2-3 grammi), non dovrebbero verificarsi problemi per la salute. Cioè in queste circostanze la creatina introdotta con gli integratori si somma a quella alimentare.viene bloccata la sintesi endogena (perché è stato soddisfatto il fabbisogno) e la creatina in eccesso viene eliminata come creatinina. Se invece si effettua una somministrazione cronica di elevate dosi di creatina tramite gli integratori (fino a 20g al giorno, cioè 10 volte rispetto al fabbisogno) si possono manifestare seri problemi. Uno di questi è che la sintesi endogena, interrotta per lungo tempo a causa della creatina introdotta, se si sospende l'integrazione, potrebbe non ripartire subito e quindi l'organismo potrebbe rimanere scoperto per alcuni periodi. Gli alti livelli di creatina inoltre possono provocare: problemi a livello gastrointestinale, renale, epatico e cardiaco, scompenso dell'equilibrio idro-elettrico, crampi e traumi muscolari. Questi ultimi effetti sono determinati dal fatto che la creatina presente a livello muscolare viene convertita in fosfocreatina, mediante una reazione di fosforilazione che viene catalizzata dalla creatina.

chinasi quando il livello di ATP nel muscolo è elevato. La fosfocreatina poi, durante i primissimi secondi di sforzo muscolare intenso, fosforila l'ADP derivante dalla contrazione in ATP, convertendosi in creatina, in modo che possa essere fornita la massima potenza muscolare. Tuttavia anche se l'eccesso di fosfocreatina aumenta la potenza muscolare negli esercizi di breve durata, cioè nelle attività di tipo anaerobico, può peggiorare la prestazione aerobica di lunga durata a causa dell'aumento di peso, cioè facendo uno sforzo muscolare di moderata potenza per tempi più lunghi, l'aumento di peso può peggiorare le prestazioni. Questo perché la grande quantità di creatina introdotta viene convertita in fosfocreatina e questa si deposita a livello muscolare e richiama acqua per osmosi, poiché è una molecola polare ed idrofila. Poiché i muscoli diventano ricchi di acqua e di fosfocreatina si gonfiano,

Cioè aumentano di volume, e si verifica l'aumento dipeso, che è quindi conseguenziale alla ritenzione idrica. Sembra invece esclusa un'azione anabolizzante diretta della creatina sulla massa muscolare, cioè la creatina non provoca un aumento della massa proteica del muscolo, ma esercita un'azione anabolizzante indiretta, quindi provoca l'aumento di peso a causa della ritenzione idrica. Cioè in altre parole la creatina non provoca un effetto molecolare, cioè non stimola la sintesi proteica, ma determina un effetto meccanico indiretto, cioè attraverso la ritenzione idrica causa l'aumento delle masse muscolari e quindi l'aumento meccanico di peso. Alcuni soggetti (il 20-30%) non rispondono al trattamento con la creatina, cioè pur ingerendo grandi quantità di creatina non manifestano alcun effetto. Tuttavia l'introduzione di grandi dosi di creatina (20 grammi) deve essere evitata poiché

può comportare rischi troppo elevati, anche perché ciascun individuo, a seconda della proprie condizioni fisiologiche, può rispondere in modo diverso e possono manifestarsi effetti deleteri più gravi rispetto alla risposta media. Per questo, anche se non è necessario, se si assumono integratori a base di creatina sotto il controllo medico-sportivo, bisogna essere molto prudenti, cioè non superare i 2-3 grammi o al massimo i 4-6 grammi di creatina giornalieri (solo 2 volte maggiore rispetto al fabbisogno), in modo da incrementare la fosfocreatina a livello muscolare per ottenere una maggiore potenza, senza che essa ecceda a livelli tali da determinare ritenzione idrica. Oltre alla creatina esistono gli ormoni anabolizzanti, che risultano essere ancora più pericolosi, poiché determinano un abnorme aumento della massa muscolare provocando uno squilibrio ormonale e quindi interferendo sulle sintesi endogene. Infine esistono anche molecole che

agendo a livello cerebrale, alterano alcune funzioni cerebrali. Quindi se si decide di introdurre queste sostanze è importante valutare l'etichetta del prodotto, sperando che sia attendibile. Vie metaboliche alternative Il tessuto muscolare ha delle vie metaboliche alterative di minore importanza, poiché producono meno ATP e perché hanno minori effetti a livello muscolare. Queste vie metaboliche alternative sono anche dette reazioni di emergenza poiché entrano in gioco nel muscolo in intensa attività, che richiede ATP in tempi molto brevi. Tra le vie metaboliche alternative c'è la reazione catalizzata dall'adenilato ciclasi (o miochinasi). Abbiamo visto che nelle primissime fasi della contrazione muscolare l'ATP viene convertito in ADP+Pi, per cui aumenta la concentrazione di ADP. Durante lo sforzo muscolare intenso quindi interviene la fosfocreatina che fosforila l'ADP formando ATP. Ma si può anche verificare lareazione tra 2 molecole di ADP, catalizzata dall'adenilato ciclasi, con produzione di ATP ed AMP (cioè il gruppo fosfato di un ADP viene trasferito all'altro ADP ed in questo modo nell'ATP si forma un legame ad alto contenuto energetico a spese di un altro legame ad alto contenuto energetico che era proprio dell'ADP). A questo punto l'ATP è utilizzato per la contrazione, mentre l'AMP non può fornire energia, poiché il suo unico gruppo fosfato è legato all'adenosina mediante un legame estereo che non è a elevato contenuto energetico. Per questo motivo l'AMP agisce da attivatore a livello delle fibre bianche, cioè stimola la glicogenolisi e la glicolisi (precisamente la reazione catalizzata dalla fosfofruttochinasi I). Per cui le due molecole hanno azione sinergica, cioè agiscono per un obiettivo comune che è la produzione di più ATP per la contrazione. Ovviamente l'ATP.ta alla crescita e allo sviluppo di un'azienda.