Riassunto esame Fisiologia Generale, prof. Veicsteinas, libro consigliato Fisiologia Applicata allo sport, McArdle - cap. 6

OSSIDAZIONE CELLULARE

hanno enzimi che captano elettroni dall'idrogeno e li passano all'O2 → questi processi

I mitocondri

servono per la sintesi di ATP e vengono chiamate reazioni di ossido-riduzione (redox).

Trasporto elettroni

Gli enzimi deidrogenasi (NAD+ - FAD) captano le molecole di idrogeno diventando NADH e

FADH2 e trasferiscono gli elettroni di questi ai citocromi i quali, con effetto a cascata, se li passano

fino a trasferirli all'O2 → catena respiratoria.

Fosforilazione ossidativa

Sintetizza ATP trasferendo elettroni dal NADH e FADH2 all'O2. Esempio delle ruote idrauliche che

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agiscono quando passa l'acqua; in questo caso il passaggio di elettroni da NADH FADH2 all'O2

attraverso i citocromi crea ATP.

Più del 90% di ATP è sintetizzata attraverso questo sistema.

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PARTE 2 RILASCIO DI ENERGIA DA PARTE DI MACRONUTRIENTI

RILASCIO DI ENERGIA DAI CARBOIDRATI

I carboidrati forniscono l'unico substrato di macronutrienti la cui energia fornisce energia

anaerobicamente.

La glicolisi avviene fuori dal mitocondrio ed è fondamentale per gli sforzi massimi fino a circa 90s.

In condizioni normali, a seguito di un pasto, il glucosio non si accumula nel sangue ma viene

immagazzinato come glicogeno o viene convertito in grasso. Durante l'attività viene ossidato

tramite la glicolisi, il ciclo di Krebs e la catena respiratoria.

Fosforilasi = scissione glicogeno in glucosio

Sintasi = accumulo glucosio in glicogeno

Durante il pasto o subito dopo la fosforilasi si arresta mentre la sintasi si attiva per

l'immagazzinamento del glucosio in glicogeno. Tra i pasti la fosforilasi aumenta per garantire un

livello di glicemia adeguato (sintasi si arresta).

L'epinefrina (adrenalina), rilasciata dal sistema simpatico, accelera la velocità di scissione del

glicogeno.

Molta energia proveniente dalla glicolisi viene dissipata in calore; produce un guadagno netto di 2

molecole di ATP.

Il glucosio si trova all'esterno della membrana cellulare e deve essere trasportato dentro la cellula.

Questo compito è svolto dai trasportatori facilitativi del glucosio cui fa parte il GLUT4.

La glicolisi stacca due paia di atomi di idrogeno dal glucosio e passa i loro elettroni a NAD+ per

formare NADH.

Formazione di lattato:

Durante un metabolismo leggero-moderato, le cellule sono raggiunte da un quantitativo di ossigeno

sufficiente. è uno “stato in cui l'idrogeno si ossida quasi alla stessa velocità in

La glicolisi aerobica stazionario”

cui si rende disponibile con il piruvato come prodotto finale.

Durante un esercizio ad alta intensità, la catena respiratoria non può processare tutto l'idrogeno

legato a NADH. Perciò si parla di glicolisi anaerobica quando l'idrogeno in eccesso si combina con

il piruvato per formare il lattato.

Il lattato viene prodotto sia con esercizi a bassa che alta intensità. Nei primi viene ossidato

facilmente nelle fibre muscolari di conseguenza il lattato non si accumula perchè il suo tasso di

produzione è pari al tasso di eliminazione. Negli esercizi ad alta intensità il lattato si accumula

nello spazio intestiziale e nel sangue dove viene tamponato e rimosso dal metabolismo energetico.

In questo modo la glicolisi continua ad assicurare energia provvisoriamente in quanto i livelli del

lattato aumentano con l'intensità e la rigenerazione di ATP non riesce a stare al passo con il tasso di

utilizzo. Presto si instaura la fatica e il rendimento della prestazione diminuisce. Altro fattore è

l'aumento dell'acidità intracellulare che blocca gli enzimi coinvolti nel trasferimento di energia

pregiudicando le proprietà contrattile del muscolo.

Quando l'intensità di esercizio si abbassa il NAD+ ripulisce il lattato dagli idrogeni in modo che

questa venga ossidato e ritrasformato in piruvato il quale, attraverso il Ciclo di Kori, viene

convertito in glucosio.

Il lattato prodotto dalle fast twitch passa alle slow twitch per la conversione in piruvato il quale, a

sua volta, si trasforma in acetil-CoA per l'ingresso nel ciclo dell'acido citrico per il metabolismo

aerobico.

Ciclo dell'acido citrico

L'acetil-CoA entra nel ciclo dell'acido citrico il quale lo degrada ad anidride carbonica e atomi di

idrogeno. L'ATP si forma quando gli atomi di idrogeno si ossidano durante il processo di trasporto

di elettroni. Perciò l'obbiettivo del ciclo di Krebs è quello di fornire atomi di idrogeno a NAD+ -

FAD.

La degradazione di 1 molecola di glucosio produce un totale di 38 molecole di ATP. Poiché 2

fosforilano inizialmente il glucosio, il guadagno netto è di 36 molecole (6 da glicolisi e ciclo di

Krebs, 32 da fosforilazione ossidativa).

Come regola il metabolismo energetico?

Qualsiasi aumento di ADP segnala la necessità di fornire energia per ripristinare i livelli di ATP. Al

contrario, elevati livelli di ATP indicano un fabbisogno energetico relativamente basso. ATP e

NADH fungono da inibitori enzimatici, mentre il calcio intracellulare, il NAD+ e ADP agiscono

come attivatori.

RILASCIO DI ENERGIA DAI LIPIDI

Fonti energetiche per il catabolismo lipidico:

– triacilgliceroli immagazzinati nella fibra muscolare (slow twitch)

– triacilglireroli presenti nei complessi lipoproteici circolanti

– acidi grassi liberi circolanti

La lipolisi scinde la molecola di triacilglicerolo in una molecola di glicerolo e 3 di acidi grassi.

Gli adipociti sono specializzati nella sintesi e nel deposito di triacilgliceroli. La lipasi è l'ormone

che stimola gli acidi grassi a diffondere nella circolazione che, legando all'albumina, vengono

trasportati ai tessuti come acidi grassi liberi (AGL).

Una volta nella cellula entrano nei mitocondri e vengono trasformati in Acetil-CoA durante la beta-

ossidazione. Questa entrerà nel ciclo dell'acido citrico e gli atomi di idrogeno passano a NAD+-

FAD per entrare nella catena di trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa.

La beta-ossidazione può continuare solo se l'O2 si lega all'H+; in condizioni anaerobiche

l'idrogeno rimane legato a NAD+-FAD fermando così il catabolismo lipidico.

Il glicerolo entra nella cellula dopo la lipolisi per la sintesi di glucosio diventando importante

quando le riserve di glicogeno scarseggiano.

Nella cellula il glicerolo entra nel processo di formazione del piruvato dal glucosio durante la

glicolisi aerobica per formare Acetil-CoA che entrerà nel ciclo di Krebs con l'attivazione dei

processi di trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa con NAD+-FAD.

Glucosio → → piruvato → Acetil-CoA → ciclo di Krebs

(glicerolo)

1 molecola di glicerolo con glicolisi e ciclo di Krebs → 19 ATP

e ciclo di Krebs → 441 ATP

3 molecole di acido grasso con beta-ossidazione

TOT → 460 ATP da una molecola di triacilglicerolo

RILASCIO DI ENERGIA DALLE PROTEINE

Aminoacidi glucogenici: producono piruvato il quale viene utilizzato per la gluconeogenesi per la

produzione di glucosio. Fondamentali per il ciclo di Kori che assicura rifornimento di glucosio in

esercizi prolungati.

Aminoacidi chetogenici: producono composti intermedi per Acetil-CoA. Questi aminoacidi non

possono essere utilizzati per la produzione di glucosio ma possono sintetizzare triacilgliceroli o

essere catabolizzati per produrre energia nel ciclo di Krebs.

Tutti gli aminoacidi per essere utilizzati per la produzione di energia, glucosio o Acetil-CoA devono

essere deaminati cioè gli viene tolto il gruppo azotato (avviene nel fegato). Invece la

transaminazione avviene nel muscolo e questa rimuove il gruppo azotato da un aminoacido per

passarlo ad un altro.

Quando avviene la deaminazione, il gruppo azotato deve essere eliminato; in questo caso questo

viene trasformato in urea ed espulso con l'urina.