Fisiologia dello sport - Lezioni

Seconda lezione (06/11)

I muscoli striati sono fatti da cellule di forma allungata (fibre muscolari, anche se sono cellule). Sono polinucleate e sono lunghe quanto il muscolo (dipende dal tipo di muscolo). Non cambia il diametro, è più o meno tra 80 e 120/130 micron.

Unica differenza: alcune di queste cellule hanno colore diverso. Rosso scuro, appena rosa e altre a metà, tra rosa e rosso. Le cellule più scure: cellule rosse, chiare: bianche, le altre intermedie.

Tipi di cellule

• Rosso: ricche di emoglobina (di ferro) eme (contenente ferro)-globina
• Bianche: povere di ferro, e quindi emoglobina

Nei muscoli c’è la mioglobina, se ce n’è poca la cellula appare bianca, se ce n’è tanta rossa. La mioglobina possiede ferro e questo lega ossigeno. Più ce n’è più immagazzina ossigeno. L’ossigeno è responsabile del modo migliore per produrre energia: fosforilazione ossidativa: mitocondri nelle cellule. All’interno entra quello che rimane dei nutrienti (zucchero grassi proteine) che formano atomi di carbonio. Vengono ossidati. Entrano sotto forma di acetil-coA. Entra anche ossigeno, attraverso la fosforilazione ossidativa vengono prodotti H₂O e CO₂ come scarto e si produce energia.

Produzione di energia

Se brucio zuccheri e proteine: 4 kcal per grammo. Se brucio grassi: 9 kcal per grammo. L’80% dell’energia è inutile, viene persa sotto forma di calore (temperatura di 37 gradi). Il 20% è utile e usata sotto forma di ATP. Alla fine ossido nutrienti e al termine produco ATP per l’energia. OSSIDO PER PRODURRE ATP. Si consuma O₂ e si produce CO₂. A livello cellulare l’O₂ viene consumato nei mitocondri per produrre energia e produco CO₂ come rifiuto.

Lo scopo della ventilazione polmonare è quello di garantire O₂ e di non far accumulare CO₂.

Terza lezione (20/11)

Prendiamo un soggetto e mettiamolo su una ciclette. Si fa pedalare e mettiamo un boccaglio e misuriamo quanto O₂ si consuma. Si vede che se pedala pianissimo con fatica minima (bassa intensità) aumenta il consumo di O₂ di poco. Proporzionalità tra carico di lavoro e consumo di O₂. Se pedala più veloce con una resistenza fa un lavoro via via più intenso: ad un certo punto il consumo di O₂ non aumenta più (superato un certo carico di lavoro): cosa vuol dire che non aumenta più?

Per andare più veloce deve consumare più ATP, come produce energia? L’energia si produce consumando O₂ attraverso la fosforilazione ossidativa (scarto H₂O e CO₂ energia ATP) utilizzando O₂. L’ATP è composta da adenosina e 3 radicali dell’acido fosforico. Se rompo il terzo legame si libera energia e questa energia è l’unica che le cellule possono usare. L’ATP è tossico per le cellule e non si può accumulare. Si deve fabbricare nel momento in cui serve e consumare subito. Vi deve essere un equilibrio: fabbricarlo con la stessa velocità con cui viene consumato.

10 km/h e 100 ATP al secondo le cellule devono fabbricare 100 ATP, né più né meno. Il problema principale delle cellule muscolari è che devono essere in grado di fabbricare ATP con la stessa velocità con la quale vengono consumate. Dentro la struttura del mitocondrio: fosforilazione ossidativa: da una molecola di glucosio 36 di ATP e si consuma ossigeno, producendo ATP. Questo processo avviene solo nei mitocondri con O₂. Se si pedala a bassa velocità si consuma poco ATP (20 sec e poco O₂. Se si aumenta velocità aumenta l’ATP e si è costretti a consumare O₂.

L’O₂ è direttamente proporzionale al carico di lavoro. Stessa cosa sul tappeto: io vedo che intorno ai 15 km/h il consumo di O₂ non aumenta più, si dice che quello è il max consumo di O₂ (VO2MAX). Se si fa riferimento ad un maratoneta, il consumo si stabilizza intorno ai 20 km/h (maratoneta top 42 km/h in 2 ore e 6). (3 minuti a chilometro superallenato)

Velocità e consumo

SEDENTARIO: 14 KM/H

ALLENATO: 20 KM/H

Qual è la max velocità di un essere umano? Intorno ai 40 km/h. Se corro da 20 a 40 km/h ho un più alto consumo di O₂. Dove prendo l’energia per andare da 20 a 40. Fino a 20: AEROBICAMENTE, per andare più veloce: meccanismi ANAEROBICI.

I nostri muscoli usano due modi per l’ATP: sotto una certa intensità usano mitocondri (fosforilazione ossidativa) per andare più veloce e superare una certa velocità si produce ATP fuori dai mitocondri, attraverso meccanismi anaerobici.

Lavoro aerobico e anaerobico

Cos’è un lavoro aerobico? È un lavoro di bassa intensità in cui il soggetto usa meccanismi di tipo ossidativi che posso essere portati avanti senza rischio di fatica e senza limiti di tempo.

Meccanismi anaerobici: lavori ad alta intensità che usano meccanismi anaerobici fuori dai mitocondri per produrre ATP. Hanno un tempo limitato: 1 minuto.

Bassa intensità: senza limiti e aerobicamente. Max intensità: anche meccanismo anaerobici però questi hanno una durata brevissima, massimo 60 secondi (la prestazione max sono i 400 m piani in 50 secondi. Prestazione max di un uomo. Se voglio fare gli 800 non li posso fare al max, devo rallentare un po' per riuscire a farlo durare il doppio, è il mezzofondo).

Parametri per giudicare un lavoro muscolare

Intensità e durata. Se l’intensità non supera il VO2MAX (cioè la massima potenza aerobica) il soggetto potrebbe correre per ore, senza rischio di andare in fatica. I muscoli producono tutti l’ATP che serve aerobic nella stessa quantità che gliene serve. Ma se si vuole aumentare l’intensità sopra il VO2 max non ci basta più il lavoro aerobico ma passa agli anaerobici, in cui tutto si esaurisce in un minuto (60 sec).

Per fare la maratona non si deve mai superare il limite del VO2MAX. Quando si supera si entra in meccanismi anaerobici e si può resistere solo per 60 secondi. Appena si supera la soglia aerobica e si entra nella anaerobica, si ha solo un tempo di 60 secondi (sprint del maratoneta troppo presto: minchiata assoluta.)

Transizione tra lavori

Come me ne accorgo se passo dal lavoro aerobico all’ana? Si misura il consumo di O₂: quando non aumenta più quello è il limite. Quella è la max frequenza aerobica. A quella velocità c’è il confine. Non tutti hanno l’apparecchio per misurare il consumo di O₂. Si può anche calcolare con la F.C: si osserva che il comportamento è lo stesso. Il battito da 70 sale fino ad un limite. Quel valore corrisponde alla max potenza aerobica. Il lavoro max si misura attraverso la formula di KARVONEN 220-ETÀ.

Ricapitoliamo

I muscoli producono ATP per il lavoro muscolare. L’ATP si produce in 2 modi:

• Bassa intensità: fosforilazione ossidativa, e si consuma O₂, si produce CO₂, H₂O, acqua ossigenata (sostanze tossiche, radicali liberi, aspetto negativo)
• Alta intensità: non più mitocondri, per fabbricare altri ATP si va fuori dai mitocondri senza O₂. Come faccio? 3 modi: (insieme 60 sec di ATP)

Produzione di ATP

ATP: adenosina e 3 radicali di acido fosforico. Se rompo il primo legame si libera energia (7,4 cal).

Attraverso un enzima, la miocinasi, si prende un P da una molecola di ADP e la porto ad un’altra molecola di ADP trasformandola in ATP (fosforilazione del substrato). L’altra si trasforma in AMP, ma è un meccanismo da dimezzamento e dura al max 2 secondi. Dopo non c’è più ATP perché finisce, diventa AMP. (digressione: ricordiamo che ad ogni legame si libera energia: dal terzo 7,4, dal secondo 7,7 e dal primo 3,5).

CP: una parte creatina e un’altra acido fosforico: sposto una molecola di P e la do all’ADP trasformando in ATP e la CP si trasforma in C. Enzima per fare questo: CPK. Meccanismo sempre veloce.

Nel muscolo non si può accumulare ATP perché è tossico, quindi accumulo CP, e attraverso la CPK mi rifabbrico l’ATP, dura al max 8 secondi. (ma la CP, se accumulata in grandi quantità, diventa tossica per il nostro organismo. Inoltre non si è visto alcun risultato nell’accumulo di creatina nel muscolo perché questo è fatto per la maggior parte da acqua e quindi quella in più viene eliminata con le urine. Per migliorare la prestazione, invece, si pensa siano efficaci aspratato di potassio e magnesio. Questi aumenterebbero di 30 40% l’esaurimento delle scorte di glicogeno).

2 sec miocinasi e 8 secondi CPK: 10 secondi totali. (questo spiega perché nelle palestre si dà la creatina. Per fare la scorta nei muscoli. Prendere creatina: sportivi anaerobici, per gli esercizi massimali.) Trasferimento di un radicale al donatore (CP-ATP) tot: 10 secondi di prestazione massimale (neanche i 100 metri!!!) questo meccanismo non è tanto efficiente! ("della serie meglio di niente!!!")

(meccanismo che dura 50 secondi, il più potente) Acido lattico, glicolisi anaerobica. Se metto un soggetto su una ciclette con prestazione massimale. Nei primi 8-10 sec: no produzione di acido lattico. Dopo: acido lattico nel sangue, cosa è successo? Dopo 10 secondi si ha produzione di acido lattico (non arriva in tutte le prestazioni massimali, ma solo in quelle che durano più di 8-10 secondi.)

Tipi di lavoro anaerobico

Due tipi di lavoro anaerobico: meno di 10 secondi: anaerobico alattacido, più di 10 secondi: anaerobico lattacido, in cui si produce acido lattico. Sempre il soggetto alla max prestazione: prima miocinasi e CPK, dopo scatta l’anaerobico lattacido.

Ricapitoliamo

Lavoro muscolare si divide in 2 categorie: bassa intensità: aerobico, alta: anaerobico. Come me ne accorgo qual è? O attraverso il consumo di O₂, o F.C. se la F.C non è ancora alla frequenza massima, si è ancora nell’aerobico.

Soggetto 50 anni: 170 b/min frequenza massima. È ancora a 120, quindi è in un lavoro aerobico. Non è al massimo. Intensità al 50% della sua potenza aerobica. (macchine che misurano tutto questo e ci fanno fare gli esercizi a un tot di percentuale della nostra frequenza cardiaca).