Riassunto esame Fisiologia, prof. Macaluso, libro Fisiologia, Vander, Costill: parte III

Metabolismo energetico

Metabolismo energetico e prestazione Energetica muscolare durante esercizio: concetti di energia, lavoro, potenza.

Determinanti delle prestazione

• Cadenza appropriata
• Velocità di gara
• Velocità teorica
• Fattori psicologici
• Rotture muscolari in gare
• Capacità anaerobica
• VO₂ max
• Soglia del lattato
• Efficienza muscolare

Macchina: dispositivo idoneo a compiere lavoro; la nostra è una macchina versatile.

I modelli di prestazione sono rappresentazioni semplificate della realtà. La potenza ha le dimensioni fisiche del lavoro meccanico diviso il tempo.

Energia, lavoro, potenza

Prima legge della termodinamica ⇒ conservazione dell'energia.

Et = h + w + Δtc h = calore, w = lavoro

ΔU = energia prodotti - energia reagenti

L'energia non si crea, non si distrugge, si trasforma, può essere prodotta con lavoro per i>0, quindi: tutto calore.

Liberazione di energia ⇒ -ΔU REAZIONE SPONTANEA

ΔU = variazione di energia chimica

Il ruolo della macchina: -ΔU = lavoro + calore

Parte del lavoro può essere assorbito dalla stessa macchina che lo produce, per esempio per variazioni di volume e pressione ⇒

ΔH = ΔU + ΔPV = w + h ⇒ Variazione di entalpia

Tutta l'energia chimica liberata nel corso della contrazione deve comparire sotto forma di lavoro e di calore

14/3/2013

La legge suoi arti e permette di fare previsioni, ma dicendoci dell’esperienza.

La rete è una grandezza fisica autoquantizzante.

Seconda legge della termodinamica

Energia libera ed entropia

ΔG = ΔH-TΔS L'energia libera ha a che fare solo con il sistema

in esame ed è misura della sua tendenza a trasformazioni spontanee.

L'entropia (TΔS) è una misura del disordine (probabilità) del sistema.

Continuamente combattiamo contro l'entropia, ma lasciamo andare

le cose spontaneamente. Se l'entropia è elevata, la probabilità del sistema

di trasformarsi è bassa.

Rendimento = W/E

Determinanti energetici della prestazione

V = E/C

• V = prestazione
• E = potenza
• C = costo energetico

Vmax = FVO₂max/C

FVO₂ = frazione max potenza aerobica

c = costo energetico sport specifico

Emec/E

Emec = potenza erogabile

Cmin

Cmin = costo energetico minimo

L’organismo vivente come sistema termodinamico aperto e organizzato

Il vivente è come minimo descrivibile in quanto una porzione di materia costituita

da un sistema complesso di un grandissimo numero di particelle, questa porzione

di materia considerata globalmente e non a livello delle singole particelle,

costituisce un sistema termodinamico.

Sistemi Termodinamici

Sistema isolato

Sistema chiuso

Sistema aperto

Dalle proprietà del vivente (sistema termodinamico aperto in stato stazionario) deriva la capacità di mettere a disposizione energia libera e di compiere lavoro, cioè il vivente è una macchina chimica (trae la sua energia di funzionamento direttamente dai composti chimici) autoregolato ed eteroromato. L'energia chimica è trasferita direttamente da un composto chimico all'altro e solo se viene trasformata in calore (che è un sottoprodotto collaterale).

Sistemi energetici fondamentali

1. Sistema ATP-PCr - citoplasma (anaerobico alattacido)
2. Sistema glicidico - citoplasma (anaerobico/lattacido)
3. Sistema ossidativo - mitocondriale (aerobico)

Sistema ATP-PCr: questo sistema può prevalere per pochi secondi. L'esaurimento di energia attraverso la rapida ricostituzione di ATP a partire da ADP e Pi.

Processo anaerobico che ha luogo in assenza di ossigeno; viene prodotta 1 mole di ATP per ogni mole di PCr. L'energia che deriva dalla demolizione di PCr non è utilizzata per il lavoro cellulare ma solo per ricostruire ATP. Le scorte di ATP normalmente presenti nel muscolo bastano per uno sforzo max di 3-4 secondi.

La fatica è definita come l'incapacità di mantenere il compito prefissato.

15/3/2013

1 Kg di tessuto adiposo è equivalente a 7000 calorie, privo di acqua e 9000. L'ATP è la moneta di scambio con l'energia.

Sistema ATP-PCr

Demolizione e sintesi del glicogeno

Glicolisi = demolizione del glucosio, può avere luogo per via anaerobica o aerobica. Glicogenesi = processo attraverso il quale il glicogeno è sintetizzato dal glucosio per essere immagazzinato nel fegato.

Le sedi di deposito di glicogeno sono fegato e muscolo; nelle donne anche il tiro, nell'endometrio delle membrane uterine.

In media l’esercizio è aerobico fino a che la concentrazione ematica di lattato non raggiunge le 4 mmol·L^-1.

Per soglia anaerobica si intende quell’intensità di esercizio alla quale la concentrazione di lattato raddoppia e supera le 4 mmol·L^-1.

La soglia anaerobica si può allenare meglio e dipende del VO_2max, perdendo un tetto dopo 2-4 anni, mentre la massima potenza aerobica ha un tetto dopo 6 mesi.

OBLA punto di accumulo di lattato nel sangue (blood lactate accumulation).

L’aumento della concentrazione di lattato è correlato con la ventilazione polmonare perché aumentando il lattato, aumentano gli H⁺ e il sistema tampone si sposta verso la CO₂ per rimuovere gli H⁺ (HCO₃^- + H⁺ ⇒ H₂O + CO₂), aumentando di conseguenza la ventilazione per smaltire la CO₂ in eccesso prodotto.

4/11/2013

Portata metabolica

• Portata alla quale l'organismo trasforma energia a riposo e durante esercizio.
• Misurata come consumo di ossigeno dell'intero organismo e suo equivalente calorico.
• La portata metabolica di base o di riposo (metabolismo basale BMR) è il quantitativo minimo di energia richiesto per il mantenimento delle funzioni fisiologiche fondamentali. (Valore tra 1200 e 2100 Kcal/24h).
• Definizioni dubbie, in quanto condizioni minime si hanno un attimo prima della morte.
• Energia minima richiesta per le normali attività giornaliere è compresa tra 1800 e 3000 Kcal/24h.

Fattori che influenzano BMR/RMR

• Maggiore è la massa magra più elevato è il BMR.
• Maggiore è la superficie corporea più elevato è il BMR.
• BMR diminuisce gradualmente all'aumentare dell'età.
• BMR aumenta all'aumentare della temperatura corporea.

Equivalenti calorici

• Equivalenti energetici degli alimenti:
  • CHO: 1.4 Kcal/24 h =>ogni grammo di glicidi de ossido
  • fat: 9.4 Kcal/24 h (trigliceridi, 4 Kcal)
  • Proteine: 4.1 Kcal/24 h
• Energia per litro di O₂ consumato:
  • CHO: 5.0 Kcal/l
  • fat: 4.7 Kcal/l - media 4.8 Kcal/l
  • Proteine: 4.5 Kcal/l

Esempio: V'O₂ riposo = 0.300 l/min x 60 min/h x 24 h/die =

= 432 l/die x 4.8 Kcal/l = 2.074 Kcal/die

8/11/2013

EPOC a seguito di esercizio massimale

• Riserva di ATP e PCR
• Riserva di lattato e glicogeno (Ciclo di Cori)
• Lattato ossidato nel metabolismo energetico
• Ripristino di ossigeno a mioglobina e sangue
• Effetti termogenici di elevata temperatura interna
• Effetti termogenici di ormoni
• Effetti di elevata frequenza cardiaca, ventilazione e altre funzioni
• Fisiologica elevata
• Ripristino del pH nel mezzo interno

Fattori responsabili dell'epoc

• Ricostituzione delle scorte di ATP
• Allontanamento del lattato prodotto dal metabolismo anaerobico
• Restituzione dell'O₂ preso e prestito da emoglobina e mioglobina
• Rimozione della CO₂ accumulata nei tessuti corporei
• Aumento della portata metabolica e della frequenza respiratoria

Il recupero

Il recupero comprende la componente alattacida e lattacida del debito di O₂

Il pagamento del debito avviene:

• Ricostituire le scorte di glicogeno a partire dal lattato (80% ciclo di Cori)
• Lattato → Piruvato → Ciclo di Krebs

Modello esplicativo attuale (EPOC)

• Reserive di ATP e CP
• Reserive di glicogeno e partire dal lattato
• Ossidazione del lattato
• Riassigenazione del sangue
• Temperatura corporea
• Ormoni (catecolamine)

La massima potenza aerobica non è un ottimo strumento per predire la prestazione in gara.