Il metabolismo anaerobico alattacido è un metodo di produzione energetica, tipico del tessuto muscolare, che non prevede l'utilizzo di ossigeno e non produce acido lattico. Esso utilizza il substrato creatin fosfato (CP) ed è in grado di funzionare appieno solo per alcuni secondi. E' un sistema metabolico tipico degli sforzi di brevissima durata che non prevede lo scarto di molecole acide.
A cosa serve il metabolismo anaerobico ALAttacido?
Il metabolismo anaerobico ALAttacido è un metodo di produzione energetica utile esclusivamente nella contrazione muscolare tipica delle prestazioni di FORZA, sia che si tratti di forza pura (massimale), forza esplosiva (potenza), forza veloce e forza elastica. Nella forza resistente, il metabolismo anaerobico ALAttacido svolge un ruolo marginale rispetto al metabolismo anaerobico lattacido.
Tuttavia, nonostate paia un meccanismo estremamente semplice, rapido ed efficace, il metabolismo anaerobico ALAttacido possiede un limite: l'entità delle scorte muscolari di fosfocreatina. Esse sono sufficienti a caricare ATP solo per un centinaio di scosse muscolari, quindi circa per 8-10 secondi (con le dovute differenze soggettive), ed un prolungamento dell'attività necessita l'intervento di uno od entrambi gli altri metabolismi.
Il Ruolo dell'ATP e della Fosfocreatina
La molecola che ci fornisce energia a tal scopo è l’ATP (adenosin trifosfato). La cellula muscolare ha a disposizione riserve limitate di ATP (2,5 g/Kg di muscolo, per un totale di circa 50g). Tali riserve sono sufficienti soltanto per lavori massimali della durata di circa un secondo.
Durante l’esercizio fisico o la normale attività, l’ATP è scisso nei muscoli in ADP (adenosin di-fosfato) e necessita di essere rigenerato per continuare a produrre energia. Nel muscolo, come in altre cellule, esiste una riserva importante di gruppi fosforici attivi chiamata fosfocreatina o creatina fosfato (CP) o fosfageno. La creatina fosfato si forma nel muscolo a riposo associando ad una molecola di creatina una molecola di fosfato inorganico.
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Quando l’ATP viene scisso in adenosina difosfato (ADP) e fosfato (P), l’energia viene liberata, e viene sfruttata per produrre le contrazioni muscolari. Tuttavia, quando il PC viene scisso in creatina e fosfato, l’energia derivante viene impiegata per ricombinare l’ADP con P in ATP. L’ATP ricostituita può essere nuovamente scissa in ADP e P e l’energia derivata viene usata per continuare l’attività muscolare.
ATP e fosfocreatina stivate nei muscoli vengono usate contemporaneamente nel corso di sforzi brevi ed intensi. Nel complesso danno una autonomia energetica di 4-8 secondi.
Questo sistema agisce senza l’impiego di ossigeno. Per questo motivo è detto sistema anaerobico, e senza la formazione del metabolita acido lattico, quindi alattacido. È molto potente ed entra in funzione immediatamente, ma data la scarsa quantità di materiale disponibile (ATP e PC) si esaurisce altrettanto velocemente, questo a causa della loro bassa concentrazione muscolare . Un vantaggio di questo sistema energetico è quello di fornire energia in tempi rapidissimi. Come secondo vantaggio, il sistema dei fosfati ha una grande capacità di potenza, cioè è capace di fornire al muscolo una grande quantità di energia per secondo.
Caratteristiche del Sistema Anaerobico Alattacido
Nel meccanismo anaerobico alattacido l'ossigeno non interviene e proprio a questa caratteristica si deve l'aggettivo "anaerobico". Il sistema anaerobico alattacido ha una latenza molto breve, una potenza elevata ed una capacità estremamente ridotta. Le riserve di fosfocreatina, infatti, si esauriscono rapidamente (circa 4-5 secondi). Durante l'attività muscolare intensa e di breve durata, il decremento della forza sviluppata è direttamente collegato al depauperamento delle riserve muscolari di fosfocreatina.
In condizioni di riposo od esercizio fisico moderato la risintesi di ATP è garantita dal metabolismo aerobico. Notiamo per l'ennesima volta, come ATP e fosfocreatina (CP) abbiano un ruolo essenziale nei primi secondi di esercizio (attività di potenza) e come tra i 15 ed i 50 secondi subentri il massimo contributo della glicolisi anaerobica, con produzione di lattato.
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Esso è deputato a sforzi brevissimi ma con il maggiore tasso di intensità. Come il sollevatore pesi nella foto, come un lanciatore olimpico, come un pugile che dovesse tirare il pugno più forte della propria vita, come un lottatore che dovesse buttare a terra l’avversario. Questo sistema interviene in tutti questi casi e situazioni.
Esso, come rivela il nome, produce energia senza bisogno di ossigeno (ecco perché “anaerobico”) ma senza produzione di acido lattico (ecco perché “alattacido”). È il classico sistema energetico deputato agli sforzi “combatti e fuggi“, sempre pronto ed in allerta per qualsiasi evenienza ed imprevisto improvviso.
In questo sistema i concetti di potenza (tasso di produzione) e di capacità (quantità totale di energia) praticamente coincidono. La sua durata è minima e si esaurisce subito, entro i primi 5-10 secondi, ma rappresenta comunque il meccanismo che produce il maggior quantitativo di energia al secondo. Utilizza come molecola energetiche il creatinfosfato (CP) e l’adenosina trifosfato (ATP) già presenti nelle cellule muscolari. Una volta esaurito necessita di molto tempo di riposo completo per potersi ricaricare. Ben 10 volte il tempo di lavoro. Quindi se fate uno sforzo massimale della durata di 6 secondi, saranno necessari ben 60 secondi per ricaricare il CP e l’ATP.
Sport e Attività che Coinvolgono il Metabolismo Anaerobico Alattacido
Il sistema anaerobico ALAttacido è un meccanismo di produzione energetica tipico degli sport che prevedono l'erogazione massima dell'energia in un tempo piuttosto breve; è il caso del sollevamento pesi e delle contrazioni di forza elastica ed esplosiva: corsa nei 100 metri piani o ad ostacoli, salti (in alto e in lungo), lanci (peso, giavellotto, martello e disco) ecc.
Il sistema anaerobico alattacido è un meccanismo di produzione energetica tipico degli sport che prevedono l’erogazione massima dell’energia in un tempo piuttosto breve. E’ il caso del sollevamento pesi e delle contrazioni di forza elastica ed esplosiva.
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Ѐ il sistema predominante in lanci, salti, sprint e sollevamento pesi.
- Sprint e corsa ad alta intensità: Sprintare o correre ad alta intensità è un esempio classico di allenamento anaerobico.
- Sollevamento pesi: Gli esercizi di sollevamento pesi ad alta intensità, come lo stacco da terra, lo squat pesante o il clean and jerk, sono ottimi allenamenti anaerobici.
- Allenamento ad Interval Training: Questo tipo di allenamento prevede brevi esplosioni di esercizio ad alta intensità seguite da periodi di recupero o esercizio a bassa intensità.
- Circuiti di allenamento: I circuiti di allenamento, che consistono in una serie di esercizi eseguiti consecutivamente con breve riposo tra uno e l’altro, possono essere progettati per coinvolgere il sistema anaerobico.
Come Allenare il Metabolismo Anaerobico Alattacido
Il metabolismo anaerobico ALAttacido deve essere allenato attraverso due metodiche distinte ma complementari:
- Svolgimento dell'attività di muscolazione
- Trasformazione della capacità generale ottenuta nel gesto atletico specifico
Dal punto di vista teorico e metodologico, la via metabolica della fosfocreatina è allenabile soprattutto mediante tabelle di sviluppo della forza. Volendo scindere come sopra la preparazione muscolare generale da quella specifica, nella fase iniziale dell'anno assume un ruolo fondamentale l'utilizzo dei sovraccarichi, mentre avvicinandosi al periodo gara è essenziale che i risultati ottenuti nello sviluppo della forza vengano trasformati nel gesto atletico specifico.
In definitiva, il metabolismo anaerobico ALAttacido può migliorare sensibilmente grazie allo sviluppo della forza; quest'ultimo, grazie allo stimolo allenante (che si attesterà approssimativamente intorno ai 10 secondi - max 8 ripetizioni nell'utilizzo dei pesi) determina un esaurimento delle scorte muscolari di CP che, per il principio della supercompensazione, dovrebbero ricostituirsi in maniera completa e, pur di poco, maggiore.
Un altro esempio di esercizio alattacido è quello della forza esplosiva che permette di sviluppare la potenza e la capacità di “rispondere” più rapidamente ad un’azione o uno stimolo. Questo tipo di forza infatti si sprigiona quando il muscolo posto a contrazione viene rilasciato in maniera piuttosto violenta. Ciò avviene ad esempio in uno scatto o in un salto da fermo. La forza esplosiva fa quindi riferimento a due parametri fondamentali. Essi sono forza e tempo, dove il tempo è direttamente proporzionale alla velocità con cui il carico viene spostato.
Migliorare il Metabolismo Anaerobico ALAttacido con Alimentazione ed Integratori?
Il substrato del metabolismo anaerobico ALAttacido è la creatin fosfato, anche detta guanidinacetato. Dal punto di vista chimico la CREATINA è un amminoacido introducibile con la dieta perché presente nella carne e nel pesce, ma risulta anche facilmente sintetizzabile dall'organismo (fegato, rene e pancreas) a partire da arginina, metionina e glicina. La fosfocreatina presente nel muscolo scheletrico rappresenta il 60% del totale, mentre quella in forma libera il 40%.
Dal punto di vista integrativo, l'assunzione di creatina può assumere un ruolo utile o inutile in base alla predisposizione del soggetto. Dando per scontato che l'atleta non rientri in quel 30%, per essere efficace, l'integrazione di creatina deve svolgersi in maniera corretta ed ottimale; innanzitutto si consiglia di far uso di prodotti già tamponati o di associare alcalinizzanti alla creatina semplice in modo da favorirne l'integrità al passaggio gastrico e l'assorbimento intestinale. In secondo luogo, sarebbe opportuno associarvi una fonte glucidica ad alto indice glicemico per creare un picco insulinico utile alla metabolizzazione della creatina circolante; la modalità più corretta prevede l'assunzione di 20g di glucosio ogni grammo di creatina da prendere in momenti separati: prima i carboidrati (al fine di creare il giusto ambiente anabolico) e dopo 30 minuti la creatina tamponata.
E' stato dimostrato che il 30% degli atleti che integrano con creatina NON migliora l'efficacia del metabolismo anaerobico ALAttacido in quanto non la assorbe e/o non la metabolizza in maniera corretta; pertanto l'integrazione può risultare assolutamente inutile.
I Sistemi Energetici: Una Panoramica
Fa affidamento su tutti e tre, a prescindere dal tipo di sforzo che viene compiuto, senza che neanche uno venga completamente disattivato. Il sistema anaerobico alattacido sfrutta la molecola fosfocreatina, presente nelle cellule dei muscoli, per ottenere rapidamente l’energia necessaria per rigenerare l’ATP.
Il nostro organismo può immagazzinare fino a 500 grammi di carboidrati nei tessuti del fegato e dei muscoli nella forma di glicogeno. A prescindere dalla durata dello sforzo, i carboidrati vengono sempre inizialmente scomposti per mezzo di una reazione meccanica detta glicolisi anaerobica. Il prodotto derivato da questo sistema è l’acido lattico, generato dalla scomposizione del glucosio rilasciato dai muscoli.
Tradizionalmente il lattato, derivato della glicolisi anaerobica, era considerato come un fattore dannoso per la funzione muscolare. Nuove e recenti ricerche hanno invece invertito questa tendenza di pensiero, dimostrando come solo livelli molto alti di lattato possano causare un problema. Infatti, oltre all’aumento dei livelli di lattato, sono molti altri cambiamenti che avvengono dentro ed intorno alle cellule dei muscoli durante un intenso esercizio a causare fatica.
L’esercizio anaerobico aiuta le persone a sviluppare muscoli più forti, ma non permette di bruciare i grassi. Per poter sfruttare i diversi benefici offerti dall’esercizio anaerobico è essenziale seguire una dieta salutare, con alimenti ben bilanciati nelle loro caratteristiche.
Il sistema energetico che utilizza ossigeno nella sua fase di funzionamento è chiamato aerobico; l’ossigeno viene impiegato per alimentare la scomposizione dei carboidrati in primo luogo, per proseguire con quella degli acidi grassi e, se l’esercizio continua a lungo, anche delle proteine. Può infatti attingere alle riserve di glucosio per un tempo massimo stimato intorno ai 90 minuti.
I principianti svolgono un lavoro che comprende tutti e sette i movimenti all’interno di un circuito di esercizi che sfruttino il sistema energetico alattacido. Chi si trova ad un livello più avanzato è anche in grado di allenare la forza assoluta più volte in una settimana, focalizzandosi ogni volta su uno specifico movimento, come lo squat o il sollevamento. Per arrivare a questo punto bisogna aver appreso come sfruttare al massimo il sistema nervoso, dopo un percorso di formazione basato sulla resistenza muscolare.
Un tipico esempio di sessione di allenamento anaerobico lattacido prevede la seguente combinazione di attività: sprint massimo per circa 60 secondi, riposo e ripetizione. Se si riescono a bruciare le stesse calorie nello stesso arco di tempo, si può ripetere l’esercizio fino a che si riesce a mantenere lo standard.
Metabolismo Anaerobico: Alattacido e Lattacido
Il metabolismo anaerobico indica l'insieme dei processi biochimici che permettono di produrre energia senza l' utilizzo dell' ossigeno. Quindi permettono nell' uomo, di ottenere una molecola di ATP senza l' ausilio della fosforilazione ossidativa, si ha invece una fosforilazione a livello del substrato (cioè si genera una molecola di ATP attraverso un trasferimento diretto su una molecola di ADP di un gruppo fosfato).
Prima di passare a descrivere nei dettagli i meccanismi anaerobici è giusto fare una piccola premessa: il metabolismo umano è aerobico. L' utilizzo dell'anaerobico è necessario nel caso in cui l ‘intensità del lavoro muscolare è tale che i mitocondri non hanno il tempo di ossidare i substrati, traendo da quest' ultimi energia (ATP). Ciò vuol dire che il meccanismo aerobico esiste sempre e quelli anaerobici vanno in aggiunta al normale metabolismo. L' intensità del lavoro svolto, segnala quando attivare quest' ultimi.
Dopo questa breve premessa passiamo a descrivere i meccanismi di produzione energetica senza l' utilizzo dell' ossigeno, che possono essere divisi in due grandi famiglie:
- Anaerobico alattacido
- Anaerobico lattacido
Del meccanismo anaerobico alattacido fanno parte la miochinasi e il meccanismo della creatinfostato.
Il meccanismo anaerobico lattacido, invece è uno solo e dipende dal fatto che si ha un aumento di acido lattico nel torrente ematico, al di sopra della soglia normalmente presente.
Questi appena esposti sono i soli tre meccanismi di produzione di ATP senza intervento dell' ossigeno, e prevedono in tutti e tre i casi l' attacco di un fostato inorganico ad una molecola di ADP per ottenerne una di ATP.
I Meccanismi del Metabolismo Anaerobico Alattacido
Il primo meccanismo, catalizzato dall' enzima miochinasi è il più semplice. È un meccanismo a dimezzamento, basta unire due molecole di ADP, normalmente presenti nelle cellule per ottenerne una di ATP, come si evince questo metabolismo ha un limite temporale molto basso ed è strettamente legato alla quantità di ADP a livello cellulare, in ogni caso poiché per ogni due molecole di ADP ne ottengo solo una di ATP è destinato ad esaurirsi in breve tempo. La sua durata non va oltre i 2-3 secondi.
ADP + ADP= ATP + AMP
Il secondo meccanismo è catalizzato dall' enzima creatinchinasi. Si basa su una riserva di fostati ad alta energia catturati dalla creatina che danno origine alla molecola della creatinfostato. Il creatinfostato nel caso di necessità di energia immediata grazie all' enzima creatinchinasi cede il proprio fostato alla molecola di ADP (sempre presente nelle cellule) e si ottiene una molecola di ATP. La durata di questo meccanismo non supera i 6-7 secondi.
CrP + ADP= Creatina + ATP
Metabolismo Anaerobico Lattacido
Il meccanismo anaerobico lattacido, invece produce acido lattico. La sua produzione è dovuta alla riduzione del piruvato in lattato al fine di liberare il coenzima NAD. Da questo processo si ottengono due molecole di ATP e la sua durata in media non supera i 40 secondi.
Piruvato + (NADH+H) = Acido Lattico + NAD ossidato + 2 molecole di ATP (provenienti dalla glicolisi)
Vediamo nel dettaglio cosa significa. La nostra intensità di lavoro è tale da non permettere ai mitocondri di liberare la quantità di energia richiesta attraverso la fosforilazione ossidativa (cioè ossidando i substrati), metabolismo aerobico. Tale meccanismo, infatti ha una durata pressoché illimitata, ma non libera molta potenza (si ricorda che la potenza è la forza sviluppata nell' unità di tempo). Quindi si ha la necessità di produrre energia in maniera diversa. Vediamo come.
Il punto di partenza è una molecola di glucosio, normalmente presente nelle cellule. Tale molecola di glucosio attraverso un processo biochimico detto glicolisi, si trasforma in piruvato. Da una molecola di glucosio si ottengono due molecole di piruvato, quindi da una molecola a 6 atomi di carbonio se ne ottengono due a 3 atomi di carbonio, il piruvato appunto. Senza entrare nei dettagli della reazione ebbene dire che dal glucosio alle due molecole di piruvato c'è un surplus di 2 atomi di idrogeno per ogni molecola di piruvato prodotta. Ecco che allora interviene un' altra molecola il coenzima NAD, che cattura i due ioni idrogeno in più, riducendosi, diventando NADH+H.
Attraverso questo processo ottengo al netto due molecole di ATP. Questo processo si svolge nel citosol della cellula e senza alcun consumo di ossigeno. Se l' intensità del lavoro svolto lo permette ed ho a disposizione abbastanza ossigeno, il piruvato darà origine all' AcetilCoenzimaA che procede la sua corsa verso la matrice mitocondriale dove attraverso un' altra serie di reazioni darà origine al ciclo di Krebs e alla fosforilazione ossidativa (nella membrana mitocondriale interna) al fine di produrre ATP.
Ma se, come nel nostro caso, l' intensità di lavoro muscolare è tale da non permettere il completamento di questo processo, allora avviene la seguente reazione: Il piruvato viene ridotto in lattato attraverso l' aggiunta di due ioni idrogeno, che provengono dal coenzima NADH+H (ridotto), di conseguenza il NAD viene liberato dagli ioni H e il ciclo può ricominciare (vedi figura, da: Champe et al., Le basi della biochimica, Ed. Zanichelli). Piruvato e Lattato, infatti differiscono tra loro per due atomi di H.
Questo meccanismo ovviamente può andare avanti solo fino a quando le quantità di acido lattico non superano una certa soglia. L' acido lattico, non è il responsabile del dolore muscolare avvertito il giorno seguente ad allenamenti intensi (soprattutto da persone non allenate), tale dolore è causato da micro-lacerazioni del tessuto connettivo che danno origine a processi flogistici post-traumatici.
L'acido lattico non viene utilizzato dalle fibrocellule che lo producono (fibre bianche), bensì si diffonde nel torrente ematico che lo trasporta al cuore (lo utilizza direttamente), al fegato (ciclo di cori) e alle fibrocellule rosse nelle vicinanze (dove viene riconvertito in glucosio). Quando l'intensità dell'esercizio aumenta notevolmente, a quel punto si accumula più acido lattico, di quello che viene eliminato (riconvertito) e come detto prima il meccanismo si blocca, di conseguenze bisogna fermarsi o ridurre l' intensità dell' attività.
Tabella Riassuntiva dei Sistemi Energetici
| Sistema Energetico | Durata | Substrato | Presenza di Ossigeno | Produzione di Acido Lattico | Esempi di Attività |
|---|---|---|---|---|---|
| Anaerobico Alattacido (ATP-CP) | 1-10 secondi | ATP e Fosfocreatina | No | No | Sollevamento pesi, sprint brevi, salti |
| Anaerobico Lattacido (Glicolisi Anaerobica) | 15-60 secondi | Glicogeno muscolare | No | Sì | Sprint prolungati, esercizi ad alta intensità di breve durata |
| Aerobico | Oltre 2 minuti | Carboidrati, Grassi, Proteine | Sì | No (a bassi livelli di intensità) | Corsa di lunga distanza, ciclismo, nuoto |
Il confine tra lavoro aerobico e anaerobico è segnato dal consumo di ossigeno ed è direttamente correlato con l' intensità dell' esercizio. Ciò significa che man mano che aumento la mia intensità di lavoro, di pari passo aumenta il consumo di ossigeno.
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