Metabolismo
I processi metabolici costituiscono la base della vita di ogni singola cellula e quindi dell'intero organismo. Il metabolismo serve a costruire e mantenere il corpo ed è responsabile della fornitura di energia. Di conseguenza, si distingue tra il metabolismo del materiale da costruzione e il metabolismo operativo.
Il metabolismo converte le sostanze estranee in sostanze proprie dell'organismo. Ad esempio, l'organismo converte le proteine animali assunte con l'alimentazione in aminoacidi propri. Il metabolismo serve a costruire e mantenere le cellule, i tessuti e gli organi e garantisce l'adattamento allo stress.
Il termine "metabolismo energetico" viene utilizzato anche per il metabolismo operativo. Il metabolismo energetico serve a generare energia sotto forma di adenosina trifosfato (ATP) per varie funzioni cellulari. L'approvvigionamento energetico comprende quindi i processi coinvolti nella formazione di ATP. L'ATP è il "mezzo di pagamento" universale per tutti i servizi cellulari. Ogni giorno nell'organismo vengono scomposti circa 30 kg di ATP. Quando un ATP viene scisso, vengono rilasciati adenosina di-fosfato (ADP), un Pi ed energia. L'energia viene utilizzata dalle cellule e ADP + Pi vengono riconvertiti in ATP ricco di energia. Ciò avviene attraverso vari processi biochimici in cui i grassi e il glucosio vengono scomposti in CO2 (anidride carbonica) e H2O (acqua). Più una fibra muscolare lavora intensamente, più velocemente l'ATP viene scisso e più velocemente deve essere sostituito: Il tasso di formazione di ATP deve tenere il passo con il tasso di consumo di ATP. Le fibre muscolari hanno modi diversi di produrre ATP. Ogni cellula del corpo è responsabile della produzione di ATP ed è possibile migliorare questi processi di produzione attraverso l'allenamento.
Processi di approvvigionamento energetico
Riserva di ATP: ogni fibra muscolare ha una riserva di ATP. Questa non deve mai essere consumata completamente, altrimenti la cellula muore. Per evitare che ciò accada, i processi biochimici per la produzione di ATP si attivano immediatamente quando l'ATP viene consumato.
I processi si dividono in aerobici e anaerobici e lattacidi o alattacidi. Aerobico significa che per il processo è necessario l'ossigeno, mentre anaerobico significa che non è necessario l'ossigeno. Lattacido significa che durante il processo biochimico viene prodotto acido lattico (lattato), mentre alattacido significa che non viene prodotto lattato. Il problema dei processi di produzione di energia lattacida è che il muscolo può diventare "iperacidificato" e quindi affaticarsi rapidamente.
Fornitura di energia alattacida anaerobica
Questo processo è estremamente rapido e richiede il creatinfosfato (KrP), una sostanza immagazzinata in ogni fibra muscolare. Quando l'ATP viene scomposto, il KrP rilascia rapidamente il suo fosfato e viene immediatamente prodotto di nuovo ATP, che può essere riutilizzato. Non viene prodotto lattato e il processo non richiede ossigeno. Durante l'esercizio fisico moderato, le riserve di KrP vengono continuamente rifornite. Una volta esaurite completamente, occorrono 30-60 secondi di recupero prima che le scorte si riempiano (si pensi alle pause tra gli esercizi di forza). Tuttavia, le riserve di KrP non sono in grado di generare abbastanza ATP per fornire energia alle cellule durante un esercizio prolungato. Sono quindi necessari altri processi.
Approvvigionamento energetico anaerobico-lattacido
Questo processo, noto anche come glicolisi, non richiede ossigeno, ma ha lo svantaggio di produrre lattato. Durante la glicolisi, il glucosio viene scomposto direttamente in piruvato, che può generare rapidamente ATP. Questo processo avviene continuamente, ma è particolarmente accentuato durante gli allenamenti intensi e brevi. Se, ad esempio, si inizia l'allenamento di forza direttamente con un carico elevato, si commette un debito di ossigeno che può portare a un'eccessiva acidificazione dei muscoli.
Fosforilazione aerobica
In quest'area esistono due processi, in cui vengono utilizzati il glucosio o i grassi. Nella parte aerobica del metabolismo del glucosio, viene utilizzato il prodotto finale della glicolisi anaerobica, cioè il piruvato. Viene prima convertito in acido acetico e poi scomposto nella cellula, grazie all'ossigeno, in CO2 e acqua. La glicolisi non è quindi solo responsabile della rapida produzione di ATP, ma prepara anche il prodotto di partenza utilizzato per il metabolismo aerobico del glucosio.
Il secondo processo aerobico è la combustione dei grassi. I grassi vengono convertiti in acido acetico attivato, che viene poi scomposto dalla cellula in CO2 e acqua, come nel caso della degradazione aerobica del glucosio. Questo processo richiede molto tempo ed è quindi più lento della degradazione del glucosio. Inoltre, per bruciare i grassi è necessario più ossigeno. Tuttavia, le riserve sono quasi inesauribili. Questo processo è in grado di coprire il fabbisogno energetico in uno stato di riposo e funziona continuamente. Se il carico aumenta, gli altri processi di approvvigionamento energetico entrano maggiormente in gioco. La combustione dei grassi si intensifica anche sotto sforzo e il consumo è massimo al 55-65% del VO2max. Il processo di combustione dei grassi può essere migliorato con l'allenamento.
Metabolismo e intensità dell'esercizio
In linea di principio, tutti i processi sono sempre utilizzati contemporaneamente per fornire energia. Tuttavia, a seconda del carico, uno o l'altro dei processi di fornitura di energia si assume l'onere principale della fornitura di energia.
Soglia anaerobica
Si distingue tra due soglie del metabolismo energetico. Nella zona 1, quasi il 100% dell'energia è fornita per via aerobica. Le attività possono quindi essere svolte per ore. Non appena l'intensità aumenta, l'organismo inizia ad attivare processi di approvvigionamento energetico anaerobico e la soglia aerobica viene superata. Da questo momento in poi si forma lattato. Se l'intensità dell'attività è molto elevata o viene ulteriormente aumentata durante l'esercizio, si raggiunge la soglia anaerobica. Questa soglia descrive il punto in cui la produzione di lattato supera la velocità di degradazione. Un altro termine per indicare la soglia anaerobica è MAXLASS = stato stazionario massimo del lattato, cioè lo stato in cui la produzione e la degradazione del lattato sono in equilibrio. Se questa soglia viene superata, si verifica una "sovra-acidificazione" (il valore del pH nel sangue si abbassa) e quindi un calo delle prestazioni, che spesso porta all'interruzione dell'attività.
La soglia anaerobica è molto importante per la pianificazione e il controllo dell'allenamento. È anche un buon indicatore nella diagnostica delle prestazioni.
VO2max
Il massimo assorbimento di ossigeno o "capacità ossidativa" è il termine abbreviato VO2max, spesso utilizzato nella diagnostica delle prestazioni. Per determinare il V02max, l'assorbimento di ossigeno viene misurato per un certo periodo di tempo in condizioni di massimo sforzo con il metodo della spirometria. I parametri fisiologici che influenzano il valore del VO2max sono:
capacità di diffusione degli alveoli, volume polmonare e prestazioni dei muscoli respiratori
capacità di trasporto del sangue (volume dell'emoglobina)
capacità di pompaggio del cuore
densità della rete capillare (capacità di diffusione dei muscoli)
prestazioni muscolari per l'assorbimento dell'ossigeno
Il VO2max fornisce quindi una panoramica molto ampia delle prestazioni fisiche. Tuttavia, viene misurata solo l'area di elaborazione dell'ossigeno, motivo per cui questo indicatore viene utilizzato principalmente negli sport in cui la resistenza ha un'influenza importante.