Come il corpo usa l'energia

RunnersQuelli di noi che sono coinvolti nello sport - atleti, allenatori e coloro che lavorano con gli atleti - comprendono l'importanza di alimentare il corpo per massimizzare l'energia e le prestazioni. Aiuta anche a capire come il corpo converte l'energia in modo che le strategie salutari possano essere utilizzate per migliorare le prestazioni atletiche.

La legge fondamentale dell'energia

La prima legge della termodinamica afferma che l'energia non può essere creata, ma deve essere trasferita o convertita da una forma all'altra. Come un'automobile funziona solo a benzina, il corpo umano funziona con un solo tipo di energia: l'energia chimica. Più specificamente, il corpo può usare solo una forma specifica di energia chimica, o combustibile, per fare lavoro biologico - l'adenosina trifosfato (ATP).

ATP - il gas nel serbatoio

Quindi, come fa il corpo umano a produrre l'ATP, l'unico combustibile che può convertire in energia? I nostri corpi hanno tre diversi sistemi chimici che convertono l'energia. Molti sanno che usiamo proteine, carboidrati e grassi per produrre energia. Le calorie sono la misura di un'unità di calore o di energia alimentare. Ad esempio, possiamo ottenere quattro calorie per grammo di proteine ​​e carboidrati e nove calorie per grammo dai grassi.

Ma come convertiamo queste potenziali sostanze energetiche in ATP? È qui che entrano in gioco tre sistemi energetici.

Sistema energetico 1: carburante pronto per l'energia immediata

Il sistema Immediate Energy, o ATP-PC, è il sistema che l'organismo utilizza per generare energia immediata. La fonte di energia, la fosfocreatina (PC), è immagazzinata nei tessuti del corpo. Quando l'esercizio è terminato e l'energia è esaurita, il PC viene utilizzato per rifornire l'ATP. Fondamentalmente, il PC funziona come una riserva per aiutare a ricostruire l'ATP in un modo quasi istantaneo.

Quindi, nei gruppi di muscoli quadricipiti e tendine del ginocchio di un atleta medio, una quantità specifica di ATP e PC memorizzati all'interno del muscolo. Questi substrati memorizzati sono pronti e in attesa di essere trasformati chimicamente per alimentare il processo di lavoro biologico, come contrarre un muscolo. Questo sistema offre agli atleti una riserva di energia facilmente accessibile a cui è possibile accedere senza indugio.

Qual è il rovescio della medaglia?

L'atleta medio avrà circa 285 grammi di ATP immagazzinato nel suo intero corpo. Quella quantità di ATP sarà consumata in pochi secondi di lavoro. In qualsiasi momento, gli atleti hanno solo circa 10 secondi di ATP-PC.

Un integratore chiamato creatina monoidrato che può aumentare la quantità di PC immagazzinato nei muscoli. È uno degli aiuti ergogenici più ricercati disponibili e funziona. Tuttavia, può causare crampi muscolari e non è raccomandato per l'uso durante la stagione calda.

Sistema energetico 2: energia rapida alimentata dal glucosio

Il sistema glicolitico, a volte chiamato glicolisi anaerobica, è una serie di dieci reazioni controllate dall'enzima che utilizzano i carboidrati per produrre ATP e piruvato come prodotti finali.

La glicolisi è la rottura del glucosio. Tecnicamente, la glicolisi può usare glucosio o glicogeno nelle sue reazioni chimiche. Il glucosio deve entrare nella membrana cellulare per iniziare il processo. Entrando nella cella, il glucosio inizierà una trasformazione che produrrà una rete di due ATP e due molecole di piruvato. Queste 10 reazioni avvengono molto rapidamente. La glicolisi è il sistema energetico preferito dal corpo umano quando è richiesto qualsiasi tipo di esercizio fisico. Il processo è veloce, generalmente è disponibile una grande quantità di glucosio e le reazioni possono verificarsi ovunque all'interno del sarcoplasma della cellula.

Qual è il rovescio della medaglia?

Esistono due problemi con la glicolisi. In primo luogo, vengono prodotte solo due molecole di ATP per ogni molecola di glucosio utilizzata nel processo. Il glucosio inizia con sei carboni nella sua struttura. Nell'energia chimica, i carboni sono energia potenziale - in altre parole, potenziale ATP. In termini chimici, è uno spreco di energia potenziale.

In secondo luogo, le due molecole di piruvato create nell'ultima reazione hanno due possibili percorsi. Possono essere convertiti in lattato (acido lattico) oppure possono essere trasportati nel terzo sistema energetico e continuare a produrre ATP.

L'idoneità aerobica riduce la produzione di lattato nella glicolisi

Ciò che effettivamente accade al piruvato dipende da diversi fattori, in primo luogo il modo in cui l'atleta si adatta in modo "aerobico" e il grado di intensità del lavoro. Minore è l'intensità di lavoro relativa e maggiore è la capacità aerobica dell'atleta, minore è il lattato che verrà prodotto.

Viceversa, più il corpo usa la glicolisi per produrre ATP, più il lattato sarà prodotto con esso. Come molti atleti sanno, un alto livello di lattato nel sangue non aiuta le prestazioni sportive.

Come usare la glicolisi

Generalmente, la glicolisi richiede alcuni secondi per iniziare a funzionare e può essere utilizzata per circa due minuti. Un classico esempio è un giro su una pista di 400 metri. L'atleta medio inizierà super veloce, percorrerà la metà 200 e poi striscia lungo il traguardo.

Dal punto di vista del sistema energetico, Energy System 1 alimenta i primi tre o quattro passi dell'atleta e quindi la glicolisi prende il controllo per produrre ATP. Quando i 400 metri sono finiti, anche la glicolisi.

Sistema energetico 3: energia aerobica a lunga durata

Il sistema aerobico risiede all'interno di uno specifico organello delle cellule del corpo. Questo organello specifico è il mitocondrio - la "casa di potere della cellula". È proprio vero. La maggior parte dell'ATP prodotta dal corpo umano proviene dai mitocondri. Pertanto, la maggior parte dell'ATP prodotto avviene tramite processi "aerobici".

I primi due sistemi energetici sono anaerobici, nel senso che non richiedono ossigeno. Il sistema di energia aerobica deve avere ossigeno o l'intero processo rallenta e potenzialmente si ferma completamente.L'ossigeno necessario a questo sistema è fornito dal sistema cardiovascolare e respiratorio attraverso il flusso di sangue ai tessuti.

Dove la gomma incontra la strada

Il sistema di energia aerobica è dove utilizziamo tutte e tre le nostre fonti di carburante. È in questo sistema che carboidrati, grassi e proteine ​​possono essere processati per produrre ATP. I carboidrati arrivano attraverso il sistema glicolitico, producendo piruvato che procede nel sistema aerobico.

L'uso di proteine ​​e grassi è un po 'più complicato. Le proteine ​​devono passare attraverso un processo in cui vengono rimossi i componenti dell'azoto. Fondamentalmente, la proteina viene cambiata nei suoi aminoacidi separati e la parte "amminica" viene spogliata o cambiata. Ciò che rimane è semplicemente una molecola di carbonio che può essere processata nei sistemi glicolitico o aerobico.

I grassi viaggiano intorno al corpo sotto forma di un trigliceride nel sangue. Prima che un grasso possa essere usato nel sistema aerobico, il trigliceride deve essere rotto nei suoi rispettivi pezzi, glicerolo e acidi grassi. Entrambi contengono molecole di carbonio che possono essere utilizzate per produrre ATP. Il glicerolo entra attraverso i percorsi di glicolisi. Gli acidi grassi entrano nei mitocondri e attraversano un processo chiamato beta-ossidazione. Questo processo richiede molte reazioni chimiche, tempo e ossigeno. Sì, l'ossigeno è necessario in due diversi stadi della beta-ossidazione.

Condizioni cardiovascolari ottimali

Quindi, un atleta ha bisogno di un sistema cardiovascolare molto ben sviluppato per fornire l'ossigeno necessario a tutto ciò. Il sistema aerobico impiega da uno a tre minuti per alzarsi e correre completamente quando iniziamo a fare esercizio. La velocità e l'efficienza del sistema aerobico sono direttamente correlate al condizionamento aerobico dell'atleta. Questo sistema è in grado di fornire ATP per lunghi periodi di tempo. Se l'intensità non è troppo alta, un atleta può usare questo sistema per ore e ore di lavoro, come in una maratona o in un triathlon IRONMAN.

Rifornimento e recupero di energia

Il sistema aerobico aiuta a reintegrare e recuperare i primi due sistemi energetici. È questo sistema che aiuta a eliminare il lattato prodotto dalla glicolisi e ricostruire l'ATP e il PC memorizzati necessari per il sistema Immediate Energy. La maggior parte degli sport di squadra sono di natura anaerobica. Tuttavia, tutti gli atleti di sport di squadra hanno bisogno di una quantità moderata di condizionamento aerobico, in modo che il loro sistema aerobico possa garantire il recupero dei sistemi anaerobici. Di solito è abbastanza facile vedere quali atleti sportivi di squadra non hanno il miglior condizionamento aerobico! Saranno quelli piegati con le mani in ginocchio tra ogni gioco sul campo di calcio!

Allenare i sistemi energetici del corpo per prestazioni ottimali

I tre sistemi energetici possono essere migliorati con la formazione. Ciò significa che è enormemente diverso per ogni sistema, ma ogni sistema energetico è formabile come i quadricipiti e i muscoli posteriori della coscia facendo gli squat.

Quando gli atleti si allenano, facciamo sostanzialmente tre cose:Grafico dell'energia

  1. Sviluppa i muscoli per fornire più forza e / o un uso più efficace della forza
  2. Formare modelli di abilità motorie e muscolari per eseguire con maggiore efficacia un'abilità sportiva
  3. Formare i sistemi energetici per essere più efficaci ed efficienti nella produzione di ATP

Ciascuno dei nostri sistemi energetici fornisce ATP in un intervallo di tempo e intensità molto specifico. Per addestrare questi sistemi, è necessario lavorare all'interno di questi intervalli di tempo e intensità.

Sistema di energia immediato

Ad esempio, una sessione di allenamento con l'obiettivo di migliorare il Sistema Energetico Immediato utilizza movimenti o esercizi brevi esplosivi. Una serie di salti verticali massimali ripetuti o sprint brevi sarebbe un modo eccellente per "stressare" il primo sistema energetico.

Sistema energetico a breve termine

Allo stesso modo, una sessione di allenamento con l'obiettivo di allenare il sistema glicolitico richiederebbe una sessione di lavoro più lunga ma comunque ad un livello di intensità molto alto. Lo sprint di 400 metri è un buon esempio. Gli intervalli di corsa sulla pista o sul campo di calcio sono un ottimo modo per tassare il sistema glicolitico.

Sistema energetico a lungo termine

Per addestrare il Sistema Aerobico, un atleta deve svolgere un lavoro in condizioni stazionarie per un minimo di 20-30 minuti. Generalmente, il lavoro aerobico si verifica nel range del 65 - 85 percento di VO2max. Esegui questo lavoro aerobico almeno quattro giorni alla settimana per ottenere benefici ottimali.

Questo è stato uno sguardo ai sistemi energetici del corpo, attraverso gli occhi di un fisiologo. Direi che quando sono in gioco le prestazioni sportive, allenare i sistemi energetici è tanto importante quanto quanto peso si può esercitare su panca o quanto alto è il salto verticale.

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