ATP, il Combustibile Universale delle Cellule PDF

# ATP, il combustibile universale delle cellule L'ATP (adenosintrifosfato) è "l'intermediario" tra l'energia fornita dagli alimenti e l'energia necessaria alla contrazione muscolare (e non solo...). ## Composizione dell'ATP L'ATP è formato da tre elementi: adenina, ribosio e tre molecole di fosfa...

# ATP, il combustibile universale delle cellule L'ATP (adenosintrifosfato) è "l'intermediario" tra l'energia fornita dagli alimenti e l'energia necessaria alla contrazione muscolare (e non solo...). ## Composizione dell'ATP L'ATP è formato da tre elementi: adenina, ribosio e tre molecole di fosfato inorganico. La rottura del legame altamente energetico dei radicali fosforici (idrolisi) per opera dell'ATPase libera energia (7,2 kcal per mole di ATP). Image describing the composition of ATP. ## Immagazzinamento dell'ATP Nell'organismo non è possibile immagazzinare più di 100 g di ATP. Solo dalla demolizione dell'ATP le cellule, e quindi anche quelle muscolari, potranno ricavare l'energia per svolgere il proprio lavoro specializzato. Nel corso dell'esercizio l'ATP idrolizzato è immediatamente risintetizzato a partire dall'ADP e dal fosfato. ## Sistemi energetici - Il meccanismo anaerobico alattacido o Sistema ATP-PC - Il meccanismo anaerobico lattacido - Il meccanismo aerobico ## Il sistema anaerobico lattacido Il meccanismo anaerobico lattacido è come una Ferrari. Ha un motore molto potente e un serbatoio di capacità sufficiente per percorrere lunghi tratti di strada prima di doversi rifornire di nuovo. Image describing a red Ferrari. Buona potenza - discreta capacità ## Il sistema anaerobico lattacido o sistema glicolitico Si producono anche due molecole di acido lattico che costituisce il meccanismo limitante della glicolisi: quando si accumula nei muscoli, in seguito a esercizi estremamente intensi, causa fatica muscolare che rende difficoltosa la contrazione. La massima potenza anaerobica lattacida può essere mantenuta per un periodo di tempo compreso tra 30” e 3 minuti. Glucosio -> LA- + H+ + energia Attività a carattere prevalentemente anaerobico lattacido sono: i 400m di corsa, i 100 a stile libero nel nuoto, i 500m nel kayak, ecc. ## Il sistema anaerobico lattacido o sistema glicolitico Il sistema anaerobico lattacido o sistema glicolitico possiede un'elevata potenza e capacità notevolmente superiore rispetto al meccanismo anaerobico alattacido. Permette di ripristinare ATP a partire dalla degradazione del glucosio (glicolisi) cioè idrolisi del glucosio a partire dagli enzimi glicolitici. Dopo 12 reazioni chimiche da una molecola di glucosio si ottengono 2 molecole di ATP. ## Il sistema anaerobico alattacido Il sistema anaerobico alattacido è come un dragster. Esprime una potenza elevatissima ma che si esaurisce in pochi secondi a causa del serbatoio di capacità molto ridotta. Image describing a dragster. Elevata potenza - bassa capacità ## Il sistema anaerobico alattacido o Sistema ATP-PC È il sistema di ripristino energetico più semplice e immediato: raggiunge la massima potenza in meno di un secondo, ma si esaurisce in 3-15 secondi di esercizio (attività di alta intensità e breve durata come salti, lanci, tuffi ecc.). PC -> C+Pi -> Pi + ADP -> ATP Enzima: creatinfosfochinasi ## Il sistema aerobico Nello stesso tempo in cui la fosforilazione ossidativa da una molecola di glucosio produce 36 molecole di ATP, il sistema glicolitico riesce a degradare ad acido lattico 32 molecole di glucosio formando quindi 64 molecole di ATP! Il sistema glicolitico è antieconomico, ma consente di generare grande potenza. ## Il sistema aerobico L'ATP si forma aerobicamente nel processo di fosforilazione ossidativa che avviene nei mitocondri. Per produrre ATP c'è bisogno di idrogeno (fornito dal ciclo di Krebs) che sfrutta l'ossidazione di carboidrati, grassi e proteine. Con la fosforilazione ossidativa partendo da una molecola di glucosio si producono 36 molecole di ATP. ## Il sistema aerobico Glucosio + ossigeno -> anidride carbonica + acqua + energia Acidi grassi + ossigeno -> anidride carbonica + acqua + energia Proteine + ossigeno -> anidride carbonica + acqua + energia ## Tabella riassuntiva | **Fonti energetiche** | **Metabolismo anaerobico alattacido** | **Metabolismo anaerobico lattacido** | **Metabolismo aerobico** | | --- | --- | --- | --- | | | ATP - PC | Carboidrati (glicogeno muscolare ed epatico, glucosio). | Grassi, Carboidrati, Proteine | | **Intervallo di massimo utilizzo nell'esercizio** | 6-8 secondi, dopo di che le scorte di PC nel muscolo sono esaurite. | 8-45 secondi, poi il meccanismo aerobico si accolla la percentuale maggiore di produzione energetica. | Dopo circa 1 minuto di esercizio diventa il meccanismo più importante. Già dopo 5 minuti il 90% dell'energia è prodotta dal metabolismo aerobico. | | **Durata delle scorte per la produzione energetica con questo meccanismo** | 4-6 kcal 6-8 secondi | 1200-2000 kcal 90-120 minuti | 70-100 000 kcal Teoricamente in presenza di depositi di grassi si può continuare l'attività per giorni. | | **Struttura cellulare luogo della risintesi** | Miofibrilla | Citoplasma | Mitocondri | | **Molecole necessarie all'attivazione della risintesi di ATP** | Creatinfosfato (PC) | Carboidrati | Ossigeno | | **Principali fattori limitanti la capacità del meccanismo** | Scarsa disponibilità di PC nel muscolo. | Attività enzimatica, acidificazione del muscolo. | Disponibilità di substrati (grassi, carboidrati, proteine). | | **Principali fattori limitanti la potenza del meccanismo** | Caratteristiche delle fibre muscolari. Attività degli enzimi. | Caratteristiche delle fibre muscolari. Attività degli enzimi. | Trasporto dell'O₂, circolazione del sangue, attività enzimatica e numero dei mitocondri, caratteristica delle fibre muscolari. | ## Il debito d'ossigeno In caso di esercizio intenso, il deficit di O₂ che s'instaura all'inizio della prova verrà pagato al termine della stessa (debito d'ossigeno). Image describing a graph showing oxygen consumption over time during an exercise session. ## Il sistema aerobico Il meccanismo aerobico è come una vecchia 500. Il motore ha una potenza ridotta, ma la capacità del suo serbatoio consente di mantenere il mezzo a lungo in movimento. Image describing an old Fiat 500. Bassa potenza - grande capacità