Glicolisi anaerobica e decarbossilazione ossidativa del piruvato, Università San Raffaele Roma

Università San Raffaele Roma

Docente Sara Baldelli

Lezione Glicolisi Anaerobica e Decarbossilazione ossidativa del piruvatoU Università San Raffaele Roma Sara Baldelli

Glicolisi e attività fisica

Il prodotto finale della glicolisi è l'acido piruvico. L'acido piruvico può essere sia incanalato attraverso un processo chiamato il ciclo di Krebs o convertito in acido lattico. Tradizionalmente, se il prodotto finale è l'acido lattico, il processo è denominato glicolisi anaerobica, se il prodotto finale rimasto è il piruvato, il processo è denominato glicolisi aerobica. AlimentazioneSportiva,it

Glucosio

membrana ceadiare Citosol NAD ATP Glicolisi NADH presence di Duligena NACH NADH Piruvato NAD' - ATP Ameruo d ATP ATP Milocondrio Lattato CO2 HJO

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Metabolismo anaerobico lattacido

Il metabolismo anaerobico lattacido è un "meccanismo fisiologico" cellulare deputato alla produzione di energia. Questo sistema energetico è infatti in grado di produrre ATP in ambiente ANAerobico mediante l'attivazione della GLICOLISI anaerobica (utilizzando il glucosio e NON altri substrati).

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Metabolismo anaerobico lattacido

2 ATP 2 acetil-CoA glicolisi acido glucosio 2 piruvico LDH 2 NADH acido 2 lattico 2 NAD+

Con il metabolismo anaerobico lattacido, da una molecola di glucosio si ottengono 2 molecole di ATP + acido LATTICO; Ciò lo differenzia dal metabolismo anaerobico ALATTACIDO (che a partire dal CP NON produce alcun "scarto" metabolico).

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Metabolismo anaerobico lattacido

Le caratteristiche principali:

• E' un sistema che utilizza l'energia liberata dalla demolizione di molecole di glucosio che si trova nelle fibre muscolari o depositato nel fegato sotto forma di glicogeno;
• Il glucosio viene "bruciato" in assenza di ossigeno (anaerobico)
• Oltre alla produzione di energia, si ha la produzione di acido lattico (lattacido)

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Metabolismo anaerobico lattacido e attività fisica

Quando l'esercizio fisico si protrae nel tempo e l'atleta ha esaurito, tutte le scorte di CP presenti nel muscolo e quindi non può più ricostituire l'ATP con le proprie riserve chimiche, non cessa la sua attività, ma riesce a continuarla perché subentra il sistema dell'acido lattico o glicolisi (in assenza di O2), che produce appunto l'Acido Lattico (sostanza tossica, il cui accumulo nei muscoli provoca fenomeni di affaticamento che costringono l'atleta a ridurre l'intensità dello sforzo, fino al blocco totale dell'attività muscolare).

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Metabolismo anaerobico lattacido

Questo meccanismo, che utilizza l'energia liberata dalla demolizione delle molecole di GLUCOSIO (presenti nei muscoli) e di GLICOGENO (accumulato nel fegato) tramite reazioni chimiche accelerate da particolari enzimi, permette la ricostituzione di ATP ma produce anche acido lattico.

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Metabolismo anaerobico lattacido

Il processo anaerobico lattacido è di fondamentale importanza per compiere prestazioni fisiche nelle specialità sportive dove lo sforzo è sub-massimali e di durata compresa tra i 40 - 45 secondi e i 4 minuti circa

Fegato sotto forma di glicogeno

ACIDO LATTICO Accumulato nei muscoli GLICOGENO ZUCCHERI + ENZIMI energia liberata Sforzi di media durata 15" - 45" Intensità elevata + ADP ATP

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Acido Lattico

• Quando nel muscolo l'acido lattico supera certe quantita', la contrazione diviene piu' difficoltosa e dolorosa e subentra la fatica muscolare.
• L'uso del meccanismo lattacido per produrre energia per ricostriure atp, dipende dalla quantita' di acido lattico che i muscoli sono in grado di tollerare.

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Acido Lattico

• Questa capacita' di tollerare l'acido lattico puo' essere aumentata con l'allenamento restando un meccanismo limitato (1 minuto / 2 minuti)
• Dopo la sua produzione l'acido lattico viene in parte "riciclato" in glicogeno dal fegato, una parte viene eliminata attraverso l'urina o il sudore ed una parte distrutta

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A cosa serve?

Il metabolismo anaerobico lattacido è una "capacità" utile soprattutto alla contrazione muscolare richiesta da:

• Sforzi rapidi e da subito intensi che non possono essere sostenuti SOLO dal metabolismo aerobico. Ad esempio: forza e forza resistente (sollevamento di sovraccarichi per un tempo superiore a 10-15 secondi), velocità e resistenza alla velocità (fase terminale di un scatto di corsa massimale), qualsiasi esecuzione di forza e velocità con recuperi INCOMPLETI.

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A cosa serve?

• Sforzi prolungati ma di intensità superiore alla soglia anaerobica. Ad esempio: tutte le attività di tipo aerobico che necessitano uno o più incrementi dell'intensità di esercizio: salite o volate nel ciclismo, mezzofondo della corsa, passo gara del canottaggio, passo gara della canoa, ecc.

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Sistema ATP-CP (anaerobico alattacido)

Questo meccanismo si innesca in assenza di O2 e senza formazione di Acido lattico nei muscoli, utilizzando una molecola altamente energetica immagazzinata nel muscolo la creatinfosfato o fosfocreatina (CP).

ATP C+P [creatina] MOVIMENTO METABOLISMO ANAER. ALATTACIDO CICLO CONSUMO/RISINTESI DI ATP CP ADP + P (fosfocreatina) La CP in seguito allo stimolo nervoso libera una grande quantità di energia scindendosi in creatina (C) e fosforo (P), quest'ultimo con l'ADP va a riformare riformare l'ATP.

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Sistema ATP-CP (anaerobico alattacido)

• Questo processo di ricostruzione di ATP è molto rapido, quasi simultaneo, purtroppo la quantità di CP presente nel muscolo è relativamente limitata e si esaurisce in brevissimo tempo (8- 10 secondi).
• Questo sistema consente al muscolo di eseguire contrazioni molto rapide, anche d'intensità massimale, ma per periodi di tempo assai limitati (corse di velocità fino a 100 mt., salti, lanci etc.) che richiedono un impiego d'energia massimale.

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Sistema ATP-CP (anaerobico alattacido)

L'energia spesa viene ripristinata dopo circa 3 minuti. L'utilizzazione di questo sistema può andare ben oltre gli 8-10 secondi qualora l'impiego muscolare sia tale da non richiedere la massima potenza del processo, ma percentuali più basse (durata massima 40 - 45 secondi).

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Meccanismo aerobico

Quando lo sforzo si protrae per piu' di 2' e dura sino a qualche ora interviene per la ricostruzione dell'atp l'energia prodotta da un meccanismo che brucia l'ossigeno (aerobico) e' lento ad entrare in azione ma puo' mantenere il lavoro per molto tempo: il meccaniso aerobico. ESSO PER PRODURRE ATP USA: - COME CARBURANTE ZUCCHERI E GRASSI - COME COMBUSTIBILE L'OSSIGENO (aerobico) LASCIA SCORIE NON TOSSICHE PER IL LAVORO MUSCOLARE: - ANIDRIDE CARBONICA CHE VIENE ELEIMINATA CON LA RESPIRAZIONE - ACQUA ESPULSA COL SUDORE

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Meccanismo aerobico

• Un limite del meccanismo aerobico risiede nelle caratteristiche dell'organismo: attività dell'apparato cardiorespiratorio, quantità di capillari nel muscolo (capillirizzazione), capacità' del muscolo di reclutare ossigeno, tali caratteristiche fisiche sono migliorabili con l'allenamento.
• Altro limite sta nelle riserve di zuccheri e grassi presenti nell'organismo, migliorabile con una dieta adatta.

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Piruvato

NADH CO2 CO2 NAD+ Acetaldeide Lattato Acetil CoA NADH NAD+ Etanolo Ulteriore ossidazione

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Decarbossilazione ossidativa del piruvato

La decarbossilazione ossidativa del piruvato è una via metabolica che converte il piruvato in acetil- coenzima-A. È una reazione che avviene nel mitocondrio poiché il piruvato è trasportato all'interno della matrice mitocondriale.

Membrana esterna

-Cresta Matrice Membrana interna Glucosio Piruvato CO MATRICE 1 2 Piruvato Acetil-CoA NADH NADH ČITOSÓL CO. NADH 3 CO FADH, ATP H,0 K H 4 1 Glicolisi. H ADP K ADP H ADP 20 + P P ATP ATP ATP Fosforilazione ossidativa Glicolisi Anaerobica e Decarbossilazione ossidativa del piruvato 19 di 30 H H 2 Decarbossilazione ossidativa del piruvato 3 Ciclo di krebs MEMBRANA INTERNA MEMBRANA . ESTERNAU Università San Raffaele Roma Sara Baldelli

Trasporto del piruvato dal citosol nella matrice mitocondriale

Citosol m.m.e m.m.i. Matrice 0 O H* H 0-0 H+ H CH, + piruvato Pyruvate H H H* H- H* H H H+ H' In condizioni di normale apporto di O2 il piruvato entra nei mitocondri attraverso un trasportatore di membrana specifico e viene trasformato in AcetilCoA dal complesso enzimatico della PIRUVATO DEIDROGENASI mitocondriale

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