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Albert Einstein, nella sua infinita saggezza, ha scoperto che l'energia totale di un oggetto è uguale alla massa dell'oggetto moltiplicato per il quadrato della velocità della luce. La sua formula per l'energia atomica, E = mc2, è diventata la formula matematica più riconosciuta del mondo. Secondo la sua equazione, ogni modifica dell'energia di un oggetto provoca una modifica della massa di quel oggetto. La modifica dell'energia può venire in molte forme, tra cui meccaniche, termiche, elettromagnetiche, chimiche, elettriche o nucleari. L'energia è tutto intorno a noi. Le luci della tua casa, un forno a microonde, un telefono, il sole; tutte trasmettono energia. Anche se l'energia solare che riscalda la terra è piuttosto diversa dall'energia utilizzata per eseguire una collina, l'energia, come dice la prima legge della termodinamica, non può essere né creata né distrutta. È semplicemente cambiato da una forma all'altra.
Come molti altri animali, l'uomo produce ATP attraverso tre percorsi metabolici che consistono in molte reazioni chimiche catalizzate: il sistema di fosfagene, la glicolisi e il sistema aerobico. Quale percorso i tuoi clienti utilizzano per la produzione primaria di ATP dipende da come hanno rapidamente bisogno e quanto ne hanno bisogno. Il sollevamento di pesi pesanti, per esempio, richiede molto più tempo di fare jogging sul tapis roulant, richiedendo l'affidamento a diversi sistemi energetici. Tuttavia, la produzione di ATP non è mai ottenuta con l'uso esclusivo di un sistema energetico, ma dalla risposta coordinata di tutti i sistemi energetici che contribuiscono a diversi gradi.
Quando l'ossigeno non viene fornito abbastanza velocemente per soddisfare le esigenze dei muscoli (glicolisi anaerobica), si verifica un aumento degli ioni idrogeno (che fa diminuire il pH muscolare; una condizione chiamata acidosi) e di altri metaboliti (ADP, Pie potassio). L'acidosi e l'accumulo di questi altri metaboliti causano una serie di problemi all'interno dei muscoli, tra cui l'inibizione di specifici enzimi coinvolti nel metabolismo e nella contrazione muscolare, l'inibizione del rilascio di calcio (il fattore scatenante della contrazione muscolare) dal suo sito di immagazzinamento nei muscoli e interferenza con le cariche elettriche dei muscoli (Enoka & Stuart 1992; Glaister 2005; McLester 1997). Come risultato di questi cambiamenti, i muscoli perdono la capacità di contrarsi in modo efficace e la produzione di forza muscolare e l'intensità dell'esercizio diminuiscono alla fine.
Il sistema aerobico che comprende il Ciclo di Krebs (chiamato anche il ciclo acido citrico o ciclo TCA) e il catena di trasporto di elettroniUtilizza glucosio nel sangue, glicogeno e grassi come combustibili per risintetizzare l'ATP nei mitocondri delle cellule muscolari (vedere la barra laterale "Caratteristiche del sistema energetico"). Data la sua posizione, viene anche chiamato il sistema aerobico respirazione mitocondrialeQuando si utilizzano carboidrati, il glucosio e il glicogeno vengono prima metabolizzati attraverso la glicolisi, con il piruvato risultante utilizzato per formare acetil-CoA, che entra nel ciclo di Krebs. Gli elettroni prodotti nel ciclo di Krebs vengono quindi trasportati attraverso la catena di trasporto degli elettroni, dove vengono prodotti ATP e acqua (un processo chiamato fosforilazione ossidativa) (Robergs & Roberts 1997). La completa ossidazione del glucosio attraverso la glicolisi, il ciclo di Krebs e la catena di trasporto degli elettroni produce 36 molecole di ATP per ogni molecola di glucosio scomposta (Robergs & Roberts 1997). Pertanto, il sistema aerobico produce 18 volte più ATP rispetto alla glicolisi anaerobica da ciascuna molecola di glucosio.
A seguito della formazione di acetil-CoA, il metabolismo dei grassi è identico al metabolismo dei carboidrati, con l'acetil-CoA che entra nel ciclo di Krebs e gli elettroni vengono trasportati alla catena di trasporto di elettroni per formare ATP e acqua. L'ossidazione degli acidi grassi liberi produce molte più molecole di ATP rispetto all'ossidazione del glucosio o del glicogeno. Ad esempio, l'ossidazione del palmitato acido grasso produce le molecole 129 di ATP (Brooks et al. 2000). Non c'è da meravigliarsi che i clienti possano sostenere un'attività aerobica più lunga di quella anaerobica!
Capire come viene prodotta l'energia per l'attività fisica è importante quando si tratta di programmare l'esercizio alla giusta intensità e durata per i tuoi clienti. Quindi la prossima volta che i tuoi clienti finiscono con un allenamento e pensano: "Ne ho molti energia, Saprai esattamente dove l'hanno preso.
I clienti si scaldano e si raffreddano prima e dopo ogni allenamento.
Sistema di fosfagene
Un allenamento efficace per questo sistema è costituito da sprint brevi e molto veloci sul tapis roulant o sulla bici della durata di 5 15 secondi con 3 5 minuti di riposo tra ciascuno. I lunghi periodi di riposo consentono il completo rifornimento di creatina fosfato nei muscoli in modo che possa essere riutilizzato per l'intervallo successivo.
La glicolisi
Questo sistema può essere addestrato utilizzando intervalli veloci che durano i secondi 30 a minuti 2 con un periodo di recupero attivo due volte il periodo di lavoro (1: 2 rapporto tra lavoro e riposo).
Sistema aerobico
Mentre il sistema fosfageno e la glicolisi sono meglio addestrati con gli intervalli, perché questi sistemi metabolici vengono enfatizzati solo durante le attività ad alta intensità, il sistema aerobico può essere addestrato sia con esercizio fisico che con intervalli.
Brooks, GA, et al. 2000. Fisiologia dell'esercizio: Bioenergetica umana e sue applicazioni.Mountain View, CA: Mayfield.
Enoka, RM, & Stuart, DG 1992. Neurobiology of muscle fatigue. Journal of Applied Physiology, 72 (5), 1631 48.
Glaister, M. 2005. Lavoro con sprint multipli: risposte fisiologiche, meccanismi di affaticamento e influenza della capacità aerobica.Medicina dello sport, 35 (9), 757 77.
Hochachka, PW, Gunga, HC e Kirsch, K. 1998. Il nostro fenotipo fisiologico ancestrale: un adattamento per la tolleranza all'ipossia e per le prestazioni di resistenza? Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze, 95, 1915 20.
Hochachka, PW, & Monge, C. 2000. Evoluzione della fisiologia della tolleranza all'ipossia umana.Gli avanzamenti nella biologia sperimentale e medica, 475, 25 43.
McLester, JR 1997. Contrazione muscolare e affaticamento: il ruolo dell'adenosina 5′-difosfato e del fosfato inorganico.Medicina dello sport, 23 (5), 287 305.
Robergs, RA & Roberts, SO 1997. Esercizio fisico: esercizio fisico, prestazioni e applicazioni cliniche. Boston: William C. Brown.
Le informazioni qui riportate su "Tre sistemi di energia metabolica" non intende sostituire un rapporto individuale con un professionista sanitario qualificato o un medico autorizzato e non è una consulenza medica. Ti incoraggiamo a prendere decisioni sanitarie basate sulla tua ricerca e collaborazione con un professionista sanitario qualificato.
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