lunedì, gennaio 24, 2011

MITOCONDRI: generatori di energia

prendendo spunto da una curiosità di Maxrunner, con molta calma mi sono messo alla ricerca di come l'attività di resistenza possa influenzare il livello di mitocondri nei nostri muscoli.
ebbene:
I MITOCONDRI NON SONO DETERMINATI GENETICAMENTE MA POSSONO ESSERE MODIFICATI IN NUMERO, DIMENSIONE E PRODUTTIVITA' CON OPPORTUNI ALLENAMENTI


Quando una cellula assume energia dall’ambiente che la circonda, tale energia si trova sotto forma di energia chimica contenuta nelle molecole di cibo (es. glucosio) o sotto forma di energia luminosa. Tali tipologie di energia devono essere convertite in forme che possano essere meglio utilizzate dalle cellule. Alcuni di questi processi di conversione avvengono nei mitocondri; la forma in cui generalmente viene convertita l’energia è l’ATP.
I mitocondri sono organuli complessi nei quali avviene la respirazione aerobica, un processo che richiede ossigeno e che consiste in una serie di reazioni che trasformano l’energia chimica presente nel Cibo in ATP. Durante la respirazione aerobica gli atomi di ossigeno e carbonio vengono rimossi dalle molecole di cibo, come il glucosio, e convertiti in anidride carbonica ed acqua. i mitocondri sono più numerosi nelle cellule molto attive, che richiedono grandi quantità di energia. Ciascun mitocondrio è costituito da una doppia membrana che dà origine a due compartimenti distinti: lo spazio intermembrana, che si viene a formare tra le membrane interna ed esterna, e la matrice, che è il compartimento circondato dalla membrana interna e contiene gli enzimi che degradano le molecole alimentari e convertono la loro energia in altre forma di energia chimica.
Gli elettroni prodotti dalla reazioni di riduzione del glucosio sia attraverso le fasi glicolisi, della formazione dell’Acetil CoA e del Ciclo dell’Acido Citrico, vengono trasferiti mediante molecole chiamate accettori (NAD e FAD), formando NADH e FADH. Tali componenti entreranno nella catena di trasporto degli elettroni; qui gli elettroni ad alto contenuto energetico dei loro atomi di idrogeno vengono trasferiti da un accettore ad un altro. Tali trasferimenti avvengono attraverso una serie di reazioni che hanno come prodotto finale la produzione di ATP. Tale processo di produzione di ATP prende il nome di fosforilazione ossidativa. Il sistema di trasporto degli elettroni è costituito da una catena di accettori di elettroni che è situato nella membrana mitocondriale interna.
A livello di resa di produzione di ATP, la fosforilazione ossidativa (che avviene nei mitocondri) è notevolmente superiore rispetto all’ossidazione diretta (glicolisi e ciclo dell’acido citrico) del glucosio. Infatti nella fosforilazione ossidativa di producono 32-34 molecole di ATP per molecola di glucosio, contro le 4 molecole di ATP prodotte dall’ossidazione del substrato glucosio.
Ecco quindi l’importanza, negli sport di resistenza, dove la maggior parte dell’energia viene fornita attraverso il metabolismo aerobico (fosforilazione ossidativa), che la muscolatura interessata presenti una buona attività enzimatica ed un’elevata componente mitocondriale all’interno delle singole cellule muscolari.
Il muscolo scheletrico ha la capacità di sottoporsi a maggiori adattamenti in risposta all’allenamento. L’attività di resistenza aumenta la capacità del metabolismo aerobico muscolare che è mediato da un incremento mitocondriale, senza ipertrofia muscolare o incremento nella forza. Per valutare la possibilità che variazioni nel contenuto mitocondriale a livello muscolare siano dovute all’esercizio fisico, piuttosto che mediate geneticamente, sono stati condotti diversi studi su animali che sono stati sottoposti ad allenamento attraverso un programma di corsa su treadmill, con un incremento progressivo della durata e velocità, mantenuto per 12 settimane. Da tale programma è risultato un incremento di circa 2 volte nella capacità muscolare di ossidare piruvato, acidi grassi e corpi chetonici. I mitocondri presenti nei muscoli sottoposti ad allenamento esibivano un incremento nelle reazioni di fosforilazione ossidativa presentando un aumento della capacità di generare ATP. L’aumentata capacità di generare ATP mediante il metabolismo ossidativo è mediata dall’incremento nel livello degli enzimi mitocondriali che catalizzano l’ossidazione degli acidi grassi (FFA), il ciclo dell’Acido Citrico, della catena respiratoria e della sintesi di ATP. Studi mi microscopia elettronica hanno dimostrato che l’aumento della dimensione e del numero di Mitocondri sono coinvolti nel processo di adattamento: tutti i tipi di fibre muscolari sottoposte ad allenamento sono soggette a teli processi adattativi.

L’esercizio di resistenza induce un aumento dei mitocondri; di conseguenza aumenta la capacità muscolare di generare ATP mediante la fosforilazione ossidativa. L’aumento dei Mitocondri comporta una riduzione dell’omeostasi organica durante l’esercizio a livelli sub massimali, come evidenziato da una minore riduzione della Creatin Fosfato e dell’ATP, ridotto aumento di ADP,AMP, fosfato e lattato, minor glicogenolisi ed aumentata capacità di resistere alla fatica. Inoltre ci sono anche modifiche circa l’utilizzazione del substrato energetico, con una diminuzione del glucosio e glicogeno a favore di un aumentato utilizzo di grassi.
Quando un muscolo si contrae l’ATP viene utilizzato con conseguente diminuzione dello stesso e del Creatin Fosfato, di contro si verifica un aumento della concentrazione di ADP, Pi (fosfato inorganico) e AMP. Il trasporto di elettroni nei mitocondri è accoppiato alla sintesi di ATP ed è limitato dalla disponibilità di ADP. L’equilibrio nella concentrazione di ADP, ATP e P che si verifica durante l’esercizio a livelli sub massimali è determinato dal lavoro muscolare e dal quantitativo mitocondriale dei muscoli stessi. Durante l’esercizio la concentrazione di ATP diminuisce e quella di ADP e P aumenta fino a quando la catena respiratoria è sufficientemente attivata per fornire ATP attraverso la fosforilazione ossidativa e bilanciare così il tasso di ATP utilizzato durante la contrazione muscolare. Come risultante dell’aumento di mitocondri, il consumo di ossigeno e produzione di ATP per mitocondrio sono più efficienti nel muscolo allenato. In poche parole con più catene respiratorie mitocondriali la concentrazione di ATP e PC diminuiscono meno, mentre ADP, AMP e P aumentano all’abbassarsi dei livelli di stato stazionario nel muscolo allenato rispetto a quelli non allenati.

Da questo si può concludere che lo sport di resistenza, a livelli sub massimali innescano una serie di processi adattativi nell’organismo che meglio compensano l’aumentata richiesta di energia per la contrazione muscolare.
L’aumento del numero di mitocondri e l’incremento dell’attività degli enzimi catalizzatori delle reazioni della fosforilazione ossidativa consento al muscolo di mantenere a lungo il rapporto ATP/ADP a livelli sufficienti per consentire la contrazione muscolare ripetuta per periodi più lunghi. Inoltre un aumento di mitocondri consente di innalzare la soglia del livello sub massimale dell’esercizio, fornendo al muscolo una maggiore sintesi di ATP. In ultimo, in seguito a stimoli allenanti orientati verso la resistenza, grazie ad un aumento di numero e attività dei mitocondri, di generare una maggiore capacità organica di utilizzare acidi grassi come substrato energetico, per livelli sub massimali di attività.

8 commenti:

theyogi ha detto...
Questo commento è stato eliminato dall'autore.
theyogi ha detto...

i miei mitocondri sono dei lavativi, ecco cosa... ;) a domani!

kaiale ha detto...

ehehe
li svegliamosti micotondri :)
a domani :)

costanza ha detto...

ehm...domani ho giusto l'esame di biochimica! grazie del ripasso!

kaiale ha detto...

bene Costanza:
in bocca al lupo

Anna LA MARATONETA ha detto...

amo i mitocondri...complimenti, scrivi bene...

kaiale ha detto...

grazie Anna,
ci provo a mettere in pratica ciò che si studia :)

Anna LA MARATONETA ha detto...

...hai pubblicato parecchio, immagino...