Fonti di energia e tipi di fibre

Un muscolo immagazzina ATP sufficiente solo per pochi secondi di contrazione: deve quindi continuare a produrne.

Un piccolo serbatoio

Ogni ciclo dei ponti trasversali e ogni pompa del calcio consumano ATP, ma una fibra muscolare ne contiene abbastanza solo per pochi secondi di contrazione. Deve rigenerarlo quasi alla stessa velocità con cui lo usa. Le cellule muscolari lo fanno in tre modi, diversi per rapidità e durata.

Fosfocreatina: i primi secondi

In un muscolo a riposo, l'ATP disponibile cede un gruppo fosfato a una molecola chiamata creatina, formando fosfocreatina. All'inizio della contrazione, l'enzima creatina chinasi trasferisce il fosfato all'ADP, rigenerando ATP. La reazione è molto rapida, ma la riserva è piccola e dura solo circa 15 secondi di lavoro.

Glicolisi: rapida ma poco efficiente

Segue la glicolisi, che degrada il glucosio senza bisogno di ossigeno. Il glucosio proviene dal sangue o dal glicogeno immagazzinato nel muscolo. La glicolisi è più lenta della fosfocreatina e poco efficiente: ogni molecola di glucosio fornisce un guadagno netto di soli due ATP, più due molecole di acido piruvico. Se l'ossigeno scarseggia, l'acido piruvico viene trasformato in acido lattico: ciò permette alla glicolisi di continuare e può contribuire alla fatica. Da sola, la glicolisi può alimentare circa un minuto di attività, sufficiente per sforzi brevi e intensi.

Respirazione aerobica: lenta e costante

In presenza di ossigeno, i mitocondri degradano completamente glucosio, acido piruvico e acidi grassi in anidride carbonica e acqua. Questa respirazione aerobica produce circa 30 a 32 ATP per molecola di glucosio, molti più della glicolisi, ma è più lenta e richiede un apporto costante di ossigeno. Fornisce circa il 95 percento dell'ATP usato dai muscoli a riposo o durante un lavoro moderato. Una proteina chiamata mioglobina conserva una piccola riserva di ossigeno all'interno delle fibre. Dopo uno sforzo intenso, la respirazione resta rapida per un po', perché serve ossigeno aggiuntivo per ripristinare ATP e fosfocreatina e smaltire l'acido lattico. Questo fabbisogno aggiuntivo è detto debito di ossigeno.

Perché i muscoli si affaticano

La fatica muscolare significa che un muscolo non riesce più a rispondere pienamente ai segnali del sistema nervoso. Le cause non sono del tutto comprese. Sono stati associati alla fatica la diminuzione dell'ATP, la diminuzione del pH cellulare e gli squilibri di sodio e potassio che alterano il rilascio di calcio. Anche il sistema nervoso distribuisce il lavoro: nei compiti lunghi e costanti alcune unità motorie riposano mentre altre sono attive.

Tre tipi di fibre

Le fibre muscolari scheletriche differiscono per velocità di contrazione e modalità di produzione dell'ATP. Le fibre ossidative lente (SO) si contraggono lentamente e dipendono dalla respirazione aerobica. Sono sottili, ricche di mitocondri e capillari e rese rosse dalla mioglobina. Sviluppano una tensione modesta, ma resistono a lungo: sono adatte a mantenere la postura. Le fibre ossidative rapide (FO) si contraggono velocemente, ma usano ancora soprattutto ossigeno: sviluppano più tensione e si affaticano un po' prima; sono adatte a movimenti come camminare. Le fibre glicolitiche rapide (FG) sono spesse, immagazzinano molto glicogeno e dipendono dalla glicolisi. Sono chiare, producono contrazioni rapide e potenti e si affaticano presto. Le fibre rapide scindono l'ATP a una velocità circa doppia rispetto a quelle lente: per questo i loro ponti trasversali compiono il ciclo più rapidamente. La maggior parte dei muscoli contiene tutti e tre i tipi, in proporzioni adatte al proprio compito.

Disattiva ATP nel modello per vedere che cosa significherebbe esaurirlo a livello dei ponti trasversali.

Questo è materiale didattico su come è fatto e come funziona il corpo. Non è un consiglio medico e non serve a diagnosticare o curare nessuno.