Se vi allenate con i pesi credendo di consumare chissà quante chilocalorie ad ogni sessione, siete fuori strada.
Il dispendio calorico provocato da una sessione di allenamento con i pesi è argomento molto dibattuto.
La richiesta energetica dell’organismo, è alimentata in base alla tipologia e all’intensità dello sforzo dalle biomolecole provenienti dal cibo, dalle quali
l’organismo estrae i substrati che verranno utilizzati per rigenerare le molecole di adenosintrifosfato(ATP).
I cibi introdotti vengono digeriti attraverso processi fisiologici e poi metabolizzati e rielaborati tramite processi biochimici. Dai carboidrati si ricava il glucosio, dalle proteine gli aminoacidi, dai lipidi gli acidi grassi ed il glicerolo.
Questi substrati sono precursori dell’acetilCoA, molecola che conduce alla rigenerazione di ATP.
Il coenzima A, come tutti i coenzimi, rappresenta un supporto biochimico per favorire l’attività enzimatica, in quanto gli enzimi abbassano la barriera energetica delle reazioni, consentendone la riuscita in tempi compatibili con la vita.
Il coenzima A funge da trasportatore del gruppo funzionale acetile, che deriva dalla degradazione delle biomolecole (carboidrati, proteine e grassi), che nel corso dei processi metabolici subiscono una graduale perdita di atomi di carbonio fino a raggiungere una molecola composta da soli due atomi di carbonio, che appunto è il gruppo acetile.
Il coenzima A possiede un atomo di zolfo molto affine con uno dei due atomi di carbonio dell’acetile e legandolo forma il complesso acetilCoA, metabolita capace di attraversare le membrane biologiche compartimentali intracellulari, raggiungendo le sedi in cui viene utilizzato come precursore metabolico per la produzione di molecole utilizzate per la produzione di ATP, dal quale il corpo ricava energia per ogni processo vitale.
Dal potenziale d’azione che conduce all’attività neuro-muscolare alla contrazione muscolare vera e propria, dalla degradazione delle biomolecole quali proteine, carboidrati e grassi alla produzione endogena delle macromolecole cellulari quali proteine, polisaccaridi, lipidi e acidi nucleici a partire dai precursori amminoacidi, zuccheri, acidi grassi e basi azotate, l’ ATP rappresenta il fornitore ufficiale di energia chimica.
La molecola di acetilCoA è fondamentale per garantire l’equilibrio energetico di ogni cellula dell’organismo e consente la rigenerazione dell’ ATP attraverso la respirazione cellulare.
La beta ossidazione degli acidi grassi conduce a questo composto. La glicolisi conduce a questo composto.
L’organismo non fa altro che selezionare la via metabolica opportuna per decomporre i macronutrienti introdotti con la dieta.
I METABOLISMI ENERGETICI
I metabolismi energetici che l’organismo sfrutta per svolgere le proprie funzioni, dipendono dall’intensità dello sforzo e la resa di ogni metabolismo, in base all’intensità, è limitata ad una determinata quantità di tempo.
Per determinare la resa è necessario compiere il lavoro alla medesima intensità.
Supponiamo di iniziare a correre e di essere in grado di fare i 60 metri in circa 7-8 secondi.
Questo sforzo è alimentato dalle riserve di adenosintrifosfato per i primissimi secondi e dalla sua capacità di recuperare i gruppi fosfato al ritmo di 73 millimoli al secondo (la millimole è la millesima parte della mole.
La mole è una costante che viene utilizzata per quantificare il peso di sostanze composte da miliardi di particelle come le molecole. Ad esempio una mole di fosfato pesa 95 g ed è composta da miliardi di molecole di fosfato, composte a loro volta da miliardi di singole unità di fosforo e ossigeno).
Oltre il tempo limite non è più possibile mantenere l’intensità dello sforzo e quindi bisogna ridurre la velocità (intensità) per continuare a correre. In questo caso lo sforzo sarà alimentato dal metabolismo anaerobico del glucosio al ritmo di 39 millimoli al secondo.
La quantità di energia di questa via metabolica è molto più duratura, consentendo di mantenere quell’intensità per ben tre minuti.
A questo punto, più o meno, avremmo corso per circa 1 km. Superata questa soglia la resa energetica dimezza e se si vuole continuare a correre è necessario ridurre ancora la velocità per consentire all’organismo di sfruttare la via metabolica della glicolisi aerobica, che ha una resa energetica che procede al ritmo di 17 millimoli al secondo, continuando ad alimentare lo sforzo per 50 minuti e arrivare a percorrere una distanza di circa 10 km.
Ogni volta che una soglia metabolica è arrivata a saturazione, è stato necessario ridurre la velocità e quindi l’intensità. (Ovviamente non è possibile esprimere le massime rese dei metabolismi anaerobici consecutivamente, poiché i sottoprodotti di scarto che si accumulano nelle cellule acidificano l’ambiente, riducendo drasticamente la capacità contrattile dei muscoli, quindi occorre smaltire le scorie per qualche minuto in condizioni aerobiche).
Ipotizzando per assurdo di essere in grado di correre tutti i 10 km alla velocità iniziale, alimentata dal metabolismo anaerobico alattacido, ci vorrebbero 20 minuti per completare l’attività. Se fosse fisiologicamente possibile in molti potrebbero fare a meno di automobili e mezzi pubblici per gli spostamenti quotidiani. In questo caso il consumo calorico si aggirerebbe intorno alle 4500 kcal.
Come???
Si, sarebbero QUATTROMILA CINQUECENTO kcal in venti minuti, perché in quei 7-8 secondi in cui il corpo ricorre alle riserve in stoccaggio di ATP ed alla sua rigenerazione tramite fosfati, la resa totale è di ½ mole, circa 3,7 kcal. Lavorare a ritmo di mezza mole di ATP per 1200 secondi (20 minuti), richiede un consumo energetico di tutte quelle kcal. Sarebbe come fare 300 ripetizioni consecutive di squat con il 2-3 rm.
Ovviamente questo non è possibile, perché uno sforzo nella zona d’intensità del 2-3 rm di squat, essendo completamente anaerobico alattacido, richiede molti minuti di recupero in modalità aerobica, ovvero stando fermi o al massimo trascinandosi lentamente qua e la.
È molto probabile che nell’arco di quei venti minuti sia possibile ripetere lo sforzo, in base alle capacità di recupero, dalle 4 alle 6 volte. In questo caso il consumo calorico si aggirerebbe intorno alle 15-20 kcal (di fatti l’allenamento per la forza non consuma un cazzo…).
RICHIESTA ENERGETICA DELL’ALLENAMENTO CON I PESI FINALIZZATO ALLO STIMOLO DELL’IPERTROFIA
Passiamo però alla richiesta energetica di allenamenti adatti per stimolare massimamente la risposta ipertrofica della muscolatura scheletrica. In questo caso la richiesta energetica dei muscoli che lavorano è favorita da una combinazione del metabolismo anaerobico dell’ATP-creatinfosfato e del glucosio.
La quantità di energia totale garantita dalla saturazione del metabolismo glicolitico anaerobico, consente una resa di circa 50 kcal per tre minuti di lavoro consecutivo. Tuttavia difficilmente si lavora sotto carico per tutto quel tempo, perché la resistenza utilizzabile sarebbe troppo bassa per reclutare le unità motorie a soglia alta maggiormente predisposte alla crescita.
Se questa via metabolica consuma circa 17 kcal al minuto, e noi lavoriamo per 25 secondi, la combinazione dei due metabolismi dovrebbe decretare un dispendio di circa 10 kcal.
“Solo” DIECI chilocalorie per serie (in media), significa che 20 serie consumano 200 kcal. Contemplando un recupero medio di due minuti ed il tempo necessario a svolgere le serie, si impiegano 50 minuti in media a completare una sessione del genere.
Se si esce in bici e si pedala a 35 km/h per 30 km, si consumano circa 700 kcal attraverso il metabolismo glicolitico aerobico (massimo della resa possibile di questa via metabolica).
Chiaro quindi che a parità di tempo, camminando per 50 minuti consumo la stessa quantità di kcal. Essendo che viene utilizzata la via metabolica della beta ossidazione degli acidi grassi, che ha una resa incredibile in termini di quantità di tempo (4 milioni di millimoli per un tempo di 7 giorni), ma è molto lenta poiché richiede 6,5 millimoli di ATP al secondo (19,5 moli in 50 minuti), con il mio peso corporeo consumo circa 200 kcal e rotti. Paradossalmente camminando per 24 ore di fila, si consumerebbero “solo” 4000 chilocalorie, poi dipende da peso corporeo per una stima accurata.
Ad ogni passaggio alla via metabolica che rende di più in termini di energia totale, ma meno in quantità di energia fornita per unità di tempo, si può notare che le rese dimezzano. Stando completamente fermi, o muovendosi in modalità bradipo, si consumano circa 2,5/3 millimoli di ATP al secondo, quindi nell’arco di 24 ore siamo intorno alle 1500/2000 kcal (dicesi metabolismo basale).
PRODUZIONE DI GLUCOSIO IN CONDIZIONI ANAEROBICHE E AEROBICHE
Il metabolismo del glucosio conduce alla formazione di acido piruvico.
In assenza di ossigeno (a pensarci bene mentre si sollevano pesi o si pedala in salita al massimo dello sforzo possibile l’atto di respirare non risulta così fisiologico) questo composto non può essere convertito in acetilCoA per entrare nel ciclo di Krebs, perché senza ossigeno non può avvenire la respirazione cellulare.
L’unica via possibile è la fermentazione lattica. L’acido lattico è un composto tossico per la cellula, quindi fino a quando è possibile, viene convertito in lattato perdendo un protone (H+) nel citosol della cellula.
L’amminoacido alanina svolge un ruolo molto importante nello svolgimento della gluconegenesi nei tessuti muscolari e nel fegato.
In queste due sedi può dare origine al ciclo glucosio-alanina.
Questo ciclo consiste nel trasporto dello scheletro carbonioso a tre atomi del piruvato dal muscolo al fegato.
Il muscolo sottoposto ad intensa attività anaerobica può convertire il piruvato prodotto dalla glicolisi in alanina ad opera dell’enzima alanina transaminasi muscolare.
Raggiunto il fegato l’alanina verrà convertita nuovamente in piruvato dall’alanina transaminasi epatica.
Il piruvato verrà impiegato nella gluconegenesi.
Per questo motivo la via metabolica della glicolisi anaerobica ha una resa che si estende per tre minuti.
Questo ci consente di pedalare per una salita molto ripida, di correre i 1000 metri piani o di eseguire una serie discendente di leg press accumulando più di cinquanta ripetizioni.
In fase di glicolisi anaerobica si verifica un altro processo metabolico indispensabile per trarre energia; il ciclo di Cori.
Il lattato prodotto dai muscoli a seguito della glicolisi anaerobica giunge al fegato per essere riconvertito in glucosio attraverso la gluconegenesi.
Questo processo è molto più lento, ma consente di recuperare parte dell’energia spesa nella glicolisi anaerobica.
Vi siete chiesti come sia possibile continuare a compiere ripetutamente sforzi considerevoli in anaerobiosi, anche quando le riserve glucidiche dell’organismo hanno subito un consistente depauperamento?…
RIPRISTINO DELLE RISERVE ENERGETICHE ATTRAVERSO LA RIELABORAZIONE DEI NUTRIENTI
Gli organismi che dipendono dall’ossidazione di composti organici, per sopravvivere, necessitano biomolecole e ossigeno.
L’ossigeno è l’accettore finale di particelle derivate dal metabolismo delle biomolecole.
Però prima che queste particelle arrivino all’ossigeno per lasciare l’organismo o essere impiegate in altri processi metabolici, saranno acquisite e scaricate da diverse molecole in modo da incanalare tutti gli elementi necessari nei complessi cellulari che rigenerano ATP.
Ogni substrato da cui viene estratta energia biologica per poi essere accumulata nei legami tra i gruppi fosfato dell’adenosintrifosfsto, subisce diverse reazioni chimiche che lo conducono alla formazione del gruppo acetile.
Questo poi andrà a legarsi al coenzima A per formare acetilCoA.
Ogni giorno l’energia estratta dalle biomolecole viene utilizzata per ricaricare l’equivalente del nostro peso corporeo di ATP (ribadisco, l’ EQUIVALENTE DEL NOSTRO PESO CORPOREO…).
Sono circa 160 moli per un fabbisogno calorico di 3000 kcal. Una mole di ATP pesa ben 508 g/mol, sommando le masse molari del ribosio, dell’adenina e dei gruppi fosfato.
L’energia contenuta nelle biomolecole e misurata in kcal, non può essere tutta immagazzinata sottoforma di ATP, ma parte di questa viene energia dispersa sottoforma di calore e serve a mantenere l’omeostasi termica dell’organismo.
La caloria è la quantità di energia da somministrare per portare un grammo d’acqua distillata da 14,5 °C a 15,5 °C alla pressione di 1 atm. Una kcal equivale a 1000 calorie.
L’estrazione dell’energia è una reazione che necessita l’ossigeno.
Ogni giorno oltre all’acqua ed al cibo ingeriti, vengono inalati dai 300 ai 450 litri di ossigeno. Durante le fasi di sforzo la quantità inalata nell’unità di tempo aumenta incredibilmente. Le kcal effettive liberate dall’idrolisi di una mole di ATP equivalgono a 7,3 kcal/mol e corrispondono più o meno al 40% delle kcal contenute nei substrati (biomolecole).
Una mole di glucosio (180 g e 720 kcal) consente di rigenerare 36 moli di ATP (144 kcal) attraverso la respirazione cellulare nel ciclo di Krebs.
Da una mole di palmitico (256 g e 2300 kcal), un acido grasso a 16 atomi di carbonio, si ottengono 106 moli di ATP (773,8 kcal) attraverso la β-ossidazione, serie di quattro reazioni ripetuta sette volte.
Come già detto l’ossidazione degli acidi grassi che compongono i trigliceridi dei nostri tessuti di riserva, ma anche quelli contenuti nei cibi che consumiamo, è un processo che richiede ossigeno, che strappa elettroni a queste biomolecole per trasferirli su altre molecole che cederanno questi elettroni alla catena respiratoria per rigenerare ATP.
La rigenerazione di ATP in condizioni normali (a riposo) ha ritmi diversi a seconda del substrato e della via metabolica intrapresa.
La glicolisi aerobica e la β-ossidazione hanno ritmi di ripristino abbastanza lunghi.
Se come substrato è utilizzato il glucosio, per ricavare 36 moli di ATP occorrono 10 ore.
Se il substrato sono gli acidi grassi liberi (palmitico), per ottenere le 106 moli occorrono più di 35 ore.
Per estrarre le stesse kcal contenute in una mole di palmitico occorrono quasi 3 moli di glucosio e più di 30 ore per estrarre tutta l’energia contenuta in esse.
La media risultante è circa 4500 kcal (1800 immagazzinate sottoforma di ATP) ogni 34 ore, 3100 (1200 sottoforma di ATP) in 24 ore.
In condizioni di glicolisi anaerobica, come avviene durante un movimento contro resistenza, in 30 secondi si può rigenerare una mole di ATP.
CONCLUDENDO
Può sembrare assurdo ma un’estenuante sessione con i pesi di 50 minuti/1 ora consuma più o meno quanto la camminata a parità di tempo (5-5,5 km/h), solo che la camminata la si può protrarre praticamente all’infinito, mentre con i pesi ad un certo punto bisogna fermarsi (e magari fare una camminata per recuperare prima ossigenando i tessuti…)!
Di Scilipoti Nino