AREA BIOMEDICA dalla bioenergetica al campo · 20/03/2011 1 Antonio Gianfelici Istituto di Medicina e Scienza dello Sport “A. Venerando”- C.O.N.I. - Roma CORSO NAZIONALE PER MAESTRI

20/03/2011

1

Antonio GianfeliciIstituto di Medicina e Scienza dello Sport “A. Venerando”- C.O.N.I. - Roma

CORSO NAZIONALEPER MAESTRI

dalla bioenergeticaal campo

AREA BIOMEDICA

La bioenergetica

Studia i meccanismi che sono alla base delle

trasformazioni e degli scambi di energia che avvengono negli organismi viventi.

Nelle reazioni chimiche che avvengono in soluzione un

sistema può essere definito come l’insieme di tutti i reagenti, i prodotti, il solvente e l’atmosfera vicina,

cioè di tutto ciò che sta in una certa regione dello

spazio.

Se un sistema non scambia né energia né materia con

il suo ambiente viene detto isolato; al contrario se

scambia energia e materia viene detto aperto

Corso per MaestriNazionali della FIT

…dalla bioenergetica al campo…

Metabolismi

Metabolismo Aerobico

Metabolismo Anaerobico Alattacido

Metabolismo Anaerobico Lattacido

Classificazione degli Sports

Fattori Limitanti i MetabolismiLa Fibra MuscolareAdattamenti centrali e periferici

Corso per Maestri Nazionali della FIT

Antonio Gianfelici Antonio Gianfelici Antonio Gianfelici Antonio Gianfelici ---- Istituto di Medicina e Scienza dello Sport Istituto di Medicina e Scienza dello Sport Istituto di Medicina e Scienza dello Sport Istituto di Medicina e Scienza dello Sport ---- C.O.N.I. C.O.N.I. C.O.N.I. C.O.N.I. ---- RomaRomaRomaRoma

Le due principali forme di energia importanti per losport sonol’energia meccanicae l’energia chimica.

Lo sport implica movimento, che è energia meccanica.

L’energia chimica è immagazzinata all’interno delnostro organismo ed è utilizzata per produrremovimento.

Con gli alimenti si introducono strutture chel’organismo non è in grado di sintetizzare ecombustibili dalla cui metabolizzazione si ricavanoenergiae precursori per i processi di biosintesi.


Antonio Gianfelici - Istituto di Medicina e Scienza dello Sport - C.O.N.I. - Roma

ATP

ADP + Pi

Produzione di energia

dal catabolismo

di carboidrati, lipidi

e proteine

Consumo energetico:

• Biosintesi macromolecole

• Contrazione muscolare

• Trasporto attivo

• Termogenesi



I metabolismiI metabolismiI metabolismiI metabolismi

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I metabolismiI metabolismiI metabolismiI metabolismi

Nella produzione d’energia avremo un diverso impiego Nella produzione d’energia avremo un diverso impiego Nella produzione d’energia avremo un diverso impiego Nella produzione d’energia avremo un diverso impiego dei diversi metabolismi in base alla durata (dei diversi metabolismi in base alla durata (dei diversi metabolismi in base alla durata (dei diversi metabolismi in base alla durata (capacitàcapacitàcapacitàcapacità) ed ) ed ) ed ) ed

all’intensità (all’intensità (all’intensità (all’intensità (potenzapotenzapotenzapotenza) del gesto atletico richiesto) del gesto atletico richiesto) del gesto atletico richiesto) del gesto atletico richiesto

POTENZAPOTENZAPOTENZAPOTENZA

Quantità massima d’energia sviluppata nell’unità di Quantità massima d’energia sviluppata nell’unità di Quantità massima d’energia sviluppata nell’unità di Quantità massima d’energia sviluppata nell’unità di tempotempotempotempo

Massima nell’ alattacido (Massima nell’ alattacido (Massima nell’ alattacido (Massima nell’ alattacido (3333....5 5 5 5 M ATP/min.), M ATP/min.), M ATP/min.), M ATP/min.),

Intermedia nel lattacido (Intermedia nel lattacido (Intermedia nel lattacido (Intermedia nel lattacido (1111....5 5 5 5 M ATP/min.) M ATP/min.) M ATP/min.) M ATP/min.)

Bassa nell’ aerobico (Bassa nell’ aerobico (Bassa nell’ aerobico (Bassa nell’ aerobico (1111....0 0 0 0 M ATP/min.).M ATP/min.).M ATP/min.).M ATP/min.).

CAPACITÀCAPACITÀCAPACITÀCAPACITÀ

Quantità totale d’energia sviluppabile:Quantità totale d’energia sviluppabile:Quantità totale d’energia sviluppabile:Quantità totale d’energia sviluppabile:

0000....6 6 6 6 moli d’ATP per l'alattacido,moli d’ATP per l'alattacido,moli d’ATP per l'alattacido,moli d’ATP per l'alattacido,1111....2 2 2 2 moli d’ATP per il lattacido moli d’ATP per il lattacido moli d’ATP per il lattacido moli d’ATP per il lattacido

infinita quella del sistema aerobico.infinita quella del sistema aerobico.infinita quella del sistema aerobico.infinita quella del sistema aerobico.

Istituto di Medicina e Scienza dello Sport Corso per Maestri Nazionali della FIT


L’importanza che ha il sistema del fosfageno per l’attività fisica e perlo sport è evidente nei potenti scatti di partenza dei veloci sti, deigiocatori di football, dei saltatori in alto e dei lanciator i di pesi, nonchédi tutti i gesti atletici simili che richiedono pochi second i per essereeffettuati. Nel Tennis….?????

ADENOSINA P P P ADENOSINA P P

METABOLISMOANAEROBICO LATTACIDO

Istituto di Medicina e Scienza dello Sport

La demolizione del glucosio, unozucchero a 6 atomi di carbonio, in 2molecole di piruvato avviene in 10tappe, le prime 5 delle qualicostituiscono la fase preparatoria .

la seconda fase, definita delrecupero energetico, comporta aduna resa netta di 2 molecole di ATPper molecola di glucosio entratanella via metabolica. L’energia èconservata mediante la formazionedi due molecole di NADH permolecola di glucosio.

GlicolisiNella glicolisi una molecola di glucosio viene

degradata in una serie di reazioni catalizzate da enzimi per produrre due molecole del

composto a tre atomi di carbonio piruvato. Durante le reazioni sequenziali una parte dell’energia libera rilasciata dal glucosio viene

convertita in ATP e NADH.

Rappresenta la via centrale per il catabolismo del

glucosio, praticamente, in tutte le cellule, attraverso questa via passa il flusso più

consistente di atomi di carbonio.

In alcuni tessuti, ERITROCITI, MIDOLLA RENALE,

CERVELLO, SPERMATOZOI, la demolizione del glucosio attraverso la glicolisi è la sola o la principale fonte di energia metabolica





Gli esercizi che utilizzano il metabolismo aerobico sono qu ellieffettuati per durate elevate (maratona, ciclismo su strad a, sci difondo). Nel Tennis…..?????

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Perdita di liquidi in attività di lunga durata

• Fino a 2-3 l/h

• Fino al 10% del peso corporeo

• Un maratoneta può perdere 5 l

• Un calo del 4-5% del peso corporeo comporta una riduzione della capacità di prestazione del 20-30%

0

2

4

6

8

10

Alterata regolazione termica

Perdita di acqua (% peso)

2%

2-4 %

4-6 %

> 6 %

DISIDRATAZIONE

Ridotta resistenza muscolare

Calo di forza. Crampi muscolari

Colpo di calore

ASPETTO NEUROMUSCOLARE:

Fenomeni di fatica nella trasmissione dell'impulsonervoso;

Capacità della fibra muscolare di rispondere allostimolo (squilibrio elettrolitico intercompartimentale).

…nel TennisImpegno metabolico alternato

LA FATICA

ASPETTO METABOLICO:

Capacità dei diversi sistemi di assicurare unaveloce e continua resintesi della fosfocreatina;

Adeguato smaltimento del lattato prodotto;

Continuo rifornimento energetico per tutta ladurata della prestazione.

Dal Monte, 1969

CLASSIFICAZIONE DEGLI SPORT

PREVALENTEMENTE ANAEROBICI

PREVALENTEMENTE AEROBICI

ALTERNATO AEROBICO-ANAEROBICOPOTENZA

DESTREZZA

AEROBICO-ANAEROBICI MASSIVI

ELEMENTI DI FISIOLOGIA APPLICATA ALLO SPORT

CLASSIFICAZIONE DEGLI SPORT

...caratteristica fisiologica fondamentale è stata

individuata nell’alternanza di fasi gioco ad impegno

metabolico di tipo prevalentemente anaerobicoe di momenti in cui prevale un impegno metabolico di

tipo aerobico.

ELEMENTI DI FISIOLOGIA APPLICATA ALLO SPORT

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FISIOLOGIA APPLICATA ALLO SPORT

SISTEMA MUSCOLARE

Il muscolo è costituito da fibre muscolari (striate)

MUSCOLO

FIBRE MUSCOLARI


Ogni fibra è formata da unità funzionali: le miofibrille

FIBRA MIOFIBRILLE

SISTEMA MUSCOLARE


Andersen e Henrickson, 1977, J. Physiol

SISTEMA MUSCOLAREFISIOLOGIA APPLICATA ALLO SPORT

Bergh, , Med. Sci. Sports, 1978

Massimo Consumo d’O2Composizione Fibre M.

20 20 404060 60 8080 0

% fi

bre

lent

e

SISTEMA MUSCOLARE

Il consumo d’ossigeno aumenta man mano che aumenta ilfabbisogno cellulare e, in caso di lavoro muscolare, via viache aumenta l’intensità dell’esercizio. Esiste tuttavia unlimite massimo, individuale, che rappresenta la massimapotenza della macchina umana di sviluppare energiaattraverso la via ossidativa, che viene comunemente definitamassimo consumo di ossigeno.


SISTEMA CARDIOCIRCOLATORIO

MASSIMO CONSUMO DI OSSIGENO (V’O 2max)


SISTEMA CARDIOCIRCOLATORIOPORTATA CARDIACA

L’ingrandimento volumetrico del cuore è senza dubbio ilfenomeno più importante nel determinismo dell’aumento dellagettata sistolica e della portata cardiaca. Ciò avvienesoprattutto negli atleti che praticano sport aerobici o diresistenza, nei quali il volume cardiaco totale può ancheraddoppiarsi, passando dai 600-800 ml del soggetto sedentarioa 1300-1500 ml.

La Portata Cardiaca è la quantità di sangue che il cuore pompain un minuto nella circolazione

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SISTEMA CARDIOCIRCOLATORIOFREQUENZA CARDIACA

Nel corso della vita, laFC a ripososi riduce progressivamenteda 130-150 bpm alla nascita fino a 55-65 bpm.La FC massima diminuisce da 205-210 bpm nell'etàprepuberale a valori di 150 bpm nelle età più avanzate.

Questa è una delle ragioni più importanti del calo delleprestazioni cardiovascolari con l'invecchiamento.Una stima indiretta della FCmax può essere effettuatasemplicemente basandosi sull'età del soggetto, sottraendo l'etàin anni al valore di 220 (FCmax teorica)


SISTEMA CARDIOCIRCOLATORIOMASSIMO CONSUMO DI OSSIGENO

30

40

50

60

70

80

90

Sci di fondo

Calcio

Danza sportiva

ml·kg

-1·min

-1

Pattinaggio

Elevati livelli di V’O 2max sono caratteristici degli atletipraticanti le discipline sportive di lunga durata o di mezzofondo

30

40

50

60

70

Gallozzi Gianf Gianf + Pasq Carlson Buti Ell iot

51.0± 4.3

57.5± 5.5

Medicina dello Sport - Vol 59 - Dicembre 2006

Tennis: Aspetti FisiologiciGallozzi C, Mirri G.

V’O 2max (ml/kg/min)

Atle

ti N

az

Atle

ti N

az

56.3± 6.5

69.9± 6.3

60.3± 6.3

Aus

tral

iani

Pre

pube

re

Pra

tican

ti co

rsa

Atle

ti N

az e

Dile

tt

57.9± 7.3



Un elevato V’O2max è un fattore indispensabile per

l'ottenimento di buone performance ma non è sufficiente da

solo a garantirne il raggiungimento.



MASSIMO CONSUMO DI OSSIGENO (V’O 2max)

Il V’O 2max è una misura globale ed integrata di tutti quei

meccanismi che presiedono al trasporto dell'O2 fino alla sua

utilizzazione all'interno degli organi a ciò deputati a livello

muscolare.

presenza all’interno della fibra di una quantità di

organuli (mitocondri) ed enzimi propri del sistema

aerobico



CAPACITÀ DI UTILIZZO DELL’O 2

diffusione del gas dai capillari alla cellula muscolare٧

٧

CAPILLARIZZAZIONE

Quantità di capillari intorno alla singola fibra muscolare

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Ipertrofia concentrica soprattutto del setto IV


SISTEMA CARDIOCIRCOLATORIOADATTAMENTI DEL SISTEMA ANAEROBICO

٧

Lieve riduzione della FC a riposo

Lieve aumento della GS a riposo e da sforzo

Lieve aumento del diametro di TUTTI i vasi sanguigni

٧

٧

٧

CARDIOVASCOLARI

2 0 0 0

2 2 5 0

2 5 0 0

2 7 5 0

U n de r 1 2 U n de r 1 4 U n de r 1 6

El e v a to

M e di o

M i ni mo

Test di Cooper - Potenza aerobica

Femmine

Metripercorsi

2 5 0 0

2 7 5 0

3 0 0 0

3 2 5 0

U n de r 1 2 U n d e r 1 4 U n de r 1 6

El e v a t o

M e di o

M i ni mo

Test di Cooper - Potenza aerobica

Maschi

Metripercorsi

Letteratura Scientifica

1,22±0,2155.1±±±±11,329.3±3.3

2.07±±±±0.9145±±±±6.229,1±±±±5.6

1.53±±±±0.65M:24.2±±±±6 2.0F: 23.1 6±±±±3.0

3.8±±±±2.0

2.36±±±±1.2144.7±±±±13.2

2.59±±±±1.02143.5±±±±12.4

2.06±±±±0.5145±±±±19.8

2.15147.6±±±±10.5

143.1±±±±13.927.4±±±±5.5

LA (mM)

FC (bpm)

V’O2(ml/kg/min)Autore

Modello Funzionaledel Tennis

Seliger

Weber

Kindermann

Schmitz

Bergeron

Ferautti

Smekal

Mendez-Villan.

IMSS/FIT Coni

IntZAngPh. 73

EJAPh 01

EJAPh 03

AmJMed 02

EJAPh 01

BrJSpMed 97

MedSciSpEx 01

BrJSpMed 07

89

Rivista - Anno

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