Cicli di sintesi dell'ATP nel lavoro muscolare
Sintesi e conservazione dell' ATP : L'energia per la sintesi di ATP è data dalla scissione dell'Idrogeno in elettroni e protoni. L'idrogeno è trasportato dalla matrice ialoplasmatica al mitocondrio dal coenzima NAD+ che legatosi alla molecola di H diviene NADH . Gli elettroni entrati nel mitocondrio passano attraverso una serie di reazioni chimiche che gli permettono di rilasciare la loro energia che successivamente viene conservata nella molecola di ATP. La sintesi dell' ATP è a carico dell' enzima ATP-sintetasi a partire da ADP (adenosindifosfato) e Pi (fosfato inorganico). L'energia accumulata nel legame chimico di una mole di ATP viene invece liberata da un 'altro enzima, ATP-asi che scinde la mole in ADP e Pi. Questo molto in generale. Più in dettaglio i cicli di produzione energetica per la sintesi di ATP sono:
Cicli di sintesi dell'ATP nel lavoro muscolare:
1)Anaerobico alattacido : Tra il momento della contrazione muscolare e l'afflusso di sangue ai tessuti vi è un intervallo di tempo in cui il muscolo non viene ossigenato. La contrazione in questo lasso di tempo è a carico del “creatinfosfato” (CP), composto da creatina e Pi, che ricostituisce le scorte di ATP partendo da ADP e Pi. Ma anche il CP ha scorte muscolari limitate. Terminato tale processo si entra nella seconda fase che può essere interessata dalla presenza o meno dell' ossigeno. Così si ha :
2)Anaerobico lattacido : ( Glicolisi anaerobia ) Il glucosio viene degradato da enzimi solubili in 2 molecole di “acido piruvico”. In assenza di ossigeno l' ac. Piruvico è ridotto ad acido lattico utilizzando una molecola di NADH. Tale trasformazione è definita “fermentazione lattica”. Questo ciclo viene utilizzato quando il sangue non raggiunge rapidamente i tessuti a seguito di uno sforzo violento; è un processo che sprigiona forte energia, ma per breve tempo (120''). Ii problema sta nello smaltimento dell'acido lattico proporzionalmente a quanto ne viene prodotto, difatti accumulandosi provoca l' acidosi (acciaiamento) che inibisce la capacità contrattile dei miofilamenti. Il ciclo produce 4 moli di ATP e ne costa 2.
3)Aerobico ossidativo : Sostanze organiche ( acido piruvico, acidi grassi, aminoacidi) son degradate per ossidazione ad anidride carbonica e acqua con l'intervento di ossigeno molecolare. Il processo avviene nei mitocondri e l'energia liberata viene utilizzata per la sintesi di molecole di ATP che diffondono dal mitocondrio alla matrice ialoplasmatica. Il processo avviene nel seguente modo e produce 36 moli di ATP:
Le sostanze organiche attraversano la membrana mitocondriale dove vengono trasformate in acetato che legandosi al Coenzima A formano un complesso denominato “Acetil-Coenzima A” (acetil-CoA). L' acetil-CoA si condensa con l'acido Ossalacetico e diviene citrato che entra nel ciclo dell'acido citrico o “ciclo di Krebs”. I prodotti di questo ciclo sono anidride carbonica e idrogeno. Quest' ultimo viene preso da nucleotidi accettori di H (NAD+ ; FAD+) e trasportato nelle creste mitocondriali che scindono gli atomi H in elettroni e protoni (o ioni idrogeno). Gli elettroni interagiscono con l'ossigeno molecolare formando acqua, mentre i protoni entrano nel complesso proteico “ATP-sintetasi” che sintetizza ATP poi diffuso dalla matrice mitocondriale all' esterno ( matrice ialoplasmatica). Gli unici prodotti di scarto sono anidride carbonica e acqua
Contrazione muscolare : Avviene per lo scorrimento dei filamenti sottili ( composti da actina e troponina) sui filamenti spessi ( composti da miosina). Questo scorrimento avviene per l'interazione actina-miosina.
Ruolo dell' ATP : La miosina è legata ad una mole di ATP formando il complesso “miosina-ATP” successivamente idrolizzato in ADP dall' enzima “adenosintrifosfatasi”( ATPasi).
Giunto l'impulso nervoso il complesso miosina-ADP si lega all' actina liberando ADP che provoca un cambiamento nella configurazione e porta allo scorrimento dei 2 filamenti e dunque alla contrazione.
L' acido lattico, prodotto di scarto, inibisce il legame miosina-actina e ci da la sensazione di totale impotenza.
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