I sistemi energetici sono sistemi utilizzati dagli esseri viventi per produrre l’energia di cui l’organismo necessita. Questa energia viene utilizzata in condizioni di riposo per mantenere in vita l’organismo (metabolismo basale), ed in condizioni di attività fisica.
Abbiamo già discusso della definizione di energia Energia e metabolismo e della sua trasformazione da parte del nostro organismo La respirazione aerobica La respirazione anaerobica. Adesso riporteremo quello che è stato detto nella pratica sportiva.
La classificazione dei sistemi energetici è data dal modo in cui viene trasformata l’energia, possiamo così distinguere tre diversi sistemi energetici:
- aerobico;
- anaerobico lattacido;
- anaerobico alattacido.
Ognuno di questi sistemi presenta queste caratteristiche:
- potenza, il tasso di energia prodotta nell’unità di tempo;
- capacità, la quantità totale di energia prodotta;
- latenza, tempo necessario per ottenere la massima potenza;
- ristoro, tempo necessario per la ricostruzione del sistema.
Il sistema energetico aerobico
Il sistema energetico aerobico chiamato anche sistema energetico ossidativo, trasforma l’energia in presenza di ossigeno. I substrati energetici utilizzati sono gli zuccheri (glicogeno e glucosio), i lipidi ed in minima parte anche le proteine.
La trasformazione di energia che utilizza come substrato gli zuccheri si chiama glicolisi aerobica, mentre la trasformazione di energia che utilizza i grassi si chiama lipolisi aerobica. In condizioni di riposo o per sforzi di bassa intensità l’energia viene trasformata per mezzo della lipolisi aerobica. Quando invece gli sforzi fisici si fanno più intensi l’energia viene trasformata dal meccanismo della glicolisi aerobica.
Quando l’organismo passa da uno stato di riposo ad uno di attività intensa, il fabbisogno di energia non viene coperto dal metabolismo aerobico. L’iniziale lentezza che si osserva nella captazione di ossigeno si pensa sia dovuta ad una risposta lenta del sistema circolatorio. Il tempo di latenza del sistema aerobico è di circa 2 minuti. In queste condizioni l’organismo è costretto ad utilizzare l’energia fornita dal metabolismo anaerobico; si viene a creare così il debito di ossigeno.
Il metabolismo aerobico ha una bassa potenza e una grandissima capacità, questo sistema è virtualmente inesauribile. I grassi rappresentano la maggior riserva di energia e sono in grado di fornire 50000 kcal, mentre i carboidrati circa 1200 kcal. Da quanto appena scritto si potrebbe pensare che per gli atleti che praticano sport di resistenza aerobica sia più vantaggioso aumentare le riserve lipidiche con una dieta basata prevalentemente sui grassi. Sebbene la combustione dei lipidi fornisca al corpo 9 kcal/g rispetto alle 4 kcal/g dei carboidrati, quello che conta non è il valore assoluto ma quello ottenuto per litro di ossigeno.
Per ogni grammo di sostanza vengono prodotte 5,1 kcal dagli zuccheri, 4,5 kcal dai grassi e 4,7 kcal dalle proteine. Per una stessa quantità di ossigeno la combustione dei carboidrati produce più energia. Quindi, anche se i grassi sono molto importanti nelle discipline di resistenza, specie negli sport di lunga durata come la maratona, non dobbiamo dimenticare il ruolo dei carboidrati.
Il tempo di ristoro delle riserve energetiche dopo il carico è variabile, dipende dalla durata, dall’intensità dello sforzo e dalla dieta. Nel caso di un allenamento intenso che solleciti in maniera importante le riserve di glicogeno, le stesse necessitano di 46 ore per tornare ai livelli massimi.
Il sistema energetico anaerobico alattacido
Il sistema energetico anaerobico alattacido fornisce energia al corpo in assenza di ossigeno. L’energia è spendibile sin da subito (non c’è tempo di latenza) ed è fornita dalle riserve di ATP e CP che si trovano nei muscoli. Questo è il sistema energetico più potente che abbiamo a disposizione, riesce a fornire una grande quantità di energia in brevissimo tempo.
Essendo il più potente però è anche il più breve. Le riserve energetiche di ATP e di CP muscolari sono molto scarse, sufficienti a coprire un fabbisogno di circa 10 secondi. Il ristoro dopo il carico è molto rapido, una buona parte del CP viene ripristinato dopo pochi secondi, e dopo pochi minuti le riserve di ATP e CP sono ai livelli iniziali (3-5 per l’ATP e 8 per il CP).
Questo sistema è impiegato in tutti quegli sport dove la forza massima e la potenza sono preponderanti, ad esempio la pesistica olimpica, il salto in alto od il lancio del peso.
Il sistema energetico anaerobico lattacido
Anche il sistema energetico anaerobico lattacido trasforma l’energia in assenza di ossigeno. La differenza sta nella produzione di una sostanza chiamata acido lattico. Questo sistema utilizza l’energia del glucosio nel sangue e del glicogeno nei muscoli per produrre l’ATP necessario. Il glicogeno muscolare è più efficace del glucosio in quanto produce più ATP e non ha bisogno di essere trasportato dal sangue.
La potenza di questo sistema energetico è intermedia così come la sua capacità. La durata di produzione di energia varia tra 15 secondi e due minuti, con un picco tra i 30 ed i 45 secondi. Questo sistema interviene in sforzi di elevata intensità subito in successione al sistema anaerobico alattacido, oppure quando in un lavoro aerobico superiamo la soglia del massimo consumo di ossigeno.
L’attività lattacida si blocca quando il pH scende a circa 6,3. L’enzima fosfofruttochinasi che regola la glicolisi anaerobica viene inibito dagli ioni idrogeno che si formano parallelamente alla produzione di lattato. L’inibizione della glicolisi rappresenta un meccanismo di difesa in quanto se vi fosse una ulteriore diminuzione del pH si attiverebbero i lisosomi che demolirebbero componenti cellulari, portando ad una autodigestione.
Il tempo di ristoro dopo il carico dipende soprattutto dalla capacità di eliminazione del lattato, di norma 1-3 ore. Il destino del lattato prodotto è già stato descritto in un vecchio articolo (La respirazione anaerobica).
Contributo dei sistemi energetici
Di seguito viene riportata una tabella che mostra la variazione del contributo dei sistemi energetici appena visti in base alla durata dell’attività. È importante ricordare che i sistemi energetici non lavorano a compartimenti stagni, ma sono coinvolti contemporaneamente con contributi e velocità diverse.
| Tempo | % anaerobico | % aerobico |
| 15″ | 88% | 12% |
| 30″ | 73% | 27% |
| 45″ | 63% | 37% |
| 60″ | 55% | 45% |
| 90″ | 44% | 56% |
| 120″ | 37% | 63% |
| 180″ | 27% | 73% |
| 240″ | 21% | 79% |
Classificazione delle attività sportive
Di seguito viene illustrata una tabella che mostra alcune attività sportive in base al sistema energetico prevalente.
| Attività | Caratteristiche | Discipline |
| Attività ad impegno aerobico | Durata superiore ai 4 minuti. Energia fornita principalmente dal metabolismo aerobico | Nuoto: 800 m, 1500 m Atletica: 3000 siepi, 5000 m, 10000 m, maratona |
| Attività ad impegno anaerobico lattacido | Durata tra 20 e 45 secondi. Intensa richiesta di forza muscolare | Atletica: 200 m, 400 m Culturismo Nuoto: 50 m |
| Attività ad impegno anaerobico alattacido | Durata 1-10 secondi. Attività con sforzi brevi ed intensi, importanti accelerazioni. | Pesistica olimpica Atletica: Lanci, salti, 100 m, 110 ostacoli |
| Attività ad impegno misto | Alternanza tra fasi aerobiche ed anaerobiche | Calcio Tennis Sport da combattimento Rugby |