I sistemi energetici: come il corpo produce energia

Quali sono i 3 sistemi energetici?

Il tuo corpo dispone di tre sistemi energetici che svolgono tutti lo stesso identico lavoro: ricostruire l'ATP, la molecola che i muscoli spendono davvero per contrarsi. Il sistema ATP-PC eroga potenza istantanea per pochi secondi, il sistema anaerobico produce energia rapida per gli sforzi intensi fino a circa due minuti, e il sistema aerobico fornisce un flusso enorme e costante per tutto ciò che dura di più. Non lavorano mai da soli: girano tutti e tre allo stesso tempo, e la miscela cambia semplicemente in base a quanto vai forte e per quanto tempo. Capire questo metabolismo energetico è il primo passo per allenarti con la testa e non a caso.

Ed ecco il punto che quasi tutti si perdono. I tuoi muscoli immagazzinano appena due o tre secondi di ATP in un dato istante. Quindi la vera domanda non è mai "da dove prendo l'energia" ma "quanto in fretta riesco a ricostruirla". Ogni sistema è solo una diversa linea di produzione per lo stesso prodotto, con il proprio carburante e il proprio compromesso tra velocità e capacità. I sistemi veloci si prosciugano in un lampo. Quello paziente, il sistema aerobico, è ciò di cui parla davvero l'endurance.

Gioca con lo slider qui sopra e la logica ti salterà subito agli occhi. Alza l'intensità e i sistemi anaerobici, quelli veloci, si impennano. Riportala a un jogging tranquillo e il sistema aerobico si carica quasi tutto sulle spalle. Quell'unica immagine spiega perché un velocista dei 100 metri e un maratoneta si allenano come se appartenessero a due specie diverse. Stanno alimentando linee di produzione completamente differenti. Su TrainingZones.io quasi tutto ciò che pubblichiamo, dalle tue zone di allenamento al ritmo gara, risale a questi tre sistemi.

Il sistema ATP-PC: potenza istantanea ed esplosiva

Il sistema ATP-PC (chiamato anche fosfagenico o sistema anaerobico alattacido) è la tua sorgente di energia più veloce, e dura all'incirca 10 secondi. Usa la fosfocreatina, un composto immagazzinato proprio dentro il muscolo, per ricaricare l'ATP quasi all'istante. Niente ossigeno, nessun prodotto di scarto, nessuna attesa. È il sistema dietro uno sprint massimale, un sollevamento pesante, un balzo esplosivo o le prime falcate fuori dai blocchi.

Il problema è la dimensione del serbatoio. Accumuli fosfocreatina sufficiente solo per circa 8-12 secondi di lavoro a tutta, e poi è vuoto. Ecco perché nessuno corre un 400 metri alla vera velocità massima: il carburante è semplicemente finito. Il recupero però è rapido. Concedigli due o tre minuti di riposo e il serbatoio si riempie di nuovo, ed è esattamente il motivo per cui velocisti e atleti di forza prendono pause lunghe tra uno sforzo e l'altro.

Per chi fa endurance questo sistema conta più di quanto immagini. È ciò che accende il tuo affondo finale sul traguardo, la tua accelerata su una salita breve, o una partenza veloce prima di sistemarti nel ritmo. Non ci costruirai sopra una maratona, ma lo vorrai a disposizione quando la gara diventa tattica.

Il sistema anaerobico lattacido: energia rapida e il bruciore da lattato

Il sistema anaerobico lattacido (glicolitico) scompone i carboidrati senza ossigeno per produrre ATP in fretta, e domina gli sforzi che vanno grosso modo dai 10 secondi ai 2 minuti. È veloce, ma c'è un prezzo. Scindere il glucosio in questo modo produce solo 2 ATP per molecola, e lascia dietro di sé lattato e ioni idrogeno. Quell'acidità crescente è la sensazione di bruciore e di gambe pesanti che ti prende in un 400 tirato, su una salita ripida o nell'ultimo giro di un 1500.

Un mito da smontare al volo: "anaerobico" non significa "senza respirare". Stai respirando affannosamente per tutto il tempo. Vuol dire soltanto che questa particolare via metabolica non usa l'ossigeno per fabbricare il suo ATP. E il lattato in sé non è il cattivo che la gente crede. È in realtà un carburante utilizzabile che il corpo ricicla non appena l'ossigeno torna a farsi vivo, spedito al cuore, al fegato e alle altre fibre muscolari per essere bruciato. Il vero fattore limitante è l'acidità che si accumula insieme ad esso.

La buona notizia è che questo sistema è altamente allenabile. Più sei in forma, meglio smaltisci il lattato e più alta è l'intensità che riesci a sostenere prima che ti sommerga. Due atleti con lo stesso VO2max possono rendere in modo molto diverso semplicemente perché uno entra in quella zona anaerobica pesante più tardi. È proprio questo che tanto lavoro di qualità sta facendo in silenzio: spostare più in là il confine, così che una fetta maggiore della tua gara resti sul versante aerobico, quello efficiente.

Questo è il sistema che alleni con intervalli brevi e taglienti. Fissa anche un confine molto pratico: il punto in cui passi da prevalentemente aerobico a territorio anaerobico pesante è la tua soglia del lattato, ed è uno dei predittori più solidi della performance di endurance. Se corri a sensazione o a ritmo, mapparlo aiuta parecchio. Puoi verificare dove si collocano i tuoi livelli di sforzo con il nostro calcolatore delle zone di ritmo per la corsa, che allinea i tuoi passi a queste transizioni.

Il sistema aerobico: il tuo motore di endurance

Il sistema aerobico produce ATP bruciando grassi e carboidrati con l'ossigeno, e alimenta praticamente tutto quello che fai oltre i due minuti circa. È lento a entrare in azione rispetto agli altri due, ma la sua capacità è enorme. Dove la glicolisi anaerobica spreme a fatica 2 ATP per glucosio, il sistema aerobico ne ricava circa 30-32. Quell'efficienza è il motivo per cui puoi correre per ore contando su di lui, ed è il motivo per cui costruirlo è tutto il senso del lavoro di base. Su TrainingZones.io torniamo su questo sistema di continuo, perché per chi fa endurance è quello che decide il tuo tetto.

Il sistema aerobico gira anche su hardware reale e fisico che puoi far crescere. I mitocondri che ospitano il ciclo di Krebs si moltiplicano, e i minuscoli capillari che portano l'ossigeno ai muscoli diventano più fitti, quando alleni il sistema con costanza per mesi. È l'adattamento silenzioso che sta dietro a una lunga fase di base, ed è il motivo per cui un motore aerobico ben costruito continua a rendere per anni anziché per settimane.

Il sistema aerobico ha poi un asso nella manica che gli altri non hanno: sa bruciare i grassi. Anche un atleta magro porta con sé decine di migliaia di calorie di grasso, contro forse 90 minuti di carboidrati immagazzinati. Insegnare al corpo ad appoggiarsi ai grassi ai ritmi facili e moderati risparmia quei preziosi carboidrati per quando ti serviranno davvero. È una grossa ragione per cui il lavoro in Zona 2 è così apprezzato, e per cui sembra quasi troppo facile mentre in sordina ti sta ricostruendo il motore.

Dentro il sistema aerobico: glicolisi, ciclo di Krebs e catena di trasporto degli elettroni

Guarda più da vicino: il sistema aerobico è una catena di montaggio a tre stadi dentro le cellule muscolari. Prima, la glicolisi scompone il glucosio in piruvato nel liquido cellulare. Quando c'è ossigeno disponibile, quel piruvato entra nei mitocondri, le centrali energetiche della cellula, dove avviene il lavoro vero.

Il secondo stadio è il ciclo di Krebs (chiamato anche ciclo dell'acido citrico), descritto da Hans Krebs nel 1937, un lavoro che gli valse il Premio Nobel nel 1953. È un anello di otto reazioni nella matrice mitocondriale che strappa elettroni dal tuo carburante e li carica su molecole trasportatrici chiamate NADH e FADH2. Il ciclo di Krebs in sé produce direttamente pochissimo ATP. Il suo compito è passare quei trasportatori carichi allo stadio finale.

Il terzo stadio, la catena di trasporto degli elettroni, è dove viene costruita davvero la maggior parte del tuo ATP, usando l'ossigeno come accettore finale di elettroni. Questo è il vero motivo per cui il sistema aerobico ha bisogno di ossigeno. Il ciclo di Krebs può continuare a girare solo se quella catena continua a tirare via gli elettroni, e può farlo solo in presenza di ossigeno. Se finisci l'ossigeno, l'intera linea si ingorga e ti costringe a passare alla glicolisi anaerobica e al suo lattato. I grassi arrivano nello stesso macchinario, solo da un'altra porta. Il tuo corpo prima libera i grassi immagazzinati e li scinde in acidi grassi liberi, un passaggio chiamato lipolisi. Questi acidi grassi vengono poi tagliati negli stessi frammenti di acetil-CoA attraverso un processo chiamato beta-ossidazione, e si infilano dritti nel ciclo di Krebs, proprio dove finisce anche la via dei carboidrati. Ecco perché gli allenatori dicono che i grassi bruciano nella fiamma dei carboidrati: ti serve un rifornimento costante di carboidrati per tenere il ciclo abbastanza veloce da ossidare i grassi.

Grassi o carboidrati: quale carburante, a quale intensità?

Sia i grassi sia i carboidrati alimentano il tuo sistema aerobico, e l'equilibrio si sposta con l'intensità. A un ritmo facile in Zona 2 potresti ricavare il 60-70 per cento della tua energia dai grassi. Spingi verso la soglia e il corpo vira con decisione sui carboidrati, perché i carbo consegnano ATP più in fretta quando il ritmo lo esige. Quando arrivi al VO2max, stai andando quasi interamente a carboidrati. Questo passaggio, il famoso crossover, è una delle idee più utili dell'allenamento di endurance, ed è esattamente ciò che ti mostra la barra del carburante nel visualizzatore qui sopra.

C'è una conseguenza pratica. Il glicogeno (i tuoi carboidrati immagazzinati) si esaurisce dopo 90 minuti circa di sforzo intenso, e quando succede il ciclo di Krebs rallenta e non riesci a ossidare i grassi abbastanza in fretta da tenere il ritmo. È il muro fisiologico che i maratoneti incontrano intorno ai 30 chilometri. Allenare il metabolismo dei grassi e rifornirti in modo intelligente con i carboidrati durante gli sforzi lunghi sono i due modi per aggirarlo.

È questo che gli allenatori intendono con flessibilità metabolica: la capacità di passare in modo fluido tra grassi e carboidrati man mano che lo sforzo lo richiede, e di appoggiarti ai grassi ogni volta che il ritmo lo consente. Un atleta flessibile risparmia carboidrati ai ritmi facili e moderati, e ha ancora qualcosa nel serbatoio quando la gara si accende. Non è una cosa che sistemi in una singola settimana. Risponde a un lavoro aerobico paziente e costante, ed è uno degli indicatori più chiari di una base di endurance profonda. Se il tuo ritmo facile ti sembra già sostenibile per ore, quella flessibilità sta già facendo il suo dovere in silenzio.

Per vedere davvero in quale sistema ti trovi mentre ti alleni, ti serve un segnale affidabile, e la frequenza cardiaca è quello più accessibile.

La nostra scelta: la fascia toracica Polar H10 è il punto di riferimento per una frequenza cardiaca precisa e in tempo reale. È molto più stabile di un sensore ottico da polso durante gli intervalli, e questo conta quando stai cercando di tenere in gioco un sistema specifico.

Come cambiano i sistemi energetici tra corsa, ciclismo e nuoto

I tre sistemi energetici sono identici in ogni sport, ma il modo in cui li senti e li carichi cambia con la disciplina. Nella corsa il tuo peso corporeo è sempre a bordo, quindi il sistema aerobico si carica una fetta enorme del lavoro e persino i chilometri facili lo costruiscono con costanza. Nel ciclismo puoi lasciarti andare in folle, far esplodere la potenza su una salita e poi recuperare in discesa, così ti tuffi nel sistema anaerobico molto più spesso all'interno di una singola uscita. Il nuoto aggiunge il suo tocco particolare: il trattenere il respiro e la massa muscolare più piccola della parte alta del corpo fanno sì che tu raggiunga quella zona anaerobica, carica di lattato, prima di quanto farebbero mai le tue gambe sulla terraferma.

Per un triatleta è una faccenda enorme. La stessa frequenza cardiaca può stare in un sistema diverso a seconda dello sport, ed è esattamente il motivo per cui le zone si impostano per disciplina e non condivise fra tutte e tre. Un nuotatore si appoggia presto al sistema anaerobico, un ciclista può seppellire uno sforzo anaerobico breve e poi recuperare, e un runner passa gran parte di una seduta immerso in territorio aerobico. Sapere quale sistema prende di mira un dato allenamento, in ciascuno sport, è ciò che trasforma un mucchio casuale di sedute in un piano coerente.

Come i 3 sistemi energetici si mappano sulle tue zone di allenamento

Le tue zone di allenamento sono in realtà una mappa pratica di quale sistema energetico domina a un dato sforzo. Zona 1 e Zona 2 stanno saldamente in territorio aerobico, quello che brucia grassi. Zona 3 e Zona 4 si collocano intorno alla soglia del lattato, dove il contributo anaerobico sale. La Zona 5 è lavoro al VO2max, fortemente anaerobico e alimentato quasi interamente a carboidrati. E i veri sprint stanno sopra a tutto questo, nel regno dell'ATP-PC.

Quella mappatura è ciò che rende l'allenamento a zone così potente. Quando fai una corsa facile stai caricando di proposito il sistema aerobico perché si adatti e cresca. Quando fai una seduta di soglia stai spingendo più in alto il confine tra aerobico e anaerobico. Quando fai ripetute brevi e a tutta stai affinando i sistemi anaerobico e ATP-PC. Ogni seduta è in realtà uno stimolo mirato a una linea di produzione. Su TrainingZones.io costruiamo i nostri strumenti attorno esattamente a questa idea.

Ecco come si presenta tutto questo in una settimana reale. Le tue corse facili stanno in Zona 2 e caricano il sistema aerobico perche cresca. Una seduta settimanale di tempo o soglia sposta il confine dove subentra l'energia anaerobica. Una breve serie di sprint in salita affina i sistemi ATP-PC e anaerobico senza accumulare fatica. Tre sedute diverse, tre linee di produzione diverse, un piano coerente. È tutta qui la filosofia dietro gli strumenti di TrainingZones.io: abbina la seduta al sistema che vuoi sviluppare.

Il modo più semplice per metterlo in pratica è conoscere le tue zone di frequenza cardiaca personali e allenarti dentro di esse di proposito. Puoi calcolarle in un minuto con il nostro calcolatore delle zone di frequenza cardiaca, e per i runner che preferiscono il ritmo, il calcolatore della velocità critica inchioda il confine aerobico-anaerobico nei tuoi numeri personali. Capisci i tuoi sistemi energetici, poi allena ciascuno di proposito, e la tua endurance smette di essere un mistero e diventa qualcosa che puoi costruire.

Domande frequenti sui sistemi energetici

Quali sono i 3 sistemi energetici?

I tre sistemi energetici sono il sistema ATP-PC (fosfagenico), il sistema anaerobico (glicolitico) e il sistema aerobico (ossidativo). Producono tutti ATP per la contrazione muscolare, ma su scale di tempo diverse: secondi, minuti e ore rispettivamente. Girano tutti e tre allo stesso momento, e sono intensità e durata a decidere quale fornisce la maggior parte della tua energia.

Quale sistema energetico viene usato per primo?

Il sistema ATP-PC viene usato per primo. Attinge alla fosfocreatina immagazzinata per rigenerare l'ATP all'istante, senza ossigeno e senza lattato, e alimenta grosso modo i primi 10 secondi di sforzo massimale. Man mano che si spegne, subentra il sistema anaerobico, e oltre i due minuti circa il sistema aerobico diventa dominante.

Correre è aerobico o anaerobico?

Correre è prevalentemente aerobico non appena superi un paio di minuti, il che copre tutto dai 5K alla maratona. Gli sforzi brevi e veloci come uno sprint sui 100 o 400 metri sono in gran parte anaerobici. In pratica stai sempre usando un mix, e più corri veloce più ti sposti dal versante aerobico verso quello anaerobico.

Quanto dura il sistema ATP-PC (anaerobico alattacido)?

Il sistema ATP-PC dura all'incirca 8-12 secondi di sforzo massimale prima che le sue scorte di fosfocreatina si esauriscano. Si ricarica entro circa due o tre minuti di riposo, ed è il motivo per cui velocisti e atleti di forza prendono recuperi lunghi tra le ripetute.

Qual è la differenza tra sistema aerobico e anaerobico?

Il sistema aerobico usa l'ossigeno per bruciare grassi e carboidrati, producendo circa 30-32 ATP per glucosio in modo lento e sostenibile. Il sistema anaerobico fabbrica ATP dai carboidrati senza ossigeno, producendo solo 2 ATP per glucosio ma molto rapidamente, al costo di lattato e acidità che ti costringono a rallentare.

Quale sistema energetico brucia più grassi?

Il sistema aerobico è l'unico che brucia grassi, e lo fa al massimo alle intensità basse e moderate come la Zona 2. Ai ritmi facili i grassi possono fornire il 60-70 per cento della tua energia. Man mano che l'intensità sale, il corpo si sposta verso i carboidrati perché consegnano ATP più in fretta.

Riferimenti

• Gastin, P.B. (2001). Energy system interaction and relative contribution during maximal exercise. Sports Medicine, 31(10):725-741.
• McArdle, W.D., Katch, F.I., Katch, V.L. (2015). Exercise Physiology: Nutrition, Energy, and Human Performance, 8th ed. Wolters Kluwer.
• Nelson, D.L., Cox, M.M. (2017). Lehninger Principles of Biochemistry, 7th ed. W.H. Freeman.