Bioenergetica. Istruttore - Allenatore Roma, 18 Febbraio 2017

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1 Istruttore - Allenatore Roma, 18 Febbraio 2017 Bioenergetica Ivan Cirami Istituto di Medicina e Scienza dello Sport C.O.N.I. - Roma Resp. Regionale Pallavolo Csain Lazio ASD Fisio&Sport - Decimo Roma Pallavolo

2 METABOLISMI ENERGETICI Il muscolo in attività richiede un costante rifornimento di ATP 1. dal citoplasma = ATP > ADP quindi la Fosfocreatina (PCr) ADP > ATP (15 sec.) 2. altre molecole, provenienti dal tessuto epatico e adiposo, sono mobilizzate attraverso la circolazione (CARBOIDRATI E LIPIDI) 3. Se le richieste energetiche muscolari superano la produzione di ATP possibile tramite la fosforilazione ossidativa, interviene la glicolisi anaerobica a produrre ATP a partire dal glicogeno.

3 METABOLISMI ENERGETICI alcune nozioni il metabolismo anaerobico produce ATP con velocità 2,5 superiore a quello aerobico; per molecola di glucosio: anaerobico 2 ATP, aerobico ATP; i metabolismi lavorano in concomitanza ma con impegno percentualmente variabile in funzione dell intensità dell esercizio. il glicogeno accumulato nel fegato e nei muscoli fornisce energia per circa 2000 Kcal (pari a 20 miglia di corsa) i maratoneti per soddisfare la richiesta energetica utilizzano gli acidi grassi che riescono a fornire circa Kcal

4 METABOLISMI ENERGETICI COMPORTAMENTO ORMONALE Alcuni ormoni influenzano il metabolismo dei grassi e del glucosio: AUMENTANO il Glucagone (Insulina), il Cortisolo, le Catecolamine (epinefrina e norepinefrina), il GH. Cortisolo, Catecolamine e Gh, convertono i Trigliceridi in Acidi Grassi e Glicerolo Cortisolo, Catecolamine e Glucagone, mobilizzano il glicogeno epatico e aumentano il glucosio plasmatico..e l'insulina??? sappiamo che l insulina agisce come regolatore abbassando i livelli plasmatici di glucosio, sappiamo anche che i muscoli hanno bisogno di glucosio

5 METABOLISMI ENERGETICI COMPORTAMENTO ORMONALE Durante l esercizio l'attività simpatica (probabilmente) delle cellule beta del pancreas inibiscono la secrezione d insulina limitando così la captazione di glucosio da cellule non muscolari

6 METABOLISMI ENERGETICI COMPORTAMENTO CARDIOCIRCOLATORIO Portata cardiaca 25 L/min Portata cardiaca 5 L/min

7 METABOLISMI ENERGETICI METABOLISMO ANAEROBICO ALATTACIDO METABOLISMO ANAEROBICO LATTACIDO METABOLISMO AEROBICO

8 METABOLISMI ENERGETICI Nella produzione d energia avremo un diverso impiego dei diversi metabolismi in base alla durata (capacità) ed all intensità (potenza) del gesto atletico richiesto capacità Quantità totale d energia sviluppabile: 0.6 moli d ATP per l'alattacido, 1.2 moli d ATP per il lattacido infinita quella del sistema aerobico. potenza Quantità massima d energia sviluppata nell unità di tempo Massima nell alattacido (3.5 M ATP/ min.), Intermedia nel lattacido (1.5 M ATP/ min.) Bassa nell aerobico (1.0 M ATP/min.).

9 ANAEROBICO ALATTACIDO 1. Sfrutta il CREATINFOSFATO (CP) presente nel muscolo, che per effetto dello stimolo nervoso si scinde liberando fosforo, creatina, energia. 2. Avviene in assenza di ossigeno e non produce acido lattico.

10 ANAEROBICO ALATTACIDO E Caratterizzato Da: Elevata potenza. Rapidissima risposta senza ritardi. Ridotta autonomia (< 10 sec.). Nessuna produzione di scorie. Funzionamento indipendente dall O2. E più efficiente nelle fibre di tipo II. Utilizzato nelle discipline in cui c è necessità di un gesto potente e breve come: scatto, velocità, salto, lancio. Dopo lo sforzo subentra la fase di recupero ( fiatone ) in cui l ossigeno introdotto aiuta il muscolo a ripristinare le condizioni prima dello sforzo

11 ANAEROBICO LATTACIDO 1. Sfrutta il glicogeno che proviene dagli zuccheri. 2. Produce acido lattico, che intossica il muscolo(sensazione di fatica e dolore). 3. Avviene in assenza di ossigeno Glicogeno + ADP 2ATP + acido lattico

12 ANAEROBICO LATTACIDO E Caratterizzato Da: Elevata potenza. Risposta rapida con ritardo iniziale. Autonomia di circa 45 secondi. Accumulo di scorie (che lo limitano). Funzionamento indipendente dall O 2 E più efficiente nelle fibre di tipo II

13 AEROBICO Sfrutta zuccheri (glucosio) e grassi (lipidi): i primi quando la richiesta di ossigeno è critica; viceversa gli altri... Si avvale dell ossigeno presente nel sangue. Produce anidride carbonica (espirazione) e acqua(sudorazione). Glu/Lipidi + O 2 + ADP 36 ATP + H 2 O+CO 2

14 AEROBICO E CARATTERIZZATO DA: Potenza ridotta. Risposta lenta che si innesca con ritardo. Autonomia illimitata. Produzione di H 2 O e CO 2 Dipendenza dall O 2 E più efficiente nelle fibre di tipo I.

15 AEROBICO Il meccanismo aerobico: Comincia ad entrare in azione dopo 10 sec. Va a regime lentamente Raggiunge uno stato stazionario dopo 3-5 minuti. Fornisce tutta l energia per esercizi prolungati di intensità inferiore al max consumo di O 2. Limitazioni del mecc. aerobico Fornitura di ossigeno. Quando la necessità di O 2 eccede la capacità di fornitura, l esercizio può essere sostenuto solo grazie al meccanismo anaerobico lattacido, con accumulo di acido lattico. Disponibilità di substrati energetici. Caratteristiche dell organismo: attività dell apparato cardio-respiratorio quantità di capillari nel muscolo, capacità del muscolo di reclutare ossigeno, TALI CARATTERISTICHE FISICHE SONO MIGLIORABILI CON L ALLENAMENTO.

16 METABOLISMI A CONFRONTO

17 Perdita di acqua (% peso) Alterata regolazio 2% Ridotta resistenza 2-4 % Calo di forza. Crampi 4-6 % FATTORI LIMITANTI Colpo di calore > 6 % DISIDRATAZIONE ASPETTO METABOLICO: veloce e continua resintesi della fosfocreatina; Adeguato smaltimento del lattato prodotto; Continuo rifornimento energetico per tutta la durata della prestazione. ASPETTO NEUROMUSCOLARE: Fenomeni di fatica nella trasmissione dell'impulso nervoso; Capacità della fibra muscolare di rispondere allo stimolo (squilibrio elettrolitico intercompartimentale).

18 Il Consumo di Ossigeno Volume di Ossigeno consumato durante l'esercizio

19 Classificazione Bioenergetica degli sport TIPO DI SPORT DURATA MEDIA DEL GESTO SPORT DI POTENZA (alattacidi) 100 e 110 hs atletica, lanci, salti, sollevamento pesi 10"- 15" SPORT prevalentemente ANAEROBICI 200 e 400 atletica, 100 nuoto stile libero 15"- 45" SPORT ANAEROBICI - AEROBICI MASSIVI 800 e 1500 atletica, 200 nuoto 45"- 180" SPORT prevalentemente AEROBICI 5000 e atletica, maratona, ciclismo su strada, 800 e 1500 nuoto,marcia, canottaggio, sci fondo > 180" SPORT ANAEROBICI - AEROBICI ALTERNATI tennis, sport di squadra (calcio, basket, volley, rugby), sport di combattimento (pugilato, lotta, arti marziali) SPORT di DESTREZZA Scarso impegno muscolare tiro con armi da fuoco, bocce, bowling Intenso impegno muscolare scherma, ginnastica, windsurf, alpinismo Impegno muscolare posturale e direzionale sport di guida (auto, moto, motonautica, aerei con e senza motore, deltaplano), surf, equitazione, sport subacquei, arco SPORT COMBINATI pentathlon, decathlon, biathlon

20 FISSIAMO I CONCETTI 1. QUALI SONO GLI ORMONI COINVOLTI NEGLI ADATTAMENTI DELL ESERCIZIO FISICO? 2. POSSO PRENDERE UNA BUSTINA DI ZUCCHERO SE HO UN CALO ENERGETICO? 3. DA DOVE PRENDONO ENERGIA I MUSCOLI? 4. QUAL E IL METABOLIMO PIU EFFICENTE A LIVELLO ENERGETICO? 5....E QUELLO PIU RAPIDO AD ENTRARE IN AZIONE? 6. CHE COS E IL MASSIMO CONSUMO D OSSIGENO? 7. QUALI SONO I FATTORI LIMITANTI LA PRESTAZIONE? 8. QUAL E LA CLASSIFICAZIONE BIOENERGETICA DEGLI SPORT?

21 MEZZI E MOTODI DI VALUTAZIONE FISIOLOGICA V = E/C Prestazione (V) = Potenza (E) Costo energetico (C) Emax Vmax = Cmin

22 Potenza (E) FATTORI CHE MIGLIORANO LA PRESTAZIONE Condizione Tecnica Tattica FORZA RESISTENZA VELOCITÀ FLESSIBILITÀ CAPACITÀ COORDINAT. ABILITÀ MOTORIE STRATEGIE RISOLUTIVE

23 Dispendio Energetico (C) FATTORI CHE CONDIZIONANO LA PRESTAZIONE ESTERNI INTERNI TERRENO METEO MEZZO UTILIZZATO ANAGRAFICI ANTROPOM. FLESSIBILITA MOTIVAZION. ORGANICO FUNZIONALI METABOLICI

24 Emax Vmax = Cmin Dispendio Energetico (C) FATTORI CHE CONDIZIONANO LA PRESTAZIONE ESTERNI INTERNI TERRENO METEO MEZZO UTILIZZATO ANAGRAFICI ANTROPOMETRIA FLESSIBILITA MOTIVAZIONALI ORGANICO FUNZIONALI METABOLICI

25 Valutazione Funzionale FORNISCE INDICAZIONI SUI FATTORI ORGANICO- FUNZIONALI AL FINE DI OTTIMIZZARE LA PERFORMANCE 1) IL MODELLO FUNZIONALE DELLA PRESTAZIONE 2) IL MODELLO FUNZIONALE DELL ALLENAMENTO

26 Valutazione Funzionale RISPOSTE FISIOLOGICHE ALL ESERCIZIO FISICO QUALITA ORGANICO FUNZIONALI DELL ATLETA IN GARA (aggiustamenti) IN ALLENAMENTO (aggiustamenti) DI BASE (genetiche) POST ALLENAMENTO (adattamenti) IL MODELLO FUNZIONALE DELLA PRESTAZIONE (COSA ALLENARE) IL MODELLO FUNZIONALE DELL ALLENAMENTO (COME ALLENARE) ALLENAMENTO PRESTAZIONE SELEZIONE TALENTI

27 Prestazione IL MODELLO FUNZIONALE DELLA PRESTAZIONE (COSA ALLENARE) definisce le caratteristiche fisiologiche dell atleta in relazione della disciplina IL MODELLO FUNZIONALE DELL ALLENAMENTO (COME ALLENARE) definisce i mezzi e i metodi utilizzabili per il miglioramento delle capacita funzionali

28 Metodi di Valutazione Funzionale I TEST > PER AVERE RISPOSTE PRECISE SUI PARAMETRI DA INDAGARE > PER AVERE VISIONE DEGLI AGGIUSTAMENTI / ADATTAMENTI DIRETTI INDIRETTI possibilita di misurare direttamente il parametro indagato misurazione attraverso un indicatore riconosciuto

29 DIRETTI INDIRETTI PARAMETRO DA INDAGARE: VO2 max PARAMETRO DA INDAGARE: VO2 max METODO: TEST INCREMENTALE MASSIMALE METODO: TEST DI COOPER MEZZO: METABOLIMETRO CARDIOFREQUENZIMENTRO NASTRO TRASPORTATORE MEZZO: CRONOMETRO

30 ASPETTI DA CONSIDERARE VALIDITA : INDAGA REALMENTE UNA CERTA PROPRIETA? RIPRODUCIBILITA : MISURANDO 2 VOLTE LA STESSA COSA NELLE MEDESIME CONDIZIONI HO GLI STESSI RISULTATI? (ATTENDIBILITA E OBIETTIVITA ) SPECIFICITA :...PER SPORT O PRESTAZIONE

31 Valutazione Fattori Meccanico Muscolari DIRETTI INDIRETTI 1) Biopsia 2) RM 3) EMG 1) Dinamometria Isomet. 2) Jump Test (CMJ, SJ) 3) Abalakov, Sargeant,... LIMITI: INVASIVA, POCO PRATICA,... VANTAGGI: PRECISIONE DELL INFORMAZIONE LIMITI: ATTREZZATURA, MASSIVA, VANTAGGI: PRATICITA

32 Valutazione Fattori Meccanico Muscolari Curva F/V vengono effettuati sprint con diversi carichi impostati su cicloergometro o ciclomulino, rilevando i picchi dei parametri si ricostruisce la curva F/V

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34 Valutazione Fattori Anaerobici Alattacidi DIRETTI INDIRETTI 1) Biopsia 2) RM 1) Wingate 10 2) Test di Bosco 15 3) Test di Sprint (40/60 mt) LIMITI: INVASIVA, POCO PRATICA,... LIMITI: valutazione carico VANTAGGI: valutazione diretta esterno e non della produzione ATP e CP dell energia metabolica VANTAGGI: test FUORI TUTTO (5 /10 ) difficolta di discriminare il contributo del meccanismo Lattacido

35 Valutazione Fattori Anaerobici Lattacidi DIRETTI INDIRETTI 1) Lattatemia 2) Equilibrio Acido/Base 1) Lattatemia 2) 120% VO2 max (ciclo) LIMITI: legale, costi... VANTAGGI: indice preciso del contributo metabolico lattacido LIMITI: Discriminazione del contributo Aerobico VANTAGGI: (VO2), dati soglia. attendibilita

36 Valutazione Fattori Aerobici DIRETTI INDIRETTI 1) test di Cooper 1) Massimo consumo d Ossigeno 2) test di Leger 3) Walking test (anziani) LIMITI: apparecchiatura costosa, praticita VANTAGGI: indice preciso dei vari aggiustamenti fisiologici LIMITI: assunti dei calcoli matematici VANTAGGI: eseguibilita, praticita nella costruzione di metodologie di allenamento specifiche ed individuali

37 Valutazione Fattori Aerobici METODO INDIRETTO 1 test di Cooper: corsa o camminata di 12 minuti coprendo la massima distanza possibile, quindi comparazione della distanza con tabelle di riferimento del VO2 Allenati: VO2 max = 22,351 * dist(km) - 11,288 NON Allenati: VO2 max = 11 * dist(km) + 21,9

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39 Valutazione Fattori Aerobici METODO INDIRETTO 2 test di Leger: test ad intensita crescente, si corre tra riferimenti posti sul terreno a distanza fissa (20 mt). La velocita, quindi la scansione del tempo viene data da un segnale sonoro, l atleta al segnale aucustico deve trovarsi in prossimita del riferimento sul terreno. Formula: VO2 max (ml/min/kg) = 3,5 * vel max (km/h) OPPURE: VO2 max = 23,4 + (5,8 X) 3,5 = CE (standard running) X = vel max in m/s

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41 YO-YO RECOVERY TEST

42 Valutazione Fattori Aerobici METODO INDIRETTO 3 test di Conconi: Test Incrementale Massimale, si parte da una velocità iniziale relativamente contenuta e, a intervalli regolari, si aumenta costantemente, sino ad effettuare nelle fasi finali della prova, uno sprint massimale. METTENDO IN RELAZIONE FREQUENZA CARDIACA E VELOCITA SI PUO DETERMINARE LA SOGLIA ANAEROBICA

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44 LIMITI: CONCONI Il cuore risponde all'esigenza di sangue da parte dei muscoli tramite la gittata cardiaca (GC), ovvero la quantità di sangue che il cuore pompa in un minuto. GC = GS * fc Aumentando l'intensità dell'esercizio, per incrementare la GC, aumentano sia la fc che la GS; una recente ricerca dimostra che la deflessione cardiaca rifletta (quando rilevabile) un comportamento cardiaco, più precisamente il valore di fc alla quale la GS ottiene il suo massimo valore.

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46 Valutazione Fattori Aerobici Anaerobici Alternati (RESISTENZA SPECIFICA)... la capacità di ripetere (un certo numero di volte), ad un determinato livello d impegno e per una durata di tempo, una prestazione particolare Bellotti, prog. in Med. Sport, Aulo Gaggi ed nel tennis... capacità di resistere ad una serie innumerevole di azioni esplosive avendo a disposizione tempi di recupero in cui il gioco non si sviluppa oppure momenti in cui la velocità del gioco è tenuta volontariamente bassa. Gallozzi, Suppl. SDS n. 26, 1992

47 Valutazione Fattori Aerobici Anaerobici Alternati 1 (RESISTENZA SPECIFICA) test Alternato 9 serie di 10 salti (CMJ), con 20 di recupero tra una serie e l altra (ad eccezione tra 3 e 4, e 6 e 7 in cui il recupero è di 30 VALUTA L EFFICENZA DEI METABOLISMI ANAEROBICI CHE LIMITANO LA POTENZA SVILUPPATA E SOPRATTUTTO L EFFICENZA DEI MECCANISMI DI RECUPERODELL ENERGIA SPESA NEI SALTI

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49 Valutazione Fattori Aerobici Anaerobici Alternati 2 (RESISTENZA SPECIFICA) Push 5 x 5 (Test delle 25 spinte) Consiste in 5 serie di 5 spinte massimali ciascuna con partenza a gambe tese intervallate da 10 secondi di recupero tra una serie e l altra VALUTA L EFFICENZA DEI METABOLISMI ANAEROBICI CHE LIMITANO LA POTENZA SVILUPPATA E SOPRATTUTTO L EFFICENZA DEI MECCANISMI DI RECUPERODELL ENERGIA SPESA NEI SALTI

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51 Valutazione Fattori Aerobici Anaerobici Alternati 3 (RESISTENZA SPECIFICA) Test a Navetta Effettuato direttamente sul campo. Si eseguono 9 serie di scatti, con 20 s di recupero. Ogni serie 4 scatti di 8,30 m (tot 33 m.). Si misura il TEMPO impiegato per ogni ripetizione. Il risultato è fortemente influenzato dal grado di accelerazione e di decelerazione dell atleta.

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53 Tennis - Test consigliati...aerobici VO2 max (diretto e/o indiretto)...anaerobici Resistenza Specifica Sprint Test...DI FORZA Forza Massimale Jump Test Curva F/V (ciclistica)

54 CONTROLLO ALLENAMENTO Forza Massima Isometrica 43

55 CONTROLLO ALLENAMENTO Misura della Potenza Esplosiva 44

56 CONTROLLO ALLENAMENTO Misura della Forza Reattivo-Elastica 45

57 CONTROLLO ALLENAMENTO Misura della Resistenza (watt) 46

58 CONTROLLO ALLENAMENTO Misura della Resistenza (% del max) 47

59 MEZZI 1) CARDIOFREQUENZIMETRO 2) CRONOMETRO 3) LEPRE SONORA 4) LATTACIDOMETRO 5) BIRILLI O CINESINI 6) ROTELLA O FETTUCCIA METRICA 7) ERGOMETRI 8) METABOLIMETRI 9) OPTOJUMP 10) FOTOCELLULE 48

60 CONCLUSIONI 1) SPECIFICITA 2) INDIVIDUALITA 4) ACCURATEZZA 3) METODOLOGIA The reasonable man adapts himself to the world; the unreasonable one persists in trying to adapt the world to himself. Therefore all progress depends on the unreasonable man. George Bernard Shaw 49