Com funciona la contracció muscular: energia i processos
Quan la quantitat de glucosa a la sang augmenta, les cèl·lules beta del pàncrees produeixen insulina, una hormona que consumeix glucosa. El glicogen és un polisacàrid format per la unió de molècules de glucosa.
El múscul esquelètic representa el 40-50% de la massa corporal humana, hi ha 640 músculs, i conté prop de la meitat de la massa de les proteïnes del cos. Els músculs estan constituïts per fibres musculars, que són cèl·lules multinucleades amb una membrana anomenada sarcolemma, que té la propietat de poder ser excitada elèctricament.
L'interior cel·lular presenta un gran nombre de miofibril·les formades per cadenes repetides de milers de petites unitats contràctils anomenades sarcòmers. Cadascun d'aquests està format per un conjunt ordenat de filaments prims i gruixuts. Els prims estan formats per actina i els gruixuts per miosina; aquestes proteïnes constitueixen el 80% del total de la proteïna muscular.
L'estimulació del múscul provoca l'alliberament d'ions de calci del reticle endoplasmàtic al citosol i al mitocondri; això inicia la contracció muscular.
Les fibres del tipus I (vermelles) tenen un alt contingut en mioglobina, una proteïna muscular que permet que l'hemoglobina de la sang es pugui lligar reversiblement a l'oxigen. En canvi, als músculs blancs predominen les fibres de tipus IIb, amb menys mitocondris, menys vascularització i poca mioglobina. Les fibres del tipus I són més aptes per dur a terme un treball muscular en condicions aeròbiques. Davant un esforç intens, el múscul utilitza fosfat de creatina, però s'esgota al cap de pocs segons. En esforços més prolongats, utilitzem dos tipus de combustibles: la glucosa i els àcids grassos. La glucosa i el glicogen poden procedir de la sang o del mateix múscul.
La manera més ràpida de recarregar l'ATP és utilitzant fosfocreatina (també anomenada fosfat de creatina). Té un enllaç ric en energia amb un grup fosfat, que pot ser transferit a l'ADP per obtenir ATP i creatina.
Si l'esforç va més enllà d'uns quants segons, les reserves de fosfocreatina ja han arribat al mínim utilitzable i el múscul ha de fer servir altres recursos per obtenir grans quantitats d'energia en poc temps: catabolitzar per via anaeròbica la glucosa emmagatzemada en forma de glicogen al teixit muscular.
La glucòlisi comença amb un seguit de transformacions de la glucosa-6-P, de les quals resulten dues molècules de 3 carbonis. El 3-fosfoglicerat es continua transformant fins que el fosfoenolpiruvat esdevé piruvat, amb la producció d'ATP a partir d'ADP i Pi. El balanç energètic de la glucòlisi: per cada molècula de glucosa s'obtenen 2 ATP.
La disminució de pH té diverses conseqüències: disminució de la capacitat del reticle sarcoplasmàtic d'alliberar calci al sarcòmer com a resposta als nous estímuls nerviosos; interferència dels ions H+ en la interacció del calci amb el mecanisme que inicia la contracció muscular i en la interacció entre l'actina i la miosina; i inhibició de la glucòlisi. Quan el pH de la cèl·lula baixa a causa de l'acumulació de lactat produït per la glucòlisi anaeròbica, l'activitat de molts enzims disminueix. La glucòlisi s'alenteix i cada cop es produeixen menys quantitats d'ATP; per tant, el múscul es queda sense energia i perd la seva capacitat de contracció.
La síntesi de glucosa a partir de lactat o altres compostos s'anomena gluconeogènesi. A continuació, la glucosa polimeritza i forma glicogen a través de la via anomenada glicogènesi. Aquestes dues vies de síntesi requereixen l'aportació d'energia, que procedeix de l'oxidació d'altres compostos, principalment lípids. Si es fa l'exercici sense respirar, és com si hi hagués un deute d'oxigen que cal pagar immediatament aportant oxigen als teixits per recuperar el lactat i utilitzar-lo per a la síntesi de glucosa.