Energia e metabolismo

L’organismo umano può essere considerato un sistema fisico-chimico in cui avviene uno scambio continuo di materia ed energia con l’ambiente esterno. L’energia in entrata (che deriva dagli alimenti) deve essere in equilibrio con l’energia in uscita, cioè quella relativa al dispendio energetico per mantenere le funzioni vitali.
I nutrienti vengono quindi utilizzati ai fini energetici attraverso reazioni di demolizione (ossidazione) e i loro prodotti di scarto sono eliminati attraverso sudorazione, respirazione e diuresi. L’insieme delle trasformazioni biochimiche ed energetiche che avvengono nell’organismo sono definite con il termine metabolismo.

Il consumo calorico è misurato in kilocalorie (kcal) o in Joule: la caloria è definita come la quantità di calore necessaria per aumentare da 14.5 a 15.5 °C la temperatura di 1 g di acqua distillata alla pressione di 1 atm. La quantità di calorie da ingerire quotidianamente deve essere commisurata al dispendio energetico e al metabolismo di base della persona.

Il metabolismo si divide in due insiemi di processi che coesistono: anabolismo cioè la produzione di molecole complesse a partire da molecole semplici (processo endoergonico che quindi richiede energia) e catabolismo ovvero la degradazione di molecole complesse in molecole semplici con produzione di energia (processo esoergonico). La glicolisi e il ciclo dell’acido citrico sono centrali nel metabolismo cellulare: i metaboliti sono ossidati a CO2 e H2O per produrre energia o escono da questo asse per essere usati per formare altre molecole.
La principale fonte di energia per la cellula è l’Adenosin trifosfato (ATP) che con la rottura del legame fosfoanidridico si scinde in ADP (Adenosin-difosfato) e P (fosfato inorganico) liberando circa 7,5 kcal.
Il muscolo ha a disposizione limitate riserve di ATP che quindi deve essere risentitizzato in continuazione attraverso 3 sistemi: questi avvengono in presenza o assenza di ossigeno, in base alla durata e all’intensità del lavoro da compiere.

Sistema anaerobico alattacido
: meccanismo che permette una rapida produzione di energia; riguarda le attività sportive di breve durata ed elevata intensità e interessa soprattutto le fibrocellule muscolari di tipo II; i substrati utilizzati sono adenosina trifosfato (ATP) e fosfocreatina (CP):

CP + ADP = CREATINA + ATP

Sistema anaerobico lattacido: in questo caso il substrato energetico utilizzato è il glucosio (a partire da glicogeno) che viene degradato ad acido piruvico con la formazione di acido lattico:

ADP + P + Glucosio = ATP + Lattato

L’acido lattico porta alla comparsa della fatica muscolare e alla sensazione di dolore e può essere rimosso dalla cellula per via ematica attraverso il ciclo di Cori (raggiunge il fegato dove viene convertito in glucosio) oppure può essere convertito in acido piruvico e inserito nel ciclo di Krebs. Attraverso la glicolisi anaerobica è possibile sostenere attività di intensità elevate e di durata non superiore ai 3-4 minuti. I ricercatori hanno proposto che la soglia anaerobica (lactate threshold) è un ottimo indice della prestazione nelle competizioni di resistenza e determina il livello massimo di sforzo fisico che l’organismo può sostenere senza accumulare acido lattico e ioni idrogeno; può essere determinata attraverso la misurazione del lattato ematico o dei parametri ventilatori.

Sistema aerobico: riguarda i processi metabolici che portano alla liberazione di energia attraverso l’utilizzazione dell’ossigeno, impiegando come substrati glucosio, acidi grassi e amminoacidi glucogenetici. Gli aminoacidi hanno un ruolo marginale a meno che l’organismo non si trovi in particolari condizioni metaboliche (ad esempio nel digiuno o se le scorte di glicogeno muscolare ed epatico sono esaurite). La quantità di ATP prodotto con il sistema aerobico è nettamente superiore rispetto al sistema anaerobico, ma richiede tempi più lunghi in quanto l’ossigeno deve essere trasportato dai polmoni fino alle cellule. Il metabolismo aerobico interessa le cellule muscolari di tipo I (contrazione lenta) e viene utilizzato nelle attività sportive di lunga durata e di intensità moderata.

Articolo scritto dalla Dott.ssa Annalisa Taccari
Biologa Nutrizionista

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