Metabolismo energetico
Il metabolismo energetico è l'insieme dei processi di trasformazione energetica associati alle reazioni di trasformazione della materia, espresso in quantità di calore liberato.
Organismi autotrofi
Gli organismi autotrofi trasformano l'energia solare in energia immagazzinata nei legami C-H, trasformando H2O, sali minerali, CO2 in proteine, glucidi, lipidi e vitamine. L'energia necessaria è ricavata dai legami C-H delle molecole organiche negli alimenti.
Riserve energetiche
L'ingresso di energia è discontinuo, mentre l'utilizzo è continuo. C'è necessità di riserve continuamente immagazzinate e mobilizzate:
- Tessuto adiposo: 75%
- Proteine: 24-25%
- <1% in glicogeno epatico (100 g) e muscolare (400 g); quello epatico rifornisce il sangue di glucosio, quello muscolare serve per il metabolismo delle fibrocellule muscolari.
Stima dell'energia da introdurre
Metabolismo basale (energia necessaria ad un individuo senza compiere un lavoro) + energia necessaria per le attività.
Contenuto energetico dei principi nutritivi
L'energia contenuta negli alimenti viene determinata come valore calorico fisico con la bomba calorimetrica del Berthelot: si pesa una quantità di alimento e la si pone su un piattino nella camera di combustione, immersa in un bagno di acqua (di massa nota, m), la cui temperatura è monitorata. Nella camera di combustione è messo un comburente come O2 che innesca la combustione mediante due elettrodi. L'alimento brucia liberando tutta l'energia immagazzinata nei legami C-H e cede questa energia all'acqua, che sale di temperatura. Così calcoliamo l'energia dell'alimento in Kcal.
- Proteine, valore calorico fisiologico: 4,4 Kcal/gr
- Lipidi: 9,3
- Carboidrati: 4,1
Ma i substrati non sono assorbiti al 100%. Il coefficiente di assorbimento è vicino al 100%, ma non lo è esattamente, infatti:
- Glucidi: 0,98
- Lipidi: 0,97
- Proteine: 0,91
Caloria: quantità di energia necessaria ad innalzare la temperatura di 1 g di acqua da 14,5° a 15,5°.
Utilizzo dei substrati energetici
Durante o subito dopo l'assunzione di cibo usiamo carboidrati come substrato energetico, a digiuno utilizziamo fondamentalmente grassi (o proteine in caso di digiuno molto prolungato). Per stimare quale substrato si sta utilizzando viene utilizzato il quoziente respiratorio (QR), che è il rapporto tra la CO2 prodotta dalle reazioni di ossidazione e l'O2 utilizzata. Per i carboidrati: QR=1, per i lipidi=0,7, per le proteine=0,8.
Rapporto di scambio respiratorio (RSR)
Il rapporto di scambio respiratorio (RSR) è il rapporto tra la CO2 emessa dai polmoni e l'O2 assunta dal sangue dei capillari polmonari. Allo stato stazionario: QR=RSR. Ai valori intermedi di RSR si sta ossidando una miscela tra proteine, lipidi e carboidrati.
Fabbisogno energetico giornaliero
Si valuta con calorimetria diretta, misurando il calore che emettiamo, o con calorimetria indiretta, misurando l'ossigeno che consumiamo. Utilizzando carboidrati, grassi e proteine per produrre ATP emettiamo calore perché abbiamo un'efficienza molto inferiore al 100%. La quantità di energia dissipata da un individuo è determinata dalla misurazione del calore prodotto.
Calorimetro ad acqua di Walter e Benedict: un soggetto sta in una stanza a temperatura, pCO2 e pO2 costanti e vi passa una serpentina attraversata da acqua la cui temperatura varia in base alle emissioni di calore dal soggetto (Q=m*c*ΔT).
La quantità di O2 consumata da un soggetto si misura con il metabolimetro di Benedict e Roth: un soggetto respira O2 in una camera spirometrica quindi l'abbassamento della camera spirometrica in base all'utilizzo di O2 ricava i volumi di O2 usati da quel soggetto.
Equivalente energetico dell'ossigeno è la quantità di energia liberata per ogni litro di O2 utilizzato dall'organismo nell'ossidazione di una miscela energetica media: 4,8 Kcal.
Metabolismo basale
Il metabolismo basale è l'entità della spesa energetica di un soggetto in completo riposo, ma in stato di veglia. Per determinarlo il soggetto deve:
- Essere a digiuno da almeno 12 ore
- Aver riposato, altrimenti si ha attivazione del simpatico (adrenalina)
- Non aver fatto attività fisica da almeno 1 ora
- Essere privato di fattori psicologici e ambientali che potrebbero influenzare il metabolismo
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