Nutrizione

NUTRIZIONE Lezione 1

Principi nutritivi : I principi nutritivi sono composti chimici (organici e

inorganici) di cui l’organismo umano ha bisogno e sono 6:

proteine¸vitamine, minerali, lipidi, glucidi e acqua e si possono

classificare in 3 gruppi:

1) Energetici (lipidi, glucidi)

2) Plastici (Proteine)

3) Bioregolatori (Vitamine, oligominerali)

bisogni nutritivi

Le funzioni vitali dipendono dai (quantità necessaria di

principi nutritivi) e dalla trasformazione di questi composti chimici

(reazioni metaboliche).

I bisogni nutritivi rappresentano la necessità degli organismi viventi di

disporre in continuazione di quantità sufficienti di principi nutritivi al fine

di garantire e regolare le reazioni metaboliche che rendono possibili il

massimo accrescimento, il rinnovo delle strutture usurate, la riproduzione

e l’attività nell’ambiente; si suddividono in:

1) Bisogni energetici: il minimo indispensabile di energia affinché

lavoro.

l’organismo riesca a compiere il Gli organismi eterotrofi sono

organismi

degli che assumono composti chimici complessi

lavoro,

dall’esterno producendo per poi restituire all’ambiente

composti più semplici e calore come risultato di scarto, mentre gli

organismi autotrofi sono organismi viventi in grado di sintetizzare le

composti inorganici

proprie molecole organiche a partire da (come

acqua, anidride carbonica, ecc..).

Si può dire che per quanto detto valgono i due principi della

termodinamica:

1) L’energia non si crea e non si distrugge

2) E’ impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato

sia il passaggio di calore da un corpo più freddo ad un copro più

caldo senza l’apporto di un lavoro esterno.

L’energia chimica presente negli alimenti è sfruttata per la sintesi

dell’ATP, molecola che è poi utilizzata dall’organismo per compiere

meccanico chimico

il lavoro di tipo (contrazione muscolare) o

(sintesi e catabolismo di molecole organiche)

L’energia espressa

contenuta nei cibi viene e misurata in termini di

calorie (Cal): 1 caloria non è altro che la quantità di energia

necessaria per innalzare la temperatura di 1 grammo di acqua di 1°

quantità di calore

centigrado. (in altri termini, la Kcal è la

necessaria a innalzare di un grado centigrado, da 14,5°C a 15,5°C,

la massa di un kg di acqua)

Il comitato per la Nomenclatura ha raccomandato l’adozione del

caloria

Joule in sostituzione della (cal) come unità di energia.

- 1 cal = 4,2 J

- 1 J = 0,2 cal

Bomba Calorimetrica: La bomba calorimetrica misura direttamente

il valore energetico dell’alimenti; si basa sul principio della

calorimetria diretta, che misura il calore rilasciato da un alimento

quando brucia completamente.

combustione istantanea

La di glucidi, lipidi, proteine e alcol

dell’energia chimica di legame

permette la trasformazione in calore

di combustione (Caloria).

Glucidi: 4,1 kcal/g

Lipidi: 9,3 kcal/g fisico)

Proteine: 5,65 kcal/g (valore

fisiologico,

(Proteine: 4,4 kcal/g valore ovvero il valore all’interno

del nostro corpo, in quanto quando vengono utilizzate non vengono

degradate del tutto ma hanno ancora la possibilità di fornire

energia: ad esempio l’urea e l’ammoniaca che noi eliminiamo con le

urine e che proviene dalla degradazione delle proteine, nella bomba

calorimetrica possiedono un potere calorico)

Alcol: 7,1 kcal/g

Le uniche ad avere un valore fisiologico differente da quello fisico

sono le proteine in quanto le altre biomolecole vengono

metabolizzate completamente Dispendio

Apporto energetico (bisogno energetico) =

energetico (DE) + Variazioni delle riserve (VR)

DE Metabolismo basale + Termogenesi indotta dalla dieta +



Attività Fisica + Termogenesi da altre cause

In uno stato di equilibrio, entra in gioco il metabolismo basale, e qui

l’energia spesa da un organismo deve essere rimpiazzata da un

equivalente quantità di energia introdotta con gli alimenti.

spesa energetica,

Dispendio energetico : Rappresenta la dipende

dalle condizioni antropometriche, dallo stress, dalla temperatura

corporea ed esterna, dall’accrescimento, da situazioni particolari

(gravidanza) ed è la somma di diversi componenti tra cui il

metabolismo basale, il dispendio energetico da attività fisica (DE-

AF), dalla termogenesi indotta dalla dieta e da altre cause.

Metabolismo Basale: è la quantità di energia utilizzata da un

riposo

individuo a per compiere le attività vitali e si esprime come

quantità di energia (o lavoro) ; si può valutare in 3 condizioni:

1) A riposo

2) A digiuno (da almeno 12 ore)

3) Sveglio, ma in condizioni di rilassamento psicologico e fisico.

Il MB però varia a seconda delle condizioni fisiologiche del soggetto,

dall’attività massa muscolare:

ma soprattutto e dalla negli atleti il

dispendio energetico (40/50%) da attribuire al metabolismo basale

è inferiore rispetto a quello del sedentario (60/70%) per un

adattamento dell’organismo umano che tende ad abbassare il

consumo energetico di base per non innalzare la spesa energetica

giornaliera e determinare bisogni energetici eccessivi

sportivi

I valori di MB di (3 allenamenti settimanali) sono più elevati

rispetto a quelli del sedentario, poiché c’è un aumento della massa

magra con conseguente aumento della spesa energetica di base.

C’è da dire, che quando l’apporto energetico supera il bisogno

energetico, appare la massa grassa. stima

Del metabolismo basale, si può fare una (non esiste un

risultato specifico) che rappresenta l’energia dovuta al metabolismo

del cervello e di altri organi.

Assimilazione: Si parla di assimilazione quando il muscolo assume

le proteine, ovvero rende le proteine uguali al tessuto muscolare

(sintesi proteica). ES: Le proteine che derivano dalla carne ingerita

idrosolubili

arrivano all’apparato digerente, diventano composti e

arrivano al fegato, per poi essere distribuite alle cellule.

2) Bisogni materiali: L’uomo necessita di ogni singolo principio

nutritivo per sopravvivere nonostante, secondo la legge

dell’isodinamia formulata da Rubner il quale stabilisce che glucidi,

lipidi e proteine possono sostituirsi l’uno all’altro entro limiti ben

precisi, in ognuno di questi sono contenute tracce degli altri.

Bioenergetica: Per mantenere l’omeostasi (stabilità vitale) delle

funzioni fisiologiche nelle diverse attività, il corpo umano ha bisogno in

dall’ossidazione

continuazione di energia proveniente dei glucidi, dei

lipidi e delle proteine, essenziali all’uomo. L’energia prodotta sarà

utilizzata per:

Biosintesi

- di glicogeno, proteine, trigliceridi, ecc..

Contrazione muscolare,

- durante l’esercizio fisico (lavoro

meccanico)

Mantenere i gradienti chimici

- attraverso le membrane cellulari

(lavoro chimico)

Valore Energetico Dei Nutrienti: In relazione alla dieta vanno

definiti i concetti di energia, e ce ne sono 3:

1) Energia Propria: L’energia propria degli alimenti corrisponde

all’energia presente nella matrice alimentare (dovuta al tipo, alla

disposizione e ai legami chimici fra gli atomi in essa presenti)

potenzialmente utilizzabile per la sintesi di ATP.

2) Energia Digeribile: è quella inerente all’assorbimento delle

macromolecole a livello intestinale (con una perdita fecale minima

per i lipidi e carboidrati, ma maggiore per le proteine). La

digeribilità dipende dalla composizione del cibo, e da componenti

indigeribili (Fibra alimentare) che possono limitare l’intervento degli

enzimi digestivi e influenzare l’assorbimento dei macronutrienti.

3) Energia Metabolizzabile: è il rapporto di energia sfruttata

dall’organismo per la sintesi di ATP dopo i processi di digestione,

assorbimento e metabolismo.

*** Termogenesi: è un particolare processo metabolico che consiste nella

produzione di calore da parte dell’organismo, soprattutto nel sistema

adiposo e muscolare.

Termogenesi indotta dalla dieta è l’aumento della spesa energetica

dovuta all’incremento del dispendio energetico conseguente

all’assunzione di alimenti: rappresenta l’energia spesa per digerire,

assorbire, metabolizzare e raffigura il 7-13% del dispendio energetico

totale, nei lipidi l’energia apportata è la più bassa, nei glucidi è

praticamente il doppio mentre nelle proteine l’energia apportata equivale

al doppio/triplo dei glucidi. La presenza di

fibra alimentare nella dieta riduce la Termogenesi indotta dalla dieta a

causa del rallentato assorbimento. C’è da dire che inoltre esiste una

termogenesi dovuta alle sostanze nervine (caffè, the) che assume una

relativa importanza proporzionale alla quantità assunta.

Termogenesi indotta dalla dieta

La si suddivide in:

- Obbligatoria (75%) legata ai processi fisiologici e metabolici

(masticazione, transito, digestione, assorbimento, trasporto,

metabolismo, deposito)

- Facoltativa (25%) legata ad un ulteriore calore prodotto dal

tessuto adiposo bruno (tipo di tessuto connettivo che ha come

compito di produrre calore in risposta a basse temperature) e

sistema nervoso simpatico

dall’attività del (parte del sistema

nervoso autonomo, ha diverse funzioni tutte legate in reazioni di

“attacco” o “fuga”).

Dispendio energetico da attività fisica (DE – AF): è definito come

dispendio energetico

l’aumento del secondario a una qualsiasi forma di

contrazione muscolare e il costo energetico dell’attività fisica dipende dal

tipo, dalla frequenza e intensità delle attività svolte.

metabolismo basale,

Per quanto riguarda il in linea generale si può

affermare che il suo incremento “post esercizio” varia del 4-16% rispetto

al valore “pre-attività”. Secondo un’altra

prospettiva l’energia spesa durante l’attività fisica può essere suddivisa

in termogenesi associata all’esercizio (EAT)(rappresenta l’energia spesa

durante l’esercizio fisico volontario) e l’attività fisica spontanea (NEAT)

(comprende tutti quei movimenti connessi all’attività svolta

quotidianamente).

Con la sintesi di nuovi tessuti, l’organismo richiede una quantità di

proteine

energia superiore di rispetto ai lipidi. Nella crescita, l’uomo

richiederà un apporto energetico per la sintesi e la disposizione di nuovi

tessuti sempre più elevato, nell’età infantile il dispendio energetico è di

30/60 kcal/die mentre nel periodo adolescenziale si arriva a 60/90

kcal/die.

Nel DE-AF si considerano le attività fisiche spontanee (vita quotidiana) e

gli esercizi fisici intenzionali (allenamento).

Termogenesi da altre cause: Ad esempio, la termogenesi indotta dal

pacchetto di sigarette

fumo di un è mediamente i 150/200 kcal, o anche i

nervini e alcune spezie; infine anche il freddo rappresenta un importante

stimolo termogenetico ceduta assorbita

Calorimetria: La misurazione della quantità di calore o

da una sostanza o un corpo durante processi chimici o fisici.

Calorimetria diretta: Sono le misure dirette del calore rilasciato

dell’organismo e si basa sul principio secondo il quale tutti i processi

metabolici che avvengono nell’organismo contribuiscono alla produzione

di calore (ovvero l’uomo consuma energia per compiere lavoro, che in

questo caso sono i processi metabolici, e quest’energia viene ceduta

sotto forma di calore), per cui misurando le perdite di calore (tramite

calorimetro o camera metabolica) che includono le perdite per

evaporazione, per radiazione, per convenzione, si può risalire al consumo

di energia.

Quindi la calorimetria diretta consente il calcolo del metabolismo basale

attraverso la misurazione del calore dispero da un soggetto che si trova

in una stanza idonea alla rilevazione.

Un problema della calorimetria diretta dipende dalla capacità del corpo di

brevi intervalli di tempo perdite

accumulare o perdere calore; per le di

equivalenti produzione.

calore non sono alla sua

principio di Lavoisier

La calorimetria diretta si basa sul in quanto riuscì a

dimostrare che la presenza di un animale all’interno del calorimetro

scioglieva il ghiaccio più velocemente rispetto al calorimetro con il

ghiaccio senza animale. ossidando

Calorimetria indiretta: l’organismo ricava energia i nutrienti

energetici (proteine, lipidi, glucidi) contenuti negli alimenti. Si tratta di

ossido-riduzione

reazioni di (reazioni chimiche in cui cambia il numero di

ossidazione degli atomi e si ha uno scambio di elettroni da una specie

chimica ad un’altra) dei substrati energetici contenuti negli alimenti che

richiedono liberano

ossigeno e CO2 in proporzione all’energia liberata. La

spesa energetica è calcolabile conoscendo i consumi dell’ossigeno

(VCO2) e la produzione di anidride carbonica (VCCO2) e dall’escrezione

urinaria dell’azoto(N). *** VC=Valore Calorico

Il VCO2 e il VCCO2 possono essere misurati conoscendo il volume di aria

espirata dal soggetto (ventilazione polmonare). Il QR (quoziente

respiratorio) non è altro che il rapporto tra i due valori calorici (VCO” e

VCCO2) e fornisce indicazioni circa il valore della “miscela metabolica”

utilizzata dal soggetto. (CO2 / O2)

La calorimetria indiretta quindi misura lo scambio gassoso a livello

polmonare di soggetti a riposo e i gas misurati appunto sono l’ossigeno e

l’anidride carbonica. Per

la determinazione del dispendio energetico di attività mediante

calorimetria indiretta si possono utilizzare diversi metodi (sacco di

Douglas, calottina metabolica, ecc..). Di norma, il QR è

maggiore nei glucidi, mediocre nelle proteine e inferiore nei lipidi (in

glucidi proteine lipidi

condizioni di riposo, 1,0, 0,8, 0,7); con un digiuno di

12 ore il QR è sempre inferiore rispetto al valore del QR dopo un pasto.

Fattori fisiologici in grado di modificare il quoziente respiratorio

(QR):

(Solo i processi di ossidazione che liberano CO2 provocano una

variazione del QR)

a) Produzione di acido lattico: La sintesi di acido lattico provoca un

ioni idrogeno

aumento della concentrazione di (H+) che modifica

si libera

l’equilibrio tra CO2 e bicarbonato poiché CO2; ma

quest’ultima non provenendo dai processi ossidativi, determina un

falso aumento del QR.

b) Ossidazione dell’acido lattico: SI verifica alla fine di un esercizio

acido lattico ossidato

fisico intenso con accumulo di che verrà

utilizzando H+ e provocando il trasferimento della CO2 con

conseguente diminuzione del QR.

maggiore

c) Iperventilazione: Provoca una eliminazione di CO2 dagli

alveoli con conseguente falso aumento del QR

minore

d) Ipoventilazione: Provoca una eliminazione di CO2 dagli

alveoli con conseguente diminuzione del QR.

e) Lipogenesi: Quando un substrato relativamente ricco di O2 perde

ossidativi.

molta O2 per i processi Ciò determina un innalzamento

del QR

f) Chetogenesi: (Quando un substrato relativamente povero di O2 è

carenza di

trasformato in uno ricco, si verifica una O2)

corpi chetonici

Durante la produzione di (derivati dal metabolismo

dei lipidi, più precisamente vengono sintetizzati dall’Acetil-CoA che

deriva dal metabolismo degli acidi grassi) una parte dell’O2 non

viene utilizzata per l’ossidazione di altri substrati ma viene

incorporata proprio da questi copri chetonici causando un

abbassamento del QR.

g) Gluconeogenesi: Questo evento si verifica a digiuno, quando si

glucosio

libera dalle riserve di glicogeno muscolare e viene

ossidato;

immediatamente ha effetti simili a quelli della

chetogenesi ma meno evidenti, per cui il QR si abbassa in maniera

irrilevante.

Metodi non calorimetrici: Esistono inoltre altri metodi non

dispendio energetico:

calorimetrici per misurare indicativamente il Uno

tra questi è la misura continua della frequenza cardiaca e il metodo si

lavoro fisico

basa sul fatto che il richiede una maggiore utilizzazione di

ossigeno da parte dei tessuti che si riflette appunto in un aumento della

frequenza cardiaca; ciò però è metodo abbastanza insolito in quanto

esistono diversi fattori come la temperatura, lo stato emozionale, il fumo

che influenzano la frequenza cardiaca.

Valutazione del bisogno di energia: Il bisogno di energia è definito

compensare

come l’apporto di energia di origine alimentare necessario a attività

il dispendio energetico di individui che mantengono un livello di

fisica sedentario con un buono stato di salute. Per gli individui in fase di

accrescimento si deve tener conto della quota energetica finalizzata nella

formazione di nuovi tessuti, in sostanza per la crescita e per lo sviluppo.

Il calcolo del bisogno energetico prevede l’utilizzo di equazioni, ma

bisogna conoscere alcuni parametri: genere, età, peso, statura, stato

fisiologico, indicazioni sull’uso del tempo e sul livello di attività fisica.

Bisogno energetico = MB x DE-AF

LG MB = metabolismo basale

 DE-AF = Dispendio energetico da attività fisica

P = Peso corporeo

MB = Parametro1 x Peso corporeo + Parametro2

LEZIONE 2 – PRODUZIONE ENERGIA

Carboidrati: Denominati glucidi o zuccheri, sono sostanze

carbonio, idrogeno ossigeno

composte da e e possono essere

suddivisi in monosaccaridi, disaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi

idrolisi

(con il processo di in questi ultimi 3, otteniamo diversi

monosaccarid