L'alimentazione: energia e sistemi energetici nel corpo umano

ENERGIA e SISTEMI ENERGETICI

Dal punto di vista fisico l'energia è un qualcosa che non si crea ne si distrugge ma si trasforma, è la capacità di un sistema di compiere lavoro. L'unità di misura dell'energia è il Joule (J). Il corpo umano acquisisce energia attraverso l'assunzione di alimenti. Energia Chimica (alimenti) -> Energia Meccanica (movimento) La principale forma di energia utilizzata dal corpo umano è l'ATP Adenosintrifosfato

An ATP Molecule

ADENINE NH. 3 PHOSPHATE GROUPS N U C C-H O H-C C 0 HC-0- P O-P-O-P-O N 0 o H H H H OH OH RIBOSE

Composizione chimica di una molecola di ATP:

Base azotata (Adenina) + Zucchero (Ribosio) + 3 Fosfati Attraverso reazioni cataboliche (scissione) e anaboliche (risintesi) tipiche del metabolismo la molecola di ATP modifica la sua composizione, sprigionando enerfia sotto forma di calore; prima perde un gruppo fosfato diventando ADP (adenosidifosfato) per poi associarsi ad un altro gruppo P (fosfato) per continuare il processo di risintesi energetico.

ATP - ADP CYCLE

P P P Phosphate Added Phosphate Removed P P Energy Energy Added Released P P 0-4=0 o NNella risintesi dell'ATP distinguiamo reazioni che avvengono in presenza di ossigeno (Aerobiche) e reazioni che avvengono in condizioni di scarsa presenza di ossigeno (Anaerobiche). I sistemi energetici descrivono il modo in cui il corpo umano utilizza l'energia per fare lavoro. A seconda della condizione (lavoro intenso - moderato - lieve) si afferisce ad un diverso sistema energetico, la cui attivazione genere un diverso meccanismo di risintesi di ATP. Il lavoro in fisica è definito come Forza x Spostamento, la sua unità di misura è il Joule (J), stessa unità di misura dell'energia attraverso la quale il lavoro può svolgersi.

1. Sistema dei Fosfati Anaerobico -> No Ossigeno e no produzione di Acido Lattico. PC = Fosfocreatina, ovvero 1 gruppo fosfato + creatina (proteina). La presenza di molecole di fosfocreatina nel muscolo è superiore a quelle di ATP intramuscolare, anche se le score si esauriscono nel giro di pochi secondi. Meccanismo di risintesi ATP = ADP (adenosindifosfato)+ PC (utilizzo fosfocreatina). Si torna quindi alla conformazione chimica di ATP = Adenosintrifosfato

TOKYO2020

TOKYO 2020 TOKYO ITALIA JACOBS TOKYO 2020 020 MBINE CHINA TOKYO 2020 TOKY 2020 WORLD

Caratteristiche del Sistema dei Fosfati

Sistema + potente del nostro corpo; lavori di massima intensità 100 % per una durata max di 6"/10". Riformazione scorte PC: +70% in 30" / + 95% in 3' / + 100% in 5'

1. Sistema dell'Acido lattico Anaerobico: Ossigeno insufficiente ed accumulo di acido lattico. Sistema detto: Glicolitico (utilizzo di glicogeno) Risintesi ATP in assenza di Ossigeno -> Produzione di Acido Piruvico -> Acido Lattico

GLUCONEOGENESI

nel fegato 2 LATTATO lattato in circolo nel sangue 2 PIRUVATO + 6 ATP GLUCOSIO ciclo di CORI 2 LATTATO 1 2 PIRUVATO glucosio in circolo nel sangue >2 ATP GLUCOSIO GLICOLISI nel muscolo Il cicolo di Cori è il processo di smaltimento dell'acido lattico che una volta accumulato nel sangue raggiunge il fegato; lì viene utilizzato nella formazione di glicogeno nel processo di Gluconeogenesi. La gluconeogenesi è la formazione di gluocosio a partire da sostanze diverse dai carboidrati, che sono i principali produttori di glucosio. Il nuovo glucosio prodotto torna nel circolo sanguigno e raggiunge i tessuti muscolari che necessitano il suo apporto, alimentando il meccanismo glicolitico. L'intero processo continua fino a che l'affaticamento e l'eccessivo accumulo di acido lattico non permettono il proseguo. cymNOVA

Caratteristiche del Sistema dell'Acido Lattico

Sistema per sforzi submassimali (80/85%) per una durata max di 40"/60"

1. Sistema dell'Ossigeno Aerobico -> Sempre Ossigeno Il corpo umano è in condizioni aerobiche quando il lavoro è di lieve entità o di entità nulla (come quando si dorme). L'ossigeno è sempre disponibile quindi la respirazione in condizione aerobiche non è mai affanata o faticosa. Risintesi ATP -> substrati energetici: carboidrati, grassi e proteine.

Caratteristiche del Sistema dell'Ossigeno

Sistema teoricamente illimitato (limitato dagli aspetti muscolo tendinei) Sistema per sforzi di intensità moderata 40/60%, per una durata prolungata.

% of maximum rate of energy production

ATP Store ATP Store ATP - PC System Lactic Acid System Overall Performance Aerobic System T = Threshold Point 2 sec T 10 sec T 1 min 2 hrs time

1. Sistema dei Fosfati (Anaerobico Alattacido = no produzione acido lattico)
2. Sistema dell'Acido Lattico (Anaerobico Lattacido)
3. Sistema dell'Ossigeno (Aerobico)

Dal grafico si può notare quanto la potenza (max energia espressa) e la durata siano grandezze inversamente proporzionali.

ALIMENTAZIONE

Definizione di Alimentazione

L'ALIMENTAZIONE E' LA SCELTA E L'ASSUNZIONE DEGLI ALIMENTI Gli alimenti sono sostanze da cui l'organismo ricava, attraverso i processi del metabolismo, l'energia ed i nutrienti necessari per l'accrescimento in età evolutiva e per le funzioni vitali. Il comportamento alimentare è regolato da particolari centri ipotalamici in risposta a stimoli orodigestivi, endocrini e metabolici ed è condizionato, modificato e spesso stravolto da fattori psicologici, socio economici, emotivi e culturali. I nutrienti sono le sostanze utilizzate dall' organismo per produrre energia, per crescere, per riparare le perdite e per mantenere e regolare le funzioni vitali. I macronutrienti sono nutrienti che apportano calorie e che sono richiesti in quantità espresse in g/Kg di peso corporeo. I micronutrienti sono nutrienti che non apportano calorie e che sono richiesti in quantità minori nell'ordine dei mg/kg di peso corporeo. Tutti i macronutrienti e tutti i micronutrienti sono essenziali alla vita e tutti sono caratterizzati da un fabbisogno giornaliero specifico, che varia in base al sesso, all'età, alla presenza di patologie, allo stile di vita, agli obiettivi da raggiungere e alla composizione corporea, ecc.

BILANCIO ENERGETICO

Il bilancio energetico è il rapporto tra le calorie assunte con gli alimenti e quelle spese dal nostro organismo.

CALORIA

La caloria (Kcal) è l'unità di misura utilizzata per esprimere il valore energetico degli alimenti e il dispendio energetico dell'organismo.

IL BILANCIO ENERGETICO PUO'ESSERE:

• IN PARI: quando la dieta apporta una quantità' di calorie uguali a quelle consumate per soddisfare il fabbisogno energetico. Il peso corporeo si mantiene costante.
• POSITIVO: quando la dieta apporta una quantità di calorie superiore al fabbisogno. Se la dieta è ipercalorica, le calorie non utilizzate si accumulano soprattutto sottoforma di massa grassa (ingrassamento).
• NEGATIVO: quando la dieta apporta una quantità di calorie inferiore al fabbisogno. Se la dieta è ipocalorica le calorie necessarie a soddisfare il fabbisogno vengono tratte inizialmente dai tessuti adiposi e successivamente anche dalla massa muscolare (dimagrimento, riduzione della crescita, indebolimento).

FABBISOGNO ENERGETICO

Il fabbisogno energetico è la quantità di energia indispensabile per l'accrescimento, il metabolismo basale, per l'attività fisica, per la termoregolazione, per l'utilizzazione dei nutrienti. Il fabbisogno energetico è MOLTO SOGGETTIVO e dipende da età, peso, sesso, quantità di massa magra (le persone con una massa magra ben sviluppata hanno un metabolismo basale più elevato rispetto alle persone costituite prevalentemente da massa grassa), fattori ormonali, temperatura ambientale e soprattutto attività fisica e stile di vita. L'energia necessaria all'organismo è fornita dagli alimenti e dai depositi endogeni di energia (massa grassa). In particolare, in relazione all'energia derivante dagli alimenti, possiamo identificare tre tipologie di energia:

• ENERGIA PROPRIA DEGLI ALIMENTI: corrisponde all'energia che si libera durante la completa digestione dei macronutrienti di un alimento.
• ENERGIA DIGERIBILE: è l'energia assorbita a livello intestinale (parte dell'energia derivate dalla digestione può essere persa con le feci e quindi non essere assimilata)
• ENERGIA METABOLIZZABILE: è la quota di energia effettivamente utilizzata dall'organismo dopo i processi di digestione, assorbimento e processi metabolici.

Il dispendio energetico è dato dalla somma delle calorie spese nell'arco della giornata da un individuo. Il dispendio energetico è dato dalla somma di diverse componenti:

• METABOLISMO BASALE: corrisponde all'energia necessaria a preservare in condizioni basali l'integrità anatomica e funzionale di cellule, tessuti e organi. Rappresenta generalmente il 55-70% del DET. Il metabolismo basale è correlato con l'età (diminuisce con l'avanzare del tempo) il peso, la composizione corporea ( la massa magra/muscolare ha necessità energetiche molto maggiori rispetto alla massa grassa), la statura e il sesso (nelle donne è inferiore sia per minore quantità di massa magra ma anche per fattori ormonali).
• ATTIVITA' FISICA: è l'energia necessaria per qualsiasi contrazione muscolare non presente in condizione basale. E' una % molto variabile del DET, in quanto dipende dallo stile di vita del soggetto. Include sia le attività quotidiane imposte dall'attività lavorativa che quelle svolte per volontà (sport). Più è alto il dispendio energetico da attività fisica, più lo stile di vita può essere considerato attivo.
• TERMOGENESI DEGLI ALIMENTI: è l'energia consumata dal nostro organismo durante il periodo post-prandiale per i processi di digestione e metabolici degli alimenti. Il consumo di energia è maggiore, maggiore è il carico calorico del pasto e maggiore è la quantità di proteine ingerite. Corrisponde generalmente al 10% del DET (dispendio energetico).
• TERMOGENESI ADATTATIVA : è l'energia consumata dall'organismo per adattarsi agli stress ambientali. Ad esempio la risposta termogenica al freddo con la stimolazione del brivido e la contrazione dei vasi sanguigni.

Calcolo del Fabbisogno Giornaliero

Per stimare il fabbisogno giornaliero dovuto al metabolismo basale esistono varie equazioni basate su numeri fissi, derivati da studi sperimentali, sesso, età, peso e altezza. La più utilizzata è l'equazione di Harris - Benedict: Femmine: 655,095 + (9,563 x peso in kg) + (1,8496 x altezza in cm) - (età x 4,6756) Maschi: 66,473 + (13,7516 x peso in kg) + (5,0033 x altezza in cm) - (età x 6,755) Per stimare il fabbisogno giornaliero dovuto al dispendio calorico da attività fisica ci si rifà alle tabelle LAF che stimano le calorie spese per 1 minuto rispetto all'attività fisica o sportiva praticata.

Costo energetico di alcune attività ricreative e sportive

(Riferito ad un minuto effettivo di attività fisica senza pause)