ASMEnergia nel corpo umano

Energia nel corpo umanoll corpo umano ha bisogno di una certa quantità di Energia che dipende da diversi fattori quali lacorporatura, il tipo e la quantità di lavoro effettuato,

eccetera. Si definisce bisogno energetico basale quello che serve per mantenere la massa corporeaed effettuare le attività cellulari di base quali riparare i tessuti, effettuare le reazioni chimiche indi-spensabili, effettuare le attività vitali minime necessarie (respirare, attività cardiaca di base, attivitàcerebrale di base) quando il corpo è a riposo completo sia fisico che psichico. Il fabbisogno energe-tico basale medio per un individuo di media corporatura è di 7531,2 kJ.

Se siamo impegnati in attività fisiche o sotto stress psichico, il fabbisogno aumenta. In base all'atti-vità si possono avere fabbisogni che vanno da 10460 KJ fino a oltre 25000 kJ. Ad esempio, unuomo di 30 anni, 80 kg di massa corporea e 180 cm di altezza che lavora in ufficio 8 ore, si occupadelle pulizie della casa, fa sport e dorme 8 ore al giorno ha un fabbisogno giornaliero medio di16551.9 kJ. Una ragazza di 16 anni, 50 Kg di massa corporea, 160 cm di altezza che dorme 8 ore,resta in piedi o seduta sul bus, è seduta a scuola dove usa moderatamente i muscoli delle braccia perscrivere, non fa le pulizie di casa, fa due ore di sport giornaliero, ha un fabbisogno medio di 10619kJ. Dove prendiamo questa energia? L’energia viene presa dagli alimenti ed è contenuta nei legamichimici che l’apparato digerente rompe quando scompone gli alimenti complessi in nutrienti sem-plici. Le nostre cellule, con la respirazione cellulare compiono una trasformazione dei nutrienti perottenere energia chimica che viene racchiusa nei legami chimici della molecola di ATP.

Nell’immagine avete la molecola di ATP costituita dalla base azotata adenina, dallo zucchero ribo-sio e da tre gruppi fosfato i cui legami sono molto energetici, in particolare quello fra secondo e ter-zo gruppo fosfato.

Quando il glucosio (fonte principale di energia chimica per le cellule) Viene degradato, l’energia li-berata viene utilizzata per legare il fosfato inorganico all’ADP. Si libera una molecola di acqua (rea-zione di condensazione).

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Quando la cellula ha bisogno di energia, il gruppo fosfato viene staccato per idrolisi dall’ATP utiliz-zando una molecola di acqua. L'energia così ottenuta viene trasformata in altre forme di energia.Prevalentemente in calore che si disperde verso l’esterno. In effetti il rendimento medio del corpoumano è del 25%. In altre parole un quarto dell'energia serve per svolgere il lavoro mentre i trequarti rimanenti vengono dispersi come calore.

Il 25% di energia utilizzata per svolgere lavoro viene trasformata in energia meccanica, general-mente energia cinetica ossia energia di movimento. Una piccola parte viene anche trasformata inenergia elettrica per il funzionamento del sistema nervoso.

Le fonti di energia per il lavoro muscolare sono sostanzialmente 3 e sono tutte legate comunque allarespirazione cellulare.

La prima fonte è la fosfocreatina, un composto chimico presente nei muscoli che viene idrolizzatoin creatina e gruppo fosfato. L’energia liberata viene usata per unire un fosfato all'ADP e ottenereATP. L’ATP viene usata per il lavoro muscolare. Questa fonte permette un impiego rapido dei mu-scoli senza respirare per 10-20 secondi. È la fonte principali per gli sforzi brevi e intensi quali l’alte-rofilia o le corse brevi (100 metri piani ad esempio). È utile anche per lo sforzo iniziale di una corsalunga.

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Nell'immagine precedente le formule chimiche della fosfocreatina e della creatina.

Nell’immagine seguente la reazione, permessa dall’enzima creatina kinasi, che porta alla formazio-ne di ATP partendo dalla fosfocreatina.

Se lo sforzo muscolare dura più a lungo dei 10-20 secondi, interviene la seconda fonte che è il glu-cosio tramite la respirazione cellulare.

Nella respirazione cellulare, il glucosio entra nelle cellule superando la membrana cellulare e, nelcitoplasma, viene tagliato in due con l'utilizzo di 2 ATP. Si ottengono due molecole di piruvato e 4ATP per ogni molecola di glucosio con un guadagno netto di 2ATP. Questa reazione si chiama gli-colisi. Le 2 molecole di piruvato entrano nei mitocondri dove vengono avviate a una serie di reazio-ni chimiche chiamate ciclo di Krebs. ln questo ciclo vengono utilizzate 6 molecole di O2 e vengonoliberate 6 molecole di CO2 e 6 molecole di H2O. Vengono prodotte anche 36 ATP. Questi dati sonoriferiti a 2 molecole di piruvato. Nell'immagine seguente avete le tappe della glicolisi

La glicolisi avviene in nove tappe suddivise in due fasi: una fase preparatoria, in cui sono consuma-te due molecole di ATP, e una fase di recupero energetica che produce 4 ATP e 2 NADH + 2H+

Il guadagno energetico effettivo è di 2 ATP e 2 NADH

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Nell'immagine seguente avete il ciclo di Krebs

Il ciclo di Krebs produce direttamente 1 ATP quando ritrasforma l GTP in 1 GDP, 3 NADH2 e 1 FA-DH2. Questi ultimi finiscono nella catena di elettroni dove producono le ATP mancanti (chiamataanche fosforilazione ossidativa, avviene nei mitocondri).

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Quando lo sforzo ritorna intenso, alla fine di una gara, la glicolisi aumenta mentre la respirazionecellulare non riesce a seguire. Di fatto con la glicolisi si ottengono 10 volte più molecole di ATP alsecondo, per questo viene usata per lo sforzo finale. Si accumula del piruvato nel citoplasma. ll pi-ruvato è tossico e il muscolo lo trasforma con la fermentazione lattica in lattato. Per questo motivo,al termine di uno sforzo prolungato abbiamo male ai muscoli e respiriamo affannosamente. Dobbia-mo convertire il lattato (causa della pesantezza e del dolore muscolare) in ATP degradandolo con larespirazione cellulare (causa del respiro affannoso). Questa ATP prodotta al termine dello sforzoviene usata per riconvertire la creatina in fosfocreatina ricostituendo la situazione iniziale.

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