Metabolismi energetici Pt.1

4 Mar , 2022 - Biochimica e Fisiologia

Forse uno degli argomenti che preferisco che però a volte può sembrare molto difficile da capire! Cercherò di spiegarlo nella maniera più semplice e chiara possibile perchè ritengo che se tutti conoscessero in parte questi meccanismi si creerebbero meno falsi miti e credenze! Tantissimi di voi hanno letto articoli o ascoltato persone parlare di metabolismi energetici, mitocondri, potenza aerobica , anaerobica e acido lattico e ognuno si è creato una visione semplificata di concetti molto difficili, immaginando qualcosa che forse non è ancora troppo chiaro! Non sarà un articolo e facile ma ci provo anche io, fatemi sapere!

La cellula

Purtroppo dobbiamo partire dall’inizio parlando dell’unità base degli esseri viventi, la cellula! Per molti sarà noioso e forse troppo tecnico, potete passare avanti nella lettura e nel caso tornate indietro dopo se qualcosa non fosse chiaro.

La cellula tipo degli eucarioti può essere schematicamente divisa in tre parti principali: il nucleo, il citoplasma ed un complesso di membrane; nel citoplasma si trovano poi diversi altri organelli ognuno con un ruolo determinante in tutte le reazioni che avvengono.

La cellula è un ambiente chiuso, separato dall’esterno dalla membrana plasmatica che permette l’ingresso e l’uscita di diverse sostanze in maniera selettiva. I materiali che entrano ed escono dalla cellula, devono passare attraverso la superficie e tanto più attiva è una cellula tanto più rapidamente questi materiali devono passare.

Nell’immagine vedete tutto quello che è presente nella cellula! L’interno è detto protoplasma, composta da un liquido, citoplasma o citosol, sede di reazioni chimiche come la glicolisi , in cui si trovano diversi organuli.

1. Il nucleo, separato dal citosol dalla membrana nucleare, sede dei cromosomi e fondamentale per la replicazione cellulare. All’interno troviamo il nucleolo dove vengono sintetizzati i ribosomi che a loro volta formano proteine a partire dagli aminoacidi, nel reticolo endoplasmatico.
2. L’apparato di Golgi, che elabora diverse sostante. Le proteine sintetizzate per essere secrete, formate sui ribosomi alla superficie del reticolo endoplasmico, sono incanalate nei corpi di Golgi dove vengono accumulate e racchiuse in vescicole. Queste vescicole vengono poi trasportate sino al rivestimento cellulare esterno, quindi liberate al di fuori della cellula.
3. I lisosomi possono essere considerati come il sistema digestivo interno della cellula. Nelle cellule specializzate del corpo umano, come in certi lobuli bianchi la digestione dei batteri e degli altri organismi che provocano malattie, rappresentano la prima linea di difesa del corpo contro l’infezione.
4. Infine i mitocondri, considerate le vere centrali energetiche della cellula di cui parleremo molto più avanti, sono delimitati da una membrana esterna simile a quella cellulare; all’interno, c’è una seconda membrana che delimita uno spazio occupato dalla matrice mitocondriale. La membrana interna presenta un tipo di particelle chiamate particelle elementari, sulle quali sono presenti gli enzimi della respirazione (nei mitocondri avviene la fosforilazione ossidativa). 

Se consideriamo i mitocondri come microrganismi che metabolizzano i prodotti della cellula ospite, vedremo che i mitocondri tenderanno ad affollarsi e moltiplicarsi proprio dove c’è maggior nutriente, cioè dove la demolizione del glucosio, per la maggiore richiesta di energia, è più intensa. In particolare, nei muscoli i mitocondri sono allineati lungo i fasci di fibre, ed il loro numero e volume cresce con la richiesta, cioè con l’allenamento.
Il fatto che i mitocondri siano dotati di un proprio patrimonio ereditario e di una riproduzione autonoma suggerisce il fatto che anche loro possono presentare una certa variabilità, sia pur limitata, e questo concetto viene studiato come una delle componenti dell’efficienza fisica individuale.

Tutte le cellulare del nostro corpo sono fatte più o meno come vi ho spiegato però ognuna tende a specializzarsi in diversi compiti. Si formano cosi cellule muscolari, gastriche, cardiache, nervose , epatiche ecc ecc, tutte in grado di compiere azioni specifiche. L’insieme delle cellule dello stesso tipo formano un tessuto; l’insieme di più tessuti che svolgono la stessa funzione è detto organo e l’insiemedi più organi che collaborano ad uno scopo comune è detto apparato o sistema!

Ad esempio per il movimento vengono coinvolti il sistema muscolo-scheletrico (l’insieme di muscoli, ossa, tendini, legamenti, cartilagini e articolazioni), il sistema nervoso e il sistema cardiopolmonare!

Capite bene la quantità di reazioni che avvengono quando decidiamo di muoverci, di mangiare, di vestirci, di vivere! Tutto questo ha bisogno di energia, noi mangiamo per prendere energia dal cibo, tutti i sistemi di produzione dell’energia sono comuni e identici in tutte le cellule descritte e cosi per tutti gli esseri viventi! Arriviamo così al punto fondamentale , come creiamo energia ?

ATP

Parlando di energia dobbiamo parlare di ATP! La molecola presente in tutti gli organismi viventi, per i quali rappresenta la principale forma di accumulo di energia immediatamente disponibile. 

L’adenosina trifosfato, o ATP, è costituita da una molecola di adenina e una di ribosio(zucchero a 5 atomi di carbonio) a cui sono legati tre gruppi fosforici, mediante due legami ad alta energia. L’energia immagazzinata nell’ATP deriva dalla degradazione di carboidrati, proteine e lipidi, attraverso reazioni metaboliche che avvengono in assenza o in presenza di energia.

I legami che mantengono uniti gli ultimi due gruppi fosfato posseggono un elevato livello di energia e, per tali motivi, vengono comunemente detti legami altamente energetici. Quando viene scisso il legame con il gruppo fosfato terminale, si ottengono adenosindifosfato (ADP) e fosfato inorganico (Pi) con la liberazione di 7,3 Kcal di energia per mole di ATP. La quantità di ATP accumulata in ogni cellula è limitata e può sostenere l’attività metabolica solamente per una frazione di minuto. Capite bene quindi che, per soddisfare i fabbisogni energetici cellulari, questo prezioso composto, una volta utilizzato, deve essere costantemente risintetizzato mediante la riconversione di ADP in ATP.

Quindi in generale ricordate che :

1. consumare energia significa consumare ATP
2. produrre energia significa produrre ATP
3. abbiamo pochissime riserve di ATP all’interno delle cellule , circa 80-100g, sufficienti per uno sforzo fisico di 2-3 secondi.
4. Per vivere ne consumiamo circa 45kg al giorno!
5. per tutti questi motivi devono esistere dei sistemi di risistemi delle scorte di ATP

Spero di non avervi confuso troppo le idee e nel prossimo blog spiegheremo finalmente le vie metaboliche per la produzione di energia!