Fisiologia della nutrizione II:

 
 
 
Fisiologia della nutrizione II
di Lucrezia Modesto
 
Appunti relativi al corso di fisiologia della nutrizione. Dopo una prima ampia
descrizione della materia e di tutti i concetti relativi (metabolismo, calorie,
dispendio energetico...) si passa ad una carrellata di tutti gli apparati e della
loro funzionalità: digerente, endocrino, nervoso, muscolare, respiratorio e
cardiovascolare.
 
Università: Università degli studi di Genova
Facoltà: Medicina e Chirurgia
Esame: Fisiologia della nutrizione II
Docente: Ciangherotti1. Termodinamica e nutrizione
 
Gli alimenti forniscono all’organismo energia; questa viene liberata in seguito all’ossidazione dei nutrienti.
Secondo il primo principio della Termodinamica, l’energia non si disperde nell’ambiente, ma si trasforma in
altra energia; infatti l’energia chimica assunta con gli alimenti è trasformata in energia meccanica, termica,
chimica ed elettrica per sostenere il lavoro muscolare, mantenere l’omeostasi, il ricambio dei tessuti e
l’accrescimento. Il secondo principio della Termodinamica inoltre afferma che non tutta l’energia chimica
viene trasformata in biologica (attraverso la glicolisi e il ciclo di Krebs), ma solo il 30-35%. La parte
restante è dispersa sottoforma di calore, ma buona parte di questo è riutilizzato per mantenere la temperatura
di 37°C. E’ possibile calcolare l’equivalente calorico dei nutrienti (Ec), cioè la quantità di energia liberata a
seguito dell’ossidazione di 1 grammo di nutriente. L’ossidazione dei monosaccaridi “in vitro” è pari a quella
“in vivo”; quella degli acidi grassi e, soprattutto, degli aminoacidi ha un Ec biologico inferiore rispetto all’
Ec fisico. Infatti solo il 90-95% del grasso ingerito è realmente assorbito; mentre le proteine hanno una
perdita di energia a causa della formazione dell’urea.   
 
Glucosio C6H12O6 + O2 --> CO2 + H2O + Energia (680 kcal) 
Una molecola pesa la somma atomica dei suoi atomi: C=12;  H=1;  O=16 
Pertanto il glucosio: (6x12)+(12x1)+6x16)= 180g  
Per la stechiometria:  
C6H12O6 + 6O2 --> 6CO2 + 6H2O + 680 kcal 
 
Equivalente calorico (Ecg) = 680/180= 3,75 kcal/g 
Poiché il Metabolismo Basale costa 1 caloria al minuto, 1 g di glucosio fa vivere 4 minuti. 
 
L’equivalente calorico del litro di ossigeno (ECLO2) è la quantità di energia liberata a seguito
dell’ossidazione di 1 litro di ossigeno. Una mole di qualsiasi gas occupa 22,414 litri. 
 
Nel caso del glucosio vengono utilizzati 6O2 quindi 6x22,414= 134 litri 
ECLO2= 680/134= 5,01 kcal/lO2 
 
Il quoziente respiratorio (QR) è il rapporto tra i litri di CO2 prodotti (VCO2 ) e il flusso di ossigeno
consumato (VO2). 
 
Nel caso del glucosio vengono prodotti 6CO2 (e quindi 6x22,414=134 litri) e consumati 6O2 (e quindi
6x22,414=134 litri).  
QR= VCO2/VO2= 134/134= 1 
 
Palmitico C16H32O2 + O2 --> CO2 + H2O + Energia (2406 kcal) 
(acido grasso saturo) 
Una molecola di palmitico pesa: (16x12)+(32x1)+(2x16)= 256g 
Per la stechiometria: 
C16H32O2 + 23O2 --> 16CO2 + 16H2O + 2406 kcal 
 
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Fisiologia della nutrizione II Equivalente calorico (Ecp)= 2406/256= 9,4 kcal/g 
Acidi grassi a catena più corta hanno Ec leggermente inferiori; si considera la media che è 9 kcal/g. 
Nel caso del palmitico vengono utilizzati 23O2 quindi 23x22,414 litri. 
ECLO2=2406/(23x22,414)= 4,7 kcal/lO2 
Nel caso del palmitico vengono prodotti 16CO2 e consumati 23O2. 
QR=VCO2/VO2= (16x22,414)/(23x22,414)=  0,7 
Gli aminoacidi non subiscono nell’organismo l’ossidazione completa. 
 
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Fisiologia della nutrizione II 2. Definizione di caloria
 
L’unità di misura del calore è la Caloria. Essa è la quantità di calore richiesta per innalzare da 14,5 a 15,5 °C
la temperatura di 1 litro d’acqua. 1kcal= 4,184kJ 
L’unità di misura dell’energia è il Joule. Esso è la quantità di energia necessaria per spostare 1 kg per 1
metro applicando la forza di 1 Newton.  
Entrambe sono unità di misura troppo piccole e perciò si usano il kJ e la kcal.
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Fisiologia della nutrizione II 3. Il dispendio energetico giornaliero 
 
Esso è definito da tre componenti: 
- Metabolismo basale (60%) 
- Termogenesi indotta dalla dieta (10%) 
- Termogenesi da esercizio fisico (30%) 
 
Per Metabolismo basale (MB) si intende la quantità di energia necessaria per la gestione della vita
vegetativa nel soggetto messo in posizione supina e in condizioni di: 
- riposo psico-motorio da almeno 30 minuti 
- riposo digestivo da almeno 12-16 ore 
- riposo termico ovvero 18-20°C, temperatura che non permette di termogenerare né di termoperdere
(neutralità termica).  
Esso inoltre è determinato dall’età (Il MB diminuisce con l’età), dal sesso (il MB è minore nella femmina
rispetto al maschio di pari età), dalla superficie corporea (la dispersione di calore è proporzionale alla
superficie) e dallo stato nutrizionale (il MB è determinato, per definizione, in condizioni di digiuno). 
MB= VO2 x EcmLO2 x Tempo 
Il consumo di ossigeno (VO2) nel maschio (230 ml/min) è più elevato del consumo di ossigeno della
femmina (180 ml/min) poiché il primo ha più massa magra e le cellule della massa magra, a differenza di
quelle della massa grassa, respirano. 
Come EcmLO2 si considera il valore intermedio tra 5,01 (glucosio) e 4,7 (palmitico)=  4,85. 
Il Tempo giornaliero è rappresentato da 1440 minuti. 
 
Per Termogenesi indotta dalla dieta (TID) si intende l’effetto termico indotto dagli alimenti, definito
altrimenti come Azione Dinamico-Specifica degli alimenti (ADS), ovvero l’aumento del consumo di
ossigeno in seguito all’ingestione dei nutrienti. Ogni volta che si utilizzano i nutrienti di un pasto si consuma
il 10% del dispendio energetico totale giornaliero. 
 
Per Termogenesi da esercizio fisico (TEF) si intende il dispendio energetico durante l’attività fisica. Il
metodo predittivo migliore consiste nel moltiplicare il MB per un Fattore Specifico (FMB) che è stato
successivamente sostituito dall’indice energetico integrato (IEI) ovvero il consumo energetico relativo ad
una determinata attività comprese le pause. 
 
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Fisiologia della nutrizione II 4. La dieta bilanciata
 
Una dieta bilanciata è costituita da: 
- Glucidi = 60% del fabbisogno calorico totale (FCT) 
- Lipidi = 25-30% del FCT (circa 1,2 g pro kg) 
- Proteine = 10-15% del FCT (circa 0,8 g pro kg) 
E’ preferibile consumare 5 pasti al giorno: 
A colazione (15% dell’energia totale) abbiamo bisogno di carboidrati, assorbiti più velocemente, per
rifornire la riserva di glicogeno epatico; non è indispensabile la fibra. 
Per lo spuntino mattiniero (10%) sono ideali gli zuccheri semplici (yogurt, frutta)  per smorzare lo stimolo
della fame che si alimenterebbe altrimenti sino a mezzogiorno. 
A pranzo (35-40%), oltre alle tre portate, non devono mancare un buon olio extravergine di oliva (30-40 g al
dì per il maschio) e 0,5 g pro kg di fibra; pane. 
La merenda (10%) ha lo stesso significato dello spuntino e quindi serve a scaricare la quantità calorica della
sera. 
A cena (25-30%) il primo piatto deve essere meno amido (es. minestrone); olio (vitamine liposolubili) e 
pane.
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Fisiologia della nutrizione II 5. Riserve energetiche dell’organismo
 
L’organismo dispone, per far fronte a periodi di digiuno, di riserve energetiche soprattutto glucidiche e
lipidiche; le proteine sono invece utilizzate a fini energetici in quantità estremamente ridotta a causa del loro
ruolo strutturale e funzionale. Tuttavia, in caso di digiuno prolungato, il fegato è in grado, mediante la
gluconeogenesi, di produrre glucosio a partire dalle proteine. Le riserve glucidiche sono costituite dal
glicogeno epatico e muscolare. Il primo è rapidamente mobilizzabile e contribuisce al mantenimento di una
glicemia costante; il secondo invece è utilizzabile solo dal muscolo stesso. Ogni grammo di glicogeno è
immagazzinato nell’organismo insieme a 2,8 g d’acqua ed è questo il motivo per cui si verifica una facile
perdita di peso all’inizio delle diete dimagranti dovuta alla caduta delle riserve glucidiche ma, in misura
maggiore, alla perdita d’acqua immagazzinata con il glicogeno. Ridotte al minimo le riserve glucidiche, si
intaccano quelle lipidiche ma con maggiori difficoltà in quanto i lipidi sono immagazzinati senza acqua
aggiuntiva. Le riserve lipidiche sono costituite soprattutto dal grasso sottocutaneo che nell’adulto
corrisponde al 10-15% del peso corporeo maschile e il 20-25% del femminile.   
Quando le riserve energetiche si riducono, il SNC viene informato in modo da stimolare una maggiore
assunzione di cibo; il contrario avviene quando l’energia disponibile è in eccesso rispetto alle esigenze
metaboliche. In particolare sono due le importanti strutture morfofunzionali ipotalamiche: il centro della
sazietà, localizzato dell’ipotalamo ventromediale, e il centro della fame, localizzato nell’ipotalamo laterale.
Anche il tessuto adiposo può inibire l’assunzione di cibo producendo un ormone, la leptina, che agisce a
livello ipotalamico, ove sono presenti specifici recettori di membrana. Infine, altri meccanismi
influenzerebbero il comportamento alimentare: la diminuzione della temperatura (che aumenta il dispendio
energetico e riduce le riserve adipose), il gusto e l’odore del cibo, la vista, le caratteristiche tattili del cibo e
il suo aroma. 
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Fisiologia della nutrizione II 6. Vitaminologia
 
Le vitamine sono indispensabili e ci deve essere un equilibrio tra quelle utilizzate e quelle assunte. Le
vitamine idrosolubili non hanno deposito nel nostro organismo, le liposolubili hanno un deposito (fegato e
tessuto adiposo) e pertanto la loro carenza è più grave. 
Idrosolubili --> complesso B e vitamina C 
Liposolubili --> vitamine A, D, E, K. 
Una vitamina per essere tale deve avere un livello raccomandato inferiore ai 100 mg 
In base al loro significato biologico si possono distinguere tre gruppi principali di vitamine: 
1) Vitamine da B1 a B6 indispensabili per: 
respirazione cellulare 
trofismo delle cellule a rapido turn over 
trofismo del SNC 
La carenza di queste vitamine comporta sintomi a carico del SNC e del SNP. La B6, in particolare, è detta
vitamina proenergetica perché capace di interconvertire gli aa  glu. 
2) Vitamine plastiche: B12 + acido folico facilitano: 
la sintesi di emoglobina 
la mielina 
La loro carenza comporta una alterazione dell’impulso nervoso; anemia perniciosa. 
3) Vitamine liposolubili + vitamina C 
A = epitelio protettrice. E’ utilizzata dai bastoncelli per vedere al buio. Carenza --> lesioni a carico
dell’epitelio, soprattutto retinico. 
D = ostioprotettrice. Permette la crescita dell’osso e tutela la calcemia; si deposita e si comporta come un
ormone: il tessuto bersaglio è la cellula intestinale, dove promuove l’assorbimento intestinale di calcio. 
E = antiossidante fisiologico. Ossida i doppi legami degli acidi grassi e si fa rinnovare dalla vitamina C. 
K = tutela la coagulazione del sangue e la sua carenza fa aumentare il tempo di coagulazione. 
C = connettivo protettrice. Permette la formazione del collagene. Carenza--> scorbuto (marinai), cioè
mancanza di connettivo a livello dei vasi, si muore per emoraggia. 
 
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Fisiologia della nutrizione II 7. Minerali necessari alla nutrizione
 
Il calcio è importante per le ossa, la coagulazione del sangue e l’eccitazione del muscolo.  
Il calcio alimentare viene assorbito a livello intestinale e favorito dalla vitamina D per il 20%,  per il resto
eliminato attraverso l’intestino. Il L.A.R. è di 1 g al dì (800-1000 mg). 
Il ferro è indispensabile e un importante coenzima delle reazioni di ossido-riduzione. Il suo assorbimento,
che non è tutelato da nessuna vitamina, avviene a livello intestinale. La transferrina trasporta, attraverso il
sangue, il ferro ai tessuti. La apoferritina compatta il ferro nel fegato e lo deposita. La ferritina plasmatica
indica lo stato di pienezza dei depositi. La carenza di ferro provoca anemia (i globuli rossi sono poco
colorati perché c’è poca emoglobina). Il fabbisogno nella femmina fertile è di 10 mg al dì. 
 
Lucrezia Modesto Sezione Appunti
Fisiologia della nutrizione II