Dieta chetogenica e suoi risvolti nell'attività sportiva

5 
 
CAPITOLO I 
IL METABOLISMO 
 
1 I processi metabolici 
I processi metabolici costituiscono tutte le reazioni biochimiche che avvengono 
all‘interno di una cellula, queste reazioni includono una serie di trasformazioni 
chimiche a catena, dove cooperano più enzimi che rendono possibili dei 
processi indispensabili: sintetizzare prima i precursori delle macromolecole 
biologiche e tirare fuori l‘energia dalle macromolecole stesse [246]. 
Le reazioni che avvengono nella cellula costituiscono un processo per fare in 
modo da promuovere reazioni inattuabili, ovvero reazioni eccessivamente lente 
per poter dare un contributo ai meccanismi cellulari, anche con la 
partecipazione di enzimi per poter permettere la sopravvivenza ad ogni 
organismo [100]; quindi l‘occorrenza che una reazione si svolga in un sistema 
biologico dipende sia dalla velocità con cui deve svolgersi, che dall‘importanza 
di un determinato processo metabolico. 
 
1.1 Generalità 
Il metabolismo ―dal greco metabolḗ, mutamento‖ 
1
. Rappresenta l‘insieme dei 
processi chimici per produrre energia, e proprio grazie a tutti questi processi 
sono dovute ogni funzione delle diverse forme di vita: la nascita, lo sviluppo, la 
conservazione ed il rinnovo dei tessuti organici [245]; le trasformazioni chimiche 
che continuamente avvengono nell'organismo si possono differenziare in due 
diverse fasi: 
• processi di separazione e di degradazione ―catabolici‖, mediante i quali le 
sostanze organiche vengono scisse da macromolecole composte a molecole 
scomposte [8]; 
• processi di sintesi ―anabolici‖, che permettono la formazione di nuove cellule o 
l‘accumulo di nuova materia organica all‘interno di esse [254]. 
                                                           
1
 Sapere.it, Metabolismo, De Agostini editore 2012, 
http://www.sapere.it/enciclopedia/metabolismo.html, Accesso 4 Maggio 2017
6 
 
Durante i processi definiti catabolici, si verifica la liberazione di energia dalle 
molecole, e quest‘ultima poi in parte viene persa nell‘ambiente (lavoro e 
calore); mentre  una parte di questa energia viene utilizzata per la sintesi di 
altre molecole organiche  [245][106].  
L'energia che viene impiegata dagli organismi viventi è definibile energia 
potenziale di natura chimica, questa viene ricavata da altri costituenti organici, 
pertanto le cellule hanno bisogno di consumare costantemente tale energia, la 
quale deve essere rinnovata continuamente per poterle rifornire [106]; a ciò 
provvede l'attività nutritiva, fornendo energia da molecole organiche introdotte 
mediante l‘assimilazione di diversi nutrienti, quali carboidrati proteine e lipidi 
[254]. 
Il metabolismo ha luogo in 3 fasi principali: 
• I fase, la digestione degli alimenti lungo l‘apparato digerente, scinde le grandi 
molecole in unità più semplici [172]; 
• II fase ―metabolismo intermedio‖, questi prodotti vengono convertiti nelle 
cellule in molecole ancora più semplici che portano tutte ad un unico 
componente, acetil coenzima A  [172]; 
• III fase ―metabolismo terminale‖, nei mitocondri delle cellule l‘Acetil-CoA viene 
pienamente ossidato con il ciclo di Krebs [172]; questa fase porta alla 
produzione di anidride carbonica e acqua, e contemporaneamente alla biosintesi 
di ATP (Adenosina Trifosfato) [246]. 
 
1.2 Il catabolismo 
Con il termine catabolismo si va ad indicare quei processi degradativi dove le 
molecole composte vengono trasformate in molecole scomposte, quest‘ultimo è 
definito un processo esoergonico, ovvero in grado di liberare energia  [172]; in 
questo tipo di reazioni l‘energia dei legami molecolari viene estratta per poi 
essere stoccata nelle cellule sotto forma di ATP [254]. 
I polimeri dei diversi macronutrienti come le proteine, carboidrati, acidi nucleici 
e lipidi vengono degradati nei loro monomeri, quindi aminoacidi, monosaccaridi, 
nucleotidi e acidi grassi; successivamente la cellula impiega i monomeri per la
7 
 
formazione di nuove molecole mediante i processi anabolici oppure li degrada 
per ricavarne energia [106]. 
I prodotti finali della degradazione sono molecole a volte definite di scarto 
(come possono essere l‘acido lattico prodotto in anaerobiosi o anidride 
carbonica prodotta in aerobiosi), la creazione di questi prodotti avviene 
attraverso reazioni di ossido-riduzione  con rilascio di energia libera che in parte 
viene persa come calore e in parte sfruttata per sintetizzare molecole di ATP 
[212].  
Possiamo riassumere i processi catabolici nei seguenti: 
 la glicolisi, si tratta di un processo metabolico attraverso il quale le molecole 
di glucosio vengono scomposte in due molecole di piruvato con lo scopo di 
liberare molecole con più alto valore energetico; quindi 2 molecole di ATP e 
2 molecole di NADH per ogni molecola di glucosio, quest‘ultima si verifica 
maggiormente in condizioni anaerobiche [172]; 
 il Ciclo di Krebs, è un processo ravvisabile in tutti gli organismi che sfruttano 
il metabolismo aerobico, preposto al catabolismo dei macronutrienti, con 
rilascio di CO
2
 (anidride carbonica) e acqua, liberando energia chimica 
[120]; 
 la Fosforilazione ossidativa, permette la sintesi delle molecole di ATP  
(adenosina trifosfato) all‘interno dei mitocondri, questo processo avviene 
nell‘ultima fase della respirazione cellulare successivamente alla glicolisi e al 
ciclo di Krebs [8]; 
 la β-ossidazione degli acidi grassi, è un processo metabolico che consente la 
degradazione degli acidi grassi con successivo rilascio di Acetil-CoA, questo 
processo causa la riduzione di FAD e NAD+, due importanti fattori coinvolti 
nel trasporto degli elettroni all‘interno del ciclo di Krebs, per permettere le 
ossido-riduzioni [246]; 
 la Decarbossilazione ossidativa, questa permette la conversione del piruvato 
derivante dai processi di glicolisi in Acetil-CoA; questo processo si svolge in 
ambiente mitocondriale dove il piruvato all‘interno di questo é una delle  vie 
metaboliche adibite al catabolismo glucidico [246];
8 
 
 la Glicogenolisi, è una reazione catalizzata dall‘enzima glicogeno-fosforilasi  e 
costituisce il processo metabolico che degrada i polisaccaridi 
(macromolecole costituite da più unita di saccaridi), fino ad ottenere il 
monosaccaride del glucosio, questa reazione può essere indotta dal 
glucagone (ormone con funzione opposita all‘insulina che permette il rilascio 
del glucosio in circolo ematico) avente luogo nelle cellule epatiche mentre 
l‘adrenalina permette di attingere glucosio dalle scorte di glicogeno 
depositato a livello muscolare [28][246]; 
 La Chetogenesi, si tratta di un processo fisiologico atto alla sintesi dei corpi 
chetonici avente origine dall‘ Acetil-CoA precisamente dal metabolismo degli 
acidi grassi, in questo caso l‘Acetil-CoA può andare all‘interno del ciclo di 
Krebs oppure indirizzato ad altri metabolismi dando origine ad acido 
acetocetico da cui derivano i corpi chetonici, come vedremo nei successivi 
capitoli dove questo argomento sarà approfondito [8]. 
 
1.3 L’anabolismo 
L‘anabolismo è un processo che comprende tutte le reazioni di biosintesi di 
molecole organiche a partire da molecole semplici; l‘anabolismo è definito un 
meccanismo endoergonico in quanto richiede energia differentemente dai 
processi catabolici [172][245]. Nonostante i processi anabolici e quelli catabolici 
svolgono funzioni contrastanti, sono altamente collegati tra di loro; l‘anabolismo 
non svolge solo funzioni di deposito delle riserve energetiche ma svolge anche 
la neoformazione di nuovi tessuti e componenti cellulari fondamentali nella fase 
di crescita [245][212]. 
I principali processi ad opera dell‘anabolismo sono i seguenti: 
 la gluconeogenesi, è un meccanismo che in circostanze di insufficienza 
di glucosio nel sangue, un prodotto non derivante da carboidrati può essere 
trasformato in glucosio [245], mediante la gluconeogenesi viene prodotto 
glucosio da altre molecole, come aminoacidi, acido lattico, glicerolo, ecc. 
[8], ha luogo nel citosol e si divide in diverse processi, il piruvato subisce 
prima delle modificazioni nel mitocondrio e successivamente viene immesso
9 
 
nel citosol [246]; la gluconeogenesi è catalizzata dalla fruttosio-1-6-
bisfosfatasi, questo enzima presenta dei siti allosterici che legano altre 
molecole definite effettori che permettono l'incremento dell'azione 
enzimatica oppure l‘inibizione dell‘attività enzimatica interrompendo la 
gluconeogenesi [208][172]; 
 la sintesi proteica, trattasi di un meccanismo mediante il quale le 
informazioni genetiche (ovvero una sequenza di nucleotidi che si trovano 
all‘interno dell‘RNA messaggero) viene convertita in una sequenza di 
aminoacidi che andranno a costituire proteine, che nella cellula oltre alla 
funzione strutturale svolgono un'ampia gamma di funzioni [208]; 
 la sintesi degli acidi grassi, questo processo inizia dalla sintesi di acetil-CoA e 
costituisce un percorso opposto alla degradazione degli acidi grassi, nella 
sintesi infatti vengono addizionati una serie di frammenti bicarboniosi all' 
acetil-CoA di partenza [8]; la sintesi degli acidi grassi avviene per mezzo di 
enzimi situati nel citoplasma, quindi l'Acetil-CoA citoplasmatico impiegato 
nella sintesi degli acidi grassi deriva dai mitocondri, la gran parte dell‘acetil-
CoA di provenienza mitocondriale, viene prodotta mediante una via 
specializzata (citrato liasi) [120], anche la carnitina (aminoacido coinvolto 
nel trasporto degli acidi grassi) svolge un ruolo importante nella 
metabolizzazione dei lipidi grazie all‘azione di altri enzimi situati a livello 
citoplasmatico e mitocondriale [172]; 
 la glicogenosintesi, questo procedimento permette lo stoccaggio del 
glucosio in eccesso all'interno dell'organismo, tramite la conversione in una 
forma polimerica che ne permetta sia il trasporto che lo stoccaggio [208], 
gli organismi animali possono accumulare questa forma polimerica di 
glucosio in una diversa forma appunto chiamata glicogeno, quest‘ultimo 
proveniente dagli eccessi di carboidrati introdotti, viene sintetizzato in 
massima parte nelle cellule epatiche e nel muscolo scheletrico [245]; il 
glicogeno può essere successivamente utilizzato mediante la glicogenolisi 
scomposto in singole molecole di glucosi da specifici enzimi durante i 
processi catabolici [120].
10 
 
2 I sistemi energetici 
―I sistemi energetici, o metabolismi energetici, rappresentano dei meccanismi 
metabolici mediante il quale il muscolo scheletrico riesce a ricavare energia per 
l'attività fisica‖ 
2
.  
Possiamo classificarli in due diverse tipologie: il sistema aerobico, che produce 
energia con la necessità di ossigeno (O2), ed il sistema anaerobico (alattacido e 
lattacido), che può produrre energia senza la necessaria disponibilità di 
ossigeno ovvero in anaerobiosi [246]. 
 
2.1 ATP, la molecola energetica 
Tutte le reazioni biochimiche che avvengono nelle cellule hanno bisogno 
incessantemente di energia, per poter permanere e sopravvivere alle necessità 
vitali; la molecola che fornisce energia per eccellenza all‘interno dei sistemi 
biologici è chiamata adenosina trifosfato ―ATP‖ [172].  
Le cellule non possono creare ATP dal nulla, secondo il primo principio 
della termodinamica: ―la variazione dell'energia interna di un sistema 
termodinamico chiuso è uguale alla differenza tra il calore fornito al sistema e il 
lavoro compiuto dal sistema sull'ambiente‖ 
3
, ovvero la quantità totale di 
energia nell'universo rimane costante. Il punto di partenza della produzione di 
energia, è la dieta seguita dai processi di ingestione e digestione [120], La 
rottura dei legami atomici dei composti organici provoca una conseguente 
emissione di energia tramite la produzione di ATP [245]; una volta sintetizzata 
l‘ATP può essere impiegata sia per le diverse attività all‘interno della cellula, 
come avviene per l‘ATP utilizzato nell‘ attività fisica, sia per generare segnali 
elettrochimici dal sistema nervoso centrale a quello periferico che per poter 
sintetizzare altre molecole complesse tramite specifiche reazioni enzimatiche 
[124]. 
                                                           
2
 Wikipedia l‘enciclopedia libera, Sistemi energetici, Wikimedia foundation inc, 2017. 
https://it.wikipedia.org/wiki/Sistemi_energetici, Accesso 15 giugno 2017 
3
 Wikipedia l‘enciclopedia libera, Termodinamica, Wikimedia foundation inc, 2017. 
https://it.wikipedia.org/wiki/Termodinamica, Accesso 15 giugno 2017