L’ energia nei sistemi biologici e la caloria-Kilocaloria come unità di misura

Le trasformazioni che avvengono nell’organismo umano sono finalizzate alla produzione di energia necessaria per tutti i processi vitali.

Grazie agli alimenti il nostro organismo ricava l’ energia necessaria alla vita e alle sue funzioni tramite i processi di ossidazione o, semplicemente, di “combustione”, che avvengono all’interno del nostro corpo alla temperatura di 37°, sviluppando lentamente energia.

L’energia ricavata dalla combustione degli alimenti si trasforma in:

– lavoro esterno

– calore

– riserve energetiche

Tutte funzioni necessarie alla vita quotidiana.

In un sistema biologico possiamo definire l’energia come una grandezza che può essere trasformata in lavoro. Questa trasformazione viene ricondotta alle attività vitali e al lavoro meccanico che un essere umano può eseguire. La misurazione di queste trasformazioni (Metabolismo Energetico) avviene tramite due unità di misura : la caloria e la Kilocaloria

Caloria (cal)

Fisicamente definiamo caloria la quantità di calore necessaria per innalzare di 1°C la temperatura di 1 kg di acqua, da 14,5° a 15,5° in condizioni standard.

Nel sistema biologico la caloria è la quantità di energia che utilizziamo bruciando le sostanze alimentari in presenza di ossigeno.

Possiamo misurarne l’energia derivata grazie all’utilizzo di un calorimetro

Kilocaloria (Kcal)

Non è nient’ altro che un multiplo della caloria; 1 Kcaloria, infatti, corrisponde a 1000 calorie.

Questo multiplo viene utilizzato prevalentemente in ambito nutrizionale per definire le kcalorie derivate dalla combustione delle proteine, dei carboidrati e dei grassi.

1g di protidi fornisce 4 Kilocalorie

1g di glucidi fornisce 4 Kilocalorie

1g di lipidi fornisce 9 Kilocalorie

Mentre i carboidrati ed i grassi vengono a livello metabolico completamente bruciati, i protidi no, perché necessitano di un’ulteriore operazione di smaltimento del residuo di scorie, derivate dalla loro metabolizzazione/scomposizione. Si può verificare, tramite misure spirometriche, in quali proporzioni vengono utilizzate dall’organismo umano i tre macronutrienti principali (proteine, carboidrati, grassi). La verifica di tale operazione prende il nome di QR (quoziente respiratorio) che indica il rapporto tra la CO2 prodotta e l’O2 consumato nell’unità di tempo. L’ importanza di tale misurazione consiste nel fatto che gli alimenti che bruciano in presenza di ossigeno liberano energia formando CO2, H2O e, a seconda del macronutriente utilizzato, eventuali scorie.

Il quoziente respiratorio dei carboidrati è 1
Il quoziente respiratorio dei grassi è 0,7
Il quoziente respiratorio delle proteine è 0,82, chiaramente per le proteine il rapporto è approssimativo, poiché bisognerebbe valutare la quantità di scorie azotate eliminate dalle urine.

Come si può capire, il QR può diventare veramente efficace nella verifica metabolica e del consumo dei singoli macronutrienti poiché, grazie alla spirometria, possiamo apprendere in che rapporto consumiamo proteine, grassi e carboidrati in diverse situazioni indotte, come, ad esempio, mentre ci alleniamo o quando riposiamo.

Spargi la voce