Quella del Metabolic Damage è una questione che da sempre interessa qualsiasi soggetto decida di approcciarsi ad un regime alimentare con il fine di perdere peso, se da un lato infatti un taglio drastico alle kcal ingerite conduce ad una rapida e concreta perdita di peso, dall’altro questo avrà delle ripercussioni su svariati aspetti, quali la ripartizione dei macronutrienti ed in parte sui sottili aspetti ormonali legati alla gestione dei macronutrienti stessi.
Prima di iniziare a trattare il problema nello specifico è utile però ricordare quali siano le funzioni principali di ogni macronutriente che ricoprono. Se vi sentite sufficientemente preparati in materia potete saltare questo articolo, in cui lo ammetto, forse mi sono dilungato un po troppo, ma non è semplice riassumere qualcosa di tanto ampio quanto quello che tratteremo ora, ricordate in ogni momento, anche quando perderete la voglia di arrivare fino in fondo che quella che leggerete è una sintesi ESTREMA, di ciò che ci sarebbe da dire riguardo questi argomenti.
CARBOIDRATI
Siamo abituati a pensare a questo macronutriente come principale fonte di energia, e questo è senz’altro vero, ma è sicuramente un’estrema semplificazione, e siccome stiamo cercando di approfondire lasciamo le semplificazioni eccessive (e aggiungerei fuorvianti) ad altri momenti. I glucidi costituiscono un gruppo di sostanze organiche fondamentali della materia vivente. In natura sono diffusi specialmente nel regno vegetali dove ricoprono ruoli per lo più strutturali (come ad esempio la cellulosa) o come matariale di riserva (amido). Negli organismi animali invece sono presenti sia in forma libera come glucidi, sia legati a protidi (ad esempio troviamo spesso molecole come i glicosamminoglicani legati a proteine a formare i proteoglicani, che rivestono ruoli di sostegno meccanico assieme a molecole come il collagene); ora sarà lecito domandarsi tutto questo per dire cosa? Semplicemente per far capire che i ruoli di ogni macronutriente non si limitano a ciò che siamo banalmente abituati a pensare che essi facciano, basti pensare che il deossi-D-ribosio assieme ad una base azotata ed un gruppo fosfato forma un nucleotide, cioè l’unità fondamentale del DNA. Essendo che stiamo facendo un po di biochimica “spiccia” è doveroso precisare la composizione chimica di queste molecole che sono composte da C (carbonio), H (idrogeno) e O (ossigeno) anche se in alcuni di essi sono presenti anche altri elementi come l’ N (azoto) negli aminozuccheri e l’S (zolfo) negli tiozuccheri.
Passiamo ora ad una semplice classificazione degli zuccheri (o carboidrati) con degli esempi che voi tutti conoscerete almeno per sentito nominare.
Monosaccaridi
Sono le unità strutturali più semplici dei glucidi (la mia prof mi fece imparare quasi a memoria la definizione “sono derivati aldeidici e chetonici di alcoli polivalenti” ma non è questa la sede per approfondire la cosa..vi basti sapere che ogni monosaccaride può essere un aldoso o un chetoso a seconda se ha avuto origine da un’aldeide o un chetone), i monosaccaridi sono in ogni caso le molecole che poi noi utilizziamo realmente a scopo metabolico; sono il risultato finale del processo di digestione di molecole più complesse. L’esempio più famoso di monosaccaride è il Glucosio (che poi nel mondo del bodybuilding è sempre stato chiamato con il nome di Destrosio, cioè l’enantiomero destrogiro del glucosio).
Oligosaccaridi (disaccaridi, trisaccaridi, ecc)
L’oligosaccaride più semplice è il disaccaride e non c’è definizione più bella del dire che si tratta della condensazione (con relativa eliminazione di una molecola d’acqua) di 2 monosi (o monosaccaridi). Di disaccaridi famosi ne abbiamo tantissimi tutti conoscono ad esempio il Saccarosio (normale zucchero da cucina) formato da Glucosio e Fruttosio, oppure il Lattosio, incubo per molti intolleranti, formato da Glucosio e Galattosio.
Polisaccaridi
I polisaccaridi sono glucidi complessi ad elevato peso molecolare, sono costituiti da lunghe catene (che possono essere anche ramificate) di monosaccaridi uniti fra loro mediante legami glicosidici. Sostanzialmente queste molecole ricoprono 2 ruoli fondamentali:
- Riserva Energetica: questi rappresentano appunto un materiale facilmente utilizzabile a fine energetico attraverso l’idrolisi dei singoli monosaccridi; l’esempio più famoso e da noi tanto adorato è il glicogeno (epatico o muscolare), costituito da lunghissime catene di glucosio.
- Sostegno: per la loro struttura relativamente rigida rappresentano un funzionale mezzo di sostegno (soprattutto per organismi vegetali). L’esempio più famoso stavolta è la cellulosa.
PROTEINE
Se vi dicessi che proteine deriva dal greco “protos” che significa primo perchè sono le sostanze primarie della materia vivente, sarebbe un incipit già sufficientemente galvanizzante da far “schizzare” la % di protidi nella vostra dieta alle stelle, quindi mi limiterò a dire che le proteine sono molto importanti. Sono prima di tutto ( si anche prima di essere parte dei nostri amati bicipiti) i costituenti fondamentali di molti organuli cellulari quali il nucleo ed il citoplasma stesso. I protidi sono diffusi sia nel mondo animale che nel mondo vegetale in quanto semplicemente non esiste “la vita” in assenza di essi; nel nostro organismo costituiscono circa il 50% del materiale organico e circa il 15-17% del peso corporeo totale. Parliamo ora dei ruoli di queste molecole, e qui c’è veramente da potercisi sbizzarrire.
Funzione Enzimatica
Noi ovviamente non ce ne rendiamo conto, ma il nostro corpo è sede pressochè continua di reazioni chimiche utili per creare le condizioni ottimali per la vita. La maggior parte di queste reazioni sarebbero però estremamente lente, non fosse per la presenza di veri e propri catalizzatori biologici come gli enzimi. Per far capire ai “profani” ciò di cui stiamo parlando, gli enzimi sono tutte quelle molecole che terminano in “asi” (es. idrolasi, sintasi, chiansi, fosfatasi, polimerasi, deidrogenasi, aromatasi, ecc…) è da tenere a mente che queste proteine sono altamente specifiche; ma per cosa? sono altamente specifiche per un così detto “ligando” o substrato; in passato si usava spiegare la cosa con l’analogia della teoria “chiave serratura” indubbiamente valida per dare l’idea di “specificità enzimatica” ma poco utile per spiegare l’abbassamento di parametri come l’energia di attivazione delle reazioni catalazzate e di conseguenza si iniziò a pensare ad un progressivo adattamento dell’enzima per il substrato nel momento in cui venisse in contatto con esso.
Funzione di trasporto
Le proteine sono molto importanti per il trasporto di molecole all’interno del nostro corpo, tra le più famose abbiamo emoglobina e mioglobina per il trasporto dell’ossigeno, la prima nel sangue la seconda nel muscolo. All’interno del metabolismo della respirazione cellulare troviamo i citocromi adibiti al trasporto di elettroni (o meglio equivalenti riducenti) nella fosforilazione ossidativa, oppure sempre nel sangue troviamo le liproteine di trasporto le più conosciute sono HDL e LDL per il colesterolo, ma abbiamo anche le VLDL (very low density lipoprotein) e i chilomicroni per i lipidi esogeni.
Funzione strutturale
Questo è probabilmente il loro ruolo principale o comunque quello per cui sono maggiormente conosciute, le proteine infatti costituiscono veri e propri tessuti di sostegno come il collagene e conferiscono resistenza e protezione ad organi e altri tessuti.
Funzione ormonale
Molti ormoni come glucagone, insulina, gh sono vere e proprie proteine che trasportano dei messaggi dall’organo endocrino all’organo bersaglio; una volta arrivati all’organo bersaglio però tali ormoni non riescono a penetrare la membrana cellulare (come invece fanno gli ormoni steroidei) a causa delle loro grandi dimensioni, di conseguenza necessitano di legarsi a specifici recettori espressi dalla cellula bersaglio ed espletare le loro funzioni attraverso l’utilizzo di così detti secondi messaggeri frutto delle reazioni a cascata derivate dal legame ormone-recettore.
Funzione difensiva e immunitaria
Le proteine sono molto importanti anche per il nostro sistema immunitario, infatti le sue principali “armi di difesa” contro agenti patogeni, gli anticorpi, sono proteine prodotte da cellule specifiche quali i linfociti di tipo B.
Funzione regolatrice
Molte proteine sono coinvolte nel controllo dell’espressione genica a livello della trascrizione dell’ RNA.
Funzione omeostatica
Alcune proteine sono coinvolte nel mantenimento della stabilità della temperatura corporea o del ph sanguigno.
Funzione energetica
Probabilmente la funzione più temuta da chiunque abbia come obbiettivo l’aumento della massa muscolare, eh si le proteine con le loro 4kcal per grammo sono in grado di soddisfare le richieste energetiche del nostro corpo, ciò avviene per lo più quando manca la disponibilità di fonti più rapide come i carboidrati. Inoltre nell’uovo e nei semi abbiamo gli unici casi in cui le proteine svolgano funzioni di riserva energetica.
Probabilmente queste funzioni non sono nemmeno tutte quelle che queste straordinarie molecole sono in grado di compiere ma credo rendano bene l’idea del perchè siano considerate fondamentali per la vita.
Tutti i protidi sono costituiti fondamentalmente da quattro elementi C (carbonio), H (idrogeno), O (ossigeno), N (azoto); dalla scomposizione delle proteine si ottiene una miscela formata da aminoacidi anche se attraverso l’utilizzo di processi quali l’idrolisi enzimatica si è notato che possono talvolta essere presenti piccole quantità di amidi e glucidi in generale; ma senza complicarci eccessivamente la vita, possiamo considerare gli aminoacidi come le pietre costitutive delle complesse strutture proteiche. Biochimicamente parlando gli aminoacidi sono acidi organici nella cui formula di struttura è presente almeno un gruppo amminico (-NH2) legato ad uno o più atomi di carbonio.
LIPIDI
Con tale nome si indicano sostanze di natura chimica molto variabile ma caratterizzate ovviamente da alcune proprietà comuni. Sono infatti insolubili in acqua in quanto sostanze apolari (basta provare a versare dell’olio in acqua per osservare come questo formerà delle strutture circolari dette micelle). I lipidi sono costituenti essenziali di tutti gli organismi animali e vegetali, alcuni come ad esempio i fosfolipidi sono presenti in tutte le cellule animali come componenti principali della membrana cellulare conferendo ad essa la classica struttura a mosaico fluido e tutte le sue importantissime proprietà chimico fisiche che la rendono limitatamente permeabile. Esistono diversi tipi di classificazione dei lipidi, qui tratterò quella più famosa e diffusa, vedremo cioè la differenza tra lipidi Saponificabili ed Insaponificabili. Ma prima dobbiamo capire su cosa si basa tale distinzione non propriamente di immediata comprensione; sostanzialmente si fonda sulla capacità di un determinato tipo di lipidi di dar origine a saponi se trattati con NaOH (soda caustica o idrossido di sodio), tale proprietà è determinata sostanzialmente da un solo fattore, cioè dal fatto che un lipide contenga o meno degli acidi grassi (parleremo poco più avanti di questi nello specifico), allora ovviamente potremo dire che i lipidi saponificabili contengono ac. grassi mentre quelli insaponificabili no.
Frazione Saponificabile
Gliceridi
Quando parliamo di gliceridi trattiamo una classe di sostanze comprendenti i monogliceridi, i bigliceridi ed i trigliceridi, con questi ultimi intendiamo sostanzialmente esteri di un alcol trivalente (il glicerolo) con 3 acidi grassi. I trigliceridi possono essere semplici (il glicerolo è esterificato con 3 ac. grassi uguali) o misti (glicerolo esterificato con almeno un acido grasso diverso), l’idrolisi degli acidi grassi dal glicerolo può avvenire chimicamente attraverso l’utilizzo di acidi o basi (con basi forti come l’NaOH avremo oltre che la liberazione degli ac. grassi anche la loro salificazione in saponi) oppure nel nostro corpo grazie all’ausilio di specifici enzimi quali la lipasi.
Cere
Biochimicamente parlando, le cere sono esteri di acidi monovalenti ad elevato numero di atomi di carbonio con acidi grassi superiori. Probabilmente ciò non vorrà dire assolutamente nulla a chi non abbia masticato un po di chimica organica, quindi cerchiamo di rendere il concetto leggermente piu digeribile; per essere esauriente ora dovrei mettermi a scrivere delle proprietà chimico fisiche degli alcoli ma per ragioni di spazio, chiarezza d’esposizione, e soprattutto per preservare indenne la sanità mentale di chi non ha la benchè minima idea di cosa sia un atomo eviterò, e mi limiterò a dire che ogni alcol deve molte delle sue caratteristiche chimiche al gruppo ossidrilico terminale cioè il gruppo -OH, si dice monovalente un alcol con un solo gruppo -OH presente nella catena (quindi capirete da voi che un alcol bivalente ne ha 2 e uno trivalente come il glicerolo ne ha 3); ora soffermiamoci sulla parola “esteri” sembra che con questa parola non abbiamo detto nulla, e invece abbiamo aperto un’altra finestra su una seconda classe di composti organici, gli esteri sono infatti dei prodotti di reazione tra un alcol (od un fenolo, ma limitiamoci al termine alcol che è più che sufficiente) con un acido carbossilico, gli acidi carbossilici sono (semplificando e stringendo come se non ci fosse un domani) degli acidi organici che si caratterizzano appunto per la presenza di un gruppo carbossilico cioè COOH e caso vuole che proprio gli acidi grassi siano proprio degli acidi carbossilici, infatti anch’essi possiedono il gruppo COOH alla fine della catena. Ricapitolando abbiamo ALCOL MONOVALENTE + AC. GRASSO (a lunga catena) = CERA questa reazione che ha luogo tra le 2 molecole è detta reazione di esterificazione; viene chiamata così perchè si forma un estere cioè la cera ma in realtà è una banale condensazione.
Steridi
Attenzione non è un errore di battitura, STERIDI non STEROIDI (a questi ci si arriva dopo), altra definizione non propriamente intuitiva, gli steridi sono esteri di alcoli ciclici superiori, se esterificati con acidi grassi prendono il nome di steroli. Non scoraggiatevi di fronte a concetti e definizioni apparentemente difficili, so che sembra che stiamo parlando del nulla, di cose lontanissime alla deriva nei confini dell’universo, in realtà capirete presto che sono molecole che ci riguardano da vicino, che influenzano ogni momento della nostra vita e che quindi dovrebbero essere sentiti nominare almeno una volta nella vita. Parliamo quindi brevemente degli steroli, sono una classe di composti chimici derivati dallo sterolo cioè il famoso alcol policiclico di cui parlavamo prima, sul carbonio numero 17 di quest’alcol policiclico troviamo la catena ramificata di acidi grassi, ed ecco la rivelazione che vi farà strabuzzare gli occhi e dire il classico “aaaaann”; la parola coleSTEROLO vi dice nulla? Eh già, il colesterolo è uno zoosterolo, cioè uno sterolo di origine animale (scopriremo ben presto che il colesterolo è una delle tante “Roma” del nostro corpo, a cui tutte le strade vi conducono).
Fosfolipidi e Glicolipidi
Mi sento profondamente colpevole e indegno di rispetto per aver scelto di trattare Fosfolipidi e Glicolipidi assieme, ma visto che sono molecole che vanno Studiate (si con la S maiuscola) per essere ben comprese non mi soffermerò molto su di essi, ciò risparmierà a me tempo e ricerche su vecchi testi di biochimica e a voi la fatica di comprare un monitor nuovo dopo aver scaraventato l’attuale dalla finestra. Parliamo comunque di fosfolipidi, possono essere divisi in fosfolipidi (o fosfatidi) e sfingolipidi (o sfingomieline) partiamo dai fosfolipidi veri e propri, ogni struttura di un fosfolipide ha origine dal così detto acido fosfatidico, tale acido ha a sua volta origine da una molecola di glicerina esterificata con 2 acidi grassi e una molecola di acido fosforico, quest’acido fosforico una volta reagito con la glicerina ha ancora due gruppi (detti funzioni acide) con cui può ulteriormente reagire, a formare un fosfolipide, con un aminoalcol (che ovviamente non tratteremo); ma in sostanza a che servonoo biologicamente parlando questi fosfolipidi? Il ruolo di tali molecole è importantissimo, infatti sono estremamente diffusi in natura, in primis sono i costituenti principali delle membrane cellulari animali, il che dovrebbe essere sufficiente a dare un’idea della basilarità di tali molecole, ma non è finita qui, ad esempio la fosfatidilcolina (si proprio lei, quell’integratore che conoscete come modulatore del cortisolo è un fosfolipide) da luogo ad altri composti come l’acido arachidonico importantissimo nella risposta di infiammazione, non solo, sono anche importantissime molecole per la trasmissione degli impulsi nervosi, infatti gli assoni dei neuroni sono ricoperti di una particolare guaina detta guarina mielinica che è costituita in parte proprio da fosfolipidi e permette l’efficiente trasporto del potenziale elettrico.
Passiamo ora ai Glicolipidi, sono costituiti da un aminoalcol (la sfingosina) un acido grasso ed un esoso, cioè uno zucchero a 6 atomi di carbonio (come potrebbe essere il glucosio) ma che solitamente è il galattosio, la loro funzione biologica non è perfettamente chiara, si sa che sono estremamente presenti nel cervello a livello della materia bianca, nelle guaine mieliniche dei neuroni, ed anche a livello di leucociti ed eritrociti e si pensa abbiano un ruolo nella costituzione di antigeni, quindi sarebbero importanti per riconoscere sostanze esogene e mantenere l’equilibrio cellulare.
Frazione non saponificabile
Steroidi
Mentre scrivo ho la sensazione che la bolla dal naso dei lettori sia scoppiata, chi russava ora ha spalancato gli occhi ed è tornato tra i vivi, e tutto al leggere la parola “steroidi” , ebbene si, per voi temerari che avete letto fino a qui è giunto il momento di capire qualcosa riguardo queste molecole (sempre dal punto di vista biochimico si intende). Con il termine steroidi si indica un gruppo di sostanze ampio, con ruoli biologici differenti ma aventi una struttura di base comune. Tale struttura è il ciclopentanoperidrofenantrene, gli steroidi possono essere ulteriormente divisi in altre classi di sostanza; gli steroli e gli steridi, gli acidi biliari, gli ormoni sessuali, gli ormoni corticosurrenali, agliconi di glucosidi (derivati dei glucosidi aventi azione cardiocinetica, cioè in grado di modulare la frequenza cardiaca). Tutte le numerose proprietà degli steroidi dipendono essenzialmente dalle configurazioni spaziali assunte della loro struttura di base, il ciclopentanoperidrofenantrene, ma anche dalla natura chimica di eventuali catene laterali presenti sulla molecola, presenza di particolari gruppi funzionali, come quello ossidrilico (-OH). Quando parliamo di steroidi però la prima molecola di cui dobbiamo parlare è necessariamente il Colesterolo (…cosa vi aspettavate?…) tale molecola non solo è importante perchè in grado di conferire rigidità alla nostra membrana cellulare, priva di parete a differenza di quella vegetale (ecco perchè nei vegetali non è presente colesterolo.. semplicemente non serve) ma è anche precursore di moltissime altre molecole quali gli ormoni sessuali, gli acidi biliari (acido taurocolico e glicocolico), e della vitamina D. Il colesterolo è anche presente nella sostanza bianca del cervello della quale costituisce il 14% del peso a secco e in minor quantità anche nella grigia. Nel sangue di un uomo in condizioni normali è presente (legato a delle lipoproteine) in quantità di 180-230mg ogni 100ml, tale molecola è in parte di origine esogena, introdotta con la dieta specialmente attraverso le carni, ma viene anche sintetizzato a livello endogeno nel fegato, ricerche (sia in vivo che in vitro) dimostrano che la sintesi può avvenire a partire da molecole molto semplici, come l’acetato. Gli acidi biliari sono il principale prodotto del catabolismo del colesterolo, infatti viene impiegato per produrli circa l’80/90% del colesterolo esogeno, come tutti sappiamo questi acidi sottoforma dei 2 sali taurocolato e glicocolato di sodio e potassio costituiscono i principali componenti della bile (prodotta dal fegato) ed hanno un ruolo fondamentale nella digestione dei grassi, in particolare la loro attività emulsionante divide i grassi in microscopiche gocce lipidiche facilmente attaccabili poi dagli enzimi digestivi quali la lipasi pancreatica.
Ho deciso di risparmiarvi i terpeni (non ridete, non se lo sono scelto loro il nome) in quanto non li ritengo importanti ai fini della successiva trattazione.
Nicola Marini
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