Ma cosa sono??😲… Niente paura, ecco una semplice spiegazione per capire alcuni concetti. Decidi tu se fermarti ai concetti base o se approfondire i temi in modo più tecnico.
Introduzione al Metabolismo Energetico
All’interno di un soggetto che pesa 65 kg, si dovrebbe avere una quantità del peso diviso in circa 11 kg di proteine, 9 kg di lipidi (grassi) e 1 kg di carboidrati per circa 140.000 kcal (si tratta di kilo-calorie ma in generale si parla di calorie). La maggioranza delle kcal introdotte col cibo ha funzione di termoregolazione, cioè, si mantiene costante la temperatura corporea a quei 36°C circa mediante i meccanismo di termo-produzione e termo-dispersione.
Quando facciamo attività fisica, per esempio (o a che quando fa caldo in estate), sviluppiamo calore con la contrazione muscolare, che richiede energia. Introduciamo il cibo, le sue calorie ci forniscono l’energia per contrarre il muscolo, la si consuma e si produce calore. Abbimao caldo e stiamo bruciando calorie. In estate, assorbiamo la radiazione solare che per irraggiamento ci scalda, noi con il sudore facciamo evaporare l’acqua. Il nostro introito calorico giornaliero dipende da fattori consci e inconsci.
Il Metabolismo Basale (BMR, Basal Metabolic Rate) è la quantità minima di energia che l’organismo necessita, ogni giorno e in condizioni stazionarie, per svolgere tutte le attività necessarie al suo funzionamento. Parliamo della contrazione dei muscoli involontari come il cuore, dell’attività del sistema nervoso, della replicazione cellulare, della degradazione di proteine e altre molecole, e di ogni singola reazione che avviene nel corpo che necessita sempre di energia.Occupa il 60-75% delle kcal ingerite nella giornata, quindi circa i 2/3 dell’energia totale del corpo. I valori possono aumentare nei soggetti alti, durante la crescita, in periodi stress, quando la temperatura ambientale è molto calda, quando si ha una abbondante massa muscolare. Diminuisce con l’avanzare dell’età , con la perdita di massa muscolare, se malnutriti, in condizioni di ipotiroidismo.
I consumi energetici basali, si attribuiscono soprattutto all’attività della massa magra, cioè, tutti i tessuti che non sono massa grassa. Parliamo di fegato, cervello, cuore e reni che hanno un peso esiguo intorno al 6% del peso corporeo ma usano il 60-70% delle kcal del metabolismo basale. Non si fermano mai.
Leggi anche: Proteine delle Uova in Polvere
La Termogenesi indotta degli alimenti (DIT) è l’incremento del dispendio energetico che è indotto dall’ingestione degli alimenti che attivano i processi di digestione fino alla degradazione dei cibi e l’assorbimento di ogni nutriente. La Termogenesi Indotta con la Dieta (TID) è l’incremento del dispendio energetico (EE) che si ottiene come risposta all’assunzione di alimenti. I processi in essa coinvolti occupano circa un 7-15% del dispendio energetico totale (TEE).
La TID è dipendente e varia in base alla quantità e al tipo di alimenti ingeriti. E si distingue in Termogenesi Obbligatoria dovuta all’uso dei singoli nutrienti e Facoltativa legata alla quantità degli alimenti ingeriti. Lo stimolo termogenico varia in base ai macronutrienti da degradare. Le proteine stimolano in misura del 10-35%, i carboidrati del 5-10% e i lipidi del 2-5%.
La Termogenesi indotta dall’attività fisica, può variare molto in base al tipo di intensità e di durata dello sforzo fisico. Può arrivare anche ad essere 2 o 3 volte maggiore del Metabolismo basale. Nella Termogenesi indotta da attività fisica, i consumi energetici sono molto variabili perché dipendono da diversi parametri. Parliamo del tipo di esercizio fisico, della sua intensità , della durata, dalla frequenza cardiaca, dal peso corporeo.
MET è l’unità metabolica equivalente e corrisponde all’energia, in termini di kcal, che un soggetto consuma all’ora, per ogni kg del suo peso corporeo, restando a riposo. Cioè, 1 kcal/h/kg di peso corporeo, che sarebbe pari a 200 ml O2/h (ml di ossigeno in un’ora). Che è pari a 200 ml di O2/h (ml di ossigeno in 1 ora, che corrispondono a 200/60 minuti = 3,5 ml/minuto). Il MET e le kcal consumate aumentano con l’intensità dell’attività fisica. Se una persona di 55 kg pratica 1 ora di attività a 6 MET, 55kg x 6MET = 330 kcal di consumo energetico. 5-7 MET = attività fisiche pesanti come danza aerobica, trekking, nuoto, pattinaggio ed altro.
Cos'è il Quoziente Respiratorio (QR)?
I processi di ossidazione dei substrati energetici, cioè delle molecole introdotte col cibo che vengono poi usati per produrre energia, sono di solito il glucosio e i lipidi (grassi). Questi processi richiedono O2, quindi lo vogliono, lo usano e lo consumano, e producono CO2, acqua, calore e materiali di scarto. Da qui si ottiene un Quoziente respiratorio che è definito dal rapporto fra la quantità di CO2 prodotta, espressa in litri, rispetto all’ossigeno consumato.
Leggi anche: Cause dell'Aumento di Proteine nelle Urine
Praticare esercizio fisico consuma calorie; più ci si muove, più energia spendiamo. Al bisogno, gli amminoacidi circolanti possono essere convertiti dal fegato in glucosio o in corpi chetonici, sostenendo la glicemia. A livello muscolare, possono venire ossidati "direttamente" gli amminoacidi ramificati.
Questo valore cambia a seconda del substrato eneregetico che viene utilizzato per produrre energia, quindi varia a seconda che il corpo utilizzi carboidrati, lipidi o proteine ai fini energetici. Infatti l’anidiride carbonica prodotta rispetto all’ossigeno consumato è differente per i tre substrati utilizzabili nei sistemi energetici. Tuto ciò è dovuto alla diversa struttura di queste sostanze che determina una differente liberazione di carbonio tramite l’anidride carbonica.
Quando si misura il quoziente respiratorio durante la pratica sportiva, il valore rilevato non sarà mai né 0,7 né 1, sarà sempre un valore intermedio. Per soddisfare le richieste energetiche dell'organismo il corpo utilizza miscele di substrati diverse in rapporto allo sforzo fisico. Tanto più è intensa l’attività tanto maggiore sarà la percentuale di glucosio ossidata, infatti passando dal metabolismo aerobico a quello anaerobico i substrati utilizzabili dall’organismo divengono solo i carboidrati ed in minima parte proteine. Invece la maggior parte dell'energia prodotta a riposo deriva dal metabolismo degli acidi grassi.
Il quoziente respiratorio è un parametro molto utile per valutare la miscela metabolica utilizzata a riposo o durante un esercizio fisico. A causa delle differenze chimiche che li caratterizzano, la completa metabolizzazione di grassi, proteine e carboidrati richiede quantità diverse di ossigeno. Di conseguenza il tipo di substrato energetico ossidato andrà ad incidere anche sulla quantità di anidride carbonica prodotta.
Formula molecolare e ossidazione dei substrati
La generica formula molecolare di un carboidrato è Cn(H2O)n. Ne deriva che all'interno di una molecola glucidica la proporzione tra il numero di atomi di idrogeno e quelli di ossigeno è fissa e pari a 2:1. Per ossidare un generico esoso (carboidrato a sei atomi di carbonio come il glucosio) occorreranno pertanto sei molecole di ossigeno, con conseguente formazione di 6 molecole di anidride carbonica (C6H1206 + 602→ 6H20 + 6C02 ).
Leggi anche: Le Migliori Proteine Prozis
I lipidi si distinguono dai carboidrati per il minor contenuto di ossigeno in proporzione al numero di atomi di idrogeno. Di conseguenza la loro ossidazione richiede una quantità di ossigeno superiore. Prendendo come esempio l'acido palmitico, scopriamo che durante la sua ossidazione si formano 16 molecole di anidride carbonica ed acqua per 23 molecole di ossigeno consumate.
La principale differenza che distingue le proteine da grassi e carboidrati è la presenza di atomi di azoto. A causa di questa differenza chimica le molecole proteiche seguono una via metabolica particolare. Il fegato deve prima di tutto eliminare l'azoto tramite un processo chiamato deamminazione. Solo a questo punto la parte rimanente della molecola amminoacidica (chiamata chetoacido) potrà ossidarsi ad anidride carbonica ed acqua. Come i lipidi, anche i chetoacidi sono relativamente poveri di ossigeno.
Per soddisfare le richieste energetiche dell'organismo ciascuno di noi utilizza miscele metaboliche diverse in relazione allo sforzo fisico. Tanto più questo è intenso e tanto maggiore sarà la percentuale di glucosio ossidata. Buona parte dell'energia prodotta a riposo deriva invece dalla metabolizzazione degli acidi grassi.
Svolgendo attività che vanno dal riposo assoluto all'esercizio aerobico leggero il quoziente respiratorio si attesta intorno a 0,82 ± 4%. Ad ogni valore di QR corrisponde un equivalente calorico dell'ossigeno che rappresenta il numero di calorie liberate per litro di O2. Grazie a questo dato è possibile risalire con molta precisione al dispendio energetico di un'attività lavorativa.
Ipotizziamo che durante un esercizio aerobico moderato il quoziente respiratorio, misurato attraverso l'analisi dei gas, sia pari a 0,86; consultando un'apposita tabella ricaviamo che l'equivalente energetico per litro di ossigeno consumato è di 4,875 Kcal.
Durante uno sforzo fisico intenso la situazione cambia radicalmente e il quoziente respiratorio subisce grosse variazioni. A causa della massiccia produzione di acido lattico si attivano numerosi meccanismi metabolici ausiliari, come i sistemi tampone e l'iperventilazione. In entrambi i casi si assiste ad un aumento dell'eliminazione di CO2, indipendente dall'ossidazione dei substrati energetici. E' chiaro quindi che in simili situazioni il quoziente respiratorio non riflette esattamente quanto succede a livello cellulare durante l'ossidazione dei substrati energetici. In questi casi i fisiologi della respirazione preferiscono parlare di quoziente respiratorio esterno o rapporto tra scambi respiratori (R).
In qualunque attività fisica l’organismo ha bisogno di energia e, per ricavarla, ricorre al metabolismo cellulare di tre substrati: gli zuccheri, i grassi e le proteine o, per essere più precisi, glucosio, acidi grassi e aminoacidi. Nella pratica, ciò significa che il quoziente respiratorio può variare da un minimo di 0,7, in condizioni di riposo oppure con un esercizio molto blando, fino a un massimo di 1, quando cioè l’esercizio diventa particolarmente intenso. Ne consegue che, più aumentiamo la difficoltà di un esercizio, e quindi la sua intensità , più l’organismo preferirà utilizzare carboidrati rispetto ai grassi. Il contributo delle proteine, infine, non viene considerato più di tanto: il loro consumo, infatti, è in genere trascurabile (circa il 3/5% del totale), a meno che non si svolga un’attività molto lunga senza opportuna integrazione, oppure ci si alleni senza aver mangiato a sufficienza.
Come detto, più l’esercizio intenso, più il dispendio energetico sarà a carico degli zuccheri. In particolare, al 50% del VO2Max, o al 65% della frequenza cardiaca massima, il contributo dei glucidi oscilla tra il 50% e il 60%, mentre quello dei grassi tra il 40% e il 50%. Bisogna però considerare che il QR è molto sensibile alla condizione fisica. In pratica, più una persona è allenata, più il suo quoziente respiratorio sarà basso, e viceversa. I soggetti meno allenati, pertanto, a parità di condizioni di esercizio, tendono a consumare più glucidi rispetto ai lipidi.
Glucosio o acidi grassi?
La produzione energetica di chi si allena nella resistenza aerobica prevede adattamenti macroscopici (funzionalità cardiocircolatoria e respiratoria, capillarizzazione muscolare) e microscopici (specializzazione delle unità motorie, aumento mioglobina, aumento del numero di mitocondri, aumento del glicogeno di riserva, potenziamento di varie vie enzimatiche ecc.).
Partiamo dal presupposto che, soprattutto durante lo sforzo, la produzione energetica è sempre composta da una "miscela" di substrati. Non solo da uno o dall'altro. Questo vale sempre.
Tutto il ragionamento deve partire da un presupposto fondamentale: il glucosio è il fattore limitante. è più veloce da utilizzare; pertanto, meno si è allenati, più glucosio serve.
- maggiore è l'utilizzo dell'ossigeno durante un impegno fisico e maggiore risulterà il consumo di carboidrati; ciò è spiegato dal quoziente respiratorio (QR), ovvero dal rapporto tra la produzione di anidride carbonica e l'utilizzo dell'ossigeno (QR= CO2/O2).
- minore è il consumo di ossigeno e maggiore risulta l'utilizzo di grassi.
Nel caso dei lipidi il quoziente respiratorio ha valore numerico 0.7, quindi la disponibilità di ossigeno è superiore rispetto all'anidride carbonica prodotta: ciò comporta che durante uno sforzo di bassa intensità (ad es.
Il consumo di grassi e carboidrati, all'aumentare dell'intensità , è inversamente proporzionale. Quando aumenta l'intensità , aumenta il consumo di glucosio e diminuisce quello di acidi grassi.
L'intensità di allenamento aerobico si misura in percentuale sul massimo consumo di ossigeno - a sua volta misurabile in VO2max -, oppure sulla percentuale rispetto alla soglia anaerobica.
- al 50% FCmax: glucosio 40% c.a. e acidi grassi 60% c.a.
- al 75% FCmax (la più diffuso, che corrisponde al ±60% del VO2max): glucosio 70% c.a. e acidi grassi 30% c.a.
- al 90% FCmax: glucosio 85% c.a. circa e acidi grassi 15% c.a.
Se l'obbiettivo è atletico sulle lunghissime distanze, la scelta dell'intensità , quindi della miscela, stabilirà l'autonomia dell'atleta a quell'andatura. Se troppo alta, le riserve di glicogeno si esauriranno in anticipo, portando al fallimento.
Se l'obbiettivo è il dimagrimento, come statisticamente avviene più spesso nell'ambito del fitness e della cultura estetica, la scelta dell'intensità è priva di senso. Per consumare più grassi devo andare più piano; ma, se vado più piano, consumo meno. Se consumo più carboidrati, riduco le riserve di glicogeno e, come diretta conseguenza, un maggior convoglio dei carboidrati alimentari alle riserve energetiche.
Molti sostengono che, snaturando l'alimentazione a favore dei lipidi rispetto ai carboidrati, sia possibile migliorare il consumo di acidi grassi rispetto a quello del glucosio. Questo è vero in termini relativi, ma non assoluti e pratici. Ovvero: se mangiassi solo grassi, ovviamente, consumerei più grassi e migliorerebbe la via metabolica della loro ossidazione. Al tempo stesso, però, i grassi ossidati sarebbero quelli dietetici, non quelli adiposi - i quali possono venire intaccati solo da un bilancio calorico negativo. Al tempo stesso, inoltre, cala l'efficienza dell'ossidazione del glucosio, con un peggioramento dell'utilizzo metabolico dei carboidrati alimentari.
Anche lo stato nutrizionale di base può fare la differenza. Allenandosi dopo molte ore di digiuno, o in dieta ipocalorica, saremmo in costante deplezione di glicogeno.
Certo, sia l'estremizzazione del volume, sia l'estremizzazione dell'intensità , portano a una scarsa "praticabilità " dell'allenamento in sé.
E' possibile risalire al contributo percentuale di ciascuno semplicemente eliminando il quoziente derivante dalle proteine ed individuando così il quoziente non proteico. Una volta ottenuto il quoziente respiratorio non proteico è possibile valutare l’apporto di grassi e carboidrati confrontando il dato con apposite tabelle.
Oppure hai scoperto che eistono altre possibili soluzioni, che non immaginiavi prima, per allenare il tuo corpo.
PRobabilemtne anche tu credi di allenarti correttamente, ma in realtà , non avendo presente come funziona il quoziente respiratorio, non ottieni i risultati sperati. Molte persone, come te, si trovano in questa situazione.
Essendo la formula molecolare generica di un carboidrato è Cn(H2O)n, all'interno la proporzione tra il numero di atomi di idrogeno e quelli di ossigeno è costante e corrisponde ad un rapporto di 2:1.
C6H1206 + 602?
I lipidi infatti contengono meno ossigeno rispetto ai carboidrati. Di conseguenza cambia la proporzione tra il numero di atomi di idrogeno e quello di ossigeno, pertanto la loro ossidazione richiede una quantità di ossigeno superiore. Inoltre questo valore cambia leggermente a seconda del tipo di acido grasso metabolizato, che può avere una catena carboniosa più o meno lunga.
Ciò accade perchè le proteine rispetto a grassi e carboidrati sono caratterizzate dalla presenza di atomi di azoto. Pertanto prima di essere ossidate devono essere deaminate dal fegato.
Il quoziente respiratorio misurato è dato dalla miscela di grassi carboidrati e proteine utilizzate dal corpo.
Tabella riassuntiva dei valori del quoziente respiratorio in base all'intensità dell'esercizio:
| Intensità dell'esercizio | Quoziente Respiratorio (QR) | Glucosio (circa) | Acidi Grassi (circa) |
|---|---|---|---|
| Riposo | ~0.7 | Basso | Alto |
| Esercizio aerobico leggero | 0,82 ± 4% | ||
| 50% FCmax | 40% | 60% | |
| 75% FCmax | 70% | 30% | |
| 90% FCmax | 85% | 15% | |
| Esercizio intenso | ~1.0 | Alto | Basso |
tags: #quoziente #respiratorio #proteine #valore