I legami degli atomi che compongono il glucosio sono l’energia della vita, il glucosio si deposita come glicogeno nel fegato (100 g) e nei muscoli (400 g). Se manca il glicogeno, verranno demolite le proteine e infine i grassi, rispettivamente l’1%, 25% e 74% del deposito energetico del nostro corpo.
La produzione e la demolizione del glucosio, proteine e grassi proteine costituiscono il metabolismo energetico.
La glicemia
La concentrazione di glucosio nel sangue si chiama glicemia.
I valori di glicemia normali a digiuno sono compresi tra 70 e 99 mg/dL e dopo il pasto non dovrebbe superare i 140 mg/dL. Un uomo adulto ha circa 5 litri di sangue quindi ha 5000 mg, cioè 5 grammi in circolo.
Il glucosio è lo zucchero che tutte le nostre cellule sanno utilizzare.
Noi mangiamo 3 volte al giorno, dopo poco la glicemia si alza, il glucosio deve essere immagazzinato nelle cellule dei muscoli e del fegato formando delle lunghe catene ramificate dette glicogeno.
Il movimento di entrata ed uscita del glucosio dal sangue e dalle cellule è regolato da due ormoni prodotti dal pancreas: glucagone e insulina.
Il glucagone fa uscire il glucosio dalle cellule del fegato, il glucosio entra nel sangue, cioè aumenta la glicemia.
L’insulina fa uscire il glucosio dal sangue, cioè abbassa la glicemia, per farlo entrare in tutte le cellule del corpo.
La tiroxina favorisce il metabolismo energetico.
Nei mammiferi c’è il gene PKR che, in caso di infezione virale, blocca il metabolismo delle cellule infettate e così impedisce la diffusione del virus.
Finalmente dopo un breve ma lungo viaggio l’energia del nucleo del Sole entra nelle nostre cellule.
Ma quando le cellule sono cariche di glucosio, quello in più entra nel grasso e si deposita come trigliceridi.
La demolizione del glucosio
L’energia del glucosio sta nei legami dei vari atomi che lo compongono.
La demolizione è un processo che si snoda in 4 fasi, e ogni fase è composta da numerosi passaggi.
La glicolisi anaerobica
La prima fase avviene nel citoplasma della cellula, si chiama glicolisi, avviene in anaerobiosi, cioè in assenza di ossigeno, similmente a quello che nell’evoluzione è stata la prima cellula comparsa sulla terra, cioè procarioti anaerobi.
I procarioti sono come i nostri batteri, ancora adesso ci sono tantissimi procarioti anaerobi nel nostro intestino e nel terreno.
Il glucosio è composto da 6 atomi di carbonio viene demolito in due pezzi, quindi ogni pezzo sarà composto da 3 atomi di carbonio e si chiama piruvato.
Ora il piruvato entra nel mitocondrio.
3 fasi aerobiche
In un secondo momento il piruvato entra nel mitocondrio. Nel mitocondrio c’è l’ossigeno, per questo si parla di fasi aerobiche.
Le fasi aerobiche richiamano il passaggio evolutivo avvenuto 3 miliardi di anni fa, quando comparvero i primi procarioti aerobi, cioè capaci di utilizzare l’ossigeno.
I nostri polmoni contengono molti batteri aerobi.
Nella teorie dell’evoluzione un procariota anaerobico fagocitò un pracariota aerobico, e nacque la prima cellula eucariota.
Il procariota aerobico fagocitato diventa il mitocondrio delle cellule eucariote.
Torniamo alle 3 reazioni aerobiche che avvengono dentro il nostro mitocondrio, si chiamano in successione:
a) decarbossilazione ossidativa
Alla fine da ogni molecola di glucosio si ottengono 32-36 molecole di ATP.
Ogni passaggio è composto da un gran numero di reazioni, la domanda è:
perchè ci vogliono tutti questi passaggi complicati per liberare l’energia presente del glucosio ?
La risposta è che se si liberasse in un attimo l’energia presente nel glucosio, la cellula non riuscirebbe ad utilizzare immediatamente tutta l’energia, e tutta l’energia chimica diventerebbe energia termica, la temperatura della cellula diventerebbe insostenibile, altro che 37°C, e morrebbe.
Tutti questi lenti passaggi rallentano la liberazione di energia e la incanalano in 36 piccole molecole, che la cellula può gestire con calma, garantendo che la temperatura non salga troppo oltre i 37°C.
I 4 lunghi passaggi sono direttamente legati alla leggi della termodinamica.
Le leggi della termodinamica
1° legge: l’energia non si crea, nè si distrugge, si trasforma.
2° legge: nella trasformazione dell’energia, c’è sempre una quota che viene persa come calore,
e il calore passa spontaneamente solo da un corpo caldo a uno freddo, e non viceversa.
Le conseguenze della demolizione del glucosio
Il glucosio demolito libera acqua e anidride carbonica, guarda caso le stesse sostanze che la fotosintesi clorofilliana aveva usato per costruirlo.
Le malattie dei mitocondri
Oggi un bimbo ogni 6.000 nasce con malattie mitocondriali. Le malattie mitocondriali riducono la produzione di ATP, colpiscono soprattutto cuore, muscolo e cervello. Sono trasmesse dalla madre.
Per finire due parole sulla fermentazione lattica e sul digiuno.
Fermentazione lattica
Se nella cellula manca l’ossigeno, la reazione si arresta alla glicolisi e il piruvato si trasforma in acido lattico.
L’acido lattico ci dà quella sensazione di affaticamento dei muscoli.
L’acido lattico però il nostro corpo non lo butta via, lo recupera mandandolo prima nel sangue, e poi nel fegato che lo ritrasforma in glucosio.
Digiuno
Nel caso di digiuno prolungato abbiamo poco glucosio, quel poco che c’è deve andare al cervello per forza, quindi l’energia per le altre cellule del corpo viene presa dalle proteine muscolari e dai grassi di deposito.
La demolizione dei grassi si chiama lipolisi.