IL FABBISOGNO ENERGETICO
“Apporto di energia, di origine alimentare, necessario a
compensare il dispendio energetico di individui che
mantengano un livello di attività fisica sufficiente per
partecipare attivamente alla vita sociale ed economica e che
abbiano dimensioni e composizioni corporee compatibili con
un buono stato di salute” (FAO/WHO/ONU, 1985)
Il contenuto energetico dell’organismo dipende da composizione
e dimensione.
UOMO di RIFERIMENTO
Non tutta l’energia è disponibile
Passaggio da carboidrati a grassi come fonte di energia
Al costante dispendio energetico deve corrispondere, attraverso gli alimenti e
la respirazione, un altrettanto costante apporto di energia, vale a dire un
equilibrio fra energia consumata ed energia prodotta.
70%
15%
15%
Il DISPENDIO ENERGETICO
è ripartito nel seguente modo 
Deficit energetico
 mancanza di cibo, aumento delle necessità,
impossibilità di alimentarsi
Eccesso di energia
 aumento dei depositi di energia nell’organismo,
sotto forma di grasso nel tessuto adiposo.
CONSUMO DI ENERGIA
A
Metabolismo
basale
B
Termogenesi
indotta dalla
dieta
C
Effetto termogenico
dell’attività fisica
A
METABOLISMO BASALE
(60-75%)
Indica la quantità di energia necessaria per mantenere in vita un
individuo, in condizioni di riposo mentale e fisico, in posizione
supina, a digiuno da 12 ore e con una temperatura ambientale di
20 gradi (normali funzioni e omeostasi)
- Respirazione
- Circolazione sanguigna
- Mantenere costante la temperatura del corpo
- Digestione
- Attività del sistema nervoso
- Fabbricare nuove molecole
- ecc.
Il METABOLISMO BASALE è
influenzato da:
1. Superficie corporea: se aumenta la superficie corporea aumenta il
metabolismo basale e viceversa;
2. Età: aumentando l'età diminuisce il metabolismo basale e viceversa,
poiché, essendo il metabolismo basale espressione principale del
consumo di energia della massa magra, con l'avanzare dell'età
diminuisce la massa muscolare ed aumenta il tessuto adiposo;
3. Massa muscolare: aumento della massa muscolare aumento del
metabolismo basale;
4. Clima: diminuzione della temperatura aumento del metabolismo
basale e viceversa;
5. Stato di nutrizione: il digiuno ed una bassa nutrizione diminuiscono il
metabolismo basale, che aumenta nelle alimentazioni iperproteiche;
6. Febbre: il metabolismo basale aumenta del 13% per grado di aumento
della temperatura corporea;
7. Farmaci: i sedativi diminuiscono il metabolismo basale;
e poi: alimentazione e attività fisica.
Formule della LARN
Come si calcola?
uomo 18 - 29 anni : 15,3 x Kg + 679 ----- donna 18 - 29 anni : 14,7 x Kg + 496
uomo 30 - 59 anni : 11,6 x Kg + 879 ----- donna 30 - 59 anni : 8,7 x Kg + 829
Formule di Harris & Benedict
uomo : 655 + ( 9,6 x Kg di peso ) + ( 1,8 x cm di statura ) - ( 4,7 x l’età )
donna : 66 + ( 13,7 x Kg di peso ) + ( 5 x cm di statura ) - ( 6,8 x l’età )
Formule di Harris & Benedict
uomo : 66,473 + ( 13,751 x Kg di peso ) + ( 5,0033 x cm di statura ) - ( 6,755 x l’età )
donna : 655,0955 + ( 9,463 x Kg ) + ( 1,8496 x cm di statura ) - ( 4,6756 x l’età )
Formula di Grande & Keys
uomo e donna : 1,3 Kcal / h x Kg di massa magra x 24 h
Come si calcola?
B
TERMOGENESI INDOTTA DALLA DIETA (TID)
o AZIONE DINAMICO SPECIFICA DEGLI ALIMENTI (ADS )
(7-15%)
aumento della spesa energetica in seguito all’ingestione di cibi
TID Obbligatoria (75%)  digestione, assorbimento, trasporto e
metabolismo; è legata al tipo di cibo consumato e alle abitudini
alimentari:
- TID grassi = 0-5%
- TID glicidi = 5-10%
dopo un pasto (4-8 ore) la spesa
energetica è più alta
- TID proteine = 30%
TID Facoltativa (25%) attivazione del sistema nervoso
simpatico mediata dall’insulina, dall’assunzione di sostanze
nervine (I principali alimenti nervini sono il caffè, il tè ed il
cacao, che contengono come principi attivi la caffeina, la
teofillina, e la teobromina), , ecc.
C
EFFETTO TERMOGENICO DELL’ATTIVITÀ FISICA
15-30%
sedentari  15%
attivi  30%
Intensità e impatto di varie attività fisiche sul
livello di attività fisica (LAF) in adulti
Attività
Equivalenti metabolici
(EM)
 LAF/10 min
 LAF/h
Comuni di tutti i giorni
Faccende domestiche
4.4
0.032
0.19
Attività leggere da seduti
1.5
0.005
0.03
Stare sdraiati
1.0
0
0
Spazzare
3.5
0.024
0.14
Suonare il piano
2.3
0.012
0.07
Giocare a biliardo
2.4
0.013
0.08
Camminare lentamente
2.5
0.014
0.09
Nuotare lentamente
4.5
0.033
0.20
Andare in bicicletta (piano)
3.5
0.024
0.14
Camminare
4.5
0.033
0.20
Tagliare la legna
4.9
0.037
0.22
Saltare con la corda
12.0
0.105
0.63
Nuotare
7.0
0.057
0.34
Sciare
6.8
0.055
0.33
Blande
Moderate
Vigorose
Il LAF è il rapporto tra il consumo energetico totale e quello basale.
L’EM è il multiplo del consumo di ossigeno individuale basale definito come consumo di 3.5
mL di ossigeno/min/kg di peso negli adulti
LA CALORIA
È l'unità di misura usata per esprimere l'energia prodotta dagli alimenti
e il fabbisogno energetico dell'organismo.
Tecnicamente è “la quantità di calore necessaria per aumentare di 1
grado, da 14,5°C a 15,5°C, la temperatura di 1 grammo di acqua”.
Normalmente si utilizza il suo multiplo, la chilocaloria o Kilocaloria
(Kcal) ed è la quantità di calore che fa innalzare di 1 grado la
temperatura di 1 chilo d'acqua.
Il Joule è invece “la forza costante che imprime ad 1 kg l’accelerazione
di 1 m/s2 per lo spostamento di 1 m nella direzione e nel senso della
forza”.
1 kcal = 4,186 kJ
1 kJ = 0,239 kcal
L’energia non è un nutriente. Il valore energetico di un prodotto o della
razione alimentare è proporzionale al suo contenuto in zuccheri,
proteine, grassi ed eventualmente, in alcool:
sono questi i principi nutritivi che, quando vengono utilizzati
dall’organismo, “bruciano”, liberando energia.
La determinazione del potere calorico degli alimenti (espresso in Kcal) viene effettuata
mediante la BOMBA CALORIMETRICA.
E’ costituita da una camera isolata in cui viene
inserita la sostanza da valutare che, in presenza
di ossigeno, viene sottoposta a completa
combustione, fino alla formazione di sostanze di
minor livello energetico. Il potere calorico viene
misurato in base alla quantità di calore
sviluppato dalla combustione.
Nell’organismo, però, non tutti i principi
nutritivi sono completamente ossidati.
Inoltre, parte degli alimenti viene eliminata
ancor prima del completo assorbimento
1 grammo di carboidrati  4 Kcal
1 grammo di lipidi  9 Kcal
1 grammo di proteine  4 Kcal
nella bomba calorimetrica  4,1
nella bomba calorimetrica  9,3
nella bomba calorimetrica  5,6
Gli altri costituenti dell'alimentazione, ovvero vitamine, minerali e acqua, non producono calorie.
1 grammo di carboidrati  4 Kcal
nella bomba calorimetrica  4,1
1 grammo di lipidi  9 Kcal
nella bomba calorimetrica  9,3
1 grammo di proteine  4 Kcal
nella bomba calorimetrica  5,6
Gli altri costituenti dell'alimentazione,
ovvero vitamine, minerali e acqua, non producono calorie.
RICHIAMI DI TERMODINAMICA
Il primo principio
L’energia non si crea né si distrugge: essa si può soltanto trasformare
Un sistema può scambiare energia con l’ambiente e variare la sua energia interna
in 2 modi:
1. trasferendo calore dal e al sistema;
2. compiendo lavoro sull’ambiente e viceversa.
u = q + w
u= variazione di E interna
q = calore assorbito dal sistema
w = lavoro eseguito sul sistema
Quando avviene una reazione chimica si ha la trasformazione di reagenti in
prodotti e contemporaneamente un trasferimento di energia.
Reazione esotermica  cede calore all’ambiente
Reazione endotermica  assume calore dall’ambiente
ENTALPIA
H=uPV
Poiché in una reazione biologica pressione e volume rimangono costanti 
H = calore assorbito o ceduto dal sistema
Poiché l’entalpia è una funzione di stato, una reazione che avvenga all’interno o
all’esterno dell’organismo, presenta la stessa H se reagenti, prodotti e
condizioni sono gli stessi.
Questo principio è sfruttato per calcolare in vitro il valore energetico degli
alimenti e dei nutrienti.
Nutrienti  CO2 + H2O
Il contenuto calorico di un alimento viene calcolato in un calorimetro
misurando la quantità di calore sviluppato dalla sua completa ossidazione
ad anidride carbonica ed acqua.
Nutriente
Valore calorico Assorbimento (%)
Valore calorico corretto per
l’assorbimento
Valore corretto per il
metabolismo
Glicidi
17.15
98
16.81
16.7
Lipidi
39.33
95
37.36
37.3
Proteine*
23.64
93
21.29
16.7
Valori calorici medi (in kJ/g) delle principali classi di nutrienti.
* L’azoto amminico degli amminoacidi non può essere ossidato nell’organismo
umano, ma lo può nel calorimetro: da qui la differenza. Il valore calorico della
differenza si ottiene sottraendo il valore calorico dell’urea.
Il secondo principio
L’energia non può essere liberamente trasformata da una forma in
un’altra
Distingue le reazioni che avvengono spontaneamente da quelle che non
avvengono spontaneamente
ENTROPIA (S)
Disordine molecolare
L’Entropia è una funzione di stato.
Aumenta  aumenta il numero delle disposizioni possibili
Diminuisce  diminuisce il numero delle disposizioni possibili
Poiché l’energia totale dell’universo non può cambiare (primo principio):
Processo spontaneo  aumento di entropia
Energia libera di Gibbs G = H - TS
H = variazione di entalpia
T = temperatura
S = variazione di entropia
L’Energia libera è quella parte dell’energia recuperabile a seguito delle
trasformazioni chimiche e che può essere utilizzata per compiere lavoro.
Se S > 0 e H < 0 
Se S < 0 e H > 0 
bassa temperatura
alta temperatura
Qualsiasi processo spontaneo (esoergonico) fa aumentare l’entropia (G<0)
I processi non spontanei (endoergonici) hanno un G>0
Non bisogna confondere la spontaneità con la velocità di una reazione (che è
un parametro cinetico): una reazione può essere spontanea (e liberare una
grande quantità di energia) ed essere contemporaneamente molto lenta.
L’ENERGIA BIOLOGICA
L’energia biologica è essenzialmente di natura chimica:
- origina da reazioni di ossido-riduzione
- viene accumulata nei legami chimici di alcune biomolecole.
A+B
C+D
G0 = - RT ln keq
Condizioni standard:
c=1M
P = 1 Atm
T (temperatura assoluta)= 25°C
pH = 7
R = costante universale dei gas
G0 = Energia libera Standard  energia liberata o assorbita dal sistema per
passare dallo stato in cui le concentrazioni di reagenti e prodotti sono
unitarie, alle concentrazioni previste per lo stato di equilibrio.
All’equilibrio  G = 0
Reazione esoergonica  spontanea (G<0)
Reazione endotermica  non spontanea (G>0)
LE REAZIONI ACCOPPIATE
Poichè le reazioni endoergoniche non
possono avvenire spontaneamente, per fare in
modo che avvengano la natura sfrutta
l’additività dell’energia libera accoppiando
reazioni
esoergoniche
a
reazioni
endoergoniche.
G = +10 KJ/mol
G = -30 KJ/mol
_________________
reazione sfavorita
reazione favorita
_______________
A+CB+D
G = -20 KJ/mol
reazione favorita
Reazioni
esoergoniche
A B
CD
______________
Legami
ad alta
energia
Sintesi
Contrazione muscolare
Trasporto
Attività nervosa
I COMPOSTI ENERGETICI: L’ATP
G0’ = - 31 kJ/mol
Legami anidridici



I COMPOSTI ENERGETICI
Reagenti
G° ’
Fosfoenolpiruvato
-61.9
Carbammilfosfato
-51.4
1,3-bis-fosfoglicerato
-49.3
Creatina fosfato
-41.3
ATP (ad ADP)
-30.5
ATP (ad AMP)
-27.6
Pirofosfato
-27.6
Glucosio 1-fosfato
-20.9
Fruttosio 6-fosfato
-15.9
AMP
-14.2
Glucosio 6-fosfato
-13.8
Glicerolo 3-fosfato
-9.2
Fosfoenolpiruvato
Creatina fosfato
1,3-bis-fosfoglicerato
I COMPOSTI ENERGETICI
NADH
NADPH
I COMPOSTI ENERGETICI
FAD
FADH2
L’accoppiamento di reazioni esoergoniche, come l’idrolisi dell’ATP, con
reazioni endoergoniche (sintesi di biomolecole) o con processi funzionali
diversi che consumano energia biologica, permette di distribuire e di
utilizzare l’energia accumulata nell’ATP e negli altri composti altamente
energetici, per sostenere tutte le attività vitali.