Catabolismo

Il catabolismo è costituito dall’insieme di reazioni degradano molecole complesse per produrre molecole semplici, con rilascio di energia, motivo per cui, da un punto di vista termodinamico, sono definite esoergoniche.

Direttamente collegato al catabolismo è il termine processo catabolico, che si riferisce più specificatamente a una determinata sequenza di reazioni che ha il compito di ossidare una molecola per ricavarne energia.

Che cosa si intende per catabolismo? Definizione

Il catabolismo è una parte del metabolismo ed è caratterizzato dalle reazioni chimiche di ossidazione, che producono molecole semplici a partire da molecole complesse, con liberazione di energia.

Quali sono le vie cataboliche?

I substrati principali per le nostre cellule sono carboidrati, grassi, proteine e nucleotidi. Per ognuno di questi, esistono più vie cataboliche che permettono di degradarli in modo da sfruttare l’energia liberata e/o ottenere sottoprodotti utili per altre reazioni:

• glicolisi: principale via metabolica del metabolismo glucidico. Trasforma una molecola di glucosio in due molecole di piruvato. Avviene nel citosol;
• via del pentoso fosfato: ossida il glucosio 6-fosfato (un intermedio della glicolisi) per produrre altri composti necessari alla cellula, il NADPH (Nicotin Adenin Dinucleotide Fosfato), necessario per le biosintesi riduttive e per contrastare i radicali liberi dell’ossigeno, e il ribosio 5-fosfato, necessario per la sintesi di nucleotidi, coenzimi, DNA e RNA. Avviene nel citosol di diversi tessuti (ghiandola surrenale, fegato, testicoli, tessuto adiposo, ghiandola mammaria, eritrociti, midollo osseo, pelle e mucosa intestinale);
• glicogenolisi: scinde il glicogeno in glucosio e glucosio 1-fosfato, isomerizzato poi a glucosio 6-fosfato; nel muscolo, entrambi entrano nella glicolisi per produrre energia necessaria al lavoro muscolare; nel fegato e nei reni il glucosio 6-fosfato viene trasformato in glucosio, il quale viene riversato in circolo per regolare la glicemia. Avviene nel citosol delle cellule epatiche e muscolari;
• ciclo di Krebs: a partire da vari precursori (piruvato, acidi grassi e alcuni amminoacidi) si forma acetil-CoA, il quale entra in questa via metabolica producendo energia (sotto forma di GTP), CO2 ed equivalenti riducenti (NADH e FADH2) che vengono ossidati nella catena di trasporto degli elettroni per produrre ATP tramite la fosforilazione ossidativa. Avviene nei mitocondri;
• ciclo dell’urea: fa parte del metabolismo degli aminoacidi e converte il gruppo amminico degli amminoacidi, presente sotto forma di ammoniaca (tossica per gli animali), in urea, che passa nel sangue per giungere ai reni dove viene escreta tramite le urine. Avviene quasi esclusivamente nel fegato, prevalentemente nel citosol, ma anche nei mitocondri;
• beta-ossidazione: via catabolica appartenente al metabolismo lipidico, degrada un acido grasso producendo molecole di acetil-CoA, NADH e FADH2. Avviene nei mitocondri;
• formazione dei corpi chetonici: via alternativa al ciclo di Krebs per l’acetil Co-A, che viene scisso in più passaggi ad acetoacetato, che può a sua volta formarei acetone e beta-Idrossibutirrato. Avviene nei mitocondri delle cellule epatiche;
• degradazione dei nucleotidi: il catabolismo delle purine produce acido urico, quello delle pirimidine urea. Avviene nel citosol.

Relazione tra anabolismo e catabolismo

Da un punto di vista biochimico, anabolismo e catabolismo sono due facce della stessa medaglia.

Dalle reazioni cataboliche otteniamo sia i prodotti della degradazione (molecole semplici e sottoprodotti come H2O, NH3, CO2) sia le molecole energetiche come ATP e NAD(P)H. Questi diventano poi i reagenti utilizzati dalle reazioni anaboliche per produrre macromolecole e svolgere varie funzioni a livello cellulare.

Catabolismo muscolare: in cosa consiste

In palestra avrai sicuramente sentito dire frasi del tipo: “Se ti alleni più di 45 minuti il cortisolo aumenta e catabolizzi!” oppure “Prendi le proteine subito dopo l’allenamento, altrimenti catabolizzi”.

Insomma, questo termine è visto con un’accezione fortemente negativa, tanto da far ricorrere a varie strategie pur di evitarlo, pena l’annullamento di tutti i sacrifici fatti in palestra.

Per catabolismo muscolare si intende l’ossidazione delle proteine muscolari ad amminoacidi per produrre energia, soprattutto nei casi in cui vi sia una relativa mancanza dei combustibili preferenziali (carboidrati e grassi).

Durante l’allenamento, le cellule muscolari, sottoposte alla tensione, sperimentano il cosiddetto danno muscolare che non è altro che la lesione delle stesse fibrocellule. Il muscolo viene degradato ma non è un fatto negativo poiché serve ad innescare i meccanismi di adattamento ipertrofici.

Ricorda: non c’è anabolismo senza catabolismo!

Nel circolo sanguigno è sempre presente una miscela di substrati energetici (glucosio, acidi grassi, corpi chetonici e amminoacidi). In condizioni normali, vengono maggiormente utilizzati carboidrati e grassi, ossidati in proporzioni diverse a seconda dell’intensità dell’attività svolta. Il catabolismo degli amminoacidi, invece, contribuisce in maniera minore alla produzione di energia.

Tirando le somme, puoi stare tranquillo che non andrai incontro a catabolismo muscolare nei seguenti casi:

• se segui un’alimentazione normo/ipercalorica, bilanciata nei macronutrienti, con un apporto proteico di 1,4-2,2g/kg di peso corporeo. La quota proteica e l’eventuale surplus calorico scongiurano il catabolismo muscolare, anzi promuovono l’anabolismo;
• se segui un’alimentazione ipocalorica, bilanciata nei macronutrienti, con un apporto proteico di 2,3-3,1g/kg di peso corporeo. In questo caso, invece, l’elevata quota proteica preserva il più possibile la massa muscolare dal seppur minimo, ma inevitabile, catabolismo che si verifica durante un deficit calorico.

Bibliografia

I principi di biochimica di Lehninger – Nelson, Cox

Le basi molecolari della nutrizione – Arienti

Note sull’autore: Andrea Barone

Laureato magistrale in “Scienze dell’Alimentazione e Nutrizione Umana” (prossimo all’esame di stato per l’abilitazione all’esercizio della professione di biologo nutrizionista) e triennale in “Scienza della Nutrizione”.

Invictus Trainer che esercita da circa 4 anni l’attività di personal trainer, con l’obiettivo di migliorare la composizione corporea dei suoi clienti e correggere le loro abitudini alimentari. Aspira a crescere professionalmente nel settore sportivo agonistico in qualità di preparatore atletico e/o personal trainer curando parallelamente l’aspetto nutrizionale degli atleti.