Il metabolismo si può suddividere e in anabolismo e catabolismo.

•    Anabolismo: comprende tutti gli processi che usano energia per far accrescere, mantenere e riparare l’organismo.
•    Catabolismo: comprende tutti i processi in un cui vengono demolite delle sostanze per liberare  energia.

Processi anabolici e catabolici avvengono costantemente.

Le sostanze alimentari che costituiscono il nostro nutrimento si dividono in tre categorie principali: CARBOIDRATI, GRASSI e PROTEINE. Carboidrati, grassi e proteine sono costituiti da minuscole particelle, le molecole, a loro volta formate di particelle ancora più piccole, gli atomi: nei legami che tengono uniti gli atomi nella molecola è imprigionata energia. Nel metabolismo si ha quindi un passaggio di energia dagli alimenti all’organismo.

I CARBOIDRATI formati da grandi molecole, come l’amido, non possono passare direttamente dall’apparato digerente al sangue, ma devono essere prima demoliti e ridotti a carboidrati con molecole più piccole: ciò avviene durante il processo della digestione. Nel corso di essa i carboidrati complessi vengono scissi e ridotti a Glucosio, che è uno zucchero semplice, solubile. Il Glucosio viene portato dal sangue alle cellule ed è nelle cellule che, mediante la rottura dei legami chimici delle molecole di Glucosio, si libera energia. Per operare questa demolizione è necessario l’ossigeno, portato alle cellule dal sangue. Il processo di assunzione e utilizzazione dell’ossigeno per produrre energia dagli zuccheri è detto respirazione.

La reazione chimica di ossidazione con la quale viene demolito il Glucosio può essere espressa così:

Glucosio + Ossigeno = Anidride Carbonica + Acqua + Energia.

Ciò non avviene in un solo passaggio; questo schema considera soltanto i prodotti iniziali e finali della reazione. Il Glucosio si trasforma prima in un composto chimico detto acido citrico; questo poi subisce una serie di trasformazioni, che nel loro insieme costituiscono il ciclo dell’acido citrico o CICLO DI KREBS.

Nel ciclo dell’acido citrico viene liberata una certa quantità di energia, e contemporaneamente si libera anche anidride carbonica, acqua e Idrogeno: successivamente l’ossigeno si combina con l’idrogeno con formazione di altra acqua e liberazione di altra energia. Al termine del processo ben il 60% cerca dell’energia contenuta inizialmente nella molecola di Glucosio è messa a disposizione dell’organismo come energia utile. Rimane solo anidride carbonica, che passa dalle cellule al sangue per poi essere eliminata dai polmoni con l’espirazione, poiche’ il suo accumulo altererebbe l’equilibrio chimico del sangue con conseguenze deleterie.

Dopo un pasto la quantità di Glucosio nell’organismo aumenta. In parte esso passa nelle cellule per fornire energia, in parte viene trasformato in Glicogeno e accumulato nel fegato e nei muscoli. Quando il tasso di Glucosio nel sangue diminuisce, un po’ di Glicogeno viene ritrasformato in Glucosio, che passa nel sangue riportandolo a una di glicemia normale. Il cervello ricava la sua energia soltanto dal Glucosio, motivo per cui è importante che il sangue ne’ porti al cervello una quantità sufficiente.

Se nella trasformazione delle Glucosio in energia, l’ossigeno scarseggia, si forma l’acido lattico, composto chimico tossico per le cellule che provoca la sensazione della fatica muscolare. Nei movimenti moderati, come il camminare, si può immettere con la normale respirazione una quantità di ossigeno sufficiente a distruggere l’acido lattico, mentre negli esercizi pesanti, come la corsa, l’acido lattico viene prodotto in abbondanza e per distruggerlo bisogna accelerare il ritmo respiratorio: infatti correndo si ansima, in modo da immettere nell’organismo una maggiore quantità di ossigeno. Gli atleti si allenano, appunto, per sviluppare la respirazione e per poter assumere ossigeno in quantità maggiore; quando hanno raggiunto la forma, sono in grado di prolungare notevolmente l’attività fisica, prima di avvertire la stanchezza.

I carboidrati contenuti negli alimenti vengono utilizzati in tre modi:
-    per produrre energia;
-    per alimentare la riserva di Glicogeno nel fegato e nei muscoli;
-    come riserva di grasso (i carboidrati eccedenti infatti vengono trasformati in grassi) da utilizzare in caso di necessità.

Durante la digestione i GRASSI ingeriti con gli alimenti vengono scisse in molecole più piccole (glicerina e acidi grassi) che passano nel sangue sotto forma di minuscole gocce. Sia gli acidi grassi, che la glicerina, possono subire il CICLO DI KREBS per produrre energia: la completa ossidazione di un grammo di grassi produce circa 9 calorie (kilocalorie). I grassi non utilizzati per la produzione di energia vengono assimilati nel tessuto adiposo e accumulati.

Le PROTEINE inserite con il cibo vengono scisse durante il processo della digestione in molecole più piccole dette aminoacidi, che passano nel sangue e vengono assunte dalle cellule. Nelle molecole degli aminoacidi c’è una parte che contiene azoto, quando gli aminoacidi sono usati per produrre energia, l’azoto viene liberato e può avvelenare l’organismo se non viene eliminato. Il sangue provvede pertanto a trasportare l’azoto al fegato, dove è trasformato in urea, che a sua volta viene trasportata ai reni, per poi essere espulsa con l’urina. Eliminata la frazione azotata, gli aminoacidi possono partecipare al CICLO DI KREBS e produrre energia, oppure, come il glucosio, essere trasformati in glicogeno. Ma, l’organismo necessita di aminoacidi anzitutto per la produzione delle proprie proteine da utilizzare nell’accrescimento e per rimpiazzare cellule danneggiate o distrutte: questa è la funzione principale delle proteine, e quindi demolirle per produrre energia è uno spreco.

Per tutti i processi metabolici sono necessari gli ENZIMI, sostanze chimiche di natura proteica, che influenzano la velocità delle reazioni chimiche: senza di essi i processi metabolici sarebbero lentissimi o non avverrebbero affatto. Tutti gli enzimi sono specifici, agiscono cioè solo per una determinata reazione o per un gruppo di reazioni strettamente affini e pertanto per un corretto funzionamento dell’organismo occorrono migliaia di enzimi diversi; alcuni di essi agiscono solo in presenza di sostanze dette COENZIMI (le vitamine spesso svolgono la funzione di coenzimi).

I processi metabolici sono inoltre attivati da ORMONI (messaggeri chimici), che provocano l’instaurarsi di un determinato processo o inibiscono un processo in atto. L’ormone Tirodeo, la Tiroxina, fa accelerare il metabolismo. Una persona affetta da esagerata produzione di questo ormone é nervosa, ha una sudorazione eccessiva ed una elevata temperatura corporea; al contrario, se l’ormone è prodotto in scarsità, il metabolismo rallenta, si avverte freddo e se tale insufficienza si potrae per anni, l’accrescimento, senza le cure appropriate, sarà ridotto.