Applicazione
Termodinamica nei sistemi biologici
Tuttavia, i sistemi biologici sono altamente complessi e, per il loro funzionamento, richiedono l'intervento di tantissime variabili che prescindono da queste due leggi. La respirazione cellulare, infatti, è un "sistema aperto". A grandi linee potremmo dire che ossida i nutrienti energetici con l'utilizzo dell'ossigeno ed espelle anidride carbonica, acqua, urea ed altri prodotti di scarto e, naturalmente, anche calore.
Secondo la prima legge della termodinamica, con un bilancio energetico positivo, massa ed energia vengono conservati; tuttavia, a causa dell'entropia, questi non vengono mantenuti totalmente. Facciamo un esempio per rendere il discorso più comprensibile: l'ossidazione di un grammo di glucosio in una bomba calorimetrica (strumento per misurare il contenuto energetico di un alimento) dona circa 4 chilocalorie (kcal), ma il prodotto di questa trasformazione è totalmente calore. All'opposto, in un sistema biologico, l'ossidazione di 1 mole di glucosio dona circa 38 Adenosin Tri-Fosfato (ATP), il resto è calore, acqua ed anidride carbonica. Ciò vuol dire che solo il 40 % dell'energia contenuta in una mole di glucosio viene conservata dall'organismo, il restante 60% viene espulso come prodotto di scarto.
La bomba calorimetrica è un sistema chiuso ed inefficiente, il nostro organismo è un sistema aperto e parzialmente efficiente visto che è capace di conservare parte dell'energia prodotta in una trasformazione. Questo è il motivo per cui la prima legge della termodinamica non può essere riportata ad un organismo vivente senza tenere conto dell'entropia.
Inoltre, il nostro organismo è un sistema dipendente da troppe variabili, soggetto a continui stimoli esterni che lo portano ad attuare relativi mutamenti. Naturalmente è vero il fatto che non possiamo creare energia dal nulla né possiamo distruggerla; siamo invece in grado di prelevare energia dai substrati ossidandoli per produrre ATP. Quindi, il concetto di bilancio calorico (calorie IN - calorie OUT), pur essendo corretto, ha dei limiti applicativi.
Abbiamo detto che l'ossidazione del glucosio ha un'efficienza (cioè la ritenzione di energia) circa del 40 %; quella di un aminoacido ha un'efficienza di circa il 35 %, ma se questo aminoacido è contenuto in una proteina l'efficienza della sua ossidazione scende a circa il 27%. Quindi, il ricambio proteico, paragonato alla glicolisi ossidativa, ha una capacità di trattenere energia inferiore di circa l'8 %. In teoria, potrebbe essere possibile sostituire una certa quota di carboidrati nella dieta con una maggiore di proteine, consumando maggiori calorie ed ottenendo lo stesso bilancio calorico. Se l'aumento delle proteine nella dieta potesse in qualche modo aumentare il ricambio proteico tissutale, si avrebbe un doppio vantaggio; da un lato la garanzia di un maggior recupero dopo gli allenamenti, dall'altro l'incremento della dispersione dell'energia sotto forma di calore che permetterebbe di introdurre maggiori calorie senza correre il rischio di deposito adiposo. D'altro canto, non è detto – anzi, non è dimostrato – che aumentando le proteine nella dieta oltre il limite di normalità – che, senza studi alla mano, vuol dire tutto e niente – si possa in qualche modo favorire il ricambio tissutale. Questo aspetto rimane, quindi, un po' nebuloso.
Insulina e leptina
Training routine
