La quantità di energia di cui ha bisogno un essere umano nel corso della sua vita è impressionante. Per avere un’idea, un individuo di sesso maschile del peso di 70kg consuma circa 2000 kcal al giorno, corrispondenti a 83 kg di ATP, la molecola energetica delle cellule. L’essere umano, tuttavia, in ogni istante, possiede solo 250 g di ATP.
Questa enorme differenza tra la quantità di ATP di cui disponiamo e la quantità di ATP di cui abbiamo bisogno viene colmata riciclando l’ATP; ciascuna molecola di ATP viene riciclata circa 300 volte al giorno. Questa operazione di riciclo si svolge principalmente attraverso la fosforilazione ossidativa.
La fosforilazione ossidativa è costituita da un insieme di reazioni che avvengono nei mitocondri (organelli della cellula) e hanno lo scopo di produrre ATP (fosforilazione) sfruttando la reazione di ossidazione con l’ossigeno (ossidativa).
Nello specifico, essa si realizza, attraverso un flusso di elettroni, in quattro grandi complessi proteici (molecole trasportatrici di elettroni) che sono immersi nelle membrane interne mitocondriali. Questi quattro grandi complessi proteici formano la catena respiratoria o catena di trasporto degli elettroni.
Ricordiamo che la finalità biochimica del ciclo dell’acido citrico o ciclo di Krebs, che avviene nei mitocondri, è quella di generare elettroni ad alta energia. Questa energia verrà poi convertita in ATP attraverso la fosforilazione ossidativa, che avviene ancora nei mitocondri. Nel loro insieme, la produzione di elettroni da parte del ciclo dell’acido citrico, il loro flusso attraverso la catena respiratoria e la contemporanea produzione di ATP prendono il nome di respirazione cellulare.
La respirazione, quindi, è un processo che produce ATP; è un processo in cui un composto inorganico, ovvero l’ossigeno molecolare, funge da accettore finale di elettroni. Il donatore di elettroni è un nutriente organico o un composto inorganico assunto con l’alimentazione.
La reazione complessiva che avviene nella respirazione cellulare è la completa ossidazione del glucosio ad opera dell’ossigeno, per formare anidride carbonica, acqua ed energia come in una normale combustione. Qui, però, l’energia non viene liberata tutta come calore, ma, in gran parte, viene trasformata in energia chimica sotto forma di ATP. In totale, per ogni molecola di glucosio ossidata, si ottengono 32 molecole di ATP.
IL COENZIMA Q10: ATTORE PROTAGONISTA DELLA CATENA DI TRASPORTO DEGLI ELETTRONI
Come detto precedentemente, la fosforilazione ossidativa si realizza in quattro complessi proteici che costituiscono la catena di trasporto degli elettroni. Gli elettroni vengono trasferiti lungo quest’ultima per mezzo del coenzima Q (una molecola liposolubile che si muove liberamente all’interno della membrana), e sono trasferiti dal complesso 3 fino al complesso 4 per mezzo del citocromo c (una piccola proteina esterna alla membrana).
Nello specifico, il Coenzima Q10 o ubiquinone (“ubi” in quanto chinone ubiquitario nei sistemi biologici), è una molecola lipofila (insolubile in acqua), appartenente al gruppo dei Coenzimi Q, ampiamente rappresentati in natura nelle piante, nei batteri, nei funghi e in tutti i tessuti animali.
ll Coenzima Q10 è presente in tutti gli organi e tessuti umani, in quantità variabile a seconda del distretto corporeo e dell’età (il CoQ10 tende a diminuire con l’invecchiamento). La concentrazione più elevata si trova nel cuore e, a seguire, in rene, fegato, muscoli, pancreas, tiroide e milza.
Le principali fonti alimentari di Coenzima Q10 sono
- carne,
- pesce (salmone, tonno, sgombri, sardine),
- cereali integrali,
- oli vegetali,
- spinaci,
- germe di grano,
- soia,
- frutta secca (soprattutto le noci).
L’assorbimento dell’ubichinone dagli alimenti è molto lento e solo il 2-4% dell’ubichinone introdotto con gli alimenti raggiunge il circolo sanguigno, ove circola legato alle lipoproteine (VLDL, LDL, HDL – le stesse che trasportano il colesterolo).
A cosa serve il coenzima Q10?
Il coenzima Q10 è fondamentale per il corretto funzionamento di molti organi e per lo svolgimento di numerose reazioni chimiche che hanno luogo nell’organismo. Simile a una vitamina, aiuta a rifornire le cellule di energia, sembra esercitare un’azione antiossidante ed è carente in presenza di alcune patologie.
La sua assunzione viene proposta contro problemi cardiovascolari, diabete, disturbi gengivali, Parkinson, distrofia muscolare, sindrome da affaticamento cronico, malattia di Lyme, malattia di Huntington e tumore al seno. Inoltre viene utilizzato per aumentare l’energia e la resistenza allo sforzo fisico e per rinforzare il sistema immunitario.
In sintesi, il coenzima Q10:
- è necessario per il metabolismo energetico e la trasformazione del cibo in energia;
- supporta la produzione di energia e stimola le capacità fisiche e intellettive;
- mantiene il cuore e il cervello in salute e può aiutare a mantenere la pressione sanguigna e il colesterolo a livelli salutari;
- previene la fatica;
- riduce l’incidenza di tumori;
- attiva la catena metabolica;
- agisce come un antiossidante e aiuta a proteggere dall’ossidazione dei lipidi e dai radicali liberi;
- supporta la salute digestiva, epatica e del sistema immunitario;
- contribuisce alla resistenza allo stress;
- è vitaminizzante.
Considerazioni finali
Poiché l’ATP è il prodotto finale della respirazione cellulare, il fattore che determina la velocità dei processi respiratori e dei loro componenti è il fabbisogno di ATP.
Quando il glucosio viene completamente ossidato ad anidride carbonica e acqua, si formano circa 30 molecole di ATP. La maggior parte di queste molecole di ATP, cioè 26 della 30 molecole formate, sono generate durante la fosforilazione ossidativa. Si ricordi infatti che la glicolisi anaerobica, o fermentazione omolattica, produce solo 2 molecole di ATP per ogni molecola di glucosio degradata e quindi è circa 16 volte meno efficiente della respirazione cellulare, ma è circa 200 volte più veloce, essendo un processo molto più semplice.
La glicolisi anaerobica, quindi, produce una quantità circa 13 volte maggiore di ATP nell’unità di tempo. Per questo il muscolo scheletrico sotto sforzo intenso lavora in condizioni anaerobiche, in questo modo sviluppa più potenza, ma al prezzo di consumare più glucosio e soprattutto di accumulare acido lattico. Dopo uno sforzo violento il muscolo deve riposare per eliminare l’acido lattico prodotto. Questo, col flusso sanguigno, va nel fegato per essere trasformato ancora in glucosio.
Di contro, uno degli effetti degli sforzi fisici di lunga durata che richiedono un consumo elevato di ATP per tempi lunghi, è quello di aumentare il numero dei mitocondri e dei vasi sanguigni dei muscoli, incrementando così la quantità di ATP che si sintetizza attraverso la fosforilazione ossidativa.
