Vuoi perdere peso? Respira!

Perdere peso è di principio molto semplice. Si perde massa corporea quando si assume meno energia di quanta se ne consuma. Fin qui tutto bene. Ammettiamo che quest’anno porti a termine il tuo buon proposito e perdi dieci chilogrammi di massa grassa. Che fine fanno quei dieci chili?

La cenere ha lo stesso peso del legno: la massa non cambia

Il ricercatore francese Antoine Lavoisier realizzò i primi esperimenti chimici quantitativi già nel 18° secolo. Ha sperimentato reazioni di combustione e di respirazione. Nei suoi esperimenti pesava i materiali di partenza e i prodotti finali nelle sue reazioni chimiche e perché non vi fossero fuoriuscite di gas sigillava i recipienti di vetro in cui avvenivano le reazioni. Così ha potuto dimostrare che, sebbene la materia potesse cambiare il suo stato, la massa totale di questa materia rimaneva invariata. Questo principio è conosciuto oggi come la legge della conservazione della massa.

Ciò significa che quando si brucia un pezzo di legno fino alla cenere, la cenere e i gas prodotti dalla combustione hanno la stessa massa del pezzo di legno prima della combustione. Inoltre, Lavoisier ha scoperto che sia la combustione che la respirazione prendono l'ossigeno dall'aria. Tra l’altro, entrambe le reazioni, rilasciano anidride carbonica (CO₂). Il consumo di ossigeno con produzione simultanea di anidride carbonica lo ha portato a credere che l'uno debba essere coinvolto nella produzione dell'altro.

Egli è giunto anche alla conclusione che la respirazione umana è una forma lenta di combustione. In biologia o in medicina si usa la parola ossidazione per indicare un processo di combustione. Ora, poiché sia gli animali che gli esseri umani generano a riposo la stessa quantità di calore di quella che emettono, si può pertanto applicare la legge della conservazione della massa.

Nel 19° secolo, Justus Liebig ha condotto esperimenti sugli animali e ha notato che le proteine, carboidrati e grassi si ossidano. Più tardi è stato dimostrato che il consumo di ossigeno è il risultato del metabolismo delle nostre cellule. Allo stesso tempo, sono stati determinati i principali valori energetici di alcuni alimenti come proteine, carboidrati e grassi, che oggi utilizziamo per calcolare i valori calorici. Ad esempio, i carboidrati e le proteine producono circa 4 kcal per grammo, mentre i grassi possono produrre fino a 9 kcal di energia per grammo.

La nostra alimentazione: meno del cinque per cento di tutti gli elementi

Forse ti ricordi ancora della tavola periodica studiata a scuola e sai che si conoscono le proprietà chimiche di 118 elementi. Indovina quanti di questi compongono il nostro cibo come proteine, carboidrati o grassi. Cosa pensi? Le proteine sono costituite da aminoacidi, che sono composti da un massimo di cinque elementi. Si tratta di azoto (N), carbonio (C), idrogeno (H), ossigeno (O) e zolfo (S).

I carboidrati hanno una struttura ancora più semplice. Sono costituiti da soli tre elementi: carbonio, idrogeno e ossigeno. La diversa combinazione di questi elementi si traduce in diversi tipi di zucchero come fruttosio, glucosio o lattosio. Anche i grassi sono costituiti dagli stessi tre elementi. Gli elementi carbonio, idrogeno e ossigeno si trovano sia nelle proteine, che nei carboidrati e nei grassi.

Il sudoku dei chimici: stechiometria

I grassi possono assumere diverse forme e composizioni. Nel corpo umano, di solito vengono immagazzinati come molecole composte da tre elementi in cellule adipose chiamate adipociti. Le molecole di grasso negli adipociti sono costituite in media da 55 atomi di carbonio, 104 atomi di idrogeno e 6 atomi di ossigeno. I chimici hanno elaborato la seguente formula C₅₅H₁₀₄O₆.

Sappiamo che la combustione o l'ossidazione richiede ossigeno e produce acqua (H₂O) e anidride carbonica (CO₂). Ora, se i chimici dovessero scrivere questa reazione di ossidazione, si leggerebbe: C₅₅H₁₀₄O₆ + O₂ -> H₂O + CO₂.

A sinistra della freccia di reazione, che indica la direzione della reazione, si trovano i reagenti (i materiali di partenza), a destra i prodotti. Poiché la conservazione della massa vale anche per l'uomo, deve quindi esserci lo stesso numero di atomi a sinistra e a destra. Questo equilibrio quantitativo di atomi è chiamato stechiometria. Se vuoi, puoi provare questa equazione e calcolare quante molecole di ossigeno sono necessarie e quanta acqua e anidride carbonica verrebbero prodotte sulla destra. Salta la sezione successiva e scrivi il risultato nella colonna dei commenti.

Affinché il principio della conservazione della massa possa essere soddisfatto, per l'ossidazione di una molecola di grasso sono necessarie 78 molecole di ossigeno. Sul lato destro vengono prodotte 52 molecole di acqua e 55 molecole di anidride carbonica. L'equazione corretta è: C₅₅H₁₀₄O₆ + 78 O₂ -> 52 H₂O + 55 CO₂.

E perché dovrebbe interessarti sta cosa? Perché tanta biochimica? Ricordi la domanda iniziale: che fine fanno le molecole di grasso quando si perde massa grassa? La risposta è davanti a te.

The Missing Link: il collegamento

Il nostro corpo ha bisogno di ossigeno e di cibo per vivere. Il cibo è energia chimica che trasformiamo in altre forme di energia con l'aiuto dell'ossigeno, ad esempio per muoverci o generare calore. Con ogni respiro porti aria nei polmoni. Dall’aria inspirata viene prelevato l’ossigeno necessario alle nostre cellule per la reazione di ossidazione. Per questa reazione usi l'ossigeno (O₂) e produci anidride carbonica (CO₂).

L'anidride carbonica è composta da un atomo di carbonio e due atomi di ossigeno. L'anidride carbonica è quindi più pesante dell'ossigeno. Da dove arriva l'atomo di carbonio? Naturalmente, dal nostro cibo. Si tratta di energia chimica che viene lentamente ossidata e convertita in altre forme di energia. Ogni volta che espiri, esali anidride carbonica e ti alleggerisci di alcuni atomi di carbonio.

Se vuoi portare a termine il tuo buon proposito e perdere consapevolmente massa corporea, puoi farlo in tre modi: aumentando il dispendio energetico con una maggiore attività fisica, riducendo l'apporto di energia o combinando entrambi. O in altre parole: mangia di meno, respira di più.

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