Acqua metabolica: produzione e importanza

L’acqua metabolica è l’acqua generata in un organismo o in un essere vivente come prodotto del metabolismo ossidativo dei suoi nutrienti. Attraverso il catabolismo, si verifica la degradazione dei nutrienti, con la produzione di energia, anidride carbonica e acqua metabolica.

L’acqua metabolica è anche chiamata acqua di combustione, ossidazione o acqua prodotta endogenamente dall’organismo. Rappresenta una piccola parte, solo l’8-10%, dell’acqua totale necessaria al corpo.

Acqua metabolica generata all’interno del mitocondrio nella catena di trasporto degli elettroni
Acqua metabolica generata all’interno del mitocondrio nella catena di trasporto degli elettroni
. catena di trasporto degli elettroni

Una persona adulta media produce circa 300 a 350 mL di acqua metabolica al giorno. Questa quantità di acqua generata nel metabolismo costituisce solo una piccola frazione dell’acqua necessaria al corpo per vivere.

La produzione di acqua metabolica è vitale per la sussistenza di alcuni animali nel deserto, come i cammelli. È stato descritto come cruciale per gli insetti e altri animali che vivono in ambienti secchi.

È un indicatore del tasso metabolico dell’organismo; tuttavia, non è facile da determinare. E’ più facile misurare la CO2 espirata o espirata come risultato del metabolismo ossidativo che la quantità di acqua metabolica generata.

Produzione di acqua metabolica

L’acqua metabolica viene generata nel corpo durante la scomposizione enzimatica di sostanze organiche come grassi, carboidrati e proteine. L’ossidazione completa di questi nutrienti avviene tramite il metabolismo cellulare effettuato in condizioni aerobiche o in presenza di ossigeno.

L’ossidazione dei nutrienti è un processo complesso e lento, che coinvolge diverse reazioni chimiche che avvengono in fasi o vie cataboliche. Molti di questi percorsi all’inizio sono specifici per ogni tipo di nutriente, terminando il processo con percorsi o reazioni che sono comuni.

Questa ossidazione finisce con la respirazione cellulare nella membrana interna dei mitocondri con la produzione di energia o ATP (Adenosina trifosfato).

Simultaneamente alla fosforilazione ossidativa (produzione di ATP), si formano CO2 e acqua metabolica. Nella membrana ci sono quattro enzimi: NADH deidrogenasi, succinico deidrogenasi, citocromo C e citocromo ossidasi (noto anche come sistema flavoproteina-citocromo).

In questo sistema gli elettroni e gli idrogeni sono catturati da NADH e FADH prodotti dalle reazioni di catabolismo o ossidazione dei nutrienti. Per finire in questo complesso enzimatico è dove questi idrogeni si legano all’ossigeno per produrre acqua metabolica.

Dai grassi

L’ossidazione dei grassi o lipidi avviene con l’ossidazione degli acidi grassi liberi, come il tripalmitato, per esempio. Questo processo catabolico include la beta-ossidazione, con la quale l’acido grasso è ossidato per formare acetil-CoA che va al ciclo di Krebs.

Una volta che l’acetil-CoA è incorporato nel ciclo, gli equivalenti riducenti NADH e FADH2 sono formati e passati alla catena respiratoria. Infine, gli elettroni sono trasportati dagli idrogeni agli enzimi della catena per formare ATP, CO2 e acqua metabolica.

La formazione di acqua metabolica dall’ossidazione dell’acido grasso tripalmitato può essere riassunta come segue:

2C51H98O6 + 145O2 → 102CO2 + 98H2O

Il catabolismo del grasso immagazzinato nelle gobbe dei cammelli fornisce loro l’acqua necessaria per sopravvivere nelle zone desertiche.

Dai carboidrati

La via ossidativa dei carboidrati comprende le reazioni di glicolisi con produzione di acido piruvico e una molecola d’acqua. In presenza di ossigeno l’acido piruvico entra nella matrice mitocondriale, dove viene trasformato in acetil-CoA incorporando il ciclo di Krebs.

Questo ciclo è la via comune del metabolismo dei nutrienti, gli equivalenti riducenti prodotti sono ossidati nella catena respiratoria.

Con la seguente equazione si può riassumere la produzione di acqua metabolica dall’ossidazione completa del glucosio:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

Quando il glicogeno, che è un carboidrato complesso, viene ossidato dal processo chiamato glicogenolisi, vengono rilasciati acqua metabolica e glucosio.

Dalle proteine

Il catabolismo delle proteine è più complesso di quello descritto per i grassi e i carboidrati, poiché le proteine non sono completamente ossidate. I prodotti finali del catabolismo proteico includono l’urea, alcuni composti azotati, così come la CO2 e l’acqua metabolica.

Bilancio di produzione

Il bilancio approssimativo della produzione di acqua metabolica può essere espresso dall’ossidazione di 100 g di ogni nutriente. Può anche essere considerato un valore approssimativo o medio della quantità di acqua prodotta in 24 ore o in un giorno.

Il bilancio della produzione è di circa 110 g di acqua per 100 g di grasso ossidato. La quantità di acqua metabolica prodotta in 24 ore dall’ossidazione degli acidi grassi è di 107 mL.

Sono prodotti circa 60 g di acqua metabolica per ogni 100 g di carboidrati ossidati metabolicamente nel corpo. La quantità prodotta dai carboidrati in media durante un giorno è di circa 55 mL.

E con le proteine, si genera meno acqua, solo circa 42 g per 100 g di proteine. L’acqua di ossidazione delle proteine generata durante un giorno medio è pari a 41 mL.

È stato detto prima che un adulto produce solo circa l’8-10% dell’acqua metabolica totale necessaria. Il tuo corpo, in buona salute, ti fornisce circa 300-350 mL di acqua metabolica ogni giorno.

Importanza

Come detto, il suo contributo alla quantità quotidiana di acqua necessaria al corpo è considerato piccolo. Tuttavia, il suo contributo è significativo nel fornire le esigenze di fluido degli atleti durante l’esercizio prolungato.

Con l’ossidazione dei nutrienti, circa 300 a 350 mL di acqua metabolica è prodotta al giorno. Tuttavia, la sua produzione aumenta anche nei casi in cui l’assunzione di acqua diminuisce.

Anche se i meccanismi fisiologici non sono ben definiti, la produzione di acqua metabolica è un meccanismo di compensazione per la perdita di liquidi corporei. Anche se il suo contributo all’omeostasi idrica del corpo tende ad essere ignorato, è importante considerarlo.

Ci sono esseri viventi che dipendono esclusivamente dall’acqua metabolica per la loro sussistenza, come i cammelli che vivono nel deserto. Anche gli uccelli migratori che compiono lunghi voli non-stop dipendono esclusivamente da esso per la sopravvivenza, così come diverse specie di insetti.

Riferimenti

  1. Diaz, O. G. (1987). Biochimica e fisiologia. Messico: Interamericana.
  2. Edney E.B. (1977) Metabolic Water. In: Bilancio idrico negli artropodi terrestri. Zoophysiology and Ecology, vol 9. Springer, Berlin, Heidelberg.
  3. Ganong, W. F. (2004). Fisiologia medica. (19a edizione). Messico: El Manual Moderno.
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  5. Wikipedia. (2019). Acqua metabolica. Recuperato da: en.wikipedia.org

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