Il metabolismo ha quattro funzioni principali e specifiche: ricavare energia chimica dalla degradazione delle sostanze nutritive ricche di energia, dall’ambiente o dall’energia solare; convertire le molecole nutritive nei precursori di base delle macromolecole cellulari; utilizzare questi precursori di base per formare proteine, acidi nucleici, lipidi, polisaccaridi e altre sostanze; formare e degradare biomolecole necessarie a funzioni necessarie per le cellule.

La risultante di queste funzioni è un mantenimento del corretto equilibrio omeostatico. Se il «metabolismo basale» è il dispendio energetico dell’organismo in condizioni di «base», in stato di riposo fisico e psichico e in condizione termica neutrale, con «metabolismo energetico» si indica la trasformazione dell’energia chimica contenuta negli alimenti nelle varie forme di energia necessaria alla vita degli organismi: termica, dinamica (o di movimento), elettrica. Tale energia serve a:

- svolgere le varie attività fisiologiche (respirazione, circolazione, digestione escrezione, accrescimento, ecc.);

- produrre l’energia termica necessaria a mantenere la temperatura corporea intorno ai 37 gradi;

- compiere qualsiasi attività muscolare.

Considerando che il fabbisogno energetico dell’adulto medio si aggira sulle 2400 calorie al giorno, occorre integrare gli alimenti mantenendo una determinata proporzione fra lipidi, glicidi e proteine, tenendo conto che l’80-85% delle calorie totali deve provenire dai glicidi e dai lipidi.

1 grammo di glicidi produce 4 chilocalorie
1 grammo di lipidi produce 9 chilocalorie
1 grammo di protidi produce 4 chilocalorie
[L’energia consumata dall’organismo e quella prodotta dagli alimenti si misurano in chilocalorie; in fisica la caloria (cal) è l’unità di misura del calore e corrisponde alla quantità di calore necessaria per elevare la temperatura di un grammo di acqua distillata. alla pressione di 1 atmosfera, da 14,5 a 15,5 gradi].

Le richieste dell’allenamento o dell’esercizio fisico in generale provocano sollecitazioni al metabolismo energetico, al rifornimento di ossigeno nel sangue, oltre che a tutti gli altri sistemi di regolazione dell’omeostasi (lo stato di equilibrio biochimico dinamico in cui sono regolate le condizioni del nostro organismo). Al termine di un allenamento o di uno sforzo particolarmente elevato, si crea un processo di affaticamento che, dopo una sufficiente ed obbligatoria fase di recupero, fa si che le riserve energetiche, la sintesi proteica ed i meccanismi di regolazione non tornino allo stato iniziale precedente al carico, ma ad un livello notevolmente superiore, con conseguente capacita di prestazione più elevata. Tramite questo meccanismo, chiamato supercompensazione, aumenta il livello prestativo e si instaura un’omeostasi con livello di sollecitazione più elevato.

La riserva più immediata di energia utilizzabile durante la contrazione muscolare è il creatinfosfato (CP). Tuttavia la sua concentrazione nel corpo è esigua e, di conseguenza, la sua capacità molto limitata: press’a poco quella che servirebbe per correre 100 metri. La caratteristica di questa fonte di energia è l’immediatezza di utilizzo e la grande potenza muscolare erogabile.
La seconda riserva energetica disponibile è a carico dei carboidrati, immagazzinati sottoforma di glicogeno e glucosio in fegato e muscoli. L’utilizzo di questa fonte permetterebbe di sostenere un’ipotetica corsa di 25 Km.
La terza riserva è a carico del tessuto adiposo sotto forma di acidi grassi. Questi elementi sono una grande fonte di energia e rappresentano, in media, il 17% del peso corporeo nell’uomo ed il 20% - 25% nella donna. La quantità di energia che un grammo di grasso può fornire è circa il doppio di quella dei carboidrati. La riserva di grasso del corpo umano, ci permetterebbe di correre per oltre 500 km ad andatura lenta!

Quando l’organismo necessita di energia le tre riserve diventano disponibili per l’organismo sotto forma di ATP (Adenosindifosfato), l’unica forma di energia che il corpo umano può utilizzare nella contrazione muscolare. L’ATP immagazzina energia e la fornisce quando viene scisso per idrolisi in ADP (Adenosindifosfato) + P. Fino a poco tempo fa le proteine non erano considerate come riserva energetica. È stato invece dimostrato che per lavori protratti nel tempo ad intensità elevata, il metabolismo proteico varia significativamente in base alla durata dello sforzo.

La quantità di energia fornita da un grammo di proteine è uguale a quella dei carboidrati. Le proteine non erano considerate fonte di energia perché costituiscono già gran parte delle strutture del corpo umano (e cioè gli elementi plastici) ad eccezione di circa 300 grammi stoccati nel fegato. In realtà, una volta utilizzate le scorte presenti nel fegato, il nostro organismo utilizza come fonte di energia le proteine muscolari (come avviene nei grandi digiuni).

Ogni persona ha un suo fabbisogno energetico; assumendo una quantità di energia superiore al fabbisogno, l’eccesso si accumula sotto forma di grasso, determinando un aumento di peso. Al contrario, se si assume meno energia di quella richiesta dall’organismo, quest’ultimo utilizza le sue riserve di tessuto adiposo per venire incontro alle necessità del metabolismo energetico, determinando così una diminuzione del peso e un dimagrimento.