Le basi concettuali della nutrizione

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1 Le basi concettuali della nutrizione

2 Di che siamo fatti? Qualsiasi organismo vivente è formato da composti chimici inorganici (minerali) ed organici (a base di carbonio, idrogeno ed ossigeno). Per lo sviluppo e il mantenimento dell organismo tali composti devono essere introdotti con gli alimenti

3 Come funzioniamo?.inoltre le funzioni vitali richiedono l impiego di energia (chimica). Per ottenere energia l organismo l utilizza (ossida) composti organici, anch essi contenuti negli alimenti, mediante complesse reazioni biologiche l insieme l delle quali prende il nome di metabolismo

4 Take home message I Gli alimenti forniscono sia energia che componenti strutturali. Sarebbe come dire che con un pieno di benzina noi ci rifacciamo anche dell usura delle gomme, ripristiniamo i livelli di olio ed acqua e ripariamo le ammaccature della carrozzeria

5 Come è regolato il funzionamento? Energia lavoro continuo (es. ruota idraulica) Energia lavoro discontinuo (es. motore a scoppio) Necessità di riserva (serbatoio) e meccanismo di regolazione Enormi differenze tra il tasso di introduzione e di utilizzazione dell energia. energia. Situazioni estreme (digiuno, intensa attività)

6 Come è regolato il funzionamento? Il bello è che tutto ciò avviene spontaneamente, all interno di un organizzazione (di apparato, di organo, di tessuto, di cellula, di molecola) che si basa su alcuni SEMPLICI concetti

7 Polarità: Qualche concetto importante Molecole polari (idrofiliche( idrofiliche). Es: -OH, -NH 2, -OPO -2 3, - COO - Molecole non polari (idrofobiche( idrofobiche) Molecole parzialmente polari (anfipatiche( anfipatiche) Il PM non conta (es. acqua 16, metano 18) Conta la distribuzione delle cariche

8 Qualche concetto importante Movimento attraverso le membrane: Doppio strato fosfolipidico (molecole anfipatiche) Isolamento dell ambiente interno Trasporto attraverso la membrana (diffusione libera, diffusione facilitata, trasporto attivo)

9 Qualche concetto importante Movimento attraverso le membrane: Doppio strato fosfolipidico (molecole anfipatiche) Isolamento dell ambiente interno selettività

10 Qualche concetto importante Movimento attraverso le membrane: Trasporto attraverso la membrana (diffusione libera, diffusione facilitata, trasporto attivo)

11 Modello a MOSAICO FLUIDO

12 Qualche concetto importante Osmosi: Solvente soluto concentrazione di un soluto Attraverso una membrana semipermeabile solventi e soluti si spostano per raggiungere la medesima concentrazione (mmoli / kg = osmolalità, mmol / L = osmolarità) Isotonica soluzione con = numero di particelle di soluto. Nel caso delle cellule: 9g NaCl / L = 154 mmol/l (308 milliosmoli). Pompe governano il flusso di particelle (e consumano E)

13 Qualche concetto importante Meccanismi di comunicazione: neuroendocrino endocrino paracrino

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15 Neurotrasmettitori. Meccanismo di trasmissione del potenziale d azione d a livello della sinapsi

16 Qualche concetto importante Volume di ripartizione: Sangue (ca. 5 litri, 50% cellule) Fluido interstiziale (ca. 20% peso corporeo, ±12 litri)

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18 Cenni di anatomia e fisiologia dell apparato digerente umano

19 BOCCA FARINGE GHIANDOLE SALIVARI ESOFAGO Organi che compongono l apparato l digerente umano: FEGATO CISTIFELLEA INTESTINO TENUE STOMACO PANCREAS INTESTINO CRASSO cavo orale; esofago; stomaco; intestino tenue; intestino crasso; ghiandole accessorie APPENDICE SFINTERE ANALE RETTO

20 Organi che compongono l apparato l digerente umano: cavo orale; esofago; stomaco; intestino tenue; intestino crasso; ghiandole accessorie

21 VASI SANGUINEI Struttura della parete intestinale NERVI GHIANDOLE ACCESSORIE MUCOSA LUME PLESSO MIENTERICO PLESSO SUBMUCOSALE GHIANDOLE SUBMUCOSALI SUBMUCOSA CIRCOLARE LONGITUDINALE SIEROSA (CONNETTIVALE) MUSCOLARE

22 Struttura della parete intestinale

23 Cavo orale Due funzioni: disgregazione del cibo secrezione di tamponi ed enzimi (amilasi)

24 Cavo orale: Meccanismi di deglutizione

25 Cavo orale: meccanismi di deglutizione EPIGLOTTIDE ESOFAGO LARINGE MUSCOLO RILASSATO MUSCOLO CONTRATTO ESOFAGO E PERISTALSI

26 meccanismi di deglutizione: PERISTALSI

27 Stomaco Tre funzioni: Disgregazione del bolo alimentare Denaturazione delle proteine (acido cloridrico) Iniziale digestione delle proteine (pepsina)

28 Stomaco: Nomenclatura dei distretti gastrici ESOFAGO STOMACO E DUODENO STOMACO MUCOSA SFINTERE PILORICO EPITELIO VILLI DUODENO

29 Stomaco: Nomenclatura dei distretti gastrici

30 Stomaco: Nomenclatura dei distretti gastrici Stomaco: Nomenclatura dei distretti gastrici MUCOSA ED EPITELIO GASTRICO

31 Stomaco: Epitelio gastrico

32 Stomaco: Meccanismo di secrezione acida

33 Stomaco: Controllo della secrezione acida. Tre meccanismi complementari. Fase cefalica, Fase gastrica, Fase intestinale

34 Intestino tenue Due funzioni: Digestione del chimo Assorbimento dei nutrienti

35 Intestino tenue: morfologia

36 Intestino: le pliche, i villi e i microvilli aumentano la superficie assorbitiva

37 Intestino tenue: Struttura del villo intestinale

38 Intestino tenue: trasporto attivo

39 meccanismi di propulsione e segmentazione: PERISTALSI

40 Intestino tenue: Motilità Movimenti peristaltici di segmentazione e di propulsione. Operati da due tonache muscolari (circolare e longitudinale). Sotto controllo nervoso (involontario) ed ormonale

41 Intestino crasso Tre funzioni: Fermentazione dei substrati indigeriti (microflora) Assorbimento di acqua e sali minerali Evacuazione

42 Intestino Crasso (COLON)

43 Intestino crasso: morfologia

44 Fegato Organo chiave per digestione, assorbimento e metabolismo. Attività di biosintesi (colesterolo) Attività secretoria (bile) Attività di detossificazione Attività metabolica (gluconeogenesi( a digiuno, glicogeno-sintesi/lisi, ciclo dell urea etc.)

45 Fegato: Organizzazione del lobulo epatico tre sistemi di circolazione: sistema portale, sistema venoso, sistema arterioso. In più,, sistema di drenaggio delle secrezioni esocrine (bile)

46 Fegato: sintesi del colesterolo

47 Fegato: sintesi dei sali biliari

48 Fegato: ricircolo dei sali biliari

49 Pancreas Altro organo chiave per digestione, assorbimento e metabolismo. Pancreas esocrino (enzimi, tamponi) Pancreas endocrino (ormoni: insulina, glucagone)

50 Pancreas esocrino: Enzimi per la digestione di: Amido (amilasi) Proteine (tripsina, chemotripsina, carbossipeptidasi, elastasi) Grassi (lipasi, fosfolipasi, colesterolesterasi) Sostanze tampone (bicarbonati( bicarbonati)

51 Pancreas endocrino: Ormoni regolatori del metabolismo di grassi e carboidrati: Insulina (in stato postprandiale) Glucagone (in stato postassorbitivo)

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53 Pancreas: Struttura dell insulina umana

54 Recettori per l insulina nei tessuti muscolare ed adiposo

55 Digestione e assorbimento dei macronutrienti: carboidrati

56 Carboidrati Composti organici formati da unità base dette monosaccaridi. I monosaccaridi possono legarsi a dare disaccaridi e polisaccaridi I monosaccaridi rilevanti per l uomo sono tre: glucosio, fruttosio e galattosio Anche i disaccaridi sono tre: saccarosio, lattosio e maltosio I polisaccaridi sono principalmente i componenti dell amido (amilosio( e amilopectina)

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59 Destino dei carboidrati: Trasporto attraverso la membrana baso-laterale dell enterocita enterocita mediata dal trasportatore GLUT2 (Km mmol/l) Diffusione nello spazio interstiziale Ingresso nei capillari vena porta fegato Galattosio e fruttosio glucosio In parte utilizzati dal metabolismo epatico, in parte immessi nella circolazione sistemica. Solo glicolisi (globuli rossi, midollare del rene) Energia + acido lattico, oppure glicolisi + Krebs (altri tessuti con mitocondri) CO 2 + H 2 O + energia (4 kcal/g, 15 kj) Pancreas insulina

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61 Digestione e assorbimento dei macronutrienti: lipidi

62 Lipidi La principale fonte di grassi nella dieta sono i trigliceridi. Sono costituiti da acidi grassi e glicerolo Altre fonti sono i fosfolipidi e gli esteri del colesterolo Le caratteristiche fisiche (punto di fusione, viscosità) ) e nutrizionali dei grassi variano in funzione della lunghezza e della presenza (e posizione) di doppi legami nella catena idrocarburica degli acidi grassi

63 Acidi Grassi Gli acidi grassi saturi, monoinsaturi e polinsaturi si definiscono in base al numero di doppi legami. La posizione del primo doppio legame (a partire dall estremit estremità metilica) definisce la serie (n-9, n-6, n n-n 3) Negli insaturi, l orientamento l spaziale della molecola intorno al doppio legame definisce il tipo (trans( o cis). In natura ci sono solo isomeri cis.. I trans isomeri si formano dai trattamenti di indurimento degli oli (idrogenazione) (18:0) (18:1 n-9) n (18:2 n-6) n (20:4 n-6) n

64 Digestione e assorbimento dei lipidi

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67 Destino dei lipidi: Riesterificazione a trigliceridi nel RE dell enterocita enterocita Formazione di macrostrutture (chilomicroni( chilomicroni) ) rivestite da monostrato di fosfolipidi e proteine (APO-B48, APO-E) Esocitosi e diffusione nel sistema linfatico Immissione nel circolo sistemico, acquisizione di APO-C II e azione della LPL Captazione epatica dei chilomicroni remnant (recettori APO-E, B48)

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70 Digestione e assorbimento dei macronutrienti: proteine

71 Proteine Composte da 21 aminoacidi, di cui 9 essenziali. Tutti gli aminoacidi non utilizzati per la sintesi di proteine endogene vengono ossidati a CO2 e H2O e forniscono (in media) 4 kcal/g (15 kj). Le fonti di proteine nella dieta sono eterogenee. Differiscono in quantità e qualità

72 Digestione e assorbimento delle proteine Enzimi proteolitici: Precursore Pepsinogeno Tripsinogeno Chemotripsinogeno Procarbossipeptidasi A Procarbossipeptidasi B enzima pepsina tripsina chemotripsina carbossipeptidasi A carbossipeptidasi B. Enterochinasi prodotto da stomaco pancreas pancreas pancreas pancreas enterocita attivo su COOH aromatico COOH arginina o lisina COOH arginina o lisina COOH-term term. Arom.. o BCCA COOH-term term.. Basico tripsinogeno

73 Digestione e assorbimento delle proteine

74 Destino delle proteine: Trasporto attivo attraverso la membrana basolaterale Immissione nel circolo portale in forma libera (tranne Trp legato ad albumina) Captazione e metabilismo epatico Distribuzione ai tessuti periferici Biosintesi di proteine altri composti e/o ossidazione Azoto trasportato al fegato (AA, glutammina); sintesi dell urea Eliminazione dell urea (e creatinina) ) attraverso l emuntorio renale