presenza di vitamine, sali minerali e acqua per il mantenimento dell equilibrio idrosalino

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Florindo Riva
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1 Comitato Scientifico dell alimentazione Umana della Commissione Europea 1994 LARN 1996: Un alimentazione equilibrata deve contemplare la presenza di vitamine, sali minerali e acqua per il mantenimento dell equilibrio idrosalino

Proprietà dell acqua L acqua è una sostanza indispensabile per tutte le forme di vita: il nostro corpo, come quello degli altri animali e dei vegetali,

2 Proprietà dell acqua L acqua è una sostanza indispensabile per tutte le forme di vita: il nostro corpo, come quello degli altri animali e dei vegetali, è costituito in gran parte da acqua. La sua geometria e le sue proprietà come solvente hanno contribuito a determinare le proprietà dei sistemi viventi.

3 Struttura dell acqua Il nucleo dell ossigeno attrae gli elettroni molto più fortemente rispetto a quello dell idrogeno. L ossigeno è più elettronegativo. 2 dipoli elettrici

4 Il legame O-H ha una lunghezza di Å e l angolo formato tra i tre atomi è di 104,5 I due H occupano due vertici di un tetraedro, gli altri due vertici sono occupati dalle due coppie non utilizzate di elettroni dell O. Angolo di legame di 104,5 e non 109,5 come in un tetraedro perfetto a causa della compressione esercitata dagli elettroni liberi.

5 Quindi l acqua è una molecola polare Influenza la struttura e la proprietà di tutte le molecole biologiche. Tutte le reazioni biochimiche avvengono in ambiente acquoso.

6 Attrazione elettrostatica: legame idrogeno

7 Principali funzioni: Solvente per le numerose sostanze chimiche Regola la temperatura corporea e il volume cellulare Rende possibile il trasporto di nutrienti e la rimozione di scorie metaboliche Favorisce i processi digestivi È una fonte di sali minerali Svolge un ruolo di diluente delle sostanze introdotte nell organismo, farmaci inclusi

8 Tra molecole d acqua possono formarsi legami idrogeno

9 Conseguenze del legame idrogeno Minor densità dell acqua solida. Ne deriva che il ghiaccio galleggia ed, essendo un buon isolante termico, permette all acqua sottostante di non congelare.

Conseguenze del legame idrogeno Coesione tra le molecole d acqua che conferisce all acqua: -Elevato calore specifico: Quantità di calore necessario per innalzare di 1 C la temperatura di 1 g di acqua.

10 Conseguenze del legame idrogeno Coesione tra le molecole d acqua che conferisce all acqua: -Elevato calore specifico: Quantità di calore necessario per innalzare di 1 C la temperatura di 1 g di acqua. L acqua è liquida tra 0 e 100 C, un intervallo di temperatura molto grande. Infatti la superficie del globo terrestre è occupata per più di due terzi da oceani, e la maggior parte dei fenomeni chimici naturali avviene in ambiente acquoso. Per raggiungere la temperatura di 100 C l acqua deve assorbire un elevata quantità di calore. 1 kg d acqua per aumentare di un grado la sua temperatura deve assorbire 1 kilocaloria (4,184 J).

11 Conseguenze del legame idrogeno Elevato calore di evaporazione (540 kal/g) Quantità di energia necessaria per convertire 1 g di acqua dallo stato liquido a quello di vapore Quando l acqua evapora rimuove una grande quantità di calore (effetto rinfrescante)

12 I legami idrogeno si formano anche tra altre molecole biologiche

13 LA MATERIA VIVENTE E UNA SOLUZIONE ACQUOSA L acqua è il solvente nel quale si realizza la maggior parte delle reazioni biochimiche.

14 Le sostanze idrofiliche (solubili in acqua) sono sostanze ioniche o polari, che possono stabilire legami chimici con le molecole d acqua. Es.: NaCl Le sostanze idrofobiche (insolubili in acqua) sono sostanze apolari, incapaci di interagire con le molecole d acqua.

15 Le biomolecole (proteine, acidi nucleici, carboidrati) solubili in acqua sono ricche di gruppi funzionali che formano legami idrogeno con l acqua. L acqua compete con i gruppi intramolecolari nella formazione di legami idrogeno Destabilizzazione della struttura

16 fisica24ore Il processo di folding delle proteine

17 H 2 O lisozima fisica24ore

20 Acqua nell organismo E il nutriente quantitativamente più importante, un uomo adulto ha bisogno di circa: 2500 ml (g) di acqua al giorno 400 g di glucidi 80g di lipidi 70 g di protidi Pochi g di minerali e vitamine

23 La % di acqua nell organismo varia con l età Kg Body Fat Body Fat 40 H 2 O H 2 O 20 0 Lean Body Mass Lean Body Mass BONE MINERAL BONE MINERAL 25 yrs 70 yrs AGE

25 La quantità di acqua nell organismo è differente nei due sessi

26 Scambio di fluidi tra intra- ed extracellulare La distribuzione dei fluidi tra i compartimenti intra ed extracellulare avviene in base a gradienti osmotici (differenze di tonicità o di osmolarità efficace), rispettando alcuni principi di ordine generale

29 Bilancio idrico La distribuzione e la composizione dei fluidi corporei sono strettamente regolate, in modo da assicurare condizioni costanti al milieu interno Presupposto fondamentale di tale regolazione è costituito dal mantenimento del bilancio dei fluidi

In condizioni fisiologiche il turnover giornaliero nell adulto è pari al 4% del peso corporeo La maggior parte dell'acqua presente nell'organismo è di origine esogena, viene cioè introdotta con le

30 In condizioni fisiologiche il turnover giornaliero nell adulto è pari al 4% del peso corporeo La maggior parte dell'acqua presente nell'organismo è di origine esogena, viene cioè introdotta con le bevande e con gli alimenti. Una parte è di origine endogena, e si forma nei processi chimici ossidoriduttivi come ultimo prodotto catabolico. L acqua introdotta con gli alimenti e le bevande può essere considerata un nutriente essenziale poiché la quantità di acqua prodotta dal metabolismo non è sufficiente a coprire il fabbisogno giornaliero.

31 Acqua negli alimenti Quasi tutti gli alimenti contengono una percentuale più o meno elevata di acqua. L acqua negli alimenti si trova sotto due forme: Acqua libera è la maggior parte dell'acqua contenuta negli alimenti, congela a temperature inferiori rispetto all'acqua pura ed in relazione ai soluti disciolti, ed utilizzabile dai microrganismi. Acqua legata alle proteine organizzata in strati sovrapposti, non congelabile e non utilizzabile dai microrganismi

32 Contenuto di acqua di vari alimenti (% del peso totale) Verdure in genere Latte Frutta in genere Pesci Patate Pasta asciutta Uova Carni crude Pane Emmental, parmigiano Burro Pasta, riso, fagioli secchi Zucchero e olio 95-90% 90-80% 90-80% 85-50% 78% 75-65% 74% 70-65% 40-35% 35-30% 17-15% 12-10% 0%

33 Acqua prodotta dal metabolismo Acqua endogena: Prodotta dal metabolismo e non sufficiente a coprire il fabbisogno (circa 300 ml/die) Carboidrati Proteine Lipidi 0.6 g/g 0.4 g/g 1.07 g/g

34 Glicolisi

35 b-ossidazione degli acidi grassi

37 NAD + NADH.H + NAD + NADH.H + Glucosio 6P Ac. Grassi Proteine Acil CoA. NADH.H+ NAD + Car MMI Acil CoA. CR ½ O 2 H 2 O Ac. Piruvico β- Ox 3 NADH.H + FADH2 3 NAD + FAD + Acetil CoA Krebs

38 NADH+H + 1/2O H + H 2 O FADH 2

Meccanismi di controllo del bilancio esterno dei fluidi Introduzione di H 2 O: Meccanismo della sete -si scatena quando l'acqua corporea diminuisce dell'1-2% -

39 Meccanismi di controllo del bilancio esterno dei fluidi Introduzione di H 2 O: Meccanismo della sete -si scatena quando l'acqua corporea diminuisce dell'1-2% - dipende dall' eccitazione dei centri nervosi ipotalamici Conservazione renale dell H 2 O (meccanismi di concentrazione delle urine) - gradiente osmoticomidollare - ADH

40 Meccanismo della sete Aumento dell osmolarità plasmatica (sodiemia) Stimolazione osmocettori ipotalamici sete Introduzione H 2 O

41 Rilevatori e Meccanismi di compenso IPOTALAMO L'alcool etilico riduce la secrezione di vasopressina. La conseguente riduzione del riassorbimento di acqua dal filtrato glomerulare contribuisce all'aumento della diuresi che si osserva in seguito ad ingestione di alcool. a) Ncessità di conservazione dell acqua: l acqua necessaria alla conservazione del bilancio dei fluidi corporei viene riassorbita in base a gradienti osmotici a livello del nefrone distale (tubulo collettore), che viene reso ad essa permeabile dall ADH b) Necessità di eliminare l acqua in eccesso: l ADH è assente. Per cui l acqua percorre il tubulo collettore senza essere riassorbita

44 Bilancio interno dei fluidi: distribuzione tra i compartimenti

Malnutrizione idrica Iperidratazione è caratterizzata da: disfunzioni gastrointestinali, debolezza muscolare, irregolarità del battito cardiaco, disorientamento anche fino al coma.

46 Malnutrizione idrica Iperidratazione è caratterizzata da: disfunzioni gastrointestinali, debolezza muscolare, irregolarità del battito cardiaco, disorientamento anche fino al coma. Disidratazione più grave e più comune i sintomi sono: secchezza orale, aumento dell'emoconcentrazione, astenia, cefalea, irritabilità, insonnia, difficoltà di concentrazione per arrivare ad ipertermia, astenia profonda e collasso

49 Per un impegno intenso la sudorazione può arrivare a 2 l/h (3% peso)

50 Dati clinici e di laboratorio nel deficit di acqua gravità sintomi segni Na mosm Deficit acqua normale lieve sete ,5 l moderata sete mucose secche l grave sete astenia mucose secche cute pastosa l molto grave confusione ipotensione > 166 > 330 > 6 l torpore alt SNC lipotimia coma

52 a- prova con somministrazione di liquidi b- prova senza somministrazione di liquidi

55 Ambiente caldo, 40 C Ambiente freddo, 9 C

57 La tabella riporta una valutazione dell indice di calore in base a misurazioni di T

58 Water Intake and Heart Disease 1,00 0,75 1,00 1,00 0,50 0,25 0,65 0,54 0,46 0,59 Men Women n=20,297 0,00 2 or less 3 to 4 5 or more Glasses of Water Intake Daily 2002, PrevMedix LLC Amer. J. of Epidemiology, 2002; 155:827-33

59 Vantaggi del consumo di acqua rispetto a bevande zuccherate

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Acqua: nutriente essenziale Funzioni dell acqua 1. Solvente delle reazioni metaboliche; 2. Regola il volume cellulare; 3. Regola la temperatura corporea; 4. Permette il trasporto dei nutrienti; 5. Permette