L'apparato digerente è l'insieme degli organi che svolgono il processo digestivo. In questo processo gli alimenti vengono assunti, elaborati ed

Transcript

1 LA DIGESTIONE

2 L'apparato digerente è l'insieme degli organi che svolgono il processo digestivo. In questo processo gli alimenti vengono assunti, elaborati ed assorbiti, con l'eliminazione attraverso le feci delle sostanze non assimilabili. La funzione dell apparato digerente è quella di trasformare gli alimenti in sostanze solubili che possono essere assorbite attraverso i tessuti.

3 Questo risultato è ottenuto mediante due tipi di azione: MECCANICA MASTICAZIONE: il cibo viene triturato dai denti RIMESCOLAMENTO: le pareti muscolari dello stomaco impastano il cibo con i succhi gastrici PERISTALSI: movimento ondulatorio della muscolatura dell apparato digerente che fa avanzare il cibo lungo le sue varie sezioni CHIMICA Polisaccaridi Proteine Trigliceridi Zuccheri Amminoacidi Acidigrassi+ glicerolo

4 in bocca La porta d ingresso dell apparato digerente è la bocca: il cibo viene triturato dai denti e mescolato alla saliva che contiene la ptialina enzima che trasforma gli amidi in destrine e maltosio. Saliva: 99.5% acqua Sali inorganici ptialina ph Amido Amilopectina Destrina Il prodotto finale prende il nome di bolo e attraverso l esofago giunge nello stomaco. Il rigurgito è impedito da un anello muscolare detto cardias.

5 nello stomaco Lo stomaco grazie alla contrazione dei suoi tre strati muscolari (longitudinale, circolare e trasversale) mescola il bolo con i succhi gastrici costituiti da: ACIDO CLORIDRICO Attiva il pepsinogeno a pepsina ambiente ottimale per l azione della pepsina denatura le proteine rende più solubili alcuni minerali come il calcio ed il ferro distrugge i microorganismi (barriera gastrica) PEPSINA inizia la digestione delle proteine è secreta come pepsinogeno dalle cellule adelomorfe presenti nelle ghiandole della mucosa gastrica MUCO protegge le pareti dello stomaco dalla forte acidità

6

7 nell intestino tenue. Il bolo così trattato diviene una massa semiliquida detta CHIMO e viene spinto dalla peristalsi nell intestino tenue attraverso una valvola muscolare: il piloro L intestino tenue è lungo circa 6 metri ed e suddiviso in tre parti: DUODENO, DIGIUNO, ILEO. Ha una duplice funzione: o nel primo tratto si completa la digestione degli alimenti o nel secondo tratto si ha principalmente l assorbimento dei prodotti della digestione.

8 Nel duodeno il chimo viene mescolato con: LA BILE : prodotta dal fegato viene raccolta nella cistifellea collegata al duodeno per mezzo del dotto biliare; contiene i sali biliari IL SUCCO PANCREATICO: prodotto dal pancreas viene riversato nel duodeno attraverso il dotto pancreatico; contiene bicarbonato, tripsina, chimotripsina, elastasi ed esopeptidasi; amilasi pancreatica; lipasi pancreatica IL SUCCO ENTERICO: prodotto dalle pareti dell intestino, contiene peptidasi enteriche, saccarasi, maltasi, isomaltasi, lattasi, trealasi, lipasi

9 PROCESSI NELL INTESTINO TENUE 1) CARBOIDRATI a. ulteriormente idrolizzati da amilasi pancreatica a monosaccaridi b. saccarasi, lattasi e maltasi contenuti nel succo enterico scindono i disaccaridi liberando i monosaccaridi costituenti 2) MOLECOLE PROTEICHE a. ulteriormente idrolizzate dalla tripsina (succo pancreatico) b. ridotte ad amminoacidi dalle peptidasi (amminopeptidasi, carbossipolipeptidasi e chimotripsina), enzimi prodotti dalla parete intestinale. 3) GRASSI a. la bile, con la sua azione emulsionante, frammenta i grassi in piccolissime gocce b. la lipasi pancreatica riduce i grassi emulsionati in acidi grassi e glicerolo. 4) ACIDI NUCLEICI a. le nucleasi scindono gli acidi nucleici

10 LA DIGESTIONE DEI LIPIDI digestione ad opera della lipasi acidi grassi

11 nei villi intestinali 1. Alcuni acidi grassi, colesterolo e vitamine liposolubili sono trasportati con la linfa al dotto toracico che sbocca nella vena succlavia. 2. Monosaccaridi, amminoacidi, glicerolo, sali minerali, vitamine idrosolubili ed alcuni acidi grassi vengono portati dai capillari alla vena porta e quindi al fegato.

12 nell intestino crasso I residui non digeribili vengono spinti dalla peristalsi nell intestino crasso. Le sue due prime porzioni (cieco e colon) hanno il compito di rimuovere l acqua contenuta nel materiale indigerito che, poi, viene immagazzinato nel retto prima di essere espulso attraverso l ano. I microorganismi del crasso (flora batterica) attuano: o demolizione putrefattiva o sintesi di vitamine B e K

13 AZIONE DI ALCUNI ORMONI DIGESTIVI La digestione avviene involontariamente sotto il controllo del sistema nervoso e degli ormoni. ORMONE SORGENTE AZIONE GASTRINA PEPTIDE INIBITORE GASTRICO (GIP) SECRETINA Colecistochininapancreozimina (CKK) E prodotta dalla mucosa gastrica in presenza di proteine parzialmente digerite. E formato dalla mucosa intestinale in presenza di grassi E formata dalla mucosa intestinale in presenza di acido, proteine parzialmente digerite, grassi Formata dalla mucosa intestinale in presenza di acido, proteine parzialmente digerite, grassi Stimola la secrezione di succo gastrico ricco di pepsina ed HCl Inibisce la secrezione e la mobilità gastrica Inibisce la secrezione gastrica; stimola la secrezione di succo pancreatico a basso contenuto di enzimi; stimola l eiezione della bile stimola l eiezione della bile, la secrezione di succo pancreatico ad alto contenuto di enzimi.

14 METABOLISMO: CONCETTI BASE Peso 5-20 g Lunghezza 6 e 22 cm 80 battiti d ali al secondo Fino a 1260 battiti cardiaci al minuto Durante le migrazioni raddoppia il proprio peso corporeo con uno spesso strato di grasso. E responsabile dell impollinazione dell 85% di tutte le piante e gli alberi presenti nel continente americano.

15 1. Come fanno le cellule ad estrarre l energia ed il potere riducente dall ambiente che le circonda? 2. Come fanno le cellule a sintetizzare i precursori delle loro macromolecole? METABOLISMO

16 Il metabolismo è la base della vita cellulare Il complesso di trasformazioni chimiche coordinate ed integrate che si verifica incessantemente in tutte le cellule prende il nome di metabolismo, dal greco metabolè = trasformazione. Base metabolismo Espressione Anabolismo Catabolismo atp vita media 1min L energia recuperata dall ambiente mantiene un essere vivente lontano dall equilibrio.

17 Il metabolismo cellulare è organizzato in vie metaboliche via metabolica: sequenza di reazioni chimiche catalizzate da specifici enzimi e con una comune organizzazione spaziale in cui il prodotto della prima reazione è il reagente della seconda. A B C. Z intermedi Metabolismo proteine Metabolismo acidi nucleici Energia Metabolismo lipidi Metabolismo carboidrati

18

19 ANABOLISMO E CATABOLISMO comprendono vie metaboliche interconnesse molte delle quali sono altamente conservate 1. Gli intermedi di anabolismo e catabolismo possono essere comuni 2. Le vie metaboliche possono essere differenti in organismi diversi, soprattutto se lontani nella scala evolutiva 3. Le diversità metaboliche in gruppi diversi di organismi può non essere assoluta (es. la glicolisi è conservata)

20 Reazioni metaboliche ed ENERGIA LIBERA DI GIBBS Prima legge della termodinamica: l energia totale di un sistema e del suo ambiente è costante. Seconda legge della termodinamica: un processo può avvenire spontaneamente soltanto se la somma dell entropia di ambiente e sistema aumenta. Energia libera di Gibbs G = H -T S Variazione di energia libera di un sistema che sta subendo una trasformazione a pressione e T costanti. 1. Una reazione può avvenire spontaneamente solo se il G è negativo 2. Un sistema è all equilibrio quando G è zero 3. Una reazione non può procedere spontaneamente se il G è positivo

21 Le cellule scambiano energia sotto forma di ATP ADP + Pi + energia ATP molecola ad alta energia di idrolisi Mg 2+ Sintesi di ATP fosforilazione a livello del substrato gradienti ionici Interconversione ATP, ADP, AMP (enzima adenilato chinasi)

22 L ATP è il motore di numerose reazioni cellulari X + Y X Y Se G >0, la reazione viene accoppiata all idrolisi dell ATP: intermedio fosforilato ATP X ADP X P X Y Y Pi Per cui l equazione complessiva è: X + Y + ATP + H 2 O X Y + ADP + Pi Una reazione termodinamicamente non favorevole può essere trascinata da una reazione termodinamicamente favorevole ad essa accoppiata

23 Le principali vie di utilizzazione di ATP 1. attivazione dei substrati es. fosforilazione del glucosio, attivazione degli amminoacidi; Consumo giornaliero di ATP circa 40 Kg! 2. ripiegamento delle proteine; 3. mantenimento del gradiente di concentrazione di ioni e substrati ai due lati della membrana es. pompa sodio-potassio; 4. contrazione muscolare 5. sintesi di biomolecole.

24 Composti fosforilati L ATP ha un potenziale di trasferimento del Pi intermedio e questo lo rende un ottimo trasportatore di gruppi fosfato.

25 Le ossido - riduzioni Una REAZIONE di ossidoriduzione è una reazione nella quale due o più atomi presenti nelle specie che entrano in reazione, assumono numeri di ossidazione diversi nelle specie formate nelle reazione. (1) La specie chimica che perde elettroni si ossida: in essa uno o più atomi aumentano il loro numero di ossidazione. (2) La specie chimica che acquista elettroni si riduce: in essa uno o più atomi diminuiscono il loro numero di ossidazione. (3) Non può esistere una reazione di sola ossidazione o di sola riduzione, perché nelle reazioni chimiche non esistono elettroni liberi; esistono solo reazioni di ossio-riduzione. (4) In una reazione redox, la specie a che cede elettroni alla specie b è la specie riducente (e a sua volta si ossida); la specie b che acquista elettroni è la specie ossidante (e a sua volta si riduce). (5) Il numero degli elettroni persi dal riducente è uguale al numero di elettroni acquistati dall ossidante. (6) Il carattere ossidante o riducente dei una sostanza è condizionato dal partner della reazione.

26 POTENZIALI REDOX

27 NAD e FAD sono i principali coenzimi ossidoriduttivi Strategia energetica Reazioni ossidative (combustioni senza fiamma) H o e - H o e - energia energia energia.o 2 potenziale redox crescente sito reattivo Accettori di H FAD NAD

28 Sistemi redox biologici NAD + /NADH+H + NADP /NADPH+H + FAD /FADH 2 FMN /FMNH 2 Accettori primari di atomi di H NADP soprattutto nelle biosintesi (donatore di elettroni) CH 3 H C OH COOH acido lattico COOH CH 2 CH 2 CH 3 NAD NADH 2 C O lattico deidrogenasi LDH COOH acido piruvico FAD FADH 2 succinico deidrogenasi COOH CH CH L energia liberata viene immagazzinata come: ATP ADP nucleotidi fosfati fosfocreatina COOH acido succinico COOH acido fumarico

29 Il coenzima A è un trasportatore universale di gruppi acile H Gruppo sulfidrilico CH 3 C O S CoA acetil CoA Alcuni trasportatori attivati del metabolismo Molecola trasportatrice Gruppo trasportato nella forma attivata ATP fosforici NADH e NADPH elettroni FADH 2 elettroni Coenzima A acile Biotina CO 2 Uridina difosfato glucoso glucosio Nucleotide trifosfato nucleotide

30 Stadi del catabolismo L estrazione di energia dal cibo può essere divisa in tre stadi: A. le grandi molecole vengono suddivise in piccole unità B. le numerose piccole molecole sono degradate a poche semplici unità che giocano un ruolo fondamentale nel metabolismo C. l ATP è prodotto dalla completa ossidazione di acetil CoA Grassi Polisaccaridi Proteine Acidi grassi e glicerolo Glucosio e altri zuccheri Aminoacidi Fase I Acetil CoA Fase II ATP ADP CoA O 2 Fosforilazione ossidativa e - Ciclo dell acido citrico Fase III 2 CO 2

31 Regolazione del metabolismo Principio della massima economia vengono prodotte o degradate solo le sostanze di cui c è effettiva necessità e soltanto nella misura e nel momento giusti. meccanismi di regolazione Inibizione per retroazione (o a feedback) Compartimentazione Regolazione dell espressione di geni Degradazione intracellulare di enzimi Ormoni Stato energetico della cellula

32 Errori congeniti del metabolismo Gli enzimi devono essere presenti nella forma e nella quantità idonee. Alcuni difetti genetici nell uomo che riguardano il metabolismo degli amminoacidi Nome Albinismo Alcaptonuria Cistinosi Cistinuria Malattia di Hartnup Omocistinuria Fenilchetonuria Malattia delle urine a sciroppo d acero Nome Sindrome di Lesch-Nyhan Enzima o meccanismo difettoso Tirosina 3-monoossigenasi Acido omogentisico 1,2-diossigenasi Deposito e/o rilascio della cistina dai lisozomi Trasporto renale e intestinale di cistina Trasporto renale di amminoacidi neutri Cistationina β-sintasi Fenilalanina 4-monoossigenasi α-chetoacido ramificato deidrogenaasi Enzima mancante ipoxantina-guanina fosforibosiltransferasi (HGPT)

33 Albinismo Alcaptonuria Cistinosi Cistinuria disturbo congenito ereditario che si manifesta con l assenza o la riduzione di un pigmento (chiamato melanina) nella pelle, nei capelli e negli occhi, o, in alcuni casi, soltanto negli occhi. mancata demolizione di fenilalanina e tirosina (l accumulo di pigmenti); artropatie diffuse. cristalli che interferiscono con la funzione di quasi tutti gli organi del corpo calcolosi renale che causa coliche renali ed infezioni ricorrenti delle vie urinarie Malattia di Hartnup dermatite da fotosensibilità e da sintomi neurologici intermittenti; atassia, modificazioni della personalità, cefalee migranti e fotofobia Omocistinuria Fenilchetonuria corporatura alta e sottile, aracnodattilia, cifoscoliosi ed osteoporosi; danni al cristallino con miopia; ritardo mentale che è presente in circa il 60% dei pazienti; comportamenti schizofrenici; danni cardiovascolari (trombosi arteriose e venose, degenerazione dell'aorta e delle grandi arterie. La manifestazione principale della fenilchetonuria è il ritardo mentale. Tuttavia il ritardo mentale si può prevenire con un alimentazione corretta, limitando l assunzione di fenilalanina; in questo modo è possibile prevenire i danni provocati, in particolare sul sistema nervoso centrale, dall'accumulo dell amminoacido. Malattia delle urine Danni neurologici, coma. a sciroppo d acero Sindrome di Lesch-Nyhan solo nei maschi, ritardo mentale, scarsa coordinazione, e tendenze autodistruttive (automutilazione a morsi di mani, piedi e labbra)