I principi nutritivi

I principi nutritivi
Energetici
Plastici
Regolatori
Carboidrati
Proteine
Grassi
Sali minerali
Vitamine
I principi nutritivi
• Si tratta delle sostanze assunte durante il
processo della nutrizione e possono essere
sostanze molto differenti tra loro, comprendendo
sia sostanze regolatrici, sia materiali costituenti,
sia molecole energetiche
• Sono indispensabili per la vita di ogni essere
vivente e proprio in base al loro destino si
dividono in
– Energetici
– Plastici
– Regolatori
Energetici
• Forniscono energia per il mantenimento delle
funzioni vitali e per le attività corporee
• Sono diverse a seconda dell’organismo
considerato
• Autotrofo: in particolare i vegetali che richiedono
energia solare per crescere
• Eterotrofo: che richiedono come forma
energetica sostanze chimiche. In particolare i
chemioorganotrofi, ossia animali e molti batteri,
che sfruttano molecole ad alta energia formate
dagli autotrofi, soprattutto zuccheri e lipidi
Plastici
• Si tratta soprattutto delle proteine: queste
sono costituite da molecole semplici
chiamate amminoacidi
• In natura esistono solo 20 amminoacidi,
poco più della metà noi siamo capaci di
costruirli da soli, ma il resto dobbiamo
necessariamente acquisirli con
l’alimentazione (amminoacidi essenziali)
• Ci servono per sostituire le proteine nostre
che, con l’uso quotidiano, hanno perso
efficacia o si sono guastate
Regolatori
• Viene svolta soprattutto da acqua,
vitamine e sali minerali
– Acqua: trasporta la maggioranza delle
sostanze nutritive, partecipa alle reazioni
chimiche e viene utilizzata dal nostro
organismo per regolare la temperatura
– Vitamine: hanno la funzione di co-regolare
moltissimi processi metabolici (vedi oltre)
– Sali minerali: attivano processi chimici,
regolano la pressione cellulare e sanguigna
ma soprattutto sono responsabili del
passaggio del messaggio nervoso (vedi oltre)
Carboidrati
• Chiamati anche zuccheri o glucidi
• Si dividono in semplici o complessi
• A seconda della quantità di molecole semplici che
formano il carboidrato parliamo di
– Monosaccaridi (composti solo da una molecola, come il
glucosio)
– Disaccaridi (composti da 2 molecole, come il lattosio, formato da
galattosio e glucosio)
– Oligosaccaridi (composti da poche molecole semplici)
– Polisaccaridi (composti da tante molecole, come la cellulosa e
l’amido, composti da glucosio)
• Hanno diverse funzioni biologiche
– Energetica (ad esempio il glucosio, il fruttosio, l’amido, ……)
– Strutturale (ad esempio la cellulosa)
Proteine
• Sono dette anche protidi
• Sono normalmente grandi molecole formate da
una o diverse catene di decine di amminoacidi
• Molte le funzioni
–
–
–
–
–
–
Catalizzano reazioni biochimiche
Hanno funzioni strutturali
Hanno funzioni meccaniche
Sono fondamentali nella risposta immunitaria
Trasportano molecole
Fanno da mediatori nella trasmissione di segnali
cellulari
Proteine semplici
• Costituite solo da catene amminoacidiche
• Collagene: costituisce la parte più dura del tessuto
connettivo
• Elastina: consente al tessuto connettivo e alle mucose di
avere un comportamento elastico
• Cheratina: componente principale dell’epidermide
• Istoni: rendono il DNA più robusto
• Albumine: proteine di trasporto di grassi e altre molecole
altrimenti immobili
• Globuline: contribuiscono alla difesa immunitaria
• Emoglobina: trasporta ossigeno nel sangue
• Clorofilla: capace di trasformare energia luminosa in
energia chimica
Proteine coniugate
• Costituite da catene di amminoacidi e da un
gruppo protetico
• Emoglobine: trasportano O2 e CO2 nel sangue.
Composte da catene amminoacidiche e gruppo
eme con Fe
• Clorofille: convertono l’energia solare in energia
chimica. Composte da catene amminoacidiche e
gruppo tetrapirrolico con Mg
• Opsine: in grado di assorbire la luce e
trasmettere il segnale al sistema nervoso. Sono
sensibili alle diverse radiazioni luminose
Gli amminoacidi
• Si tratta delle unità strutturali primarie delle proteine. In
pratica si tratta delle singole perle che formano la collana
(proteina)
• Il legame che unisce i singoli amminoacidi è detto
legame peptidico (vd oltre)
• Durante la digestione è soprattutto nello stomaco che i
singoli legami peptidici vengono rotti, liberando gli
amminoacidi liberi
• La struttura complessiva dell’amminoacido si ripete tra i
diversi peptidi, con un gruppo amminico, un gruppo
carbossilico e un atomo di idrogeno, tutti legati ad un
atomo di carbonio centrale. Ciò che differenzia i differenti
amminoacidi è il gruppo radicale: 20 possibili gruppi
radicali danno origine a 20 amminoacidi differenti
Struttura dell’aminoacido
Formazione del legame peptidico
con formazione di molecola
d’acqua
• Sono definiti amminoacidi essenziali quelli utilizzati
dall’organismo ma non sintetizzabili dallo stesso
• In un adulto sono otto: fenilalanina, isoleucina, leucina,
lisina, metionina, treonina, triptofano e valina.
• Nel periodo dell’accrescimento va aggiunta istidina
• Sono considerati semiessenziali cisteina e tirosina,
perché sintetizzati a partire metionina e fenilalanina
• Sono considerati condizionamente essenziali arginina,
glicina, glutammina, prolina e taurina in quanto
fondamentali per l’omeostasi
• Arginina inoltre sembra essere precursore dell’ossido
nitrico (monossido di azoto), mediatore di processi di
vasodilatazione e trasmissione di impulsi nervosi
Grassi o lipidi
• Composti organici largamente diffusi in natura
• Sono insolubili in acqua e quindi sono detti
idrofobi
• Sono solubili in solventi organici, alcool e
acetone
• Sono composti solo da atomi di carbonio e
idrogeno, con pochissimi atomi di ossigeno
• Alcuni lipidi hanno una regione idrofila, dovuta
alla presenza di atomi di fosforo: si tratta dei
fosfolipidi, costituenti fondamentali delle
membrane cellulari
• In presenza di NaOH e KOH, i grassi
formano saponi (saponificazione), nel
primo caso saponi duri, nel secondo caso
detersivi liquidi
Sali minerali
Si tratta di composti inorganici, quindi privi di carbonio organicato.
Il termine Sali minerali ha un’origine storica, anche se un tempo era
utilizzato in modo molto generico.
Da secoli sono utilizzati anche come conservanti, come nel caso del cloruro
di sodio, o come disinfettanti, come per lo zolfo (che non è un sale ma per
molto tempo è stato definito come tale.
La capacità di conservare i
cibi è dovuta alla possibilità
di richiamare acqua dai
tessuti degli alimenti
saline
Vitamine
• Sostanze organiche, assunte con gli alimenti,
indispensabili a noi, che siamo incapaci di
sintetizzarle
• Sono classificati come micronutrienti, anche
perché la dose quotidiana è nell’ordine dei
milionesimi di grammo (mg)
• Le vitamine vengono perse in parte o del tutto
con la cottura dell’alimento
• Le vitamine vengono classificate in
– Liposolubili (A, D, E, K, F)
– Idrosolubili (C, B1, B2, B5, B6, PP, B12, …..)
Vitamine idrosolubili
Vitamina B1 o tiamina
• Scoperta nel 1926
• Ha un ruolo fondamentale nel processo della
respirazione in cui si comporta come coenzima
partecipando al processo di conversione del
glucosio in energia
• Viene assorbita soprattutto nel duodeno
• Si trova in alimenti sia di origine animale (fegato,
rene, cervello e intestino), che vegetale,
soprattutto in legumi e nei germi dei cereali;
fonte importante il lievito di birra
Vitamina B2 o riboflavina
• Scoperta nel 1927
• Poco solubile in acqua, abbastanza stabile alla
cottura, si deteriora alla luce
• Nel sangue viene trasportata dalle albumine e si
lega alle immunoglobuline A, G ed M. Nel fegato
viene trasformata in coenzima
• Una parte, circa il 12%, viene eliminata con le
urine
• È anche un additivo alimentare identificato con
la sigla E101
• È una vitamina ben presente in natura, si trova
soprattutto nel latte, nelle parti in crescita dei
vegetali, nell’albume dell’uovo, in fegato, rene e
cuore
• La carenza di questa vitamina porta ad
alterazioni mitocondriali (a livello cellulare) e a
livello macroscopico si rileva l’arresto della
crescita, lesioni delle mucose e dell’epitelio
dell’occhio, dell’apparato gastointestinale.
• Si ha dolore e bruciore a labbra, lingua e bocca,
difficoltà a degluttire e masticare, pallore,
dermatite seborroica. Inoltre ci può essere
lacrimazione, bruciore e prurito oculare e
diminuzione dell’acutezza visiva
Vitamina B3 o PP o niacina
• Scoperta nel 1937, con questo nome si
intendono sia l’acido nicotinico, sia la
nicotinammide
• Solubile in acqua, resistente al calore, alla luce,
alle basi e all’ossigeno
• Viene assorbita sia nello stomaco che
nell’intestino
• Mentre la nicotinammide si trova in alimenti di
origine animale, l’acido nicotinico sono presenti
soprattutto nei vegetali. Vitamina ben presente
in carni, cereali e lievito di birra. Poco presente
nelle verdure
• La carenza di questa vitamina porta alla pellagra
Vitamina B5 o acido pantotenico
• Individuata nel 1936 perché la sua carenza
causava la pellagra dei polli; sintetizzata nel
1946
• Vitamina instabile al calore, in ambiente acido o
alcalino
• Fa parte del CoA
• Ben presente in molti alimenti, in particolare in
fegato, lievito di birra, crusca di frumento, pappa
reale. In minor misura in semi di girasole, soia,
uova e legumi
• Data la sua ampia disponibilità non si
conoscono effetti sulla sua carenza
Vitamina B6 o piridossina
• Scoperta nel 1935 quale fattore per prevenire la
pellagra dei ratti
• Una volta penetrata nel sangue attraverso il
digiuno, si lega all’albumina
• Vitamina presente sia in vegetali che animali
• La carenza di questa vitamina è rara ma studi su
volontari che hanno assunto un antagonista
vitaminico hanno dimostrato che si hanno
fenomeni di depressione, nausea, vomito,
dermatite seborroica, lesione delle mucose.
• In neonati nutriti con latte in polvere privo di
vit.B6 si sono avuti fenomeni di convulsioni
Vitamina B8 o H o biotina
• Scoperta nel 1931
• Solubile in acqua, resistente a calore, acidi e
basi; si decompone a contatto con ossidanti e
per azione della luce
• Assorbita a livello di ileo e digiuno
• Ha una funzione di coenzima
• Si trova nel latte, latticini e tuorli, ma in quantità
più modeste è presente in moltissimi alimenti.
Prodotta in quantità elevate anche da batteri
intestinali
• Stati di carenza rari
Vitamina B9 o acido folico
• Scoperto nel 1939
• Idrosolubile è stabile in ambienti secchi e in assenza di luce e
ossigeno
• Fondamentale per tutte le reazioni di sintesi, riparazione e
metilazione del DNA
• Dato a volte ai bambini per prevenire stati di anemia
• L’uso regolare oggi, a partire da 1 mese prima del concepimento
fino a in farine usate in età neonatale ha ridotto notevolmente le
malformazioni neonatali, in particolare di quelle a carico del sistema
nervoso centrale
• Il latte, parzialmente povero in folati, è ricco di questa vitamina se lo
si fa fermentare
• Vitamina carente nei paesi sottosviluppati
• La carenza porta ad anemie macrocitiche, alterazione della cute e
delle mucose e disturbi gastrointestinali.
• Nelle donne in gravidanza aumenta la possibilità di avere figli con
spina bifida o di anencefalia
Vitamina B12 o cobalamina
• Isolata nel 1948, dopo oltre 20 anni di ricerche per
cercare la cura per l’anemia perniciosa
• Solubile in acqua, è legata ad un atomo di cobalto,
elemento estremamente tossico in altri contesti
• Associata a proteine negli alimenti, viene liberata nello
stomaco durante la digestione
• Viene inglobato nelle cellule delle mucose dell’ileo
• Presente in quantità adeguata in prodotti di origine
animale: in natura è prodotta da batteri ma una dieta
vegana deve prevedere integratori vitaminici perché
sulle verdure il lavaggio delle stesse elimina molta
vitamina
• La carenza provoca anemia perniciosa (carenza di
globuli bianchi con compromissione del sistema
nervoso), mentre la carenza di a.folico provoca solo
anemia
Vitamina C o acido ascorbico
• La sua storia parte dalla lotta allo scorbuto, malattia che
colpiva i marinai rimasti troppo tempo senza cibo fresco.
Tale patologia era conosciuta fin dal V secolo a.C. in
Grecia.
• Nel XVI secolo si scopre che l’assunzione di cibi freschi,
in particolare frutta e verdura, ed estratto di aghi di pino.
• Un medico inglese, James Lind, provò nel 1747, a
curare 12 marinai affetti da scorbuto con differenti
alimenti, arrivando a provare che arance e limoni
avevano la capacità di prevenire la malattia. 50 anni
dopo la marina inglese stabilì di aggiungere l’obbligo di
tenere una scorta di limoni sulle navi reali.
• Vari studi hanno portato alla scoperta che gli alimenti
anti-scorbuto erano tanti e differenti
• James Cook, per effettuare il suo viaggio di
circumnavigazione del pianeta, si portò una
scorta di crauti
• Nel 1921 venne isolato il composto antiscorbuto
e chiamato vitamina C
• Se viene aggiunto come antiossidante l’acido
ascorbico viene indicato con la sigla E300
• La vitamina C consente un corretto
funzionamento del sistema immunitario e la
sintesi del collagene, in grado di rinforzare vasi
sanguigni, pelle, muscoli e ossa
• È presente in alimenti a foglia verde, peperoni,
pomodori, kiwi e agrumi.
• Viene in parte persa con la cottura e con la
conservazione dell’alimento in contenitori a base
di rame
Vitamine liposolubili
Vitamina A o retinolo
• Vitamina liposolubile, è presente in molte forme differenti
chiamate retinoidi (1500 tra naturali e sintetici) e
carotenoidi (600 tipi diversi di cui solo un 10% hanno
proprietà attività provitaminica)
• Nel 1913 due ricercatori, McCollum e Davis,
dimostrarono l’esistenza di un fattore liposolubile (quindi
diverso dalla vitamina B) fondamentale nella crescita dei
ratti. Venne chiamato vitamina C
• Nel 1917 Drummond dimostrò l’importanza per la
crescita dei bambini e la comparsa di disturbi visivi negli
adulti ma solo nel 1929 si comprese che l’assunzione
dall’esterno non è di vitamina attiva, ma di un precursore
che deve venire attivato.
• Negli alimenti di origine animali si trova soprattutto
retinolo, mentre nei vegetali si trovano i carotenoidi
• L’assorbimento intestinale è soprattutto per diffusione e
si va da un 5 al 50% del quantitativo presente negli
alimenti
• Alimenti ricchi di questa vitamina sono soprattutto quelli
di origine animale, soprattutto fegato e milza, poi latte e
derivati, uova. Per non ingerire grandi quantità di
colesterolo, è consigliabile utilizzare pesce (un tempo si
usava olio di fegato di merluzzo, 8 volte più concentrato
che nelle carote). Ben presente anche nei vegetali
(meglio scegliere quelli che si possono mangiare crudi
come albicocche e pomodori)
• La carenza di vitamina A porta a crescita ritardata o
inibita, deformazione ossea, modifiche di epiteli e organi
riproduttivi. Difficoltà di visione notturna.
Vitamina D o ergocalciferolo o colecalciferolo
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Si tratta di pro-ormoni liposolubili
Ergocalciferolo (vit.D2) è di provenienza vegetale
Colecalciferolo (vit.D3) è di origine animale
Possiamo ottenere la vitamina D mediante esposizione
solare, ma è in forma non biologicamente attiva
• Scoperta nel 1919 a seguito dell’osservazione che
bambini affetti da rachitismo potevano guarire da tale
malattia a seguito di esposizione alla luce solare
• In estate, la sovraproduzione di vitamina D porta ad un
accumulo che consente di avere a disposizione tale
composto anche in inverno
• La vitamina D favorisce il riassorbimento di
calcio a livello renale, l’assorbimento intestinale
di calcio e fosforo e i processi di
mineralizzazione delle ossa.
• La regolazione dei livelli di calcio e fosforo
avviene in collaborazione con due ormoni
importanti: la calcitonina (che favorisce
l’eliminazione urinaria del calcio e la deposizione
di questo nelle ossa) e il paratormone (inibisce il
riassorbimento renale dei fosfati, aumenta quello
del calcio e promuove il rilascio di calcio dalle
ossa)
• La carenza porta a rachitismo nei bambini,
osteomalacia negli adulti, debolezza muscolare
e deformazione ossea
Vitamina E o tocoferolo
•
•
•
•
Scoperta nel 1922
Potente antiossidante presente in molti olii
Previene l’ossidazione degli acidi grassi polinsaturi
Questo significa che mantiene integre le membrane
cellulari, soprattutto degli eritrociti, particolarmente
sottoposti a stress ossidativo
• Presente in alimenti di origine vegetale, innanzitutto semi
quali nocciole, noci, mandorle
• Viene persa in parte con la cottura
• La carenza di vit.E è rara per la possibilità di
immagazzinarla nel fegato, ma la carenza porta a
anemia emolitica e edemi agli arti inferiori
Vitamina K o naftochinone
• Identificata nel 1935
• Si trova sia negli alimenti vegetali, sia in quelli animali e
in più viene sintetizzata dai batteri intestinali
• Tra i vegetali soprattutto nei cavoli, spinaci, legumi, the
verde
• Tra gli animali nel fegato e uova.
• Le carenze di questa vitamina sono molto rare, vista la
sua grande diffusione. Negli adulti ci può essere carenza
a seguito di alterazione della bile
• La carenza porta ad un aumento di tempo di
coagulazione per diminuzione di protrombina, con
presenza di petecchie per arrivare anche a grandi
emorragie
Vitamina Q o ubichinone
• Chiamata anche coenzima Q
• È presente nei mitocondri dove svolge il
suo compito nella produzione di energia
come trasportatore di elettroni
• Identificato nel 1958
• Viene utilizzato anche in medicina per i
benefici ottenuti sul cuore dopo un arresto
cardiaco; sembra possa avere effetti
positivi sul morbo di Parkinson
Vitamina F o acido linoleico
• Fondamentale nella formazione di membrane
cellulare, le mantiene fluide ed elastiche,
soprattutto quelle alteriose
• La carenza provoca un’alterazione del trasporto
ionico attraverso la membrana e una
diminuzione nella produzione di prostaglandine
(ormoni fondamentali nell’attività degli organi
sessuali). Si manifesta con secchezza e
desquamazioni cutanee, malattie
cardiovascolari, alterato sviluppo del sistema
nervoso.
• Ovviamente i maggiori danni avvengono per le
donne in periodo di gravidanza e neonati
Malattie causate dalla carenza di
vitamine
• Beri beri: malattia causata da scarsità di vitamina B1, dovuta a
dieta carente, intossicazione da alcool, ipertiroidismo, gravidanza,
allattamento o febbre
• La malattia è dovuta alla mancanza di energia per la non
conversione del glucosio in energia e l’impossibilità da parte delle
cellule di poter utilizzare glucosio
• I danni sono principalmente al sistema nervoso con estensione al
sistema cardiovascolare.
• Si passa poi a manifestazioni simili alla polinevrite (affezione
infiammatoria di molti nervi)
• Si inizia con mancanza di appetito e facili indigestioni e diminuzioni
di acido cloridrico gastrico
• Si passa poi a fatica, irritabilità, mancanza di memoria e dolore ai
nervi periferici, con senso di bruciore ai piedi
• La morte arriva per collasso cardiocircolatorio
• Pellagra: malattia causata da carenza di vitamine del
gruppo B, PP o di triptofano
• Malattia molto diffuso in Nord Italia nel XVIII e XIX
secolo, soprattutto nelle zone alpine.
• Il termine fu usato da Frapolli in un libro di medicina della
seconda metà del 1700 e si rifaceva al dialetto milanese
per indicare la caratteristica più evidente
• All’inizio le prime ricerche scientifiche (tra il 1770 e il
1805) sembravano puntare sull’uso eccessivo dei
contadini di farina di mais. In realtà la causa era da
ricercare proprio nel fatto che le popolazioni più povere
si nutrivano solo di polenta, senza nessun condimento.
• Solo nel 1937 si giunse alla conclusione che la malattia
era dovuta alla mancanza di un fattore che venne
chiamato Pellagra Preventing o PP
• Causa demenza, forte dermatite e diarrea, fino alla
morte
• Rachitismo: malattia tipica dell’età pediatrica
causata da un difetto di calcificazione ossea
• È dovuta a mancanza di vitamina D
• Le cause possono essere alimentari (deficit
nutrizionale, malassorbimento per celiachia o
fibrosi cistica, malattie epatiche o renali) o
genetici
• I primi sintomi sono dati da convulsioni, poi si
passa a scompensi cardiaci e aritmie, alterazioni
della mimica facciale e attacchi tetanici
• La terapia prevede un’alimentazione adeguata e
uno stile di vita in cui sia fondamentale avere
momenti di gioco all’aperto
• Possiamo avere fenomeni di rachitismo anche
negli adulti con demineralizzazione delle ossa ,
e negli animali
• Scorbuto: dovuto alla carenza di
collagene, porta ad emorragie,
rallentamento della cicatrizzazione,
gengiviti e osteoporosi. Nei bambini si ha
anche un arresto della crescita.