Processi digestivi
• La maggior parte dei principi alimentari è
costituita da grosse molecole polimeriche
che vengono demolite in modo da liberare le
unità monomeriche.
• Questa azione avviene a livello del tratto
digerente ad opera di specifici enzimi
• I
prodotti
della
digestione
vengono
successivamente assorbiti ed attraverso il
sistema circolatorio distribuiti a tutte le
cellule dell’organismo
•
1.
2.
3.
4.
5.
L’insieme dei processi si realizza
attraverso una complessa sequenza di
eventi chimici:
Omogeneizzazione meccanica del cibo
Secrezione di enzimi digestivi
Secrezione di elettroliti, acidi o basi
che instaurano l’ambiente chimico
adatto
Secrezione di acidi o Sali biliari
necessari per la digestione dei lipidi
Trasporto dei prodotti della digestione
dal lume intestinale al sangue o alla
linfa
• Considerando che un soggetto normale
(peso 60 Kg) produce quotidianamente 20 g
di urea, composto contenente Azoto.
• Questa perdita va reintegrata con altre
sostanze azotate, quali le proteine.
• Poiché
l’urea
è
l’espressione
del
catabolismo
aminoacidico
20
g
corrispondono a circa 48 - 60 g di proteine.
• Questa è pertanto la quota che giornalmente
tale soggetto dovrà introdurre.
• Le proteine vengono degradate ad
opera di enzimi idrolitici in grado di
rompere i legami peptidici con cui gli
aminoacidi sono utili tra loro.
• Questi enzimi sono conosciuti come:
• Peptidasi
R1
H
---HN – C-- H
R2
C---------N-- C – H
O
H
OH
R3
C -------------N– C-- H
O
H C ----------------O
R1
---HN – C-- H
R2
C---------N-- C – H
O
H
R3
C -OH
H-- N– C-- H
O
H C ----------------O
• Si distinguono due tipi di proteasi:
endopeptidasi che rompono legami peptici
interni
esopeptidasi che rompono legami peptidici
esterni
1° Fase
• Nel cavo orale non avviene nessun
processo digestivo a carico delle
proteine, la 1° fase digestiva avviene
nello stomaco ad opera di una
endopeptidasi, la:
• Pepsina
• Si tratta di un enzima idrolitico che
attacca i legami peptidici delle proteine
alimentari, formati da aminoacidi
aromatici (tirosina, fenilalanina)
Pepsina
• La pepsina viene prodotta in una forma
inattiva (detta generalmente zimogeno), il:
• pepsinogeno
• dalle cellule adelomorfe della mucosa
gastrica.
• L’attivazione del pepsinogeno a pepsina
avviene
auto-cataliticamente
ad
opera
dell’acido cloridrico prodotto dell’ambiente
gastrico.
• L’attivazione consiste nel distacco di un
peptide
• La liberazione di HCl e pepsinogeno è
sotto il controllo di un ormone enterico,
chiamato:
• gastrina
• La gastrina è un ormone peptidico
(formato da 17 Aa) viene prodotta dalle
cellule della mucosa dell’antro gastrico
e la sua liberazione nel lume gastrico
avviene quando arriva il cibo, tramite
riflessi nervosi, che si generano in
seguito alla distensione dello stomaco
Bolo alimentare
Stomaco
Pepsina
Distensione
dello stomaco
Pepsinogeno
Gastrina
HCl
Cellule mucosa gastrina
Ghiandola
gastrica
Cellule
adelomorfe
• Il pH gastrico ha un valore di circa 2,
quindi molto basso, ed è a questo
valore di pH che agisce la pepsina.
• Il pH acido ha una duplice funzione:
uccidere la maggior parte dei microorganismi introdotti con il cibo
provocare la denaturazione delle
proteine della dieta, che diventano più
suscettibili all’azione della pepsina
• I
prodotti
principali
originatisi
dall’azione della pepsina sono:
Grossi frammenti peptidici (peptoni)
e alcuni piccoli peptidi e Aa liberi
NH2
COOH
COOH
NH2
NH2
COOH
Peptoni
NH2
COOH
Oligo peptidi + Aa
Duodeno
• La digestione delle proteine continua nel
duodeno.
• Il chimo acido (contenente i peptoni, gli oligo
peptidi e Aa liberi) viene riversato nel
duodeno e stimola alcune cellule epiteliali ad
attività endocrina presenti in questo tratto
• Queste cellule producono due ormoni
enterici:
• colecistochinina
• secretina
• A livello duodenale il pH è ancora acido
dovuto alla presenza del chimo intriso
di HCl.
• Bisogna tamponare l’acidità!
• I due ormoni agiscono:
• primariamente nel rilasciare soluzioni
alcaline in grado di bloccare l’acidità
• secondariamente stimolano il rilascio
del succo pancreatico, ricco di enzimi
digestivi
Colecistochinina
• La colecistochinina è un ormone di
natura proteina (formato da 33 Aa) che
agisce:
sulla muscolatura liscia della cistifellea,
stimolando la contrazione e la
secrezione della bile che contiene
sostanze di natura basica:
Sali biliari , Bilirubina, Bicarbonati
Colesterolo, fosfolipidi
Questi attraverso il dotto biliare
(coledoco) si riversano nel duodeno
Secretina
• La secretina è un polipeptide formato da 27
Aa liberato dalle cellule epiteliali a
secrezione endogena che
agisce sul
pancreas favorendo il rilascio del succo
pancreatico.
• Questo contiene:
• Enzimi digestivi (sia per le proteine, che per
lipidi e zuccheri)
• Una elevata quantità di bicarbonati che
rilasciati nel duodeno tamponano l’acidità
portando il pH a valori intorno a 6,5.
Proteasi pancreatiche
• Il succo pancreatico contiene tre
zimogeni (proteasi inattive):
Tripsinogeno
Chimotrisinogeno
Procarbossipettidasi
I primi due sono delle endopeptidasi,
l’ultimo e una esopeptidasi . Tutti e tre
vengono trasformati in forma attiva nel
duodeno.
• Il fattore chiave per l’attivazione di questi tre
enzimi è l’enzima: enterocinasi prodotto
dalle cellule duodenali all’arrivo del chimo.
• Si tratta di un enzima proteolitico che
trasfoma:
• Tripsinogeno
Tripsina
• La tripsina a sua volta attiva il:
• Chimotripsinogeno
Chimotripsina
• e
• Procarbossipeptidasi
Carbossipeptidasi
2° Fase
• Il chimo contenente i peptoni viene
aggredito da queste tre proteasi:
la tripsina rompe i legami peptidici in
cui sono coinvolti Aa basici (es: lisina)
la chimotripsina rompe i legami
peptidici in cui sono coinvolti Aa
aromatici (es. tirosina) o a catena
ramificata (es. leucina)
Peptoni
COOH
NH2
Tripsina
COOH
COOH
NH2
NH2
Chimotripsina
NH2
COOH
NH2
COOH
NH2
NH2
COOH
COOH
• I peptidi formatisi dall’azione della
tripsina e chimotripsina vengono
aggrediti
alla
fine
dalla
carbossipeptidasi che stacca uno alla
volta gli Aa a partire dall’estremità COOH
NH2
COOH
Aa
+
nAa
NH2
COOH
NH2
COOH
• L’azione combinata dei tre enzimi a
livello
duodenale
porta
alla
liberazione di moltissimi Aa e alla
formazione di piccoli peptidi (2-8
residui) che vengono ulteriormente
digeriti da altri enzimi prodotti dalle
cellule dell’intestino tenue
Peptidasi intestinali
• Le cellule epiteliali intestinali
producono due enzimi:
• Aminopeptidasi, che distacca un Aa
alla volta dall’estremità –NH2
• Dipeptidasi che rompe il legame
peptidico formato da due Aa.
• Gli Aa liberi formatisi vengono assorbiti
dalle cellule epiteliali attraverso sistemi
di trasporto proteici specifici.
Aminopeptidasi
NH2
NH2
COOH
COOH
+ Aa
Aminopeptidasi
NH2
COOH
+ Aa
Aminopeptidasi
Aa --Aa
Dipeptidasi
Aa + Aa
Il meccanismo di trasporto degli Aa è simile a quello
già visto per il rene, si tratta di un co-trasporto, in
cui assieme all’Aa viene assorbito anche il Na+, che
poi deve esssere buttato nel sangue con un
meccanismo attivo
Lume
Cellula
Na+
Aa
Sangue
Aa
Aa
3Na+
3Na+
2K+
2K+
Destino Aa
• Gli
Aa
non
possono
venir
immagazzinati, ma vengono utilizzati
per riformare proteine tissutali.
• Pertanto dopo essere stati assorbiti
dalle
cellule
enteriche,
vengono
immessi nel sangue (vena porta) e in tal
modo distribuiti a tutte le cellule.
1° Fase
• I carboidrati introdotti con la dieta
possono essere:
• monosaccaridi (glucosio, fruttosio)
• disaccaridi (lattosio, saccarosio)
• polisaccaridi (amido, glicogeno)
• I monosaccaridi non necessitano di
alcun processo digestivo e vengono
assorbiti tal quali a livello intestinale.
• I disaccaridi richiedono l’intervento di
particolari enzimi idrolitici, presenti
sulla
superficie
delle
cellule
dell’intestino tenue, che sono in grado
di idrolizzarli e di assorbirli.
• I polisaccaridi invece richiedono
l’intervento di un enzima denominato:
• - Amilasi
• che è prodotto sia dalle ghiandole
salivari che dal pancreas
Polisaccaridi
• L’amido è un polisaccaride di riserva delle
piante è costituito da una miscela formata da
un polisaccaride a catene lineare di molecole
di glucosio legate con legami - 1-4 detto:
• Amilosio
• e da un altro polisaccaride sempre di
molecole di glucosio, ma a catena ramificata,
con legami - 1-4 e - 1-6 denominato:
• Amilopectina
• Amilosio
Unità di glucosio
Amilopectina
Glicogeno
• E’ il polisaccaride animale con struttura
chimica simile all’amilopectina da cui
differisce unicamente per quanto riguarda il
numero di ramificazioni che risultano
superiori a quelle dell’amilopectina.
Cellulosa
• La cellulosa è
un
polisaccaride
del glucosio
(come l’amido)
però le
molecole del
glucosio sono
unite con un
legame β1-4
anziché 1-4
Cavo orale
• Mentre il cibo viene masticato, l’ amilasi presente nella saliva agisce
sull’amido
scindendo
i
legami
glicosidici 14 glicosidici.
L’enzima agisce al centro della catena e
solo su legami 14
L’enzima agisce a pH intorno alla
neutralità
Prodotti della digestione
• Se il cibo rimanesse nel cavo orale per
un tempo prolungato, l’-amilasi
agirebbe completamente sull’amido,
ma poiché il cibo permane nel cavo
orale per poco tempo, l’amido viene
parzialmente digerito e trasformato in
frammenti più o meno lunghi chiamati:
• Malto-destrine o semplicemente
destrine
Stomaco - duodeno
• L’azione dell’ - amilasi salivare si
arresta quando il bolo alimentare entra
nello stomaco, dove l’ambiente è molto
acido.
• Quando il chimo gastrico entra nel
duodeno i secreti pancreatici e biliari
riportano il pH a valori vicino alla
normalità
Duodeno
Il chimo acido (contenente le destrine)
viene riversato nel duodeno e stimola
alcune cellule epiteliali ad attività
endocrina, presenti in questo tratto
• Queste cellule producono due ormoni
di origine pertanto enterica:
• colecistochinina
• secretina
• A livello duodenale il pH è ancora acido
dovuto alla presenza del chimo intriso
di HCl.
• Bisogna tamponare l’acidità!
• I due ormoni agiscono:
• primariamente nel rilasciare soluzioni
alcaline in grado di bloccare l’acidità
• secondariamente stimolano il rilascio
del succo pancreatico, ricco di enzimi
digestivi
Colecistochinina
• La colecistochinina è un ormone di
natura proteina (formato da 33 Aa) che
agisce:
sulla muscolatura liscia della cistifellea,
stimolando la contrazione e la
secrezione della bile che contiene
sostanze di natura basica:
Sali biliari , Bilirubina, Bicarbonati
Colesterolo, fosfolipidi
Questi attraverso il dotto biliare
(coledoco) si riversano nel duodeno
Secretina
• La secretina è un polipeptide formato da 27
Aa liberato dalle cellule epiteliali a
secrezione endogena che
agisce sul
pancreas favorendo il rilascio del succo
pancreatico. Questo contiene:
• Enzimi digestivi (sia per le proteine, che per
lipidi e zuccheri)
• Una elevata quantità di bicarbonati che
rilasciati nel duodeno tamponano l’acidità
portando il pH a valori intorno a 6,5.
Duodeno
• Nel succo pancreatico è presente una amilasi identica a quella salivare.
• E’ questa - amilasi quella che agisce di fatto
sui polisaccaridi e li trasforma in:
Glucosio
Maltotrioso (trisaccaride)
Destrine limite (contenente legami 14 e
16) formate in media da 8 unità
Maltosio (disaccaride del glucosio)
Prodotti idrolisi
L’ - amilasi pancreatica è prodotta in grande eccesso rispetto
alla quantità necessaria
Intestino tenue
• La cellulosa, che è un polisaccaride
costituito da molecole di glucosio, ma
con legami β 14, non viene aggredita
dall’ -amilasi.
• La completa digestione dei di- e
oligosaccaridi a monosaccaridi avviene
ad opera di enzimi specifici locati sulla
superficie
delle
cellule
epiteliali
dell’intestino tenue.
Enzima
Substrato
Prodotti
Isomaltasi
16
Maltasi
14
Saccarasi
12
Lattasi
β 14
Destrine limite
Glucosio
Maltosio (2)
Maltotrioso (3)
Saccarosio
Glucosio
Trealasi
11
Raffinosio
Lattosio
Glucosio
Fruttosio
Glucosio
Galattosio
Glucosio
Galattosio
Meccanismo delle disaccaridasi
Assorbimento
• La
scissione
dei
disaccaridi
e
l’assorbimento
dei
monosaccaridi
avviene soprattutto nei microvilli situati
nella prima parte del digiuno.
• I più importanti prodotti della digestione
dei di e polisaccaridi sono:
Glucosio
Fruttosio
Galattosio
Assorbimento
L’assorbimento dei monosaccaridi e di
altri
monosaccaridi
di
minor
importanza avviene con un processo
che richiede l’intervento di carrier
specifici e il coinvolgimento del Na+ .
Il Na+ che entra nella cellula enterica
assieme ai monosaccariodi viene
subito trasferito nel sangue ad opera
della “pompa” Na+/K+- ATP-asi.
Il meccanismo è
molto simile a
quello già visto
per il rene:
sia il glucosio che
il galattosio
vengono assorbiti
in tal modo.
Il fruttosio utilizza
un altro sistema
che non prevede
l’intervento del
Na+
Cellula
enterica
Trasporto
• Gli zuccheri provenienti dall’intestino
sono di natura idrofilica, vengono
riversati in capillari che confluiscono
nella “vena porta” che raggiunge il
fegato.
• Il fegato ne trattiene una grossa
percentuale, mentre il rimanente viene
distribuito alle altre cellule, sotto lo
stretto controllo dell’insulina.
Generalità
• Un uomo adulto ingerisce giornalmente
dai 60 ai 150 g di lipidi costituiti per il
90% da:
Trigliceridi
e per il rimanente 10% da:
Fosfolipidi
Colesterolo, esteri del colesterolo
Acidi grassi liberi
• Oltre a questi lipidi, indirettamente
partecipano alla digestione altri lipidi
che provengono dal metabolismo e in
tal vengono riciclati dall’organismo.
• Infatti vengono riversati
a livello
duodenale con i secreti della bile
anche:
1 - 2 g di colesterolo
7 – 22 g di fosfatidil-colina (lecitina)
Problemi nella digestione dei
lipidi
La digestione dei lipidi è complessa in
quanto:
► i trigliceridi, che costituiscono la quota
predominante, sono
insolubili in
acqua;
►i fosfolipidi e il colesterolo sono più
solubili, ma hanno la tendenza a
formare complessi sovramolecolari
difficilmente assorbibili
Problemi nella digestione
• Queste difficoltà vengono superate:
aumentando la superficie di contatto
tra fase acquosa e lipidica;
mediante emulsionamento dei
trigliceridi e loro stabilizzazione con
molecole tensioattive;
Fasi della digestione
•
•
•
•
•
•
•
La digestione dei lipidi si può riassumere in 7 fasi:
Emulsionamento dei Trigliceridi (TG),
Formazioni di micelle miste con i Sali biliari,
fosfolipidi e colesterolo
Idrolisi dei trigliceridi ad opera della lipasi
pancreatica
Assunzione dei prodotti di idrolisi da parte delle
cellule enteriche
Risintesi dei trigliceridi da parte delle cellule
enteriche
Formazione dei chilomicroni da parte delle cellule
enteriche
Esocitosi dei chilomicroni ed immissione nella
linfa
Trigliceridi (TG)
• Questi composti insolubili denominati
anche “grassi” sono esteri del glicerolo
con acidi grassi
β
’
Lipasi
• L’enzima in grado di idrolizzare i TG si
chiama:
Lipasi pancreatica
catalizza l’idrolisi dei TG staccando con
l’acqua i due acidi grassi legati in
posizione e ’, perché l’azione sia
efficace è necessaria la presenza di un
fattore proteico denominato:
Colipasi
Idrolisi TG
H2O
β
’
H2O
Lipasi Pancreatica
Prodotti idrolisi
Per azione combinata della lipasi pancreatica e
della colipasi i TG vengono trasformati in:
• Due acidi grassi
• Mono- gliceride
2 Acidi grassi
β
Mono gliceride
Digestione : 1° fase
• I movimenti peristaltici dello stomaco e
del duodeno agitando il chimo gastrico,
contribuiscono a emulsionare i grassi
che si disperdono in microgoccioline.
• L’emulsione viene stabilizzata a livello
del duodeno ad opera della bile con i
suoi Sali biliari. Si formano pertanto
degli aggregati denominati:
• micelle
Le micelle sono
aggregati che si
formano quando
sostanza
“anfipatiche”
(contenenti
residui polari e
non polari)
vengono poste
in una soluzione
acquosa
Micelle
Porzione
Polare
Porzione
non Polare
• I Sali biliari, i fosfolipidi e il colesterolo
sono sostanze anfipatiche e pertanto a
livello duodenale danno origine a
micelle miste.
• Le componenti polari di queste
molecole si orientano all’esterno (verso
l’acqua) le porzioni non polari invece si
orientano all’interno dell’aggregato
• I TG essendo non polari occupano il
“core” delle micelle
Micelle miste
Goccioline di
emulsione
Emulsione
TG
Sali
biliari
Micelle
Miste
Idrolisi – 3° fase
• Gli ormoni gastro – enterici stimolano il
rilascio sia della bile che del succo
pancreatico che contiene la lipasi e la
colipasi.
• La colipasi si fissa sulle micelle miste
creando uno spazio sulla superficie
della micella in modo da ancorare la
lipasi pancreatica permettendo in tal
modo all’enzima di svolgere la sua
azione.
• I prodotti della idrolisi della lipasi sono
come si è visto il monogliceride e gli
acidi grassi che rimangono all’interno
della micella.
• Poiché il monogliceride e gli acidi
grassi sono debolmente idrosolubili si
sistemano
sulla
superficie
della
micella.
• Le micelle sono perciò il veicolo
principale per il trasporto dei prodotti
di idrolisi dei grassi alla superficie
delle cellule enteriche
Assunzione – 4° fase
• Il passaggio dei prodotti della digestione
dalle micelle alla mucosa intestinale è un
processo
passivo,
per
semplice
diffusione.
• All’interno della cellula enterica, i
monogliceridi e gli acidi grassi (dopo che
si sono legati ad una specifica proteina)
vengono trasportati a livello del reticolo
endoplasmatico dove vengono utilizzati
per sintetizzare nuovi trigliceridi
Sintesi dei TG - enterici
• La risintesi di TG a livello enterico ha lo
scopo di favorirne il trasporto.
2 CoA -SH
2 Acidi grassi o 2 Acili
Monogligeride
2 Acil - CoA
2 CoA -SH
Trigliceride
Chilomicroni – 6° fase
• I TG risintetizzati che non hanno la
stessa composizione di quelli introdotti
con la dieta, si associano con i
fosfolipidi e il colesterolo (anche loro di
origine alimentare) e con speciali
proteine dette “apoproteine” per dare
origine ad aggregati lipo-proteici
denominati:
• Chilomicroni
Lipoproteina
Origine
TG
%
Pho
%
Col. + Col
Ester.
%
Proteine
%
Chilomicroni
Intestino
83 - 88
4-7
4-8
1 -2
Apo proteina
Componente
Funzione
A1
Chilomicroni
Ha funzione di proteina costituente
B - 48
Chilomicroni
Serve per il rilascio dei chilomicroni
dall’intestino
E
Chilomicroni
Interagisce con il recettore epatico
e ne favorisce la endocitosi
Destino dei Chilomicroni
• I chilomicroni vengono riversati nella linfa,
impiegano circa 4-5 ore per arrivare nella
vena succlavia ed immessi in circolo.
• La vita media di un chilomicrone (cioè da
quando entra in circolo) è di circa 5 minuti
• Assume dalle HDL l’apoproteina CII, viene
riconosciuta dalla Lipo-protein-lipasi che
aggredisce i TG formando Monogliceride ed
acidi grassi che entrano nelle cellule
adipose.
B48, A1, E
Chilomicroni
TG
Es-Ch
PL
B48, A1, E
HDL
Fegato
TG
Es-Ch
PL
A, CII
Pareti dei
capillari
B48, A1,E
B48, A1, E
CII
Es-Ch
Remnants
Cellule adipose
TG
Es-Ch CII
PL
Lipo pro
tein
lipasi
Mono
gliceride e
Acidi
grassi
Destino dei remnants
• In seguito alla perdita dei trigliceridi, i
chilomicroni si raggrinzano e la nuova
lipoproteina è più piccola contiene
prevalentemente esteri del colesterolo
queste nuove formazioni si chiamano
“remnants”
• Questi vengono trasportati al fegato
che li riconosce per l’apo E, e per
endocitosi vengono assorbiti.
