La nutrizione e il metabolismo
1. Le sostanze nutritive, o nutrienti
2. Definizione di metabolismo
3. Il metabolismo dei carboidrati
4. Il metabolismo dei lipidi
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L’apparato respiratorio
5. Il metabolismo delle proteine
6. Metabolismo e calore corporeo
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1. Le sostanze nutritive, o nutrienti
Le sostanze nutritive, o nutrienti, sono sostanze
chimiche presenti negli alimenti che le cellule utilizzano per
la propria crescita, conservazione e riparazione.
I nutrienti essenziali sono molecole di sostanze specifiche
che l’organismo non riesce a produrre in quantità sufficienti
per soddisfare le proprie esigenze e che quindi devono
essere ricavate dal cibo.
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1. Le sostanze nutritive, o nutrienti
Alcune linee guida per un’alimentazione sana:
•
consumare cibi quanto più possibile vari;
•
privilegiare il consumo di cibi poveri di grassi saturi e
di colesterolo;
•
consumare grandi quantità di vegetali, frutta e
cereali distribuiti in più porzioni;
•
limitare il consumo di zuccheri;
•
svolgere almeno 30 minuti al giorno di attività fisica;
•
mantenere stabile il proprio peso corporeo.
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1. Le sostanze nutritive, o nutrienti
La piramide alimentare è un approccio personalizzato per
compiere delle scelte alimentari sane e svolgere una
regolare attività fisica.
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1. Le sostanze nutritive, o nutrienti
I minerali sono elementi inorganici che costituiscono circa
il 4% del peso corporeo totale e sono concentrati
prevalentemente nello scheletro.
Tra i principali vi sono calcio, fosforo, potassio, zolfo,
sodio, cloro, fluoro, magnesio e ferro.
Generalmente vengono introdotti con l’alimentazione in
quantità necessarie e sufficienti a soddisfare il fabbisogno
dell’organismo mentre eventuali eccessi vengono smaltiti
tramite feci e urine.
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1. Le sostanze nutritive, o nutrienti
Le vitamine sono nutrienti organici, richiesti in piccole
quantità per consentire il normale accrescimento
dell’organismo e un normale metabolismo.
Non forniscono energia né sono utilizzabili come
materiali da costruzione ma fungono da coenzimi.
In genere, non vengono sintetizzate dall’organismo e
quindi devono essere assunte tramite l’alimentazione
oppure sintetizzate da alcuni batteri presenti nel tratto
gastrointestinale (vit. K).
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1. Le sostanze nutritive, o nutrienti
Le vitaminesi distinguono in
• vitamine liposolubili: (A, D, E, K) assorbite
nell’intestino tenue insieme ai lipidi alimentari;
• vitamine idrosolubili (gruppo B, C) disciolte nei fluidi
corporei.
La provitamina A, la vitamina C e la vitamina E
rivestono una funzione specifica come antiossidanti,
cioè inattivano i radicali liberi dell’ossigeno.
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2. Definizione di metabolismo
Il termine metabolismo si riferisce all’insieme delle
reazioni chimiche che avvengono nell’organismo.
Le reazioni biochimiche avvengono con formazione o
rottura di legami nel corso di processi catalizzati dagli
enzimi con l’intervento talvolta di coenzimi.
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2. Definizione di metabolismo
L’ anabolismo è l’insieme delle reazioni chimiche di
sintesi che assemblano sostanze semplici in molecole
più complesse, utilizzando più energia di quella che
producono.
Il catabolismo è l’insieme delle reazioni chimiche di
degradazione che demoliscono composti organici
complessi in molecole più semplici, liberando più
energia di quella che consumano.
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2. Definizione di metabolismo
L’appaiamento di reazioni che rilasciano energia e che
richiedono energia è raggiunto attraverso l’ATP.
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3. Il metabolismo dei carboidrati
Durante la digestione i polisaccaridi e i disaccaridi
sono scissi in monosaccaridi che vengono assorbiti
nell’intestino tenue. Poiché il glucosio è la fonte
prescelta dell’organismo per la sintesi dell’ATP, il
destino del glucosio assorbito con gli alimenti dipende
dalle necessità cellulari.
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3. Il metabolismo dei carboidrati
Il catabolismo del glucosio, conosciuto anche come
respirazione cellulare, avviene in quattro fasi
1. glicolisi;
2. formazione di acetilcoenzima A;
3. ciclo di Krebs;
4. catena di trasporto degli elettroni.
Possono essere riassunte nella reazione:
C6H12O6 + 6O2 → 38ATP + 6CO2 + 6H2O
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3. Il metabolismo dei carboidrati
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3. Il metabolismo dei carboidrati
La maggior parte del glucosio introdotto
nell’organismo viene utilizzato per la sintesi di ATP.
Quello in eccesso può essere impiegato per la sintesi
• di glicogeno;
• di nuove molecole di glucosio a partire da proteine e
lipidi.
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3. Il metabolismo dei carboidrati
La gluconeogenesi è una serie di reazioni svolte
all’interno delle cellule epatiche in cui la componente di
glicerolo dei trigliceridi, l’acido lattico e certi amminoacidi
vengono convertiti in glucosio.
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3. Il metabolismo dei carboidrati
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4. Il metabolismo dei lipidi
I lipidi, come i carboidrati, possono essere utilizzati per
produrre ATP a partire dai trigliceridi.
I lipidi vengono utilizzati come molecole strutturali. Gli
acidi grassi essenziali sono l’acido linoleico e l’acido
linolenico.
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4. Il metabolismo dei lipidi
Il catabolismo dei lipidi, o lipolisi, è il processo che si
svolge in muscoli, fegato e cellule adipose durante il
quale i trigliceridi vengono scissi in glicerolo e acidi
grassi. In questo processo il fegato può convertire alcune
molecole di acetil-CoA in corpi chetonici.
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4. Il metabolismo dei lipidi
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4. Il metabolismo dei lipidi
Durante l’anabolismo dei lipidi l’ormone insulina
stimola le cellule epatiche e adipose a sintetizzare
trigliceridi a partire non solo dai grassi, ma anche da
carboidrati e proteine.
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4. Il metabolismo dei lipidi
La maggior parte dei lipidi non è idrosolubile. Per poter
essere trasportati nel sangue devono essere legati a
proteine per essere idrosolubili.
Le lipoproteine sono particelle sferiche dotate di un
rivestimento esterno di proteine, fosfolipidi e colesterolo,
che racchiude un nucleo interno di trigliceridi e altri lipidi.
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4. Il metabolismo dei lipidi
Esistono quattro tipi principali di lipoproteine
1. chilomicroni;
2. lipoproteine a bassissima densità (VLDL);
3. lipoproteine a bassa densità (LDL);
4. lipoproteine ad alta densità (HDL).
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5. Il metabolismo delle proteine
Nel corso della digestione le proteine vengono degradate
in amminoacidi.
Contrariamente ai carboidrati, gli amminoacidi non
vengono immagazzinati, ma vengono ossidati per
produrre ATP oppure utilizzati per la sintesi di nuove
proteine.
Gli amminoacidi in eccesso vengono convertiti in
trigliceridi o in glucosio (gluconeogenesi).
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5. Il metabolismo delle proteine
Con il processo di deaminazione nelle cellule epatiche
si verifica la rimozione dei gruppi amminici dagli
amminoacidi con produzione di ammoniaca che viene
accumulata e successivamente convertita in urea da
smaltire tramite le urine.
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5. Il metabolismo delle proteine
La biosintesi della proteine si svolge nei ribosomi sotto
la direzione di DNA e RNA.
Dei 20 amminoacidi presenti nel corpo umano, 10 sono
amminoacidi essenziali perché non prodotti
dall’organismo in quantità adeguata e quindi devono
essere introdotti con l’alimentazione.
Gli altri 10 sono definiti amminoacidi non essenziali e
sono sintetizzati dall’organismo.
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6. Metabolismo e calore umano
Il calore è una forma di energia misurabile come
temperatura ed espressa come unità chiamate calorie.
Una caloria (cal) è definita come la quantità di calore
richiesta per aumentare di 1 °C la temperatura di 1 g di
acqua.
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6. Metabolismo e calore umano
L’organismo produce più o meno calorie a seconda della
velocità con cui avvengono le reazioni metaboliche. Tale
velocità è influenzata da vari fattori e quindi viene
misurata nel cosiddetto stato basale, e cioè a riposo, in
tranquillità e a digiuno.
Il risultato ottenuto esprime il metabolismo basale.
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6. Metabolismo e calore umano
I fattori che influenzano la velocità metabolica sono
1. l’attività fisica: se aumenta, la velocità metabolica
aumenta;
2. gli ormoni tiroidei (il testosterone, l’insulina, l’ormone
della crescita): se aumentano i loro livelli nel sangue, la
velocità metabolica aumenta;
3. il sistema nervoso: durante l’attività fisica o in
condizioni di stress la velocità metabolica aumenta;
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6. Metabolismo e calore umano
4. la temperatura corporea: se aumenta, la velocità
metabolica aumenta;
5. l’ingestione di cibo: se aumenta, la velocità
metabolica aumenta;
6. l’età, se aumenta, la velocità metabolica diminuisce;
7. altri fattori fra cui il sesso, il clima, il sonno, la
malnutrizione.
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6. Metabolismo e calore umano
Poiché il calore corporeo viene prodotto continuamente,
è necessario anche disperderlo per evitare che la
temperatura corporea continui ad aumentare.
Per ottenere tale scopo vengono messi in atto i principali
meccanismi di dispersione
1. irraggiamento;
2. conduzione;
3. convenzione;
4. evaporazione.
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6. Metabolismo e calore umano
1. irraggiamento: trasferimento di calore sotto forma
di raggi infrarossi da un corpo più caldo a uno più
freddo;
2. conduzione: scambio di calore diretto mediante
contatto fisico;
3. convezione: rilascio di calore mediante conduzione
dalla superficie corporea all’aria circostante;
4. evaporazione: conversione di un liquido in vapore
con produzione di sudore.
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6. Metabolismo e calore umano
Se la quantità di calore prodotto bilancia la quantità di
calore disperso, la temperatura corporea si mantiene
costante sui 37° C.
Il bilancio tra produzione e perdita di calore è controllato
dai neuroni ipotalamici.
Quando è stimolato da una diminuzione della
temperatura, il centro termoregolatore nell’ipotalamo
fa aumentare la temperatura corporea.
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6. Metabolismo e calore umano
In caso di eccessiva dispersione di calore intervengono
dei meccanismi a feedback negativo che partono dai
termocettori, coinvolgono l’ipotalamo e l’ipofisi.
Vengono prodotti ormoni (prima il TRH, poi il TSH) che
attivano diversi effettori con conseguente
• vasocostrizione;
• produzione di adrenalina e noradrenalina;
• incremento del metabolismo cellulare;
• aumento del tono muscolare.
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