Biochimica della nutrizione

BIOCHIMICA DELLA NUTRIZIONE

Si parla di nutrizione umana

L’organismo umano è un organismo complesso che necessita di nutrimento per svolgere le sue funzione fondamentale

Le funzioni vitali sono la crescita, riporduzione funzionamento degli organi e mantenimento della propria strutttura. Per fare ciò

l’organismo ha bisogno di energia e ciò deriva dal nutrimento

Nutrimento è fonte di energia

Ricava anche materiale plastico, cioè materiale da costruzione, per mantere attivi e vitali tutte le sue strutture e ricava sostanza

bioregolatrici

Alimentazione viene prima della nutrizione

Alimentazione: insieme delle attività mediante le quali l’individuo si procura il cibo da cui vengono ricavate le sostanze

necessarie alle attività vitali

Nutrizione: utilizzo da parte dell’organismo dei principi nutritivi presenti negli alimenti. Con questo termine ci si riferisce a tutti i

processi di digestione, assorbimento, scissione (catabolismo) e sintesi (anabolismo) dei nutrienti a livello cellulare attraverso

processi biochimici

Quindi un alimento contiene un insieme di nutrienti

In ogni alimento è presente, in proporzioni variabili, un insieme di principi nutritivi o nutrienti

I nutrienti si possono differenziati in nutrienti complessi e nutrienti semplici. Ad esempio l’amido

viene trasformato in glucosio, quindi i semplici derivano dai complessi

La nutrizione incomincia nel momento in cio viene assunto l’alimento

Le tappe della nutrizione

1. Assunzione

2. Digestione

3. Assorbimento —> i nutrienti a livello del apparato gastrointestinale vengono assorbiti

4. Trasporto —> serve a trasportare i nutrienti al lume all’interno del circolo lo sanguigno e linfatico

5. Utilizzo dell’alimento <— parte più importante

6. Eliminazione

La capacità di utilizzare gli alimenti dipende dalle capacità digestive del tratto gastrointestinale

Definizione della biochimica della nutrizione —> Scienza che studia l’insieme dei processi biochimici che avvengono nell’organismo

umano per utilizzare i nutrienti contenuti negli alimenti

Vedere come sono utilizzati gli alimenti e come hanno influenza sulla regolazione delle reazioni metaboliche stesse

Quindi ogni nutriento che viene assunto ha un effetto sul metabolismo

Alcuni nutrienti sono in grado di modulare il metabolismo andando a influenzare l’espressione genetica di alcune proteine c’è

conivlnte nelle reazioni metaboliche

Una corretta nutrizione è basilare per mantenere un buono stato di salute:

• Sviluppo delle strutture corporee nell’infanzia e loro mantenimento

• Mantenimento di un peso corporeo ottimale

• Protezione da malnutrizione

• Prevenzione di malattie come malattie cardiovascolari, diabete, sindrome metabolica, alcune forme di tumori

correlazione tra malattia e nutrizione

C’è una stretta

La variazione nelle scelte nutrizionali è correlata allla aumento di patologie: malattie cardiache, neoplasie maligne, ictus, diabete

Il lato positivo della nutrizione è che la nutrizione è strettamente legata alla prevenzione di certe patologie —> specifici nutrienti

possono avere un azione preventiva che promuovere il buono stato di salute

Lo studio sulla alimentazione di vari paesi ha appreso che la salute era legato alla alimentazione e allo stile di vita e si è capito

che la dieta mediterranea previene i problemi cardiaci

Oltre alla prevenzione delle patologie, la nutrizione è legato alla buona stato di

salute e alla longevità

Di cosa è fatto l’essere umano? La composizione corporea può essere

espressa in vari livelli

Si ha massa magra e massa grassa

Ci sono vari modi per studiare il corpo umano

Ci sono due tipi di nutrienti:

Macronutrienti (acqua proteine lipidi carboidarti) e micronutrienti (vitamine minerali) —> vengono assunti come grammi e microgrammi

Funzioni dei nutrienti che si è visto, da questi nutrienti il corpo aumento ricava:

• Funzione plastica

• Funzione energetica —> le cellule ricavano energia dai nutrienti

• Funzione regolatrice —> tra i nutrienti ci sono sostanze che fungono da segnale di attivazione o di regolazione di determinati

processi metabolici

Nutrienti diversi hanno funzioni diverse, tipo:

Tutti i macronutrierni hanno funzione energetica

I lipidi hanno anche la funzione plastica e alcuni lipidi sono delle molecole segnale perché hanno la capacità di regolare alcune

vite metaboliche e hanno funzione regolatrice

Le proteine hanno la maggiore funzione plastica perché sono i costituenti dei tessuti

Per i micronutrienti sono delle molecole di regolazione e plastica come il calcio

Nutrienti essenziali

Le sostanze esogene si mescolano con la sostanza endogena

Le cellule non possono sintetizzare tutte le molecole che serve a lei. Ad esempio il

glucosio è necessario ma non essenziale perché le nostre cellule lo possono

sintetizzare

Invece gli acidi grassi e amminoacidi sono essenziali. La tirosina e cisteina diventa

essenziale se non c’è il loro precursori

Questi essenziali vanno assunti con la dieta

Si ha anche la vitamina e minerali classificati

Sulla base del contanti di nutrienti vengono gli alimenti

Per fare questa classificazione si considera il nutrirsi presente in maggiore percentuale all’interno di un nutrimento

Queste classifiche sono fatte a livello nazionale

In Italia gli alimenti sono divisi in cinque gruppi:

• Cereali e tuberi —> amido

• Fritta e verdura —> vitamine e minerali

• Carne pesce uova legumi —> proteine e amminoacidi essenziali

• Latte e derivati —> proteine e minerali calcio

• Grassi —> lipidi

Oltre a questa categoria sono stati aggiunti anche:

• Frutta secca a guscio e semi oleosi —> hanno molti acidi grassi insaturi tra cui quelli estensibili, sono una buona fonte di proteine

• Alimenti voluttuari —> sono alimenti che dovrebbero consumati poco che sono alimenti super processati e non hanno alto lievito

nutrizionali, quindi tanta energia ma pochi nutrienti

Si fa anche un altro tipo di alimentazione:

• Alimenti plastici —> che hanno funzione plastica

• Alimenti energetici —> carboidrati e grassi da condimento

• Alimenti regolatori e protettivi —> contengono vitamine e sali minerale, cioè frutta e verdura

non nutrienti:

Gli alimenti contengono anche delle sostanze chiamate sono sostanze che non rispondo alla funzione vista sopra dei

nutrienti ma servono per azioni bioattive

antinutriento

Ci sono anche gli —> è qualcosa che interferisce in modo negativo con la nutrizione che vanno a inibire l’assorbimento

di alcuni sali minerali porzione non digeribile

Contengono anche una —> qua c’è la fibra alimentare che serve per funzioni importanti

veicolare sostanze tossiche

Gli alimenti possono anche qualità di un alimento

Tutto ciò detto fino ad ora, va a definire la che viene definito come:

• è ricco di nutrienti

• non è un rischio per l’organismo

biodisponibilità degli alimenti

• —> i nutrienti contenuti in un certo alimento spesso non sono molto assorbiti e quindi non vengono

utilizzati, quindi la biodisponibiliga è la percentuale del contenuto totale di un nutriente assorbito e successivamente utilizzato

dall’organismo per le sue specifiche funzioni. Dipende dalla forma chimica in cui il nutriente si trova all’interno dell’alimento, come

ad esempio la solubilità, cottura del alimento, fattori individuali, stato di saluto dell’individuo

Non esiste un alimento completo

Nessun alimento contiene un solo nutrimento

Funzione energetica del nutrimento e come le cellule ottengono energia dai nutrienti:

eterotrofi aerobi obbligati

Gli uomini sono —> utlizziamo l’ossigeno per far funzione il metabolismo e ci dobbiamo nutrire di

autotrofi per ricavare le sostanza

Tutte le reazione devono seguire le leggi della termodinamica

Le cellule sono dei sistemi aperti e quindi possono scambiare materia e energia con l’ambiente e parte dell’energia viene restituita

sotto forma di calore ΔG

L’energia utilizzata dalla cellula è l’energia libera di Gibs

Una reazione tende a aumentare l’entropia se è spontanea. La cellula deve mantenere ordine e quindi per non far aumentare

l’entropia, la cellula estrae energia dai nutrienti e riversa l’energia sotto forma di calore, così mantiene l’ordine

Poiché l’entropia tende ad aumentare anche gli organismi vivi dovrebbero tendere a perdere la propria organizzazione, ma ciò

non accade perché è impedito dalle attività metaboliche che sono capaci di mantener uno stato stabile non all’equilibrio

Se l’organismo mantiene la propria organizzazione, quella dell’ambiente deve diminuire. È quindi necessario introdurre

continuamente energia (alimenti) e restituirla all’ambiente come calore

Metabolismo

Catabiloche —> demolisco i nutrimenti, sono esoergoniche e sono delle reazioni ossidative e quindi la cellula ricava energia

ossidando i nutrienti. Quindi si formerà il NADH e FADH2

L’energia che viene liberata dai nutrienti non può essere utilizzata ma deve essere trasportata in ATP

Anabolismo —> l’ATP verrà utilizzato nelle reazione anaboliche, tutto ciò che sono reazione che richiedono energia

ATP

L’energia è legata nei legami fosfoanidirci ed è un accumulatore di energia

L’idrolisi di ogni legami porta alla formazione di 31 kj/mol

La molecola di ATP deve essere mantenuta costante come quantità. Ciò avviene nei

mitocondri = fosforillazione ossidativa

Si ha anche la fosforilazione a livello del substrato

L’ATP ha una funzione intermedia: la sua idrolisi serve per reazioni metaboliche che

hanno bisogno di energia, ma la sua sintesi non richiede di superare una barriera

energetica alta e quindi può essere sintetizzata anche con reazioni di fosforilazione a

livello del substrato

La reazione di idrolisi dell’ATP è quella più utilizzata dalla cellula così che le reazione

endoergoniche possano essere realizzate all’interni della cellula

Terminologie:

Dispendio energetico totale, TEE)

• DET (Total Energy Expenditure,

È la quota di energia (E) che un organismo spende nell’unità di tempo (24 ore) per il mantenimento delle proprie caratteristiche

strutturali e funzionali e per l’attività fisica

Si misura in chilocalorie (kcal) o chilojoule (kJ) al giorno. (1 kcal = 4,186 KJ)

Una buona e corretta alimentazione deve coprire i bisogni energetici dell’organismo, senza eccessi o difetti equilibrio nutrizionale

=

peso corporeo

• Il è l’espressione del bilancio energetico

Se la quantità di energia introdotta con gli alimenti è in eccesso rispetto ai bisogni, tale eccesso è accumulato nell’organismo

sottoforma di tessuto adiposo (acquisto di peso)

Se la quantità di energia introdotta è in difetto rispetto ai bisogni, sarà il tessuto adiposo a fornire la quota mancante (perdita di peso)

Metabolismo basale

•

Rappresenta la quantità di energia utilizzata per assicurare le funzioni vitali dell’organismo dopo 12-14 ore

di digiuno mentalmente e fisicamente a riposo ed a temperatura costante (circa 20 °C)

Attività fisica: dispendio energetico legato all’attività fisica; è variabile, in quanto dipende dal tipo,

dall’intensità e dalla frequenza dell’attività. Varia da poco più del 15% del TEE, in caso di uno stile di

vita estremamente sedentario, a valori del 30% e oltre, in caso di attività fisiche intense

Quindi:

Il calcolo del consumo energetico dell’uomo è complesso! Il problema consiste nel misurare il dispendio energetico in modo

preciso e accurato

Inoltre i consumi energetici presentano una elevata variabilità interindividuale

LARN

• I sono documenti scientifici che definiscono le quantità di nutrienti ed energia necessarie per la salute e sono

fondamentali per le linee guida dietetiche italiane

Forniscono alla popolazione italiana i valori per l’adeguatezza della dieta in base a età, sesso, stato di gravidanza e allattamento

I LARN per i macronutrienti energetici sono espressi in % sulle kcal totali giornaliere

I LARN per i micronutrienti sono espressi in quantità assolute

Tabelle di ripasso riassuntive:

CARBOIDRATI (glucidi o zuccheri)

composti ternari,

I carboidrati sono definiti poiché costituiti da tre elementi: carbonio, idrogeno e ossigeno

Sono detti carboidrati perché contengono H e O nelle proporzioni dell'acqua, come si vede dalla formula empirica (CH2O)n

funzione carbonilica funzione alcolica

Composti polifunzionali in quanto contengono una e più di una

Dal punto di vista nutrizionale, i carboidrati alimentari possono essere classificati in:

biodisponibili

• (zuccheri e amido) = possono essere utilizzati direttamente dalle cellule per il metabolismo energetico

non disponibili

• (fibra alimentare) = non digeribili e non assorbibili e, pertanto, neppure direttamente utilizzabili per i processi

metabolici, ma fermentati dal microbiota intestinale e trasformati in acidi grassi a catena corta

Si distinguono in:

Monosaccaridi

• = sono costituiti da una singola unità poliossidrilica aldeidica o chetonica

Oligosaccaridi

• = brevi catene di unità monosaccaridiche unite da legami glicosidici

Polisaccaridi

• = polimeri ad alto PM che contengono più unità monosaccaridiche, possono

essere lineari o ramificati

Monosaccaridi

Hanno da 3 a 7 atomi di C di cui uno con una funzione aldeidica o chetonica, gli altri con

funzioni alcoliche primarie e secondarie

aldosi chetosi,

Si suddividono in e a seconda della funzione che contengono; in relazione

poi al numero di atomi di C, si parla di aldotriosi, -tetrosi, -pentosi, -esosi oppure di cheto-

triosi, -tetrosi…etc.

Disaccaridi

Un disaccaride è costituito da due molecole di monoscaccaride, uguali o diverse, legate con legame glicosidico

Lattosio legame glicosidico β-1,4

Il lattosio è un disaccaride composto da D-galattosio e D-glucosio uniti da un

Saccarosio legame glicosidico α-1,2

Il saccarosio ha un che unisce una molecola di α-D-glucosio e una di β-D-fruttosio

Polisaccaridi

Sono polimeri ad elevato PM costituiti dall’unione di centinaia di monosaccaridi legati fra loro con legame

glicosidico. Possono essere lineari o ramificati

Si possono classificare in:

Omopolisaccaridi:

• costituiti dal ripetersi di un’unica unità monosaccaridica (amido, glicogeno, cellulosa)

Eteropolisaccaridi:

• costituiti dal ripetersi di almeno due unità monosaccaridiche diverse

Amido amilopepctina

È costituito dal 80% da —> ha una struttura ramificata α-1,4-glicosidico

Sulla catena lineare principale, i residui di glucosio sono unite tra loro tramite una legame α-1,6-glicosidico

Invece, il legame, che si instaura nel punto di intersezione della catena lineare principale con quella laterale, è

amilosio

Il restante 20% è costituito da —> ha una struttura lineare

legame α-1,4-glicosidico

Qui i residui di glucosio sono unite tra loro tramite una

Cellulosa omoglicano lineare,

È un polimero infatti è costituto da unità di glucosio

legame β-1,4-glicosidico

I residui di glucosio sono legate tra loro tramite un legame

Digestione e Assorbimento dei carboidrati

I carboidrati che si introducono con la dieta sono:

• Il carboidrato principale in termine di quantità è l’amido

cellulosa

• Oltre all’amido ci sono anche altri polisaccaridi: —> polisaccaride che l’uomo non è in grado di digerire perché

l’uomo non ha enzimi in grado di digerire

zuccheri

• Poi ci sono anche gli —> con il termine zuccheri si indica i monosaccaridi (glucosio, fruttosio) o disaccaridi

(saccarosio, lattosio) oligosaccaridi

• Poi ci sono anche gli —> comprendono dai 3 ai 9 unità monosaccaride quindi sono brevi catene di glucidi di

composizione molto variabile e spesso sono uniti tra loro da legami glucosidici che i nostri enzimi non sanno scindere

Cosa succede ai carboidrati quando vengono ingeriti e come questi carboidrati possono influenzare il metabolismo delle cellule:

I carboidrati complessi, come l’amido o disaccaride, devono essere scissi in monosaccaridi perché le cellule intestinali possono

solo monosaccaridi

digerire

La digestione dei carboidrati inizia a livello della bocca

glicosidasi

Gli enzimi che digeriscono i carboidrati sono delle che fanno parte dei idrolasi e catalizzano la reazione di idrolisi del

legame glicoisdico

α-amilasi,

Le enzima principale nella digestione dei carboidrati, sono in grado di scindere solo il legame α-1,4 glicosidico

Digestione dell’amido: α-amilasi salivare

L’amido viene innanzitutto attaccato dalla nella bocca e questa amilasi può scendere solo il legame α-1,4

glicosidico dell’amido, quindi non scinde le unità di glucosio che si trovano delle ramificazione legate da legami α-1,6

Quindi si formano dei prodotti diversi: si ottiene una miscela in cui i legami α-1,6 glicosidici non sono scissi,

quindi si ottiene il maltosio e oligosaccaridi più grandi

Quando arriva nell’intestino si ha la principale digestione dei carboidrati

α-amilasi pancreatica

Qui sono attaccati dalla che è in grado di scindere solo i legami α-1,4 glicosidici

La digestione dei carboidrati è completata da enzimi intestinali che si trovano sulla membrana luminale degli enterociti

Questi enzimi compl