Alimentazione e nutrizione umana

Alimentazione e nutrizione umana

60 quiz (più fisiologia) + orale (seconda parte nutrizione)

Fisiologia

La fisiologia spiega come avvengono gli eventi all'interno del nostro organismo; poiché è stato l'uomo a darne una spiegazione, molto spesso questi eventi sono spiegati in termini meccanicistici: qualcosa accade perché serve; si hanno processi meccanicistici che hanno un effetto positivo per qualcosa d'altro. La fisiologia è strettamente collegata all'anatomia, che dà la struttura. Nel nostro corpo accadono tanti eventi contemporaneamente e quindi devono esistere dei sistemi raffinati di coordinamento delle attività, molte delle quali sono involontarie e finemente regolate. Si cerca di capire quali sono i meccanismi che portano a regolare queste azioni; vi è poi la possibilità di studiare la fisiologia specifica di un organo. Dal punto di vista organizzativo, il corpo umano può essere organizzato in 6 livelli partendo da una definizione di tipo biochimico fino a una più funzionale.

Livello chimico

Dal punto di vista chimico, l'uomo è costituito da atomi, principalmente ossigeno, carbonio, idrogeno e azoto, che sono gli stessi atomi che si ritrovano nell'ambiente. Gli atomi (96%) si uniscono tra di loro per formare molecole: proteine, lipidi, glucidi, acidi nucleici. Tutto ciò che si mangia è definito una matrice complessa costituita da acqua, proteine, lipidi, zuccheri, vitamine, minerali e molecole con attività antiossidante.

Livello cellulare

Il corpo può essere diviso in unità fondamentali, ovvero le cellule che sono la struttura più piccola con capacità di svolgere processi associati alla vita; tutte le cellule svolgono funzioni fondamentali come la respirazione, ovvero il saper ottenere ossigeno dall'ambiente esterno e cedere CO₂, sapere prendere nutrimento dall'ambiente esterno e cedere dei prodotti di scarto, svolgere reazioni che consentano di utilizzare l'energia ottenuta dall'ambiente esterno, sintetizzare proteine e i componenti necessari per la struttura di crescita, regolare lo scambio, provvedere al trasporto materiali, essere sensibili alle variazioni ambientali, riprodursi. Tutte le cellule si riproducono, a parte quelle nervose e quelle cardiache: ecco perché un danno a livello cerebrale o cardiaco è fatale nella sua funzione; nelle altre parti del corpo le cellule si riproducono e se si ha una perdita cellulare in un tempo ragionevole vi è la possibilità di ricostruzione. Accanto alle funzioni precedenti, che sono trasversali a tutte le cellule dell'organismo, ogni gruppo di cellule si specializza in funzioni particolari: ci sono cellule specializzate in tutti gli organismi pluricellulari in funzioni specifiche. Tra queste ci sono: le cellule nervose, capaci di generare un impulso nervoso che porta alla sua trasmissione nell'organismo; le cellule renali, capaci di riassorbire le sostanze e di cedere secernerne altre.

Livello tissutale

Ogni cellula possiede funzioni specifiche che permettono di capire che tutto il corpo è costituito da quattro tessuti fondamentali: il tessuto muscolare, nervoso, epiteliale, connettivo. Ognuno di questi tessuti è costituito da cellule di un unico tipo più una quantità variabile di materiale extra-cellulare; si parla così di livello tissutale del nostro organismo.

• Tessuto muscolare: costituito da cellule specializzate nella contrazione e generazione della forza; esistono tre tipi di tessuti muscolari: quello striato o scheletrico, in quanto le cellule possiedono delle strie, costituisce tutta la muscolatura scheletrica quindi è deputato al movimento dello scheletro. La caratteristica fondamentale del tessuto striato è che è un muscolo a movimento volontario; tutte le volte che si elabora un movimento si ha un'attività di contrazione e di rilassamento. Il muscolo liscio è fatto da cellule non strie, è il tessuto muscolare che costituisce tutti i tubuli del nostro corpo quindi i vasi, l'apparato digerente, la trachea, la faringe, tutto ciò che ha una costituzione cilindrica; per definizione il muscolo liscio è considerato non volontario, l'attività di contrazione e sviluppo di energia non è volontaria (es. contrazione tubuli renali), si ha un altro meccanismo di regolazione. Il muscolo cardiaco è striato ma è involontaria la sua contrazione; esiste la possibilità di regolare la frequenza cardiaca in quanto la funzione cardiaca e respiratoria sono molto legate quindi se si regola la respirazione riducendo la frequenza cardiaca, si agisce esternamente ad esso. Il cuore è involontario ma striato. Tutto l'apparato digerente è costituito da muscolatura liscia a parte per quanto riguarda la masticazione e la deglutizione.
• Tessuto nervoso: costituito da cellule nervose che provvedono alla generazione di impulsi elettrici che comunicano con cellule vicine o coprono distanze elevate. Fungono da segnali che trasmettono informazioni da una parte all'altra dell'organismo; è presente nell'encefalo, nel midollo spinale e nei nervi.
• Tessuto epiteliale: costituito da cellule specializzate nella regolazione degli scambi della cellula con l'ambiente e costituisce tutte le barriere del nostro corpo; ad esempio, la cute è un tessuto epiteliale che separa l'uomo dall'ambiente esterno e ne regola gli scambi; anche le mucose, i vasi. Il tessuto epiteliale è organizzato in lamine (cellule che barriere) ma anche in ghiandole secernenti ovvero cellule che sono specializzate nel produrre e secernere alcune sostanze. Quando si piange escono le lacrime, le quali sono un insieme di sostanze fatte per il 99% di acqua, elettroliti, enzimi e molecole che hanno un'azione lubrificante. Le sostanze vengono secrete esternamente o internamente.
• Tessuto connettivo: costituito da poche cellule disperse in abbondante quantità di materiale extracellulare. Esso possiede la funzione di connettere e sostenere diverse parti del corpo; un esempio lo sono i tendini che hanno il compito di connettere i muscoli e lo scheletro. I tendini sono strutture elastiche di tessuto connettivo che permettono di legare la parte scheletrica al muscolo. È tessuto connettivo anche il tessuto osseo (calcio + cellule), come anche il sangue costituito da cellule sparse, ovvero i globuli rossi, bianchi, le piastrine; i globuli bianchi sono suddivisi in linfociti, neutrofili, basofili ed eosinofili e sono tutte cellule che hanno a che fare con il sistema immunitario.

Livello di organi

I tessuti si organizzano tra di loro a costituire organi, ovvero strutture costituite da due o più tessuti uniti per svolgere una funzione specifica. Alcuni esempi di organi sono il fegato, i reni, il cervello, il cuore; il fegato è costituito da più tessuti, ovvero quello epiteliale che costituisce i tubuli, quello connettivo e il muscolo liscio. Il cuore è un organo costituito da tessuto muscolare liscio, epiteliale e anche strutture nervose (seno noda triale) capaci di dare l'impulso cardiaco quindi il tessuto nervoso.

Livello di sistemi di organi

Gli organi sono messi insieme dal punto di vista funzionale per costituire i sistemi, ovvero gruppi di organi che sono insieme per svolgere una funzione comune che deriva dall'attività degli organi che sono messi insieme. Il corpo umano è costituito da 11 sistemi: circolatorio, digerente, respiratorio, urinario, muscolare, tegumentale, immunitario, nervoso, endocrino, riproduttivo e scheletrico.

• Sistema circolatorio: possiede la funzione di trasportare i nutrienti, i prodotti di rifiuto, l'anidride carbonica, da una parte all'altra del nostro corpo; gli organi che lo costituiscono sono il cuore, i vasi sanguigni e il sangue. Il sangue veicola, il cuore dà la spinta e i vasi fungono da sistemi di trasporto. I vasi si dividono in due grandi gruppi: arteriosi e venosi; dal punto di vista strutturale essi possiedono differenze modeste. I vasi sono tutti costituiti da epitelio che regola il trasporto e da una muscolatura liscia che regola la contrazione perché ogni vaso si contrae dilatandosi o rimpicciolendosi; i vasi arteriosi e venosi sono diversi perché diversa è la loro funzione e il loro contenuto. La funzione del sangue arterioso è di portare sangue ricco di ossigeno e nutrienti, di colore rosso chiaro; invece il sangue nelle vene è un sangue ricco di CO₂ e ha anche colorazione molto più scura (prelievo si fa sangue venoso, solo raramente arterioso). La costituzione dei vasi arteriosi e venosi si caratterizza per avere dei vasi che sono differenti tra di loro per il calibro, ossia la misura del vaso; ci sono vasi molto grandi con calibro molto grande e dei vasi molto piccoli invisibili detti capillari. Il cuore è costituito da atri e ventricoli, da quattro camere dove dal ventricolo di sinistra esce l'arteria più grande del corpo, l'aorta il cui calibro è visibile; essa va in tutto il corpo ma si dirama in vasi arteriosi sempre più piccoli fino a diventare dei capillari. C'è una continua suddivisione; i vasi arteriosi e venosi sono vicini perché un vaso arterioso è sempre più piccolo fino a diventare capillare, il quale cede ossigeno e nutrienti alle cellule e trasporta CO₂ e prodotti di scarto a cui quindi segue un capillare venoso e si ricostituisce la stessa struttura di vasi al contrario con stesso percorso. L'arteria costituisce quindi l'andata e la vena il ritorno; arriva così CO₂ ai polmoni dove avviene lo scambio di CO₂ con l'ossigeno consentendo di rincominciare il ciclo.
• Sistema digerente: demolisce il cibo assunto dalla dieta in piccole molecole che possono essere assorbite nel plasma per essere distribuite alle cellule del corpo. Esso trasporta anche acqua ed elettroliti dall'ambiente esterno all'ambiente interno. Inoltre, elimina i residui alimentari nell'ambiente esterno sotto forma di feci.
• Sistema respiratorio: costituito dalle vie aeree superiori, ossia il naso e la bocca, la laringe, la trachea e i polmoni. Questi organi consentono l'ingresso dell'aria, l'uscita e lo scambio a livello degli alveoli tra CO₂ e ossigeno; la respirazione in realtà ha anche a che fare anche con la muscolatura perché tutte le volte che si fa un'inspirazione succede che c'è una dilatazione della gabbia toracica a cui segue una contrazione grazie alla contrazione muscolatura costale e toracica. Si ha anche per via della contrazione del diaframma che si sale e scende: ispirando il diaframma scende, aumenta spazio e aumenta la possibilità di inclusione dell'aria.
• Sistema urinario: costituito dai reni, degli ureteri due tubuli che collegano il rene alla vescica, dall'uretra si ha il collegamento tra la vescica verso l'esterno. Possiede la funzione di rimuovere dal plasma l'acqua, cloruro di sodio e le sostanze tossiche.
• Sistema scheletrico: costituito dalle ossa, la cartilagine e le articolazioni che sono le connessioni tra le ossa diverse. Le ossa sono divisibili in due categorie: lunghe e piatte. Quelle piatte sono della scatola cranica ma anche dello sterno e del bacino; le ossa lunghe sono quelle degli arti superiori e inferiori. Nel processo di accrescimento le ossa lunghe si allungano progressivamente fino a quando non avviene la saldatura.
• Sistema muscolare: costituito da muscoli scheletrici con il ruolo di regolare il movimento.
• Sistema tegumentale: formato dalla pelle, peli, capelli, unghie e possiede la funzione di protezione e di regolazione degli scambi.
• Sistema immunitario: complesso e costituito da strutture dette linfonodi che sono molto piccoli e sono posti vicino ai vasi; i linfonodi provvedono all'attivazione del sistema immunitario producendo una maggiore quantità di cellule di immunità (linfonodi più grandi). Essi partecipano alla produzione di cellule del sistema immunitario come anche il timo nel colon che tende a regredire e scomparire; anche il midollo osseo produce globuli bianchi; le tonsille e le adenoidi producono le cellule del sistema immunitario.
• Sistema nervoso: composto dall'encefalo, del midollo spinale e dai nervi. È uno dei due principali sistemi di regolazione dell'organismo. In generale, regola e coordina le attività corporee che richiedono reazioni rapide.
• Sistema endocrino: un insieme di ghiandole che regolano numerose funzioni.
• Sistema riproduttivo: costituito da organi di tipo endocrino, ovvero le ovaie e i testicoli, che hanno rispettivamente a che fare con il liquido spermatico e la maturazione dell'ovocita.

Concetto di omeostasi

L'omeostasi è la parola chiave della fisiologia e fa riferimento ai meccanismi che nel corpo sono presenti per mantenere costante l'ambiente interno nonostante le variazioni dell'ambiente esterno. Si fa riferimento a sistemi che consentono il mantenimento di un ambiente interno stabile; molti parametri sono regolati in maniera omeostatica e si considerano vitali perché una loro variazione determina un'alterazione funzionale grave da causare la morte cellulare e di conseguenza dell'intero individuo. I parametri più importanti regolati omeostaticamente sono:

• La concentrazione delle molecole nutrienti; le cellule hanno sistemi raffinati al fine di mantenere un approvvigionamento costante. Non è la cellula che si mantiene autonomamente ma i sistemi deputati.
• La concentrazione di ossigeno e la produzione di CO₂; l'ossigeno circolante è stabile, si identifica come la saturazione, e anche la quantità di CO₂. Se avviene un'alterazione si hanno delle difficoltà respiratorie e successivamente del metabolismo fino alla morte delle cellule.
• La concentrazione stabile dei prodotti di rifiuto che sono prodotti dai processi metabolici che devono essere eliminati.
• Un altro parametro è il pH; se varia una reazione non avviene in quanto non si attiva l'enzima; se si hanno delle variazioni si ha un blocco delle reazioni enzimatiche che portano al blocco delle funzioni cellulari e la morte cellulare. Le variazioni sono molto minime e ci sono molti sistemi che consentono il mantenimento.
• La concentrazione di acqua, cloro, sodio e tanti altri elettroliti.
• Il volume ematico e la pressione arteriosa.
• La temperatura è costante nel corpo e pari a circa 37°C. Ogni reazione avviene a una certa temperatura quindi se varia si ha l'inibizione dell'attività dell'enzima e il blocco della reazione.

Sistemi di regolazione omeostatica

Il mantenimento di queste variabili è molto complesso e avviene perché ci sono sistemi di regolazione, ovvero una rete di componenti che sono funzionalmente interdipendenti tra di loro e che operano insieme per mantenere costante un valore in un range ottimale. Perché ci possano essere sistemi ci devono essere tre elementi: un sensore/recettore in grado di rilevare la deviazione rispetto al valore normale del parametro e di emettere un segnale in quanto il parametro deve essere mantenuto costante; si ha la necessità di avere un recettore che valuta quanto è il valore e verifica le variazioni rispetto al valore ottimale. Non basta il segnale ma è necessario che l'informazione arrivi in un centro che elabori una risposta al cambiamento dell'ambiente; ci vuole poi un effettore che agisce sulla base di quello che è stata la strategia responsabile del ripristino del parametro. I sistemi di regolazione possono essere interni agli organi o al di fuori (temperatura tutto corpo, mentre altri parametri solo una parte dell'organo, come pH gastrico); le regolazioni estrinseche sono attuate con due sistemi: quello nervoso e quello endocrino. Il sistema nervoso agisce regolamentando la via della trasmissione degli impulsi, mentre quello endocrino produce sostanze, ormoni che vanno ad agire sulle cellule per favorire il mantenimento del valore costante di un parametro.

Tipi di meccanismi di regolazione

Esiste la possibilità di dividere i processi di regolazione in tre gruppi: feed-back positivo, feed-back negativo e feed-forward.

• Feed-back negativo: la variazione di una variabile è regolata con un sensore o recettore che informa l'integratore a cui arrivano le informazioni; le risposte vengono elaborate da un effettore che compensa e riporta la variabile al valore di normalità; successivamente il meccanismo viene spento con un feed-back negativo. Ad esempio, se in un ambiente scende la temperatura, ci deve essere un termometro (sensore) che rileva che la temperatura sta scendendo; a un termostato regolato 20°C arriva l'informazione che la temperatura è scesa; arriva un input positivo alla caldaia che si accende, lavora e produce calore che aumenta la temperatura fino a 20°C e poi spegne il sistema. La stessa cosa succede nel corpo con i sistemi che possono produrre calore e disperderlo; ci sono dei termocettori che rilevano la temperatura esterna e interna. All'interno del cervello c'è un centro termoregolatore che continua a ricevere informazioni sulla temperatura: se l'informazione che arriva è sempre 37°C non succede nulla, ma se la temperatura varia è necessario intervenire altrimenti si ha un blocco delle reazioni biochimiche. Il centro termoregolazione cerca di aumentare la produzione di calore: esternamente si verifica il brivido, una contrazione muscolare isotonica che porta alla produzione di calore aumentando così la temperatura. Esistono poi meccanismi cognitivi superiori che consentono l'adattamento all'ambiente esterno nel modo migliore. Il brivido smette quando la temperatura è tornata alla normalità. Se la temperatura sale si ha lo stesso meccanismo con lo stesso centro regolatore dove arriva l'informazione; la risposta elaborata è la sudorazione perché in questo modo si elimina il calore con il vapore acqueo. In questo caso gli organi effettori sono tanti, ovvero le ghiandole sudoripare.