Domande aperte del Paniere di Biochimica dei nutrienti

Domande aperte biochimica dei nutrienti

Che cosa si intende per omeostasi?

Per omeostasi si intende il dinamico meccanismo di mantenimento di determinate caratteristiche chimico-fisiche nell'ambiente interno di un organismo. Tale meccanismo mira al mantenimento delle condizioni interne ed al proprio equilibrio quando le condizioni esterne variano. Alcuni tra i parametri omeostatici del corpo umano sono: temperatura, pH, composizione (es. ioni) e volume. Il meccanismo omeostatico è costituito da tre fondamentali componenti: il sensore (in grado di captare la perturbazione esterna), il centro di controllo (in grado di elaborare i segnali del sensore e produrre una risposta), ed il meccanismo effettore (in grado di ristabilire la condizione di equilibrio iniziale). I meccanismi omeostatici in base all'attività di controllo si dividono in due gruppi: a feedback negativo e a feedback positivo; i primi corrispondono alla maggioranza di essi e reagiscono in modo opposto alla perturbazione subita dal sistema, per esempio, in caso di un aumento di temperatura agiscono abbassandola; mentre i meccanismi a feedback positivo provocano una risposta nella stessa direzione della perturbazione, per esempio l'innesco del potenziale di azione o le contrazioni durante il travaglio. In base alla regolazione omeostatica si distinguono quattro tipi di omeostasi: l'omeostasi termica (il mantenimento della temperatura corporea), l'omeostasi ionica (il mantenimento della concentrazione ionica nei fluidi corporei), l'omeostasi osmotica (il mantenimento della concentrazione ionica nei mezzi acquosi), e l'omeostasi energetica (il mantenimento delle concentrazioni di nutrienti e molecole energetiche necessari alle attività metaboliche).

Descrivere il meccanismo dell'osmosi

L'osmosi è un meccanismo di diffusione semplice, che non necessita quindi di dispendio energetico, ed avviene secondo gradiente di concentrazione, ovvero, tende a diminuire la concentrazione della soluzione più concentrata ed aumentare quella della soluzione meno concentrata fino all'annullamento del gradiente di concentrazione. L'osmosi avviene tra due soluzioni a concentrazioni diverse, divise da una membrana semipermeabile (permeabile al solvente e non ai soluti); il gradiente presente alle due estremità della membrana fa sì che il solvente passi per diffusione semplice attraverso la membrana dal lato contenente la soluzione meno concentrata al lato contenente quella più concentrata fino al raggiungimento dell'equilibro (gradiente nullo). In ambiente biologico l'osmosi si verifica per esempio attraverso la membrana plasmatica (permeabile all'acqua ed a vari solventi biologici ma non alla maggior parte dei soluti), producendo come effetto il rigonfiamento delle cellule se immerse in soluzioni ipotoniche ed il loro raggrinzimento in soluzioni ipertoniche.

Cosa si intende per biodisponibilità?

Per biodisponibilità si intende la quantità di un determinato nutriente ingerito che viene effettivamente utilizzata (energeticamente o strutturalmente) dall'organismo dopo aver subito i processi di digestione, assorbimento intestinale e sanguigno, trasporto, e conversione nella propria forma fisiologicamente attiva. I macronutrienti (lipidi, carboidrati e proteine) hanno una biodisponibilità elevata, ma altri nutrienti possono possedere valori di biodisponibilità molto vari tra loro talvolta anche meno del 50% di nutriente ingerito. Il dato di biodisponibilità è quindi un valore molto importante per stabilire il giusto apporto nutrizionale di ogni nutrimento per poter ottimizzare qualsiasi dieta.

Dispendio energetico

Cosa si intende per metabolismo basale?

Per metabolismo basale si intende la quantità di energia necessaria ad un determinato individuo a riposo per svolgere soltanto le funzioni vitali. Il metabolismo basale corrisponde a circa il 70% del dispendio energetico totale e dipende da numerose variabili tra cui: sesso, peso, altezza, età, composizione corporea, stati fisiologici (es. gravidanza), temperatura, ecc. Esistono numerose formule per ricavare il metabolismo basale di un individuo sebbene sia molto difficile ottenere un valore preciso e veritiero per le numerosissime variabili da cui è influenzato; le formule più comunemente usate prendono in considerazione altezza, peso, sesso ed età dell'individuo.

Cosa rappresenta la termogenesi indotta dalla dieta?

La termogenesi indotta dalla dieta rappresenta la quantità di energia necessaria a tutti i processi cui vanno incontro i nutrienti partendo dall'ingestione al loro assorbimento e trasformazione nella forma fisiologicamente attiva al fine di poter essere utilizzati dall'organismo. La termogenesi indotta dalla dieta rappresenta circa il 10% del dispendio energetico totale di un organismo e varia in base alla composizione della dieta. Nutrienti diversi hanno diversi effetti termogenici, per esempio le proteine richiedono il 30% dell'energia che forniscono, i carboidrati il 7% e i lipidi il 3%.

Descrivere i metodi per la valutazione del dispendio energetico

Il dispendio energetico totale di un organismo comprende il metabolismo basale, la termogenesi indotta dalla dieta e il costo energetico dell'attività fisica di un individuo. Il metabolismo basale corrisponde all'energia necessaria all'organismo a riposo per svolgere le normali funzioni vitali e corrisponde a circa il 70% del dispendio energetico totale. Il metabolismo basale è influenzato da numerosissime variabili che rendono difficile un calcolo preciso ed accurato di esso, tra le variabili che lo influenzano si hanno: l'altezza, il peso, il sesso, l'età, la composizione corporea, la temperatura, stati fisiologici (gravidanza, allattamento, ...), ecc. Le formule più comuni per il calcolo del metabolismo basale prendono in considerazione l'età, il sesso, l'altezza ed il peso. La termogenesi indotta dalla dieta è la quantità di energia richiesta dai nutrienti per svolgere tutte quelle attività che vanno dall'ingestione al loro assorbimento e trasformazione nella forma fisiologicamente attiva al fine di poter essere utilizzati dall'organismo. La termogenesi indotta dalla dieta rappresenta circa il 10% del dispendio energetico totale di un organismo e varia in base alla composizione della dieta. Nutrienti diversi hanno diversi effetti termogenici, per esempio le proteine richiedono il 30% dell'energia che forniscono, i carboidrati il 7% e i lipidi il 3%. Infine, il costo energetico dell'attività fisica corrisponde all'energia richiesta dall'organismo per svolgere attività fisica durante la giornata; questo dato è il più variabile e dipende dall'attività fisica svolta dall'individuo; può variare dal 15% del dispendio energetico totale per individui sedentari fino al 50% ed oltre per determinati atleti. Il calcolo del costo energetico dell'attività fisica viene svolto mediante il calcolo di un coefficiente che tiene conto del sesso, dell'età e dell'intensità fisica svolta dall'individuo, che andrà poi moltiplicato per il valore del metabolismo basale. Una volta calcolato il metabolismo basale e moltiplicato per il coefficiente del costo energetico dell'attività fisica, si somma il valore della termogenesi indotta dalla dieta e si ottiene il dispendio energetico totale di un determinato individuo.

Carboidrati

Quali sono le funzioni dei carboidrati?

Le funzioni dei carboidrati sono numerose: funzione energetica (principale fonte energetica a rapido utilizzo e basso costo, principale fonte energetica del cervello e del muscolo cardiaco), funzione strutturale (componenti della membrana plasmatica, di glicoproteine, glicolipidi e di acidi nucleici), funzione di riserva energetica (riserve di glicogeno muscolari ed epatiche), funzione disintossicante (collaborano con le cellule epatiche), funzione regolatrice metabolica (impediscono l'utilizzo di proteine a scopi energetici), funzione antichetogenetica, funzione antidepressiva.

Classificazione dei carboidrati

I carboidrati sono composti da solo carbonio, ossigeno ed idrogeno la loro formula generale è Cn(H₂O)n e in base alla loro complessità si classificano in carboidrati semplici e carboidrati complessi. I carboidrati semplici sono a loro volta suddivisi in monosaccaridi contenenti una sola unità saccaridica (glucosio, fruttosio, galattosio, levulosio, mannosio), e disaccaridi composti dall'unione di due monosaccaridi e formati quindi da due unità saccaridiche (maltosio dall'unione di due unità di glucosio, lattosio dall'unione di un'unità di glucosio e una di galattosio, e saccarosio dall'unione di un'unità di glucosio e una di fruttosio); solamente i monosaccaridi possono essere utilizzati dall'organismo quindi qualunque carboidrato per svolgere la sua funzione energetica deve essere scisso in monosaccaridi. I carboidrati complessi sono grandi polimeri di carboidrati semplici e svolgono generalmente funzioni di riserva o strutturale, oltre che energetica se ingeriti. I carboidrati complessi sono: glicogeno (carboidrato di riserva di origine animale), amido (carboidrato di riserva di origine vegetale), cellulosa (carboidrato strutturale vegetale e indigeribile per l'uomo), e le fibre (solubili ed insolubili che svolgono funzioni benefiche differenti a livello gastrico se assunte nella dieta). La peculiarità di alcuni carboidrati complessi come il glicogeno li rendono ideali come stoccaggio energetico di monosaccaridi perché a differenza di questi ultimi, essi sono insolubili permettendo la presenza di riserve glucidiche direttamente all'interno delle cellule quindi di rapido utilizzo e che, essendo insolubili non vadano a gravare sull'omeostasi cellulare.

Descrivere il processo della glicolisi

La glicolisi è il processo energetico a cui vanno incontro le molecole di glucosio (unico processo energetico utilizzato dal cervello) e si svolge in 10 tappe. La prima tappa della glicolisi consiste nella fosforilazione del glucosio per mezzo della esochinasi o della glucochinasi ottenendo come prodotto il glucosio 6-fosfato, tale reazione richiede il consumo di una molecola di ATP; nel caso si utilizzino riserve di glicogeno si parte già dal glucosio 6-fosfato rilasciato in seguito a glicogenolisi. La seconda tappa è reversibile e consiste nell'isomerizzazione del glucosio 6-fosfato in fruttosio 6-fosfato ad opera dell'enzima fosfoglucosio isomerasi. La terza tappa glicolitica consuma un’altra molecola di ATP e consiste in una seconda fosforilazione per mezzo della fosfofruttochinasi producendo fruttosio 1,6-bisfosfato. La quarta tappa glicolitica è reversibile e consiste nella scissione del fruttosio 1,6-bisfosfato a diidrossiacetone fosfato e gliceraldeide 3-fosfato ad opera della aldolasi. La quinta tappa consiste nell'isomerizzazione del diidrossiacetone fosfato in un'altra molecola di gliceraldeide 3-fosfato. A questo punto si sono ottenute due molecole identiche di gliceraldeide 3-fosfato che seguiranno singolarmente le stesse prossime tappe. La sesta tappa consiste in una fosforilazione della gliceraldeide 3-fosfato, è una reazione reversibile e necessita di un fosfato inorganico che assieme alla gliceraldeide 3-fosfato cedono entrambi un idrogeno ad una molecola di NAD⁺ riducendola a NADH + H⁺; la reazione è catalizzata dall'enzima gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi e dà come prodotto 1,3-bisfosfatoglicerato.