1

LA NUTRIZIONE

2

Che cosa ne sai?

A che cosa serve l’alimentazione?

Che cosa sono i nutrienti?

Fai un esempio di pasto bilanciato giustificando la scelta fatta

Quali ruoli svolge l’apparato digerente?

Quali organi formano l’apparato digerente?

3

NUTRITION

Nutrition is the set of biological processes that allow survival, growth, development and

integrity of living organisms of all kingdoms (animal, vegetable, fungi, archeobatter bacteria,

protists), based on the availability of energy and nutrients. It is therefore distinguishable from

nutrition, which is considered the nutrition moment that corresponds to the action of

procuring nutrients to the organism, and to the transformations that the food undergoes in

the digestive tract. Nutrients are mainly extracted from the external environment. Depending

on the chemical nature of these substances and the types of living organisms considered,

we can consider two major categories: Autotrophs: plants, many prokaryotes, autotrophic

bacteria such as blue algae: they generally absorb simple inorganic substances from the

environment, usually not using the energy stored in the chemical bonds of the assimilated

organic substances. Eterotrophs: Animals, fungi, many bacteria and Heterotrophic protozoa

must take complex organic molecules from which to extract carbon indispensable to life. It

is now known that a poor diet of nutrients can have a harmful impact on human and animal

health, using example in men with deficiencies such as scoops, rachitis, health conditions

at risk such as obesity and common chronic diseases such as cardiovascular disease,

diabetes and osteoporosis. Diet poverty is obviously linked to the specific dietary needs of

the organism considered, which may vary considerably even among similar species.

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La nutrizione è l'insieme dei processi biologici che permettono la sopravvivenza, la crescita,

lo sviluppo e l'integrità degli organismi viventi di tutti i regni

(animale, vegetale, funghi, batteri, archeobatteri, protisti), sulla base della disponibilità di

energia e di sostanze nutritive. Essa prende in considerazione l’alimentazione, che

corrisponde all'azione di procurare i nutrienti all'organismo, e le trasformazioni che il cibo

subisce nel tratto digerente.

Le sostanze nutritive vengono prelevate principalmente dall'ambiente esterno. A seconda

della natura chimica di queste sostanze e dei tipi di organismi viventi considerati, possiamo

considerare due grosse categorie:

Autotrofi: vegetali, molti procarioti, batteri autotrofi come le alghe azzurre: assorbono

generalmente dall'ambiente sostanze inorganiche semplici, in genere non utilizzando

l'energia immagazzinata nei legami chimici delle sostanze organiche complesse.

Eterotrofi: animali, funghi, molti batteri e protozoi eterotrofi devono assumere dall'ambiente

molecole organiche complesse da cui trarre sostanze ed energia indispensabili alla vita.

E’ ormai noto che una dieta errata possa avere un impatto dannoso sulla salute umana e

animale, causando ad esempio nell'uomo malattie da carenza, come scorbuto, beri-

beri, rachitismo, oppure condizioni sanitarie a rischio come l'obesità e comuni malattie

croniche come le malattie cardiovascolari, il diabete e l'osteoporosi. La qualità della dieta

viene ovviamente collegata alle esigenze alimentari specifiche dell'organismo considerato,

che possono variare considerevolmente anche tra specie affini.

5

PRINCIPI NUTRITIVI

I principi nutritivi o nutrienti sono sostanze assunte durante il processo di nutrizione; sono

indispensabili alla vita e al metabolismo degli organismi viventi, siano essi animali, vegetali,

funghi, monere o protisti.

Categorie e funzioni

Sinteticamente i principi nutritivi possono essere suddivisi in sei categorie.

Le proteine: servono a costruire i tessuti dell’organismo (permettendone la crescita, la

riparazione, ecc.) ed a fabbricare altre sostanze

importantissime quali enzimi, anticorpi, ormoni, ecc.

Un grammo di proteine fornisce circa 4 Calorie. E’

bene che non più del 12% dell’energia alimentare

quotidiana provenga dalle proteine. Questo apporto

deve essere rappresentato per circa la metà da

proteine di origine animale che sono più ricche di

componenti che l’organismo non è capace di costruire da sé e che, quindi, devono

obbligatoriamente essergli forniti dalla dieta.

GUARDA IL VIDEO: YOU TUBE →

https://www.youtube.com/watch?v=vn4EpkPj4qs generalità

https://www.youtube.com/watch?v=w7LaO06LBHg ruolo

https://www.youtube.com/watch?v=N5kYrQh_S_I funzioni

https://www.youtube.com/watch?v=wWozk0nhzhY proteine e aminoacidi

https://www.youtube.com/watch?v=uylVoNeuHpA struttura delle proteine

I carboidrati (o glucidi o zuccheri): hanno come funzione essenziale quella di fornire

energia (4 Calorie al grammo). Devono assicurare

dal 55 al 60% dell’energia che si introduce

quotidianamente. La maggior parte di questa

energia deve provenire dai carboidrati complessi,

come quelli del pane, della pasta, del riso, eccetera.

Fra questi ultimi va inclusa la fibra alimentare.

GUARDA IL VIDEO: YOU TUBE →

https://www.youtube.com/watch?v=r6cjrZjYF6Q generalità

https://www.youtube.com/watch?v=v3TOd2sqckQ monosaccaridi

https://www.youtube.com/watch?v=dOeRvaZx2Dk disaccaridi

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https://www.youtube.com/watch?v=oL6JvYD2N88 polisaccaridi

I grassi (o lipidi): sono una fonte concentrata di energia (9 Calorie per grammo) e vanno

consumati in quantità tale da non superare il 25-

30% delle calorie alimentari quotidiane (circa 60-70

grammi fra grassi di condimento e grassi che fanno

parte integrante dei cibi). Oltre a fornire energia, i

grassi danno sapore al cibo e permettono

l’assorbimento delle vitamine liposolubili.

GUARDA IL VIDEO: YOU TUBE →

https://www.youtube.com/watch?v=QQIxiFrY6PA generalità

https://www.youtube.com/watch?v=eKzVuWSIfS0 lipidi e fosfolipidi

Le vitamine: sono sostanze organiche molto diverse fra loro, indispensabili in piccola

quantità all’organismo per consentire lo svolgimento

di processi di vitale importanza e la sintesi di molti

componenti indispensabili per la vita e la salute. Non

forniscono direttamente energia e vanno introdotte

con regolarità, perché il nostro organismo non è

capace di fabbricarle. Si trovano sia negli alimenti

vegetali sia in quelli animali e vengono suddivise in due gruppi, a seconda che siano

solubili nei grassi (liposolubili) o in acqua (idrosolubili).

GUARDA IL VIDEO: YOU TUBE →

https://www.youtube.com/watch?v=R8thnxwASaU vitamine

https://www.youtube.com/watch?v=ULLc8b70DB4 dove si trovano le vitamine

I minerali: sono sostanze inorganiche che non forniscono energia, ma svolgono

nell’organismo molte importanti funzioni,

partecipando a processi vitali e alla regolazione dei

liquidi corporei. L’organismo li elimina e li rinnova in

continuazione e, quindi, devono essere introdotti

regolarmente con la dieta. Sono presenti sia nei cibi

vegetali sia in quelli animali.

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GUARDA IL VIDEO: YOU TUBE →

https://www.youtube.com/watch?v=pkyJ1qpRu3g dove si trovano i sali

https://www.youtube.com/watch?v=Gt_LEsKRrCE cosa sono gli sali

https://www.youtube.com/watch?v=Um3zjgavn8A funzioni sali

L’acqua è il costituente corporeo presente in maggiore quantità. Viene persa e

consumata in continuazione e deve quindi essere

continuamente reintegrata (con le bevande e con gli

alimenti) perché, pur non fornendo energia, è

fondamentale per la vita: infatti l’acqua è coinvolta in

tutte le reazioni che avvengono nel nostro corpo e

svolge importanti funzioni vitali.

I principi nutritivi, quindi, possono essere suddivisi in:

Energetici: forniscono energia per il mantenimento delle funzioni vitali e per le attività

corporee; essi sono diversi a seconda del tipo di organismo considerato.

Plastici: forniscono materiale plastico per la crescita, il rimodellamento, la sostituzione e

la riparazione delle cellule.

Regolatori: forniscono materiale regolatore delle reazioni metaboliche

GUARDA IL VIDEO: YOU TUBE →

https://www.youtube.com/watch?v=LNk9TBNWpYY

Se vuoi puoi approfondire questo argomento a pag. 21.

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9

EVOLUZIONE DELLA DIGESTIONE

Nella singola cellula, e negli organismi unicellulari (es. protisti) e pluricellulari più

semplici (es. spugne) la digestione avviene all’interno di organuli specifici (digestione

intracellulare). Il cibo, una volta ingerito, viene racchiuso in un vacuolo alimentare, una

specie di “stomaco” temporaneo. Il vacuolo si fonde poi con i lisosomi, ricchi di enzimi

(proteine che facilitano le reazioni, se vuoi puoi approfondire a pag. 22) digestivi che

trasformano gli alimenti in molecole più piccole che il citoplasma assorbe. Le sostanze

indigeribili rimangono nel vacuolo e vengono espulse dalla cellula.

Organismi più grandi e complessi hanno perfezionato una sorta di camera interna dove le

particelle alimentari vengono decomposte da enzimi che agiscono fuori delle cellule

(digestione extracellulare). Una delle soluzioni più semplici è quella delle meduse: questi

organismi presentano una cavità

gastrovascolare che ha una sola

apertura attraverso la quale entrano

materiali nutritivi ed escono i prodotti

di rifiuto. L’apertura ha cioè funzione

sia di bocca che di ano. Il cibo

catturato con i tentacoli urticanti

viene introdotto nella cavità e qui

intervengono gli enzimi che spezzettano il materiale nutritivo. Le cellule che tappezzano la

cavità assorbono le sostanze nutritive che vengono poi ulteriormente digerite con i

meccanismi intracellulari di cui abbiamo già parlato.

La maggior parte degli animali, i lombrichi, i molluschi, gli insetti fino ai vertebrati, ha un

apparato digerente costituito da un canale, come un tubo, che si estende da una estremità

all’altra del corpo. Questo è necessario per gli animali attivi che debbono mangiare con

frequenza.

Il tubo digerente è formato da diverse parti specializzate che elaborano il cibo secondo una

sequenza ordinata:

1. Prima lo frantumano meccanicamente

2. Poi lo demoliscono con gli enzimi

3. Infine inglobano nelle cellule le piccole molecole alimentari che qui subiscono la

digestione intracellulare.

10

Osserviamo con più attenzione il lombrico.

Il canale digerente presenta parti specializzate a seconda della dieta degli animali. I

lombrichi prendono le sostanze

nutritive dai materiali in

decomposizione del suolo. Un

sistema digerente a forma di tubo per

un lombrico è molto vantaggioso perché scavando sottoterra ingerisce continuamente

particelle di suolo da una estremità mentre elimina dall’altra estremità quello che non serve.

Si parte con la faringe, poi l’esofago poi è presente l’ingluvie, un organo dove il cibo si

accumula e prosegue verso il ventriglio. Qui il cibo viene frantumato e raggiunge l’intestino

dove gli enzimi demoliscono fino alle molecole più semplici che vengono inglobate dalle

cellule.

Cosa osserviamo invece negli uccelli? Il sistema digerente degli uccelli è adattato alle

esigenze del volo. L’ingluvie è sempre un organo di

accumulo che consente di far fronte alle enormi

richieste caloriche del volo. Il ventriglio sostituisce i

denti, sfrutta infatti i sassolini accumulati in questo

organo e l’azione dei muscoli per frantumare i semi

duri e il rivestimento degli insetti, cibo preferito di molti

uccelli.

Come il lombrico e gli uccelli, l’uomo e gli altri

vertebrati hanno un sistema a forma di canale differenziato in compartimenti nei quali il cibo

viene prima demolito meccanicamente e poi chimicamente (enzimi) prima di essere

assorbito. I canali alimentari dei vertebrati presentano delle differenze in base alla dieta. I

ruminanti (mucche, pecore, capre, cammelli, ippopotami) per esempio hanno sistemi

digerenti elaborati per demolire la cellulosa. La ruminazione (il rigurgito degli alimenti e la

loro rimasticazione) e lo stomaco formato da quattro camere nelle quali avvengono le prime

fasi di demolizione della cellulosa, costituiscono gli adattamenti che consentono di digerire

materiali vegetali duri.

E ora concentriamoci sull’uomo…

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APPARATO DIGERENTE NELL’UOMO

GUARDA IL VIDEO: YOU TUBE →

https://www.youtube.com/watch?v=vhq-Xjk7WBM

https://www.youtube.com/watch?v=sCkucKUJinc

BOCCA

La cavità interna della bocca è racchiusa lateralmente e anteriormente dalle arcate gengivo-

dentarie, superiormente dal

palato duro per la parte anteriore

e dal palato molle nella parte

posteriore; dal pavimento

emerge la lingua. Posteriormente

si apre nell'istmo delle fauci.

Nella cavità boccale avviene la

triturazione dei cibi, il loro

impasto con la saliva (prodotta

da ghiandole salivari che

riversano nella cavità della bocca

12

il loro secreto) e la riduzione in una poltiglia definita bolo, che, tramite la deglutizione, verrà

indirizzata al canale esofageo.

Le ghiandole salivari producono la saliva, essa contiene una soluzione antibiotica, il

lisozima, ed enzimi come la ptialina che rompe le molecole d'amido e le trasforma

in zuccheri semplici.

I denti sono gli organi della masticazione, essi infatti triturano il cibo e, con l'aiuto della lingua

e della saliva, lo riducono in piccoli frammenti. I "denti da latte" sono 20 e compaiono i primi

mesi dopo la nascita (8 incisivi, 4 canini e 8 molari). I "denti definitivi" si completano intorno

all'età di 20 anni. La "dentizione definitiva" è costituita da 32 denti: 8 incisivi, 4 canini, 8

premolari e 12 molari. I denti sono gli organi della masticazione e svolgono l'importante

compito di frantumare il cibo. L'uomo, che è onnivoro, ha una dentatura formata da denti di

vario tipo, adatti a masticare qualunque cibo. A seconda della forma, i denti svolgono azioni

diverse.

ESOFAGO

L’esofago è un tubo costituito da una parete fatta di muscoli circolari che presenta

particolari ghiandole. L’esofago ha la funzione di

spingere il cibo dalla bocca allo stomaco. La

muscolatura di forma circolare si contrae in maniera

ritmica sopra il bolo inghiottito, spingendolo verso lo

stomaco. Questa azione, chiamata peristalsi, avviene

anche nello stomaco e nell’intestino ed è molto

importante per far avanzare il cibo lungo il tratto

digerente. I movimenti peristaltici sono così efficaci

che è possibile deglutire anche a testa in giù. La

mucosa (parete interna) dell’esofago secerne una

sostanza fluida (muco) che lo protegge da eventuali

escoriazioni e facilita la discesa del bolo.

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STOMACO

Lo stomaco è un sacco muscolare estensibile (accoglie da 2 a 4 litri di sostanze liquide e

solide). L’aprirsi e il chiudersi di un

anello fatto di fibre muscolari

(cardias) regola l’accesso del cibo

proveniente dall’esofago, mentre un

secondo orifizio alla base dello

stomaco (piloro) regola lo sbocco

del cibo nella prima parte

dell’intestino.

Lo stomaco ha tre funzioni

importanti:

1. Funge da serbatoio del cibo, che viene liberato poco a poco nell’intestino tenue.

2. In esso avviene la demolizione meccanica del cibo, realizzata attraverso una serie di

possenti contrazioni peristaltiche, della parete muscolare.

3. Le ghiandole presenti nella mucosa dello stomaco secernono enzimi e altre sostanze

(che costituiscono il succo gastrico) che favoriscono la digestione, come la gastrina,

l’acido cloridrico, il pepsinogeno e il muco.

La gastrina, un ormone, stimola cellule specializzate a produrre acido cloridrico; questo

permette la trasformazione del pepsinogeno (forma inattiva dell’enzima) in pepsina

(forma attiva dell’enzima) che scinde le proteine in molecole più semplici dette peptoni.

La forma inattiva serve a impedire che l’enzima attacchi le cellule dello stomaco; queste

sono protette anche dalla presenza del muco (prodotto da cellule specializzate dello

stomaco), una barriera contro le sostanze (acido e pepsina) che possono danneggiare

lo stomaco.

Gli alimenti nello stomaco vengono trasformati in una poltiglia, detta chimo, che contiene

succhi gastrici e cibo parzialmente digerito. Una successione di onde peristaltiche spinge

il chimo verso l’intestino tenue ma il piloro lascia passare solo piccole quantità di chimo

ad ogni contrazione. Occorrono da due a sei ore, a seconda dell’entità del pasto, per

svuotare completamente lo stomaco. Trascorso questo periodo i continui movimenti

vengono avvertiti come un senso di languore.

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INTESTINO TENUE

L’intestino tenue è uno stretto tubo avvolto a spirale e costituisce la parte più lunga del

canale digerente. Si

divide in tre porzioni:

duodeno, digiuno e ileo.

Le funzioni principali

dell’intestino tenue sono

due: ridurre gli alimenti in

molecole di piccole

dimensioni e assorbirle,

trasferendole nei vasi sanguigni o linfatici. L’intestino tenue produce sostanze che

aiutano la digestione e ne riceve altre dal fegato e dal pancreas. La parete dell’intestino

tenue è costituita da cellule specializzate a concludere il processo digestivo e assorbire

le piccole molecole che ne derivano. Quindi l’intestino tenue è la principale sede non

solo della digestione chimica (grazie alle sostanze che produce o che provengono dal

fegato e pancreas) ma anche del passaggio (assorbimento) dei materiali nutritivi nel

sangue. L’assorbimento è agevolato da una

superficie interna aumentata di circa 600 volte

rispetto a quella di un tubo liscio grazie ad una

miriade di pieghe e protuberanze. La parte è sia

ripiegata su se stessa sia ricoperta interamente

da piccole estroflessioni chiamate villi. Inoltre

ogni cellula di ciascun villo è ricoperta da microvilli. La parete dell’intestino ha perciò un

aspetto vellutato. Ciascun villo è dotato di una ricca rete di capillari sanguigni e di un

capillare linfatico destinati a distribuire in tutto il corpo le sostanze nutritive assorbite. Il

contatto delle sostanze nutritive con la superficie assorbente dell’intestino tenue è

ulteriormente facilitato da piccole contrazioni delle fibre muscolari. Esaurito

l’assorbimento, quello che resta affluisce nell’intestino crasso.

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INTESTINO CRASSO

L’intestino crasso ha un diametro notevolmente maggiore rispetto all’intestino tenue, è

formato da due parti: il colon, che ne costituisce la maggior parte, e il retto che ne

costituisce gli ultimi 15 cm. Nell’intestino crasso confluiscono i residui della digestione:

una miscela di acqua, grassi e proteine sfuggiti ad ogni attacco, e fibre non digeribili

come le pareti cellulari di verdure e frutti. L’intestino crasso ospita una fiorente

popolazione di batteri che si nutrono a spese delle sostanze non digerite e in cambio

producono vitamine di cui la nostra dieta ci rifornisce in maniera insufficiente. Queste

vitamine vengono assorbite dalle cellule che rivestono l’intestino crasso, insieme

all’acqua residua e ai sali minerali. Quando l’assorbimento è terminato si ha una massa

semisolida formata solo da prodotti di rifiuto ma anche da batteri morti. Movimenti

peristaltici fanno procedere le feci così formate fino al retto la cui distensione stimola la

fuoriuscita di queste attraverso l’ano.

GUARDA IL VIDEO: YOU TUBE →

https://www.youtube.com/watch?v=9g6MOqCf0vI

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FEGATO E COLECISTI

Il fegato è la ghiandola più grande

del corpo umano, essa è posizionata

al di sotto del diaframma e sul lato

destro dell’addome.

È ricoperto da una capsula

connettivale, che lo protegge, e

possiede alcuni legamenti che lo

connettono ad altri organi, alla parete addominale anteriore e al diaframma. Il tessuto

epatico è percorso da arterie, vene, vasi linfatici e da fibre nervose.

La superficie epatica è liscia e soffice, di colore rosso-brunastro, ma nei soggetti obesi può

apparire giallastra, ciò è dovuto alle diffuse infiltrazioni di tessuto adiposo nel parenchima

epatico (steatosi).

Il suo peso rappresenta circa dal 2,5% del peso corporeo, in media da 1,8 a 2,1 kg nella

femmina e da 1,9 a 2,3 kg nel maschio. Il fegato tende a raggiungere le sue maggiori

dimensioni e le sua piena funzionalità verso i 18 anni di età, dopodiché il suo peso decresce

gradualmente con l'avanzare degli anni.

Il fegato comunica con un organo cavo detto colecisti

o cistifellea, esso ha la forma di una pera lunga circa

7-10 cm larga circa 3,5 cm e dalla capacità di 30-50

ml. Essa si trova alloggiata in una fossetta della

faccia inferiore del fegato, comunica con esso tramite

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un dotto detto cistico e con il duodeno (parte dell’intestino tenue) tramite il coledoco.

La colecisti è organo che accumula la bile (prodotta dal fegato) durante il digiuno e lo riversa

nell’intestino tenue durante la digestione.

Il fegato gioca un ruolo fondamentale nel metabolismo (insieme di reazioni chimiche che un

organismo svolge per poter soddisfare le proprie funzioni vitali) e svolge una serie di

processi tra cui l'immagazzinamento degli zuccheri in eccesso sotto forma di glicogeno, la

sintesi delle proteine del plasma, la rimozione di sostanze tossiche dal sangue. Esso inoltre

produce la bile, importante nei processi della digestione ed è fino al 6º mese di vita

intrauterina il più importante organo emopoietico (che produce componenti del sangue). In

caso di splenectomia (asportazione della milza), il fegato può riassumere la funzione

di emocateresi (distruzione dei globuli rossi) sopperendo alla mancanza della milza.

Se vuoi puoi approfondire questo argomento a pag. 27.

18

PANCREAS

Il pancreas è una ghiandola voluminosa, lunga e piatta, situata trasversalmente nella

parte superiore e posteriore

della cavità addominale.

Nei soggetti giovani

raggiunge un peso di circa

80-100 grammi, che tende a

ridursi con l'avanzare

dell'età; la lunghezza

complessiva si colloca

intorno ai 15 centimetri.

Il pancreas svolge due

funzioni: una detta endocrina l’altra detta esocrina. Il primo termine fa riferimento alla sua

capacità di secernere e immettere nel circolo sanguigno degli ormoni (proteine regolatrici)

alcuni dei quali regolano la concentrazione ematica del glucosio, mentre il secondo termine

si riferisce alla produzione di enzimi digestivi che immessi nel tubo digerente terminano la

scomposizione chimica di amidi, proteine, grassi e acidi nucleici.

Se vuoi puoi approfondire questo argomento a pag. 31.

GUARDA IL VIDEO: YOU TUBE →

https://www.youtube.com/watch?v=DTnncwHxt-Y

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Completa la tabella

Nome organo Anatomia (dove si trova o com’è fatto)

Fisiologia (come funziona)

Bocca

Ghiandole salivari

Esofago

Stomaco

Intestino tenue

Fegato

Pancreas

Intestino crasso

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Che cosa hai imparato?

Rispondi alle domande e confronta con la scheda di inizio capitolo “che cosa ne

sai?”

A che cosa serve l’alimentazione?

Che cosa sono i nutrienti?

Fai un esempio di pasto bilanciato giustificando la scelta fatta

Quali ruoli svolge l’apparato digerente?

Quali organi formano l’apparato digerente?

21

APPROFONDIMENTO N. 1: MACRO E MICRONUTRIENTI

I macronutrienti sono sostanze necessarie per la produzione di energia e per

fornire materiale plastico per la crescita e la rigenerazione del corpo. In particolare:

i carboidrati, o glucidi, sono la fonte energetica principale in quanto vengono

rapidamente metabolizzati in glucosio che viene usato come "carburante" per lo

svolgersi di tutte le funzioni delle cellule e dei tessuti. Le maggiori fonti alimentari di

carboidrati sono gli alimenti farinacei (pasta, pane,.), le patate, la frutta e il latte.

le proteine sono il principale materiale plastico che serve per la costruzione dei tessuti

e degli organi. I muscoli per esempio sono principalmente costituiti da proteine.

L'assunzione di proteine è quindi molto importante nei bambini in crescita, poiché

devono "costruire" il proprio corpo, ma sono indispensabili anche in età adulta per la

rigenerazione dei tessuti. Le proteine inoltre hanno una funzione importante per

il sistema immunitario e ormonale, e possono essere usate per produrre energia in

carenza di glucidi. Le maggiori fonti alimentari di proteine sono la carne, animali

acquatici come pesci, il latte e le uova, ma anche i legumi (soia, fagioli, piselli) ne sono

molto ricchi. Nella scelta degli alimenti proteici è importante considerarne il valore

biologico.

i lipidi sono un'importante fonte di energia e possono servire come riserva in quanto

vengono utilizzati più lentamente dei glucidi. Sono inoltre fondamentali per il

mantenimento delle membrane cellulari e per l'assorbimento di alcune vitamine (A, D,

E, e K). I lipidi sono contenuti soprattutto nei condimenti grassi come burro, olio, strutto

e lardo, ma anche nella carne, nel pesce e nella frutta secca (noci, mandorle ecc.).

La qualità e gli effetti sulla salute dei lipidi sono direttamente correlati al loro contenuto

in acidi grassi, che differisce molto tra grassi di origine animale e vegetale.

I micronutrienti sono sostanze nutritive che devono necessariamente essere assunte,

anche in piccola quantità, dall'organismo, in quanto indispensabili ai fini del metabolismo.

In particolare si suddividono in: vitamine e minerali.

22

APPROFONDIMENTO N. 2. GLI ENZIMI

Si definisce enzima una sostanza che accelera una reazione (catalizzatore) nei

processi biologici.

La stragrande maggioranza degli enzimi sono proteine.

Avvenuta la reazione, il prodotto viene allontanato dall'enzima, che rimane disponibile per

iniziarne una nuova. L'enzima infatti non viene consumato durante la reazione.

Ogni enzima si lega ai suoi substrati come una chiave alla sua serratura, in modo

esclusivo in una sua porzione detta sito attivo, in questa sede le sostanze legate si

modificano poi si allontanano dal sito lasciandolo libero di promuovere altre reazioni.

L'attività di un enzima può essere influenzata da altre molecole che

possono inibirla (molti farmaci e veleni sono inibitori enzimatici), o aumentarla. Tale attività

può essere anche influenzata dalla temperatura, dal pH e dalla concentrazione dei

reagenti.

Gli enzimi portano a termine una gran quantità di funzioni all'interno degli organismi

viventi.

Nel metabolismo delle cellule, catene di enzimi consentono di generare prodotti ad una

velocità tale da soddisfare le necessità della cellula. In questo caso gli enzimi lavorano in

successione: ogni enzima utilizza il prodotto della reazione precedente come substrato.

La rete del metabolismo cellulare dipende dunque dal set di enzimi funzionali presenti.

Un'altra importante funzione degli enzimi è collegata alla digestione negli animali. Enzimi

come le amilasi e le proteasi sono in grado di ridurre le macromolecole

(es. amido e proteine) in unità semplici (maltosio e amminoacidi), assorbibili dall'intestino.

In alcuni casi gli enzimi necessari alla digestione possono essere prodotti da organismi

23

ospiti del tubo digerente: nei ruminanti, ad esempio, la cellulasi necessaria alla

degradazione della cellulosa è prodotta da alcune specie batteriche.

Gli enzimi sono anche in grado di generare movimento, come avviene ad esempio con

la miosina, che genera la contrazione muscolare.

I virus contengono numerosi enzimi che permettono loro di infettare le cellule.

Gli enzimi svolgono nei processi cellulari un ruolo determinante, infatti il

malfunzionamento di un solo enzima (su migliaia) è in grado di indurre una patologia seria.

Per ogni enzima esiste una patologia da malfunzionamento presente solitamente in

percentuali di popolazione tale da renderle le tipiche patologie rare.

Un esempio è la fenilchetonuria che è dovuta alla mutazione di un solo amminoacido nel

gene. Tale mutazione genera la perdita di ogni attività enzimatica, con

conseguenze neurologiche gravi, tra cui un importante ritardo mentale

Applicazioni industriali

Gli enzimi sono enormemente utilizzati nell'industria chimica e in altre applicazioni

industriali che richiedono catalizzatori estremamente specifici. Le principali limitazioni al

loro impiego sono la scarsa stabilità in solventi differenti da quello biologico e il numero

limitato di reazioni per cui tali enzimi sono efficaci.

Settore Applicazion

e Enzimi utilizzati Funzioni

Industria

alimenta

re

Panificazio

ne

α-amilasi fungine.

Catalizzano la conversione

dell'amido presente

nella farina in zuccheri semplici.

Utilizzate nella produzione di pane in

genere, si inattivano intorno ai 50 °C

e sono dunque distrutte durante il

processo di cottura.

Proteasi

I produttori di biscotti le utilizzando

per ridurre la concentrazione di

proteine nella farina.

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Alimenti

per neonati Tripsina

Proteasi utilizzata per predigerire gli

alimenti destinati ai neonati.

Birrificazio

ne

Enzimi contenuti nell'orzo.

Degradano amido e proteine

producendo zuccheri semplici,

amminoacidi e brevi peptidi, utilizzati

dai lieviti per la fermentazione.

Enzimi dell'orzo prodotti

industrialmente.

Largamente utilizzati per la

birrificazione industriale come

sostituto degli enzimi naturali

dell'orzo.

Amilasi, glucanasi e proteasi Degradano i polisaccaridi e le

proteine del malto.

Beta glucosidasi Ottimizza il processo di filtrazione.

Amiloglucosidasi

Permette la produzione di birre a

basso contenuto calorico.

Proteasi

Rimuovono la torbidezza che si

genera durante la conservazione

delle birre.

Succhi di

frutta

Cellulasi, pectinasi Chiarificano i succhi di frutta

Industria

casearia

Rennina

Derivata dallo stomaco di

giovani ruminanti (come vitelli e agne

lli), è usata nella manifattura di

formaggi per idrolizzare proteine.

Vari enzimi prodotti da

microrganismi

Il loro impiego è crescente nel

settore.

Lipasi

Utilizzata nella produzione di

formaggi come il Roquefort.

25

Lattasi

Degradano

il lattosio a glucosio e galattosio.

Intenerimen

to della

carne

Papaina

Con la sua azione proteolitica,

ammorbidisce la carne per la cottura.

Trattament

o

dell'amido

Amilasi, amiloglucosidasi e glucoa

milasi

Convertono l'amido in glucosio

(molto utilizzati nella produzione

di sciroppi).

Glucosio isomerasi

Converte il glucosio in fruttosio, per

la produzione di sciroppi ad alta

concentrazione di fruttosio (che,

rispetto al saccarosio, presenta alte

caratteristiche dolcificanti e basso

contenuto calorico).

industria cartiera

Amilasi, xilanasi, cellulasi e lignina

si

Le amilasi favoriscono la

degradazione dell'amido, al fine di

ottenere una viscosità inferiore. Le

xilanasi favoriscono

lo sbiancamento della carta. Le

cellulasi ammorbidiscolo le fibre. Le

ligninasi rimuovono la lignina per

rendere la carta più morbida.

Produzione

di biocarburanti Cellulasi

Utilizzate per degradare la cellulosa

in zuccheri semplici utilizzabili per

le fermentazioni.

Detersivi

Soprattutto proteasi, in una

specifica isoforma in grado di

funzionare all'esterno delle cellule

Utilizzate nelle fasi di prelavaggio,

con applicazione diretta sulle

macchie di natura proteica.

Amilasi Utilizzate per il lavaggio

di stoviglie con macchie

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particolarmente resistenti di amido e

derivati.

Lipasi

Utilizzate per ottimizzare la

rimozione di macchie di unto e grassi

di vario tipo.

Pulizia delle lenti a

contatto

Proteasi

Permettono la rimozione di varie

proteine dalle lenti, per prevenire

eventuali infezioni.

Produzione di gomma Catalasi

Consente la produzione

di ossigeno a partire dal perossido,

per convertire il lattice in gomma

schiumosa.

Fotografia Proteasi (ficina)

Degradano la gelatina presente

sulle pellicole di scarto per il

recupero del contenuto di argento.

Biologia molecolare

Enzimi di restrizione, DNA

ligasi e polimerasi

Utilizzate per la manipolazione

del DNA nelle tecniche di ingegneria

genetica. Ampi utilizzi

in farmacologia, agricoltura e medici

na (tra cui la medicina forense).

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APPROFONDIMENTO N. 3: IL FEGATO

Anatomia microscopica del fegato

Il tessuto epatico è organizzato in strutture dette lobuli, simili a prismi a base esagonale.

Ciascun lobulo è delimitato da sottili setti connettivali ed è formato da lamine di tessuto

epatico intervallate da vasi sanguigni e canali biliari.

Nel fegato di trovano diverse tipologie cellulari, le principali sono: gli epatociti, le cellule

stellate e le cellule di Kupffer.

Gli epatociti sono le cellule più numerose del fegato, ne costituiscono l'80% del volume e

circa il 60% per numero. La loro forma è poliedrica, con un numero di superfici variabile

da sei a dodici, il loro diametro varia da 20 a 30 µm. Sono spesso polinucleate (possono

arrivare ad avere anche quattro nuclei), e rappresentano un tipo di cellula in cui gli

organelli sono più sviluppati e rappresentati rispetto ad altri tipi, a causa della grande

varietà di compiti cui devono assolvere.

Le cellule stellate sono molto meno numerose degli epatociti, sono poste all’interno del

lobulo ed hanno una forma stellata o irregolare. Il loro citoplasma è ricco di vescicole

contenenti vitamina A, sono fondamentali nella rigenerazione del fegato poiché

secernono fattori di crescita responsabili della rigenerazione degli epatociti e della

produzione di tessuto cicatriziale a seguito di lesioni o interventi chirurgici. Altre sostanze

da loro secrete concorrono all'omeostasi (mantenimento delle condizioni interne al variare

di quelle esterne) dell'organo.

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Le cellule di Kupffer, sono i macrofagi del fegato (un tipo di globulo bianco) e si collocano

nei vasi sanguigni venosi. La loro forma è variabile ed irregolare, presenta numerose

estroflessioni. La loro funzione è quella di rimuovere per fagocitosi eventuali detriti

presenti nel sangue che arriva agli epatociti, ma possono anche stimolare il sistema

immunitario. Rimuovono gli eritrociti (globuli rossi) invecchiati o danneggiati agendo in

modo complementare alla milza (che possono sostituire in caso di splenectomia).

Fisiologia del fegato

Le funzioni del fegato sono espletate dagli epatociti.

Produce e secerne la bile, usata per emulsionare i grassi. Parte della bile viene riversata

direttamente nel duodeno, parte viene accumulata nella cistifellea.

Svolge numerose funzioni nel metabolismo dei carboidrati e delle proteine:

- la sintesi del glucosio a partire da alcuni amminoacidi, dall'acido lattico o dal glicerolo;

- la formazione del glucosio dal glicogeno (reazione che avviene anche all'interno

dei muscoli);

- la sintesi del glicogeno a partire dal glucosio;

- la demolizione di ormoni;

- il metabolismo delle proteine.

Interviene nel metabolismo dei lipidi:

- la sintesi del colesterolo;

- la sintesi dei trigliceridi.

Produce molte proteine del sangue tra cui i fattori della coagulazione

Demolisce l'emoglobina, creando metaboliti che vengono aggiunti alla bile come pigmenti.

Demolisce numerose sostanze tossiche e numerosi farmaci nel processo noto

come metabolismo dei farmaci. Il processo può portare ad intossicazione, quando il

metabolita è più tossico del suo precursore.

Converte l'ammoniaca in urea.

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Funge da deposito per numerose sostanze, tra cui il glucosio (sotto forma di glicogeno),

la vitamina B12, il ferro e il rame.

Nel feto fino al terzo mese, il fegato è la sede principale della produzione di globuli rossi;

viene rimpiazzato in questo compito dal midollo osseo alla 32ª settimana di gestazione.

Contiene numerose cellule specializzate del sistema immunitario che agiscono da "filtro"

nei confronti degli antigeni (molecole capaci i attivare la risposta immunitaria) trasportati

dal sistema della venoso.

Attualmente non esiste un organo artificiale capace di emulare tutte le funzioni del fegato.

Patologie del fegato

Molte malattie del fegato sono accompagnate dall'itterizia causata dall'incremento dei

livelli di bilirubina nell'organismo. La bilirubina è il risultato della decomposizione

dell'emoglobina dei globuli rossi morti; normalmente viene rimossa dal fegato e escreta

attraverso la bile.

Insufficienza epatica: compromissione più o meno marcata della funzionalità del fegato

dovuta a varie possibili cause.

- epatite: infiammazione del fegato, viene causata da vari virus, ma anche da alcune

sostanze tossiche, da malattie autoimmuni e da condizioni ereditarie;

- cirrosi epatica: è la formazione di tessuto fibroso all'interno del fegato in sostituzione

degli epatociti morti. La morte delle cellule epatiche può essere causata da epatite

virale, alcolismo o intossicazione da altre sostanze tossiche;

- la steatosi epatica: accumulo di lipidi nel fegato;

- tumori benigni: come l'adenoma, l'angioma, l'iperplasia focale nodulare.

- il cancro del fegato: primario oppure come metastasi (riproduzione a distanza

nell’organismo di un processo tumorale) di cancro in altre zone dell'apparato digerente.

Chirurgia

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Il primo trapianto di fegato, realizzato con successo, avvenne nel 1967. Bisognerà

aspettare gli anni ottanta perché diventi un trattamento clinico standard, grazie

all'introduzione di farmaci che evitano il rigetto di trapianto. La maggior parte dei trapianti

vengono effettuati in caso di malattie che portano a lesioni permanenti del fegato o di

cirrosi (come le epatiti virali, alcoliche ed autoimmuni e la cirrosi biliare primitiva).

Inoltre il fegato può essere oggetto di resezione chirurgica, spesso per il tentativo di

eradicare una massa tumorale.

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APPROFONDIMENTO N. 4: IL PANCREAS

Dal punto di vista anatomico, il pancreas viene normalmente suddiviso in tre porzioni, che

prendono il nome di testa (accolta nella concavità del duodeno), corpo e coda (che si

spinge fino all'ilo della milza).

Anteriormente al pancreas vi è lo stomaco, che lo copre completamente.

Misura circa 12–15 cm dalla testa alla coda in età adulta, è largo 4 cm e spesso 2 cm. È

di colore rosa salmone, ha una consistenza piuttosto dura e mostra una superficie

lobulata

Anatomia microscopica del pancreas

Il pancreas è funzionalmente suddiviso in una parte esocrina preponderante (97-99% del

totale, che produce sostanze che vengono riversate nell’intestino tenue), formata dagli

acini pancreatici e in una endocrina (1-3% che produce sostanze che vengono riversate

nel circolo sanguigno) costituita dalle isole di Langerhans .

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Il pancreas esocrino è suddiviso in due lobuli da setti di tessuto connettivo in cui si trovano

i vasi sanguigni, i vasi

linfatici e i nervi. Ciascun

lobulo pancreatico è

suddiviso in centinaia di

acini, raggruppamenti

cellulari sferici e unità

secernenti della

ghiandola.

Le cellule acinose

pancreatiche hanno forma piramidale, possiedono un nucleo tondeggiante, un reticolo

endoplasmatico rugoso particolarmente sviluppato (data la loro funzione secretoria), un

reticolo endoplasmatico liscio discretamente sviluppato, molti mitocondri, numerosi

ribosomi, un apparato di Golgi piuttosto sviluppato e in posizione centrale, mentre nella

porzione apicale della cellula si riscontrano quasi sempre grandi granuli sferici contenenti

proenzimi, in forma inattiva che costituiscono il succo pancreatico.

Il pancreas endocrino

è costituito da circa 1

milione di isole di

Langerhans, ammassi

cellulari (diametro:

100 micrometri) di

forma tondeggiante ,

distribuiti in

particolare nella coda

e nel corpo della

ghiandola,

possiedono una ricca

innervazione tanto

che quasi tutte le cellule sono a contatto con un capillare in cui riversano i loro ormoni e

molte con terminazioni nervose.

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Sono stati identificati cinque tipi cellulari all'interno di ciascuna isola di Langerhans, tra

questi le cellule α sono disposte alla periferia dell'isola, sono piuttosto numerose (15-20%

del totale) e secernono glucagone, le cellule β sono le più numerose (65-80%), poste

perlopiù centralmente nelle isole e secernono insulina.

Fisiologia del pancreas

Gli acini pancreatici sono responsabili della secrezione esocrina producono quindi gli

enzimi digestivi che nel complesso danno origine al cosiddetto succo pancreatico, essi

sono:

AMILASI: trasforma l'amido alimentare in una miscela di zuccheri semplici.

CHIMOTRIPSINA, TRIPSINA, CARBOSSIPEPTIDASI: scompongono i segmenti di

proteine prodotti dallo stomaco in aminoacidi.

LIPASI: coadiuvata dalla bile scompone i grassi nei loro componenti più elementari

(glicerolo ed acidi grassi).

RIBONUCLEASI e DESOSSIRIBONUCLEASI: demoliscono, rispettivamente, gli acidi

ribonucleici (RNA) e desossiribonucleici (DNA).

Oltre a questi enzimi digestivi, il succo pancreatico è ricco di ioni bicarbonato fondamentali

per tamponare l'acidità del chimo proveniente dallo stomaco e garantire un ambiente

favorevole all'attività degli stessi enzimi digestivi.

Le isole del Langerhans svolgono la secrezione endocrina del pancreas mediante la quale

controllano il metabolismo degli zuccheri, dei grassi e delle proteine.

In particolare producono due ormoni importantissimi per regolare il livello di glucosio nel

sangue: l’insulina e il glucagone.

L’insulina stimola l’accumulo del glucosio in eccesso sotto forma di glicogeno nel fegato e

nei muscoli.

Il glucagone è antagonista dell’insulina, promuove cioè il processo inverso quindi la

liberazione di glucosio dalle riserve di glicogeno.

Patologie del pancreas

La più nota e diffusa patologia del pancreas è il diabete.

Il diabete mellito, o più semplicemente diabete, è una malattia metabolica causata da un

calo di attività dell'insulina.

In particolare, il diabete può essere dovuto a:

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Una ridotta disponibilità di insulina: c'è meno insulina di quanta ne servirebbe

all'organismo per il suo corretto funzionamento;

Un impedimento alla normale azione dell'insulina: l'insulina è presente, ma l'organismo

non riesce a farne buon uso;

Una combinazione dei due sopraccitati fattori: l'insulina è poca e non funziona in modo

adeguato.

In Italia, i dati ISTAT 2015 segnalano che soffre di diabete mellito il 5,4% degli

italiani (sia tra i maschi che tra le femmine), il che vuol dire oltre 3 milioni di persone.

Per quanto concerne la prevalenza del diabete nel nostro Paese, questa è aumentata dal

3,9%, nel 2001, al 4,7%, nel 2015.

A livello geografico, le zone in cui la prevalenza del diabete risulta più elevata sono

le regioni del Meridione, in particolare la Calabria.

La classificazione del diabete mellito vede tre tipologie principali:

1. Il diabete mellito di tipo 1. È dovuto ad un malfunzionamento del sistema immunitario, il

quale, riconoscendo come estranee le cellule beta pancreatiche delle isole di

Langerhans, le aggredisce e le distrugge.

Poiché è implicato il sistema immunitario, il diabete mellito di tipo 1 rientra a pieno diritto

tra le malattie autoimmuni.

2. Il diabete mellito di tipo 2. Questo comprende tutte le forme di diabete, dovute a

o un deficit di secrezione dell'insulina, da parte delle cellule beta pancreatiche delle isole di

Langerhans,

o resistenza dei tessuti dell'organismo all'azione dell'insulina (condizione, questa, nota

come insulino-resistenza).

Il diabete gestazionale. Comprende le forme di diabete secondarie allo stato di

gravidanza. In genere, è un fenomeno transitorio