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SALI MINERALI. I minerali, che si trovano in tutti i cibi, ci forniscono gli elementi necessari al mantenimento delle funzionalità organiche. Molte proteine.

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1 SALI MINERALI

2 I minerali, che si trovano in tutti i cibi, ci forniscono gli elementi necessari al mantenimento delle funzionalità organiche. Molte proteine ed enzimi hanno bisogno dei minerali per mantenere la loro struttura e per esplicare le loro funzioni biologiche. Inoltre, i minerali sono essenziali per la normale attività delle cellule, per determinare e mantenere la pressione osmotica dei fluidi del corpo e per impartire durezza alle ossa e ai denti. Minerali I minerali si dividono in macrominerali e microminerali. I macrominerali sono: calcio, magnesio, cloro, fosforo, potassio, sodio e zolfo. Lo zolfo si trova nel corpo associato strutturalmente con le vitamine idrosolubili (tiamina e biotina) e con gli amminoacidi (cisteina e metionina). Lo zolfo è comunemente presente nelle proteine e soprattutto nelle proteine della pelle, dei capelli e delle unghie. I macroelementi costituiscono almeno lo 0,01% del peso totale del corpo, cioè almeno 6-7 grammi per un individuo del peso di kg.

3 CALCIO Il calcio è il più abbondante catione bivalente presente nel corpo umano; in media rappresenta grammi di un essere umano di kg (cioè circa l’1,5%). Il 99% circa del calcio del corpo umano si trova nello scheletro e nei denti; il rimanente 1% è distribuito nei fluidi extra ed intra cellulari. Il calcio è presente in quasi tutti gli alimenti. Le più importanti sorgenti alimentari di questo elemento sono il latte e i suoi derivati. Le rape, i cavoli e i broccoli ne sono particolarmente ricchi insieme ai legumi, alla frutta secca e alle ostriche. Il calcio è presente negli alimenti soprattutto come sale insolubile. Poiché il calcio è assorbito solo nella sua forma ionizzata, deve essere prima rilasciato in forma solubile. I sali di calcio, infatti, nello stomaco in ambiente acido sono solubilizzati permettendone l’assorbimento; però nell’intestino in condizioni basiche possono precipitare in forma insolubile, e ciò ne riduce la biodisponibilità.

4 Regolazione della concentrazione del calcio La concentrazione del calcio all’esterno e all’interno delle cellule è controllata da ormoni quali il PTH (parathyroid hormone), il calcitriolo [1,25(OH) 2 D3] e la calcitonina. Il PTH aumenta la concentrazione del calcio nei fluidi extracellulari, interagendo con i reni e le ossa, e contribuisce al riassorbimento del calcio. Il calcitriolo [1,25(OH) 2 D3] accelera l’assorbimento del calcio dal tratto gastrointestinale. Si pensa che il calcitriolo induca cambiamenti delle membrane basolaterali permettendo un più rapido assorbimento del calcio. Il calcitriolo è coinvolto nel riassorbimento nei reni e nelle ossa del calcio mediato da PTH. La calcitonina, in contrasto con il PTH, serve per abbassare la concentrazione serica dello ione calcio inibendo l’attività degli osteoclasti e prevenendo la mobilizzazione del calcio dalle ossa.

5 Circa il 99% del calcio è presente nelle ossa e nei denti. La piccola quantità (circa 1%) di calcio non associato alle ossa è presente nei mitocondri, nel reticolo endoplasmatico, nel nucleo, nel liquido linfatico e nel sangue. Il calcio non osseo presente nel sangue è importante per la coagulazione del sangue, la conduzione nervosa e la contrazione muscolare. E’consigliabile una integrazione di calcio in: Vegetariani, per i quali l’assorbimento del calcio può essere ridotto per la presenza di acido ossalico e di acido fitico nei vegetali (fino a 500mg/die). Pazienti ospedalizzati che passano lungo tempo a letto e non seguono un regime alimentare normale; il calcio in questi pazienti è ottenuto dalle ossoa. Donne con amenorrea : i bassi livelli di estrogeni circolanti diminuiscono l’assorbimento dello ione. Anoressici e pazienti con intolleranza al lattosio. L’ integrazione, in questi casi, può variare dai 500 ai 1000mg/die.

6 Un importante esempio è costituito dalla calmodulina (calcium modulating protein, proteina che modula il calcio) una proteina che lega il calcio e che interviene sull’attività della fosforilasi chinasi, che attiva la glicogeno fosforilasi nel processo di demolizione del glicogeno a glucosio 1-fosfato, che entra quindi nel processo glicolitico. LA CALMODULINA Il calcio interviene in una serie di processi cellulari legandosi alle proteine; infatti l’aumentata concentrazione cellulare di calcio promuove il legame di questo ione a parecchie proteine.

7 L’assunzione inadeguata, il basso assorbimento e l’eccessiva perdita di calcio con la sudorazione, l’urina e le feci possono portare ad una inadeguata mineralizzazione delle ossa. Bassi livelli di ioni calcio nel sangue (ipocalcemia) possono portare a tetania, cioè ad intermittente contrazione e spasmi dei muscoli delle mani e dei piedi, sebbene possano anche essere interessati il viso e la laringe (sede delle corde vocali). Negli adulti la deficienza di calcio può portare a osteoporosi (perdita della matrice tissutale proteica e dei minerali delle ossa; condizione questa che rende l’osso fragile e predisposto alle fatture). Deficienza Si conoscono due tipi di osteoporosi. ipo I Tipo I: che si ha nelle donne in menopausa tra 50 e 65 anni e interessa le vertebre. Tipo II: che si ha negli uomini e nelle donne dopo i 70 anni e interessa le vertebre, le anche, il pelvi, l’omero e la tibia. L’assunzione inadeguata di calcio per lungo tempo è associata allo sviluppo di ipertensione e di cancro al colon. Si pensa alla capacità del calcio di legare la bile e gli acidi grassi liberi, che agiscono come promotori del cancro inducendo iperproliferazione delle cellule del colon.

8 Il magnesio è presente in una grande varietà di alimenti e di bevande. Particolarmente ricchi in magnesio sono i legumi, le noccioline, il grano integrale, le spezie e i frutti di mare. Anche la frutta e le verdure sono ricche in magnesio (ricorda la clorofilla). Inoltre cioccolato, mais, carote, pesche, riso bruno e prezzemolo ne contengono buone quantità. Il caffè e il thè sono fra le bevande più ricche in magnesio. Molto spesso la preparazione dei cibi può ridurre il contenuto di magnesio; per esempio, la raffinazione del grano con rimozione del germe e degli strati più esterni può ridurne il contenuto dell’80%. Circa il 60% del magnesio del corpo umano è associato con le ossa insieme al calcio e al fosforo. Il magnesio non osseo è presente nei fluidi extracellulari, nei tessuti molli e nei muscoli. Nelle cellule il magnesio è legato ai fosfolipidi ed è anche associato con l’ATP, con gli acidi nucleici e con molte proteine (è nel sito attivo di molti enzimi come cofattore). MAGNESIO Il corpo umano è costituito da circa g di magnesio. All’incirca il 55-60% è localizzato nelle ossa, il 20-25% nei muscoli e il rimanente nei tessuti molli e nei fluidi extracellulari. Nel plasma, il 55% del magnesio è libero; il 30% è legato alle proteine e il rimanente 15% è soprattutto sotto forma di citrato e di fosfato.

9 La deficienza di magnesio è di solito associata con l’alcoolismo o con le malattie renali. Sintomi associati con la deficienza di questo catione includono nausea, vomito, debolezza muscolare, spasmi, tremori, cambiamenti di personalità e allucinazioni. Deficienza Una diminuzione di magnesio nel sangue include anche una diminuzione di potassio e di calcio, in dipendenza della diminuita secrezione dell’ormone parotideo. Inoltre, una bassa presenza di questo catione può portare a malattie cardiovascolari, infarto miocardio e ipertensione. Recentemente si è visto che, preso 10 giorni prima dell’inizio delle mestruazioni in dosi di 375 mg per due volte al giorno, contrasta efficaciemente la sindrome premestruale.

10 SODIO Il sodio e il potassio mantengono la corretta distribuzione dell’acqua nelle cellule dell’organismo e controllano la pressione arteriosa. Si conoscono tre vie per l’assorbimento del sodio attraverso la mucosa intestinale. La prima via di assorbimento attraverso la mucosa intestinale è il cotrasporto Na+/glucosio; il Na+ è pompato attraverso la membrana basolaterale grazie alla pompa Na+/K+ATPasi, mentre il glucosio diffonde attraverso la membrana grazie ad un trasporto facilitato. La seconda via è rappresentata dal cotrasporto elettroneutro Na+/Cl-, in scambio per H+/HCO3-. Nella terza via (l’assorbimento elettrogenico) questo catione, grazie ad un canale del Na+, entra nella cellula seguendo il gradiente ionico.

11 Il sodio non è mai tossico per gli adulti; però l’elevato apporto di sale è correlato all’ipertensione. Le fonti di sodio nell’alimentazione sono di varia natura: a) il sodio contenuto nel sale da cucina e aggiunto durante la preparazione dei cibi; b) il sodio contenuto negli alimenti, presente sia naturalmente sia nelle preparazioni artigianali o industriali. La maggior parte di noi ignora che buona parte del sodio alimentare è nascosta, cioè si trova nei cibi che non consideriamo salati. Il 95% del sodio assunto con la dieta è assorbito; il sodio non accumulato nel corpo e non richiesto per le attività fisiologiche dell’organismo è escreto attraverso i reni e attraverso il sudore. La perdita per sudorazione è più alta, quando la temperatura è più alta e l’esercizio fisico è più vigoroso. L’escrezione e la ritenzione sono sotto il controllo dell’aldosterone, che promuove la ritenzione (il riassorbimento) del sodio e l’escrezione del potassio.

12 POTASSIO Il 98% del potassio del corpo è intracellulare. Il potassio influenza la contrattilità della muscolatura liscia, scheletrica e cardiaca e agisce sull’eccitabilità del tessuto nervoso. Il potassio è presente nelle banane, nelle arance, nelle pesche, nei frutti secchi, nei pomodori e nelle uova. Il bilancio del potassio, come quello del sodio, è ottenuto attraverso i reni e grazie all’azione dell’aldosterone. L’aldosterone, infatti, stimola il riassorbimento del sodio nei tubuli renali e accelera l’escrezione del potassio. L’ ipercalemia è tossica, risultante in severe aritmie cardiache seguite spesso da arresto. E’ quasi impossibile che si abbia ipercalemia con la dieta in individui con normale funzione renale. L ’ipocalemia non si verifica per deficienza alimentare, perché questo elemento è presente in tutti i comuni alimenti. L’ ipocalemia è associata, comunque, a debolezza muscolare, sonnolenza, affaticabilità e stordimento. Inoltre, il basso livello di potassio nel sangue è conseguente a gastroenteriti o ad altre affezioni dell’apparato digerente, che provocano perdita di liquidi per diarrea e/o vomito.

13 I microelementi rappresentano molto meno dello 0,01% del peso totale del corpo umano; possono essere definiti anche come elementi di cui il corpo umano ha bisogno in quantità inferiori a 100 mg al giorno. I microminerali sono ferro, zinco, rame, selenio, cromo, iodio, manganese, molibdeno e fluoro. Alcuni elementi esplicano funzioni biologiche della massima importanza e sono anche definiti come “metalli biologicamente essenziali”. L’eliminazione dalla dieta di questi elementi provoca gravi alterazioni che regrediscono fino a scomparire con un apporto dietetico normale dell’elemento o con l’ausilio di integratori. MICROELEMENTI

14 Il ferro ione è presente nei due stati di ossidazione +2 e +3. Il ferro eminico è presente sia nella carne sia nel pesce. Il ferro non eminico è presente soprattutto nei vegetali e nel latte, anche se in piccole quantità. Cibi particolarmente ricchi in ferro sono fegato, carni rosse, ostriche, vongole e legumi. FERRO E’ importante che il ferro nel sangue sia presente nello stato ossidato e sia legato alla ferritina. Il legame del ferro alla ferritina serve come meccanismo di difesa. La transferrina lega e trasporta sia il ferro assorbito con la dieta sia quello liberato dal metabolismo dell’emoglobina e della mioglobina. Il corpo umano contiene 2-4 grammi di ferro, la maggior parte del quale (65%) è nell’emoglobina; circa il 10% si trova associato alla mioglobina, e una quantità dall’1% al 5% si trova come cofattore negli enzimi e la parte rimanente è presente nel sangue o come deposito.

15 La ferritina è la proteina più importante per l’immagazzinamento del ferro; è sintetizzata nel fegato, nell’intestino, nella milza e nel midollo spinale e consiste di apoferritina in cui il ferro si deposita. L’apoferritina, un complesso di 24 proteine, ha la forma di una sfera cava, nella quale il ferro entra grazie a pori e a canali. Nel passaggio attraverso questi pori il ferro ferroso è ossidato a ferro ferrico e, precipitando sotto forma di ossidi e di idrossidi, si deposita all’interno della sfera.

16 L’importanza fisiologica del ferro è in massima parte dovuta alla sua presenza nell’eme. L’atomo di ferro ferroso dell’emoglobina permette il legame e il trasporto dell’ossigeno dai polmoni ai tessuti. Il ferro eminico della mioglobina permette il deposito dell’ossigeno nei tessuti; la mioglobina si trova nel citoplasma delle cellule dei muscoli e facilita la diffusione dell’ossigeno dagli eritrociti al citoplasma e quindi ai mitocondri delle cellule dei muscoli. Infine, il ferro dell’eme dei citocromi permette il trasporto degli elettroni lungo la catena respiratoria mitocondriale. I citocromi della catena respiratoria mitocondriale trasportano elettroni grazie al cambiamento dello stato di ossidazione del ferro.

17 Il ferro assunto con la dieta copre il fabbisogno giornaliero di questo elemento. Molto spesso però l’assunzione del ferro con la dieta può essere inadeguata: a) neonati e bimbi da 6 mesi a quattro anni a causa del basso contenuto di ferro nel latte materno, e a causa del rapido sviluppo del corpo; b) adolescenti a causa del rapido sviluppo del corpo e dell’espansione dei globuli rossi e quindi dell’emoglobina; c) donne in età fertile, che con le mestruazioni hanno perdite di sangue e quindi di ferro; d) donne in gravidanza a causa dell’aumentato volume di sangue necessario per il feto e la placenta. In questi casi, supplementi di ferro devono essere assunti sotto forma di solfato, succinato, citrato, lattato, fumarato e gluconato. Questi supplementi forniscono ferro non eminico la cui assunzione è aumentata dalla vit C.

18 Il corpo umano di un adulto contiene circa mg di rame, che è presente in due stati di ossidazione, cioè rame rameoso (Cu + ) e rame rameico (Cu ++ ). Il rame è contenuto anche se in piccole quantità in una grande varietà di alimenti animali e vegetali, quali latte, formaggio, patate, carote, spinaci, pomodori, lattughe e frutta in genere. Il rame è contenuto in quantità molto più alte nella carne, nel pesce e nei crostacei. La ceruloplasmina non è soltanto una proteina plasmatica, che trasporta rame, ma è anche un enzima ossidativo, noto come ferroossidasi responsabile dell’ossidazione di ioni quali Fe ++ e Mn ++. L’ossidazione a ferro ferrico, come già visto, è necessaria per permettere il legame del ferro alla transferrina. La ceruloplasmina reagisce con i radicali ossigeno e modula i processi infiammatori; infatti, la concentrazione di questa proteina plasmatica e del rame aumentano nel sangue durante le infezioni. RAME

19 La citocromo C ossidasi è un enzima della catena respiratoria, che contiene tre atomi di rame per molecola. Una subunità dell’enzima, contenente due atomi di rame, permette il trasferimento degli elettroni; l’altra subunità in presenza dell’altro atomo di rame è coinvolta nella riduzione dell’ossigeno ad acqua. Deficienze di rame riducono fortemente l’attività di questo enzima, della catena respiratoria e quindi della fosforilazione ossidativa. La lisilossidasi, un enzima contenente rame e presente nelle cellule del tessuto connettivo, catalizza la formazione di legami crociati tra le fibre proteiche del tessuto connettivo fra cui il collagene e l’elastina. Questi legami crociati sono necessari per stabilizzare la matrice extracellulare. Varie manifestazioni cliniche sono associate alla deficienza di rame. Queste manifestazioni includono anemia ipocromica, neutropenia, leucopenia, ipopigmentazione e depigmentazione della pelle e dei capelli, indebolita funzione immune e demineralizzazione delle ossa.

20 Il corpo umano contiene approssimativamente da 1,5 a 2,5 g. di zinco, presente in tutti gli organi e tessuti e nei fluidi del corpo. Lo zinco è localizzato nelle ossa, nel fegato, nei reni, nei muscoli e nella pelle. Lo zinco è abbondante nelle carni rosse, nei frutti di mare, nelle uova, nel latte, nei legumi e nei vegetali, complessato nelle proteine e associato agli acidi nucleici. Lo zinco deve essere liberato dal legame con gli amminoacidi e con gli acidi nucleici prima dell’assorbimento dopo il processo digestivo operato da proteasi e nucleasi. Lo zinco, come componente di metalloenzimi, contribuisce all’integrità strutturale dell’enzima o partecipa direttamente alla reazione, essendo presente nel sito attivo dell’enzima. Lo zinco è anche utile nella cura del raffreddore. ZINCO

21 L’alcool deidrogenasi contiene quattro atomi di zinco, due dei quali sono necessari per stabilizzare la struttura della proteina, mentre gli altri due sono richiesti per l’attività catalitica. Questo enzima è importante per l’ossidazione degli alcool ad aldeidi, come il retinolo a retinale, importante per il ciclo della visione e della visione notturna. Un’alimentazione equilibrata contenente alimenti naturali fornisce una quantità di zinco sufficiente a soddisfare le necessità dell’organismo e quindi una sua carenza è rara. Nei bambini questa carenza può ridurre la crescita e ritardare lo sviluppo sessuale. Una eventuale carenza si manifesta in condizioni di malnutrizione o per affezioni che ne riducono l’assorbimento intestinale o per un aumentato fabbisogno di questo catione determinato da lesioni cellulari (per es. ustioni).

22 La più grande funzione dei fluoruri è associata al suo effetto sulla mineralizzazione dei denti e delle ossa. Il fluoro promuove la precipitazione del minerale da una soluzione metastabile di ioni calcio e fosfato, portando alla formazione di idrossiapatite, che precipita nella matrice organica proteica. Il fluoruro è incorporato nell’idrossiapatite sostituendo gli ioni idrossido. La terapia del fluoruro insieme al calcio stimola gli osteoblasti a formare nuove ossa. La deficienza di fluoro comporta crescita ritardata, infertilità e anemia. I fluoruri sono aggiunti all’acqua e a molti alimenti in modo da raggiungere nel corpo umano livelli abbastanza alti da avere effetti positivi sui denti e sullo scheletro. FLUORO

23 La concentrazione dello iodio negli alimenti è estremamente variabile, perché riflette la concentrazione variabile di questo elemento nel suolo. Così il contenuto di iodio nel grano, nelle verdure e nella frutta varia con il contenuto di questo elemento nel suolo; così come il contenuto di iodio nella carne dipende dal contenuto di iodio presente nel suolo e nelle piante che gli animali mangiano. Anche la quantità di iodio nell’acqua potabile è una indicazione del contenuto di iodio delle rocce e del suolo di una particolare regione, e di conseguenza è una indicazione della deficienza di iodio negli abitanti della regione. Numerosi studi hanno ormai dimostrato in maniera univoca la relazione fra basso livello di iodio nell’acqua potabile e incidenza del gozzo. Lo iodio si trova anche nei pesci, e grandi differenze nel contenuto di questo anione si trovano nei pesci di mare e di acqua dolce. IODIO

24 Lo iodio della dieta si trova sia legato agli amminoacidi sia libero come ioduro o iodato. Durante la digestione, lo iodato è ridotto a ioduro dal glutatione. Lo ioduro è assorbito completamente e rapidamente dallo stomaco e dal tratto gastrointestinale. Questo elemento si concentra selettivamente nella tiroide, che ne contiene fino all’80% dello iodio del corpo umano, e nelle ghiandole salivari e gastriche. Inoltre piccole quantità di questo elemento si trovano anche nelle ghiandole mammarie, nelle ovaie e nella placenta. Lo iodio è necessario per la sintesi degli ormoni tiroidei (triiodotirosina T 3 e tiroxina T 4 ).

25 La deficienza di iodio si verifica in molte parti del mondo ed è associata ad una insufficienza di iodio nella dieta. La deficienza di iodio causa il gozzo, cioè un ingrossamento della ghiandola tiroidea. Questo ingrossamento è causato da una stimolazione da TSH (ormone tireo stimolante). La deficienza di iodio nella dieta causa deplezione della riserva di iodio e si ha riduzione nella produzione di T 3 e di T 4. La diminuzione nel sangue del livello di T 4 causa il rilascio di TSH dalla ghiandola pituitaria, portando ad iperplasia della tiroide. La ghiandola torna alle dimensioni normali quando lo iodio della dieta è aumentato alle quantità adeguate. Quando in una popolazione la presenza del gozzo supera il 10%, si parla di gozzo endemico. La deficienza di iodio ha un grave effetto sulla crescita e sullo sviluppo. La deficienza di iodio in un feto è dovuta alla deficienza di iodio della madre; questa deficienza può portare a cretinismo, mutismo, disordini motori come spasticità e rigidità muscolare. L’aggiunta di ioduro di potassio al sale da cucina ha come effetto quello di ridurre il gozzo endemico.

26 SELENIO Il corpo umano contiene approssimativamente 15 mg di selenio, la cui chimica è simile a quella dello zolfo; di conseguenza il selenio può sostituire lo zolfo in amminoacidi quali metionina e cisteina. Il selenio è contenuto in una grande varietà di alimenti. Tra i più ricchi ci sono gli alimenti di origine marina. La quantità di selenio negli alimenti vegetali varia con la concentrazione di questo elemento nel suolo. A causa di questa eterogenea concentrazione, vi è una chiara correlazione tra quelle regioni del mondo (come alcune parti della Cina) povere di selenio e l’incidenza di malattie associate alla deficienza di questo elemento (malattia di Keshan). Il selenio è presente negli alimenti sottoforma di composti, quali la selenometionina e la selenocisteina, che sono amminoacidi analoghi agli amminoacidi contenenti zolfo. Il selenio è l’elemento contenuto nella glutatione perossidasi, l’enzima più inportante nella difesa dai radicali liberi. Si conoscono diverse glutatione perossidasi: una forma cellulare, una extracellulare e una che riduce gli idroperossidi di acidi grassi a formare fosfolipidi.

27 La glutatione perossidasi agisce sull’acqua ossigenata, decomponendola, e su altri perossidi. Quindi si ritiene che la funzione di questo enzima sia quella di proteggere le cellule dagli stress ossidativi, contribuendo a mantenere l’integrità delle membrane cellulari e proteggendo quindi le cellule dall’invecchiamento. Il selenio è implicato in altre funzioni vitali, quali lo sviluppo degli spermatozoi e la funzione immunitaria. Il selenio è anche necessario per il metabolismo dello iodio. L’enzima 5’-iodiotironina è una seleno-proteina, che catalizza la deiodizzazione della tiroxina (T 4 ) a formare la triiodiotironina (T 3 ); catalizza anche la conversione della T 3 inversa a diiodiotironina. Queste reazioni sono importanti per generare T 3, che è un regolatore dei livelli dell’ormone tiroideo nei tessuti. La deficienza di selenio nell’alimentazione è legata a malattie quali la malattia di Keshan e di Kashin-Beck, sviluppatesi soprattutto in Cina.

28 E’ difficile che si manifestino con la dieta problemi da eccessi di selenio. Comunque la tossicità da selenio, chiamata selenosi, è stata osservata nei minatori ed in individui che ne fanno grande consumo, assumendolo con gli integratori. I sintomi da intossicazione includono nausea, vomito, perdita di capelli e peli, fragilità delle unghie e odore di aglio nel sudore e nell’alito. La malattia di Keshan è caratterizzata da cardiomiopatia e scompenso cardiaco. La malattia di Kashin-Beck consiste in una osteoartrite endemica che si instaura durante l’adolescenza. La necrosi delle cellule cartilaginee, caratteristica di questa malattia, porta nanismo e malformazioni articolari.


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