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Processi digestivi La maggior parte dei principi alimentari è costituita da grosse molecole polimeriche che vengono demolite in modo da liberare le unità

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Presentazione sul tema: "Processi digestivi La maggior parte dei principi alimentari è costituita da grosse molecole polimeriche che vengono demolite in modo da liberare le unità"— Transcript della presentazione:

1 Processi digestivi La maggior parte dei principi alimentari è costituita da grosse molecole polimeriche che vengono demolite in modo da liberare le unità monomeriche. Questa azione avviene a livello del tratto digerente ad opera di specifici enzimi I prodotti della digestione vengono successivamente assorbiti ed attraverso il sistema circolatorio distribuiti a tutte le cellule dellorganismo

2 Linsieme dei processi si realizza attraverso una complessa sequenza di eventi chimici: 1.Omogeneizzazione meccanica del cibo 2.Secrezione di enzimi digestivi 3.Secrezione di elettroliti, acidi o basi che instaurano lambiente chimico adatto 4.Secrezione di acidi o Sali biliari necessari per la digestione dei lipidi 5.Trasporto dei prodotti della digestione dal lume intestinale al sangue o alla linfa

3 Considerando che un soggetto normale (peso 60 Kg) produce quotidianamente 20 g di urea, composto contenente Azoto. Questa perdita va reintegrata con altre sostanze azotate, quali le proteine. Poiché lurea è lespressione del catabolismo aminoacidico 20 g corrispondono a circa g di proteine. Questa è pertanto la quota che giornalmente tale soggetto dovrà introdurre.

4 Le proteine vengono degradate ad opera di enzimi idrolitici in grado di rompere i legami peptidici con cui gli aminoacidi sono utili tra loro. Questi enzimi sono conosciuti come: PeptidasiPeptidasi R 1 ---HN – C-- H R 2 C N-- C – H R 3 C N-- C – H R 3 O H C N– C-- H O H C N– C-- H O H C O H C O H OH

5 Si distinguono due tipi di proteasi: endopeptidasi che rompono legami peptici interni esopeptidasi che rompono legami peptidici esterni R 1 ---HN – C-- H R 2 C N-- C – H R 3 C N-- C – H R 3 O H C -OH H-- N– C-- H O H C -OH H-- N– C-- H O H C O H C O

6 1° Fase Nel cavo orale non avviene nessun processo digestivo a carico delle proteine, la 1° fase digestiva avviene nello stomaco ad opera di una endopeptidasi, la: PepsinaPepsina Si tratta di un enzima idrolitico che attacca i legami peptidici delle proteine alimentari, formati da aminoacidi aromatici (tirosina, fenilalanina)

7 Pepsina La pepsina viene prodotta in una forma inattiva (detta generalmente zimogeno), il: pepsinogeno dalle cellule adelomorfe della mucosa gastrica. Lattivazione del pepsinogeno a pepsina avviene auto-cataliticamente ad opera dellacido cloridrico prodotto dellambiente gastrico. Lattivazione consiste nel distacco di un peptide

8 La liberazione di HCl e pepsinogeno è sotto il controllo di un ormone enterico, chiamato: gastrina La gastrina è un ormone peptidico (formato da 17 Aa) viene prodotta dalle cellule della mucosa dellantro gastrico e la sua liberazione nel lume gastrico avviene quando arriva il cibo, tramite riflessi nervosi, che si generano in seguito alla distensione dello stomaco

9 Cellule mucosa - gastrina Ghiandola gastrica Cellule adelomorfe Bolo alimentare Gastrina PepsinogenoPepsinaHCl Stomaco Distensione dello stomaco

10 Il pH gastrico ha un valore di circa 2, quindi molto basso, ed è a questo valore di pH che agisce la pepsina. Il pH acido ha una duplice funzione: uccidere la maggior parte dei micro- organismi introdotti con il cibo uccidere la maggior parte dei micro- organismi introdotti con il cibo provocare la denaturazione delle proteine della dieta, che diventano più suscettibili allazione della pepsina provocare la denaturazione delle proteine della dieta, che diventano più suscettibili allazione della pepsina

11 I prodotti principali originatisi dallazione della pepsina sono: peptoni Grossi frammenti peptidici (peptoni) e alcuni piccoli peptidi e Aa liberi NH 2 COOH COOH Oligo peptidi + Aa NH 2 COOH COOH NH 2 Peptoni

12 Duodeno La digestione delle proteine continua nel duodeno. Il chimo acido (contenente i peptoni, gli oligo peptidi e Aa liberi) viene riversato nel duodeno e stimola alcune cellule epiteliali ad attività endocrina presenti in questo tratto Queste cellule producono due ormoni enterici: colecistochinina secretina

13 A livello duodenale il pH è ancora acido dovuto alla presenza del chimo intriso di HCl. Bisogna tamponare lacidità! I due ormoni agiscono: primariamente nel rilasciare soluzioni alcaline in grado di bloccare lacidità secondariamente stimolano il rilascio del succo pancreatico, ricco di enzimi digestivi

14 Colecistochinina La colecistochinina è un ormone di natura proteina (formato da 33 Aa) che agisce: sulla muscolatura liscia della cistifellea, stimolando la contrazione e la secrezione della bile che contiene sostanze di natura basica: Sali biliari, Bilirubina, Bicarbonati Sali biliari, Bilirubina, Bicarbonati Colesterolo, fosfolipidi Colesterolo, fosfolipidi Questi attraverso il dotto biliare (coledoco) si riversano nel duodeno

15 La secretina è un polipeptide formato da 27 Aa liberato dalle cellule epiteliali a secrezione endogena che agisce sul pancreas favorendo il rilascio del succo pancreatico. Questo contiene: Enzimi digestiviEnzimi digestivi (sia per le proteine, che per lipidi e zuccheri) Una elevata quantità di bicarbonati che rilasciati nel duodeno tamponano lacidità portando il pH a valori intorno a 6,5. Secretina

16 Proteasi pancreatiche Il succo pancreatico contiene tre zimogeni (proteasi inattive): Tripsinogeno Tripsinogeno Chimotrisinogeno Chimotrisinogeno Procarbossipettidasi Procarbossipettidasi I primi due sono delle endopeptidasi, lultimo e una esopeptidasi. Tutti e tre vengono trasformati in forma attiva nel duodeno.

17 enterocinasi prodotto dalle cellule duodenali allarrivo del chimo.Il fattore chiave per lattivazione di questi tre enzimi è lenzima: enterocinasi prodotto dalle cellule duodenali allarrivo del chimo. Si tratta di un enzima proteolitico che trasfoma:Si tratta di un enzima proteolitico che trasfoma: Tripsinogeno TripsinaTripsinogeno Tripsina La tripsina a sua volta attiva il:La tripsina a sua volta attiva il: Chimotripsinogeno ChimotripsinaChimotripsinogeno Chimotripsina e Procarbossipeptidasi CarbossipeptidasiProcarbossipeptidasi Carbossipeptidasi

18 2° Fase Il chimo contenente i peptoni viene aggredito da queste tre proteasi: la tripsina rompe i legami peptidici in cui sono coinvolti Aa basici (es: lisina) la chimotripsina rompe i legami peptidici in cui sono coinvolti Aa aromatici (es. tirosina) o a catena ramificata (es. leucina)

19 NH 2 COOHPeptoni Tripsina COOH COOH COOH COOH COOH COOH Chimotripsina

20 I peptidi formatisi dallazione della tripsina e chimotripsina vengono aggrediti alla fine dalla carbossipeptidasi che stacca uno alla volta gli Aa a partire dallestremità - COOH NH 2 COOH COOH Aa + NH 2 COOH nAa

21 Lazione combinata dei tre enzimi a livello duodenale porta alla liberazione di moltissimi Aa e alla formazione di piccoli peptidi (2-8 residui) che vengono ulteriormente digeriti da altri enzimi prodotti dalle cellule dellintestino tenue

22 Peptidasi intestinali Le cellule epiteliali intestinali producono due enzimi: AminopeptidasiAminopeptidasi, che distacca un Aa alla volta dallestremità –NH 2 DipeptidasiDipeptidasi che rompe il legame peptidico formato da due Aa. Gli Aa liberi formatisi vengono assorbiti dalle cellule epiteliali attraverso sistemi di trasporto proteici specifici.

23 NH 2 COOH COOH + Aa NH 2 COOH + Aa Aa --AaDipeptidasi Aa + Aa Aminopeptidasi Aminopeptidasi Aminopeptidasi

24 LumeCellulaSangue Na + Aa 3Na + 2K+2K+ Il meccanismo di trasporto degli Aa è simile a quello già visto per il rene, si tratta di un co-trasporto, in cui assieme allAa viene assorbito anche il Na+, che poi deve esssere buttato nel sangue con un meccanismo attivo

25 Destino Aa Gli Aa non possono venir immagazzinati, ma vengono utilizzati per riformare proteine tissutali. Pertanto dopo essere stati assorbiti dalle cellule enteriche, vengono immessi nel sangue (vena porta) e in tal modo distribuiti a tutte le cellule.

26 1° Fase I carboidrati introdotti con la dieta possono essere: monosaccaridi (glucosio, fruttosio) disaccaridi (lattosio, saccarosio) polisaccaridi (amido, glicogeno) I monosaccaridi non necessitano di alcun processo digestivo e vengono assorbiti tal quali a livello intestinale.

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28 I disaccaridi richiedono lintervento di particolari enzimi idrolitici, presenti sulla superficie delle cellule dellintestino tenue, che sono in grado di idrolizzarli e di assorbirli. I polisaccaridi invece richiedono lintervento di un enzima denominato: - Amilasi - Amilasi che è prodotto sia dalle ghiandole salivari che dal pancreas

29 Polisaccaridi Lamido è un polisaccaride di riserva delle piante è costituito da una miscela formata da un polisaccaride a catene lineare di molecole di glucosio legate con legami detto: AmilosioAmilosio e da un altro polisaccaride sempre di molecole di glucosio, ma a catena ramificata, con legami e denominato: AmilopectinaAmilopectina

30 AmilosioAmilosio Unità di glucosio

31 Amilopectina

32 Glicogeno E il polisaccaride animale con struttura chimica simile allamilopectina da cui differisce unicamente per quanto riguarda il numero di ramificazioni che risultano superiori a quelle dellamilopectina.

33 Cellulosa La cellulosa è un polisaccaride del glucosio (come lamido) però le molecole del glucosio sono unite con un legame β 1-4 anziché 1-4

34 Cavo orale Mentre il cibo viene masticato, l - amilasi presente nella saliva agisce sullamido scindendo i legami glicosidici 1 4 glicosidici. Lenzima agisce al centro della catena e solo su legami 1 4 Lenzima agisce a pH intorno alla neutralità

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36 Prodotti della digestione Se il cibo rimanesse nel cavo orale per un tempo prolungato, l -amilasi agirebbe completamente sullamido, ma poiché il cibo permane nel cavo orale per poco tempo, lamido viene parzialmente digerito e trasformato in frammenti più o meno lunghi chiamati: Malto-destrine o semplicemente destrine

37 Stomaco - duodeno Lazione dell - amilasi salivare si arresta quando il bolo alimentare entra nello stomaco, dove lambiente è molto acido. Quando il chimo gastrico entra nel duodeno i secreti pancreatici e biliari riportano il pH a valori vicino alla normalità

38 Duodeno Il chimo acido (contenente le destrine) viene riversato nel duodeno e stimola alcune cellule epiteliali ad attività endocrina, presenti in questo tratto Queste cellule producono due ormoni di origine pertanto enterica: colecistochinina secretina

39 A livello duodenale il pH è ancora acido dovuto alla presenza del chimo intriso di HCl. Bisogna tamponare lacidità! I due ormoni agiscono: primariamente nel rilasciare soluzioni alcaline in grado di bloccare lacidità secondariamente stimolano il rilascio del succo pancreatico, ricco di enzimi digestivi

40 Colecistochinina La colecistochinina è un ormone di natura proteina (formato da 33 Aa) che agisce: sulla muscolatura liscia della cistifellea, stimolando la contrazione e la secrezione della bile che contiene sostanze di natura basica: Sali biliari, Bilirubina, Bicarbonati Sali biliari, Bilirubina, Bicarbonati Colesterolo, fosfolipidi Colesterolo, fosfolipidi Questi attraverso il dotto biliare (coledoco) si riversano nel duodeno

41 La secretina è un polipeptide formato da 27 Aa liberato dalle cellule epiteliali a secrezione endogena che agisce sul pancreas favorendo il rilascio del succo pancreatico. Questo contiene: Enzimi digestiviEnzimi digestivi (sia per le proteine, che per lipidi e zuccheri) Una elevata quantità di bicarbonatiUna elevata quantità di bicarbonati che rilasciati nel duodeno tamponano lacidità portando il pH a valori intorno a 6,5. Secretina

42 Duodeno Nel succo pancreatico è presente una - amilasi identica a quella salivare. E questa - amilasi quella che agisce di fatto sui polisaccaridi e li trasforma in: Glucosio Maltotrioso (trisaccaride) Destrine limite (contenente legami 1 4 e 1 6) formate in media da 8 unità Maltosio (disaccaride del glucosio)

43 Prodotti idrolisi L - amilasi pancreatica è prodotta in grande eccesso rispetto alla quantità necessaria

44 Intestino tenue La cellulosa, che è un polisaccaride costituito da molecole di glucosio, ma con legami β 1 4, non viene aggredita dall -amilasi. La completa digestione dei di- e oligosaccaridi a monosaccaridi avviene ad opera di enzimi specifici locati sulla superficie delle cellule epiteliali dellintestino tenue.

45 EnzimaSubstratoProdotti Isomaltasi Destrine limite Glucosio Maltasi Maltosio (2) Maltotrioso (3) Glucosio Saccarasi SaccarosioGlucosioFruttosio Lattasi β 1 4 LattosioGlucosioGalattosio Trealasi RaffinosioGlucosioGalattosio

46 Meccanismo delle disaccaridasi

47 Assorbimento La scissione dei disaccaridi e lassorbimento dei monosaccaridi avviene soprattutto nei microvilli situati nella prima parte del digiuno. I più importanti prodotti della digestione dei di e polisaccaridi sono: Glucosio Fruttosio Galattosio

48 Assorbimento Lassorbimento dei monosaccaridi e di altri monosaccaridi di minor importanza avviene con un processo che richiede lintervento di carrier specifici e il coinvolgimento del Na +. Il Na + che entra nella cellula enterica assieme ai monosaccariodi viene subito trasferito nel sangue ad opera della pompa Na + /K + - ATP-asi.

49 Il meccanismo è molto simile a quello già visto per il rene: sia il glucosio che il galattosio vengono assorbiti in tal modo. Il fruttosio utilizza un altro sistema che non prevede lintervento del Na + Cellula enterica

50 Trasporto Gli zuccheri provenienti dallintestino sono di natura idrofilica, vengono riversati in capillari che confluiscono nella vena porta che raggiunge il fegato. Il fegato ne trattiene una grossa percentuale, mentre il rimanente viene distribuito alle altre cellule, sotto lo stretto controllo dellinsulina.

51 Generalità Un uomo adulto ingerisce giornalmente dai 60 ai 150 g di lipidi costituiti per il 90% da: Trigliceridi e per il rimanente 10% da: Fosfolipidi Colesterolo, esteri del colesterolo Acidi grassi liberi

52 Oltre a questi lipidi, indirettamente partecipano alla digestione altri lipidi che provengono dal metabolismo e in tal vengono riciclati dallorganismo. Infatti vengono riversati a livello duodenale con i secreti della bile anche: g di colesterolo 7 – 22 g di fosfatidil-colina (lecitina)

53 Problemi nella digestione dei lipidi La digestione dei lipidi è complessa in quanto: i trigliceridi, che costituiscono la quota predominante, sono insolubili in acqua; i fosfolipidi e il colesterolo sono più solubili, ma hanno la tendenza a formare complessi sovramolecolari difficilmente assorbibili

54 Problemi nella digestione Queste difficoltà vengono superate: aumentando la superficie di contatto tra fase acquosa e lipidica; mediante emulsionamento dei trigliceridi e loro stabilizzazione con molecole tensioattive;

55 Fasi della digestione La digestione dei lipidi si può riassumere in 7 fasi: Emulsionamento dei Trigliceridi (TG),Emulsionamento dei Trigliceridi (TG), Formazioni di micelle miste con i Sali biliari, fosfolipidi e colesteroloFormazioni di micelle miste con i Sali biliari, fosfolipidi e colesterolo Idrolisi dei trigliceridi ad opera della lipasi pancreaticaIdrolisi dei trigliceridi ad opera della lipasi pancreatica Assunzione dei prodotti di idrolisi da parte delle cellule entericheAssunzione dei prodotti di idrolisi da parte delle cellule enteriche Risintesi dei trigliceridi da parte delle cellule entericheRisintesi dei trigliceridi da parte delle cellule enteriche Formazione dei chilomicroni da parte delle cellule entericheFormazione dei chilomicroni da parte delle cellule enteriche Esocitosi dei chilomicroni ed immissione nella linfaEsocitosi dei chilomicroni ed immissione nella linfa

56 Trigliceridi (TG) Questi composti insolubili denominati anche grassi sono esteri del glicerolo con acidi grassi β

57 Lipasi Lenzima in grado di idrolizzare i TG si chiama: Lipasi pancreatica catalizza lidrolisi dei TG staccando con lacqua i due acidi grassi legati in posizione e, perché lazione sia efficace è necessaria la presenza di un fattore proteico denominato: Colipasi

58 Idrolisi TG β H2OH2O H2OH2O Lipasi Pancreatica

59 Prodotti idrolisi Per azione combinata della lipasi pancreatica e della colipasi i TG vengono trasformati in: Due acidi grassi Mono- gliceride Mono gliceride β 2 Acidi grassi

60 Digestione : 1° fase I movimenti peristaltici dello stomaco e del duodeno agitando il chimo gastrico, contribuiscono a emulsionare i grassi che si disperdono in microgoccioline. Lemulsione viene stabilizzata a livello del duodeno ad opera della bile con i suoi Sali biliari. Si formano pertanto degli aggregati denominati: micelle

61 Micelle Le micelle sono aggregati che si formano quando sostanza anfipatiche (contenenti residui polari e non polari) vengono poste in una soluzione acquosa Porzione Polare Porzione non Polare

62 I Sali biliari, i fosfolipidi e il colesterolo sono sostanze anfipatiche e pertanto a livello duodenale danno origine a micelle miste. Le componenti polari di queste molecole si orientano allesterno (verso lacqua) le porzioni non polari invece si orientano allinterno dellaggregato I TG essendo non polari occupano il core delle micelle

63 TG Emulsione Goccioline di emulsione Sali biliari Micelle Miste Micelle miste

64 Idrolisi – 3° fase Gli ormoni gastro – enterici stimolano il rilascio sia della bile che del succo pancreatico che contiene la lipasi e la colipasi. La colipasi si fissa sulle micelle miste creando uno spazio sulla superficie della micella in modo da ancorare la lipasi pancreatica permettendo in tal modo allenzima di svolgere la sua azione.

65 I prodotti della idrolisi della lipasi sono come si è visto il monogliceride e gli acidi grassi che rimangono allinterno della micella. Poiché il monogliceride e gli acidi grassi sono debolmente idrosolubili si sistemano sulla superficie della micella. Le micelle sono perciò il veicolo principale per il trasporto dei prodotti di idrolisi dei grassi alla superficie delle cellule enteriche

66 Assunzione – 4° fase Il passaggio dei prodotti della digestione dalle micelle alla mucosa intestinale è un processo passivo, per semplice diffusione. Allinterno della cellula enterica, i monogliceridi e gli acidi grassi (dopo che si sono legati ad una specifica proteina) vengono trasportati a livello del reticolo endoplasmatico dove vengono utilizzati per sintetizzare nuovi trigliceridi

67 Sintesi dei TG - enterici La risintesi di TG a livello enterico ha lo scopo di favorirne il trasporto. 2 Acidi grassi o 2 Acili 2 CoA -SH 2 Acil - CoA Monogligeride Trigliceride 2 CoA -SH

68 Chilomicroni – 6° fase apoproteineI TG risintetizzati che non hanno la stessa composizione di quelli introdotti con la dieta, si associano con i fosfolipidi e il colesterolo (anche loro di origine alimentare) e con speciali proteine dette apoproteine per dare origine ad aggregati lipo-proteici denominati: ChilomicroniChilomicroni

69 LipoproteinaOrigineTG % Pho % Col. + Col Ester. % Proteine % ChilomicroniIntestino Apo - proteina ComponenteFunzione A1ChilomicroniHa funzione di proteina costituente B - 48ChilomicroniServe per il rilascio dei chilomicroni dallintestino EChilomicroniInteragisce con il recettore epatico e ne favorisce la endocitosi

70 Destino dei Chilomicroni I chilomicroni vengono riversati nella linfa, impiegano circa 4-5 ore per arrivare nella vena succlavia ed immessi in circolo. La vita media di un chilomicrone (cioè da quando entra in circolo) è di circa 5 minuti Assume dalle HDL lapoproteina CII, viene riconosciuta dalla Lipo-protein-lipasi che aggredisce i TG formando Monogliceride ed acidi grassi che entrano nelle cellule adipose.

71 Fegato TGEs-ChPL Chilomicroni B48, A1, E Pareti dei capillari HDL A, CII TGEs-ChPL B48, A1, E CII Lipo pro teinlipasi TGEs-ChPL B48, A1, E CII Cellule adipose Mono gliceride e Acidi grassi Es-Ch B48, A1,E Remnants

72 Destino dei remnants In seguito alla perdita dei trigliceridi, i chilomicroni si raggrinzano e la nuova lipoproteina è più piccola contiene prevalentemente esteri del colesterolo queste nuove formazioni si chiamano remnants Questi vengono trasportati al fegato che li riconosce per lapo E, e per endocitosi vengono assorbiti.


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