Corso di laurea in Scienze Infermieristiche ed Ostetriche

Presentazione sul tema: "Corso di laurea in Scienze Infermieristiche ed Ostetriche"— Transcript della presentazione:

1 Corso di laurea in Scienze Infermieristiche ed Ostetriche
AA Biochimica Prof. Laura Mazzanti

2 Programma di Biochimica
Principali classi di composti organici. Reattività dei gruppi funzionali. L'equilibrio chimico. Le soluzioni. Acidi e basi. Il pH e i sistemi tampone. Bioenergetica e ossidazioni biologiche. Struttura e metabolismo molecole di interesse biomedico Aspetti biochimici della digestione degli alimenti. Ciclo alimentare Carboidrati: Glucosio, Fruttosio, Saccarosio, Amido, Cellulosa. Metabolismo del glicogeno. Gluconeogenesi. Controllo del glucosio ematico. Glicolisi. Fermentazioni. Ciclo di Krebs. Fosforilazione ossidativa. Proteine: del plasma, (Mioglobina, Emoglobina e trasporto dell’ossigeno), Enzimi e coenzimi. Vitamine. Vie di formazione dell’ammoniaca, urea, acido urico e pigmenti biliari. Lipidi: Acidi Grassi, Fosfolipidi, colesterolo, Lipoproteine e trasporto. Lipolisi, Corpi chetonici, lipogenesi, sintesi del colesterolo. Ormoni metabolici Significato dei principali parametri ematoclinici: glicemia, colesterolemia, GOT e GPT, bilirubinemia.

3 Per Ostetricia La Placenta: organizzazione di un tessuto speciale Metabolismo e dismetabolismo materno-fetale

4 Fra i vertebrati l’uomo è quello più sociale a tal punto da poter essere considerato l’unico ad aver sviluppato questa caratteristica. Questo aspetto ci riporta all’uso in biologia della cooperatività fra le cellule, che porta un network tessutale ad acquisire capacità che superano di gran lunga quelle della singola cellula.

5 Accumulo di ordine e di complessità
Lo schema presenta l’organizzazione delle varie strutture secondo una scala di complessità crescente verso l’alto; la complessità cresce assieme all’ordine del sistema. A sinistra una definizione dell’insieme, a destra alcune tipologie di componenti dell’insieme di quel livello.                                                                                                                               

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7 Gli alimenti sono sostanze che, immesse nel nostro corpo ne permettono la crescita e il mantenimento, fornendogli i materiali per i processi di costruzione e di riparazione. L’alimentazione della specie umana è basata sull’assunzione di organismi o porzioni di organismi, animali o vegetali o provenienti da altri animali che a loro volta si nutrono di vegetali. Gli animali compreso l’uomo sono organismi ETEROTROFI (esseri viventi che si nutrono di sostanze organiche già elaborate) che al contrario delle piante verdi, AUTOTROFI (organismi che si nutrono di sostanze inorganiche trasformandole in organiche), possono vivere introducendo tutti i costituenti organici essenziali per fornire loro l’energia necessaria alle attività, alla crescita ed al rinnovo dei tessuti attraverso il processo di digestione ed il conseguente assorbimento a livello cellulare.

8 E’ importante ricordare che: Nessun alimento, preso singolarmente, è in grado di soddisfare tutte le esigenze del nostro corpo. Ci sono delle molecole che l’uomo è incapace di sintetizzare e che devono essere introdotte con la dieta: le vitamine, i sali minerali o aminoacidi e acidi grassi essenziali.

9 La piramide alimentare
Zuccheri Grassi da condimento Uova, carne, pesce, legumi Latte e derivati (formaggi, yogurt) Frutta e ortaggi Cereali e tuberi Ciascun gruppo deve essere presente nella nostra dieta in modo proporzionale alla grandezza della sua sezione.

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11 FUNZIONE PLASTICA E’ svolta da quegli alimenti che procurano al corpo la materia  necessaria alla formazione e alla conservazione dei tessuti. Le sostanze con funzione plastica sono dette proteine. Le proteine sono nelle uova, nella carne, nel pesce e nei suoi derivati, nei legumi. Sono indispensabili durante la crescita. Oltre a formare tessuti li riparano dalla naturale usura che si verifica nel corso della vita.

12 FUNZIONE ENERGETICA: E’ svolta da quegli alimenti che forniscono al corpo l’ energia necessaria per tenersi in vita. I carboidrati (glucidi) e i grassi sono le sostanze che svolgono la funzione energetica. I carboidrati, contenuti nello zucchero, nel miele, nei cereali e nei loro derivati (pane, pasta, riso) servono per ottenere energia immediatamente disponibile. I grassi (lipidi), contenuti negli oli, nel latte e nei suoi derivati, nella carne e nel pesce, vengono immagazzinati sotto la pelle con funzione di restare e utilizzati solo in caso di necessità. I grassi permettono l'utilizzo delle vitamine disponibili come la A e la D, che proteggono l'organismo dalle infezioni e facilitano lo sviluppo delle ossa. Sono da consumare preferibilmente, ma non esclusivamente, quelli vegetali crudi.

13 FUNZIONE PROTETTIVA E REGOLATRICE
E’ svolta da quegli alimenti che favoriscono le funzioni vitali come ad esempio la crescita del corpo e la  difesa dalle malattie. La funzione protettiva è svolta dalle vitamine e dai sali minerali (ferro, calcio, sodio ecc ) che sono contenuti praticamente in tutti gli alimenti, nella frutta e verdura fresca. Fra i sali minerali, quelli di calcio e di fosforo, sono i principali componenti delle ossa, il ferro invece lo è dei globuli rossi, lo iodio svolge un ruolo importante nella crescita. La loro mancanza può essere causa di gravi disturbi. Una dieta variata è sufficiente per dare al corpo tutti i sali minerali di cui ha bisogno. Le vitamine sono sostanze necessarie per il buon funzionamento dell'organismo. Si trovano nella frutta e nella verdura fresca e vengono definite con il nome delle lettere dell'alfabeto: A; B; C; D ecc La loro insufficienza nell'alimentazione, mette a rischio il funzionamento di organi o di strutture.

14 UTILIZZAZIONE DELL'AMIDO NELLA ALIMENTAZIONE
L' amido, che è un polimero del glucosio (C6H10O5) si estrae macinando i semi dei cereali (farine) o raspando le patate (fecola). Per l'uomo rappresenta la più cospicua parte dei carboidrati alimentari, infatti la introduciamo sotto forma di: pane, pasta, pizza, dolci, patate Rappresenta un polisaccaride di riserva ed è formato da amilosio (catena non ramificata) ed amilopectina (catena ramificata)

15 La Digestione La prima digestione avviene in bocca e grazie alla masticazione e all’azione degli enzimi contenuti nelle ghiandole salivari, come la ptialina e la saliva, trasformano il cibo in bolo alimentare. Il bolo passa poi nell’esofago dove viene riscaldato se freddo e viceversa. Dopodiché attraverso il cardias giunge nello stomaco dove si mantiene due ore e grazie ai succhi gastrici viene digerito e diventa una massa fluida ed acida il chimo. Dopo passa nell’intestino tenue tramite il piloro che grazie alla bile vengono digeriti i grassi, poi passa attraverso l’intestino crasso e si trasforma in chilo e vengono assorbite le sostanze come acqua e proteine e le altre vengono trasformate in feci ed espulse tramite l’ano.

16 I lipidi alimentari sono costituiti più che altro da trigliceridi, in minima parte da fosfolipidi e colesterolo libero o esterificato. I trigliceridi vengono digeriti grazie alla lipasi pancreatica che idrolizza i legami estere tra glicerolo e acidi grassi nelle posizioni 1 e 3, formando 2-monogliceridi e acidi grass liberi. La lipasi viene resa attiva tramite il legame con un peptide pancreatico detto colipasi. Azione analoga viene svolta dalla fosfolipasi pancreatica sui glicerofosfolipidi. Anche il colesterolo esterificato viene idrolizzato, da un apposito enzima, in colesterolo libero e acidi grassi liberi. Prima che intervengano gli enzimi digestivi, le grosse gocce di grasso provenienti dagli alimenti, devono venir emulsionate, ridotte cioè a minutissime goccioline. Ciò avviene ad opera dei sali biliari, secreti dal fegato e raccolti nella cistifellea.

17 Per quanto riguarda i glucidi, le destrine, provenienti dalla parziale idrolisi dell'amido nella bocca, subiscono l'azione idrolitica della amilasi pancreatica e vengono trasformate in maltosi. Il maltosio e gli altri disaccaridi presenti nei cibi sono idrolizzati a monosaccaridi da specifiche disaccaridasi situate sull'orletto a spazzola degli enterociti. I peptidi provenienti dalla parziale digestione delle proteine nello stomaco vengono idrolizzati da una serie di enzimi di origine pancreatica che li trasformano in oligopeptidi, tripeptidi e dipeptidi: - tripsina (endopeptidasi), - chimotripsina (endopeptidasi), - carbossipeptidasi (esopeptidasi), - elastasi (endopeptidasi) anch'essi secreti in forma inattiva e attivati successivamente. L'idrolisi completa delle proteine nei singoli amminoacidi si ha grazie anche ad enzimi enterici:  amminopeptidasi (esopeptidasi), situata sull'orletto a spazzola e dipeptidasi e tripetidasi presenti nel citoplasma degli enterociti.

18 Il pancreas è un organo a doppia funzione: esocrina ed endocrina
Il pancreas è un organo a doppia funzione: esocrina ed endocrina. La sua funzione è importantissima, secerne infatti due ormoni ad azione antagonista che controllano l' omeostasi del glucosio, agendo sul fegato, sui muscoli e sul tessuto adiposo: questi ormoni sono l' insulina ed il glucagone , prodotti entrambi da gruppi di cellule del pancreas denominate isole di Langerhans.

19 L'assorbimento L'assorbimento dei nutrienti digeriti avviene con modalità diverse: - i prodotti della digestione dei lipidi (monogliceridi, acidi grassi, lisofosfolipidi, colesterolo libero e le vitamine liposolubili) formano micelle che entrano negli entrociti per semplice diffusione, - gli amminocidi, il glucosio e il galattosio, per varcare la membrana degli enterociti, richiedono un trasporto attivo (carrier proteico sodio dipendente), con consumo di energia, - gli altri monosaccaridi utilizzano carrier proteici, senza consumo di energia (diffusione facilitata). Con queste ultime due modalità vengono assorbite anche le vitamine idrosolubili Lungo il tenue si assorbe anche la maggior parte dell'acqua e dei minerali. I lipidi, con poche eccezioni, prendono la via linfatica, in forma di chilomicroni (lipoproteine), gli altri nutrienti la via ematica (sangue portale).

20 I processi digestivi hanno termine nell'intestino tenue, ma l'assorbimento di alcuni principi nutritivi, in particolare dell'acqua e dei minerali continua anche nel crasso. Ogni giorno nel canale digerente si riversano da 6 a 10 litri di acqua proveniente dalle bevande, dagli alimenti e dalle secrezioni. L'acqua viene assorbita nel tenue e in minor misura nel crasso con un meccanismo passivo seguendo per osmosi i monosaccaridi, gli ammioacidi e i Sali L'assorbimento intestinale dei minerali avviene con diverse modalità ed è condizionato dal tipo di alimenti che compongono il pasto: sodio, potassio e cloruro vengono assorbiti insieme all'acqua. Per l'assorbimento del calcio è necessaria la vitamina D. Nell'intestino crasso la flora batterica si riproduce attaccando la fibra, con formazione  di molecole volatili, gas e aumento della massa fecale. I batteri intestinali producono inoltre vitamine (gruppo B e K), che contribuiscono ad arricchire l'apporto alimentare.

21 Idrolisi ed assorbimento delle sostanze nutritizie

22 TRASPORTO DEL GLUCOSIO ALL'INTERNO DELL'ORGANISMO
Il glucosio (prodotto dalla digestione dell'amido) immesso nel circolo sanguigno, viene trasportato dalla vena porta al fegato, che è in grado di accumularlo sotto forma di glicogeno (polisaccaride di riserva) quindi a tutte le cellule dell'organismo, per poter essere ossidato

23 Il glicogeno Il glicogeno rappresenta una riserva di carboidrati dalla quale possono essere liberati glucosio-6-P e glucosio. L’organismo può immagazzinare fino a 450 g di glicogeno di cui circa due terzi nel fegato e il restante nella muscolatura. Il glicogeno del fegato serve soprattutto a mantenere costante il livello ematico di glucosio. Il glicogeno dei muscoli è invece una riserva energetica

24 Combustione cellulare del glucosio
Il glucosio viene ceduto dal sangue alle cellule. All'interno di esse, nei mitocondri, avviene la combustione del glucosio in presenza di ossigeno secondo la seguente reazione  C6H12O6 + 6O2             6CO2 + 6H2O sviluppo di energia L'energia liberata sottoforma di ATP sarà utilizzata per svolgere le funzioni vitali

25 La glicolisi Il ciclo di Krebs

26 La catena respiratoria

27 L'ATP sintasi                                         

28 Buon lavoro

29 Glucidi

30 “ Posso resistere a tutto tranne che alle tentazioni.„
Oscar Wilde

31 Il carbonio e le sue specie chimiche
L'importanza del carbonio è legata essenzialmente alla sua presenza negli organismi viventi (ciclo biologico del carbonio): la vita, nelle forme a noi note, si basa infatti sui composti del carbonio. Gli organismi viventi hanno, infatti, il carbonio come elemento chiave in tutte le loro molecole principali e caratterizzanti e, in particolare, in tutte le macromolecole. Non sono molti gli elementi chimici che possono aspirare al ruolo di protagonista nel partecipare alla costruzione di strutture molecolari elaborate che, ordinate secondo una gerarchia-molecolare di crescente complessità, sono destinate a formare sistemi biologici ben organizzati come i viventi (modalità di descrizione dei sistemi complessi).

32 Soltanto il carbonio, con quattro elettroni per atomo disponibili per formare quattro legami covalenti, può costruire l'impalcatura necessaria alla costruzione di molecole stabili, di grandi e diverse dimensioni e forme, con una grande varietà di gruppi funzionali. Queste proprietà caratteristiche hanno la loro origine nella posizione centrale del carbonio nel sistema periodico.

33 Il carbonio occupa una posizione al centro del secondo periodo del sistema periodico degli elementi chimici e possiede esattamente metà degli elettroni necessari per riempire le sue orbite elettroniche più esterne. Sono sinteticamente rappresentate alcune tipologie di catene caratteristiche di varie sostanze organiche: catene lineari catene ramificate catene cicliche catene con legami doppi Nelle sostanze organiche possono essere presenti più tipi di catene contemporaneamente.

34 Gruppi funzionali Sono rappresentati alcuni dei più importanti gruppi funzionali (gruppi di atomi collegati tra loro che danno caratteristiche chimiche specifiche alle molecole in cui sono presenti). I gruppi funzionali sono stati raggruppati sulla base degli atomi legati a C. Per alcuni sono indicati esempi di molecole in cui sono presenti (per esempio la cisteina per il gruppo funzionale CSH) o pirimidine e purine per strutture costruite con C ed N

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36 Cn(H2O)n Glucidi da GLUCOS = dolce I più semplici hanno sapore dolce
Glucidi vengono impropriamente chiamati anche carboidrati perché sono composti organici contenenti idrogeno e ossigeno combinati al carbonio nelle stesse proporzioni della molecola d'acqua (H2O). Hanno formula generale Cn(H2O)n da cui Idrati di carbonio o carboidrati Si distinguono tre tipi di glucidi: i più semplici sono chiamati monosaccaridi se sono costituiti da una sola molecola oppure oligosaccaridi se sono composti da 2 a 10 molecole; molti di questi carboidrati semplici hanno sapore dolce e per questo motivo spesso sono anche chiamati zuccheri. I carboidrati composti da più di 10 molecole di monosaccaridi vengono invece chiamati polisaccaridi. MONOSACCARIDI DISACCARIDI – OLIGOSACCARIDI POLISACCARIDI omosaccaridi eterosaccaridi

37 MONOSACCARIDI I monosaccaridi più importanti sono il glucosio (il comune zucchero da tavola, lo stesso che circola nel nostro sangue) e il fruttosio. aldosi -C--H O || chetosi -C- O || Forme D e forme L Forme alfa e forme beta Triosi -C-C-C- Tetrosi –C-C-C-C- Pentosi –C-C-C-C-C- Esosi -C-C-C-C-C-C-

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39 MONOSACCARIDI PENTOSI
Ribosio (e desossiribosio): acidi nucleici – ATP - coenzimi Chetopentoso – anello a 5 atomi ESOSI Glucosio: piante (fotosintesi) – sangue – carburante cellule Aldoesoso – anello a 6 atomi Fruttosio: miele - frutta - presente nel saccarosio Chetoesoso – anello a 5 atomi Galattosio: strutture nervose – presente nel lattosio Aldoesoso – anello a 6 atomi Mannosio: frassino della manna – presente in polisaccaridi Aldoesoso – anello a 6 atomi

40 DISACCARIDI Saccarosio: comune zucchero da cucina – barbabietola e canna Glucosio + Fruttosio Lattosio: latte Glucosio + Galattosio Maltosio: malto di birra – degradazione amido Glucosio + Glucosio – legame alfa- 1,4 Cellobiosio: degradazione cellulosa Glucosio + Glucosio – legame beta - legame alfa - 1,2 - legame beta - 1,6

41 POLISACCARIDI Amido: tuberi, semi, frutti, piante (carboidrato di riserva vegetale) Funzione di riserva Glucosio legami alfa 1,4 – 1,6 amilosio amilopectina Glicogeno: fegato, muscoli (tipico carboidrato di riserva animale) Cellulosa: piante (funzione strutturale, glucosio – legami beta 1,4)

42 Fonti alimentari principali Prodotti della digestione
Principali glucidi  Fonti alimentari principali Digeribilità Prodotti della digestione Monosaccaridi Glucosio Frutta e miele Ottima Fruttosio Disaccaridi Saccarosio Canne e barbabietole da zucchero Glucosio e  Fruttosio Lattosio Latte e latticini Incompleta negli adulti Glucosio e Galattosio Polisaccaridi Amido e destrine Cereali, tuberi, legumi, ecc. Glicogeno Carne e pesce Inulina Topinambur e cipolle Parziale Mannosani Legumi Molto bassa Mannosio Pentosani Frutta e gomme Pentosi Cellulosa Foglie e gambi di vegetali,involucro esterno di semi (crusca),cereali integrali,legumi,frutta Digeribili parzialmente per azione dei batteri nell'intestino crasso Pectine Frutta, carote, patate dolci Galattosio Arabinosio

43 POTERE DOLCIFICANTE Saccarina 40000 Aspartame 20000 Fruttosio 150
SACCAROSIO 100 Glucosio Maltosio Galattosio Lattosio

44 FUNZIONI nell’organismo umano
Energia immediata (glucosio) ENERGETICA 1 g = 4 kcal Energia di riserva (glicogeno) Glicolipidi e glicoproteine delle membrane cellulari Acidi nucleici STRUTTURALE REGOLATRICE Gli oligosaccaridi sulla superficie della cellula servono da segnali ALTRE FUNZIONI PARTICOLARI Acido jaluronico – condroitine - eparina

45 LARN 50% complessi 10% semplici

46 FIBRA Glucidi non disponibili INSOLUBILE SOLUBILE Pectine Gomme
Mucillagini Polisaccaridi alghe Cellulosa Emicellulose lignina

47 DIGESTIONE DELL’AMIDO
I carboidrati sono la principale fonte di energia per i processi organici, in quanto forniscono il glucosio come combustibile, risparmiando quindi le proteine. La loro digestione inizia nella bocca. Quando le sostanze contenenti amido vengono masticate, l’amilasi salivare (un enzima secreto dalla ghiandola parotide), inizia la scissione dell'amido in glucosio e maltosio. Quando il cibo giunge nello stomaco, l'acidità gastrica neutralizza l'amilasi ed i carboidrati, insieme ad altri nutrienti, vengono spinti nell'intestino tenue dove si verifica gran parte della loro digestione. Altri enzimi, come ad esempio l'amilasi pancreatica, raggiungono il duodeno attraverso i dotti pancreatici e continuano la scissione dell'amido in glucosio e maltosio.

48 La superficie della mucosa dell'intestino tenue è caratterizzata dalla presenza di particolari strutture chiamate villi e microvilli che aumentano notevolmente la superficie di assorbimento: infatti circa il 90% dei nutrienti contenuti negli alimenti digeriti è assorbito a questo livello. Una volta assorbiti, il glucosio e gli altri zuccheri semplici vengono trasportati nel fegato attraverso la circolazione sanguigna e qui gli altri zuccheri semplici sono convertiti in glucosio che viene conservato sotto forma di glicogeno. In caso di bisogno, i depositi di glicogeno nel fegato o nel muscolo scheletrico possono essere nuovamente scissi (processo di glicolisi), con conseguente rilascio di glucosio nel sangue.

49 DIGESTIONE DELL’AMIDO
Amilasi salivare DESTRINE Amilasi pancreatica MALTOSIO Enzimi parete intestinale GLUCOSIO Vena porta DISACCARIDI DIGESTIONE DEI DISACCARIDI Enzimi parete intestinale MONOSACCARIDI Vena porta

50 METABOLISMO DEI GLUCIDI
CATABOLISMO ANABOLISMO Glicogeno Acido piruvico gluconeogenesi fegato e muscoli glicogenolisi fegato Glucosio Glucosio tutte le cellule fegato e muscoli glicolisi glicogenosintesi Acido piruvico Glicogeno glicolisi anaerobia glicolisi aerobia Acido lattico AcetilCoA + 2 ATP CO2 H2O + 38 ATP

51 La glicemia, cioè il livello ematico di glucosio, è regolata dall'insulina (ormone prodotto dal pancreas) secondo il fabbisogno corporeo. L'insulina può: stimolare la trasformazione del glucosio in glicogeno, come riserva di energia a pronto rilascio; 2) stimolare la trasformazione del glucosio in lipidi, costituendo una riserva energetica a lungo termine nel tessuto adiposo; 3) stimolare il passaggio del glucosio nelle cellule per fornire l'energia cellulare necessaria.

52 All’interno delle cellule il glucosio, se è presente ossigeno in quantità sufficiente, viene usato per produrre le importanti molecole energetiche di ATP (adenosina trifosfato) attraverso un complesso processo chimico definito ciclo di Krebs : questa appena descritta è la cosiddetta glicolisi aerobica, che è molto efficiente e determina la produzione di 38 molecole di ATP , oltre che acqua e anidride carbonica. Quando invece l'ossigeno non è disponibile o è disponibilie solo in scarsa quantità, come nel caso di attività fisica notevole e prolungata, si avvia un processo chimico poco efficiente che porta alla produzione di acido lattico e solo 2 molecole di ATP. L'acido lattico viene poi ritrasportato al fegato, dove viene convertito in glicogeno attraverso il cosiddetto ciclo di Cori. Tutto questo processo viene chiamato glicolisi anaerobica.

53 Fa che il cibo sia la tua medicina e che la medicina sia il tuo cibo
(Ippocrate, ca a.C, medico greco)