I principi nutritivi

EnergeticiPlastici

RegolatoriCarboidrati

ProteineGrassi

Sali mineraliVitamine

I principi nutritiviI principi nutritivi

• Si tratta delle sostanze assunte durante il processo della nutrizione e possono essere sostanze molto differenti tra loro, comprendendo sia sostanze regolatrici, sia materiali costituenti, sia molecole energetiche

• Sono indispensabili per la vita di ogni essere vivente e proprio in base al loro destino si dividono in– Energetici – Plastici– Regolatori

Energetici

• Forniscono energia per il mantenimento delle funzioni vitali e per le attività corporee

• Sono diverse a seconda dell’organismo considerato

• Autotrofo: in particolare i vegetali che richiedono energia solare per crescere

• Eterotrofo: che richiedono come forma energetica sostanze chimiche. In particolare i chemioorganotrofi, ossia animali e molti batteri, che sfruttano molecole ad alta energia formate dagli autotrofi, soprattutto zuccheri e lipidi

Plastici

• Si tratta soprattutto delle proteine: queste sono costituite da molecole semplici chiamate amminoacidi

• In natura esistono solo 20 amminoacidi, poco più della metà noi siamo capaci di costruirli da soli, ma il resto dobbiamo necessariamente acquisirli con l’alimentazione (amminoacidi essenziali)

• Ci servono per sostituire le proteine nostre che, con l’uso quotidiano, hanno perso efficacia o si sono guastate

Regolatori

• Viene svolta soprattutto da acqua, vitamine e sali minerali– Acqua: trasporta la maggioranza delle

sostanze nutritive, partecipa alle reazioni chimiche e viene utilizzata dal nostro organismo per regolare la temperatura

– Vitamine: hanno la funzione di co-regolare moltissimi processi metabolici (vedi oltre)

– Sali minerali: attivano processi chimici, regolano la pressione cellulare e sanguigna ma soprattutto sono responsabili del passaggio del messaggio nervoso (vedi oltre)

CarboidratiCarboidrati

• Chiamati anche zuccheri o glucidi• Si dividono in semplici o complessi• A seconda della quantità di molecole semplici che

formano il carboidrato parliamo di– Monosaccaridi (composti solo da una molecola, come il

glucosio)– Disaccaridi (composti da 2 molecole, come il lattosio, formato da

galattosio e glucosio)– Oligosaccaridi (composti da poche molecole semplici)– Polisaccaridi (composti da tante molecole, come la cellulosa e

l’amido, composti da glucosio)

• Hanno diverse funzioni biologiche– Energetica (ad esempio il glucosio, il fruttosio, l’amido, ……)– Strutturale (ad esempio la cellulosa)

ProteineProteine

• Sono dette anche protidi• Sono normalmente grandi molecole formate da

una o diverse catene di decine di amminoacidi• Molte le funzioni

– Catalizzano reazioni biochimiche– Hanno funzioni strutturali– Hanno funzioni meccaniche– Sono fondamentali nella risposta immunitaria– Trasportano molecole– Fanno da mediatori nella trasmissione di segnali

cellulari

Proteine semplici

• Costituite solo da catene amminoacidiche• Collagene: costituisce la parte più dura del tessuto

connettivo• Elastina: consente al tessuto connettivo e alle mucose di

avere un comportamento elastico• Cheratina: componente principale dell’epidermide• Istoni: rendono il DNA più robusto• Albumine: proteine di trasporto di grassi e altre molecole

altrimenti immobili• Globuline: contribuiscono alla difesa immunitaria• Emoglobina: trasporta ossigeno nel sangue• Clorofilla: capace di trasformare energia luminosa in

energia chimica

Proteine coniugate

• Costituite da catene di amminoacidi e da un gruppo protetico

• Emoglobine: trasportano O2 e CO2 nel sangue. Composte da catene amminoacidiche e gruppo eme con Fe

• Clorofille: convertono l’energia solare in energia chimica. Composte da catene amminoacidiche e gruppo tetrapirrolico con Mg

• Opsine: in grado di assorbire la luce e trasmettere il segnale al sistema nervoso. Sono sensibili alle diverse radiazioni luminose

Gli amminoacidi

• Si tratta delle unità strutturali primarie delle proteine. In pratica si tratta delle singole perle che formano la collana (proteina)

• Il legame che unisce i singoli amminoacidi è detto legame peptidico (vd oltre)

• Durante la digestione è soprattutto nello stomaco che i singoli legami peptidici vengono rotti, liberando gli amminoacidi liberi

• La struttura complessiva dell’amminoacido si ripete tra i diversi peptidi, con un gruppo amminico, un gruppo carbossilico e un atomo di idrogeno, tutti legati ad un atomo di carbonio centrale. Ciò che differenzia i differenti amminoacidi è il gruppo radicale: 20 possibili gruppi radicali danno origine a 20 amminoacidi differenti

Struttura dell’aminoacido

Formazione del legame peptidico con formazione di molecola d’acqua

• Sono definiti amminoacidi essenziali quelli utilizzati dall’organismo ma non sintetizzabili dallo stesso

• In un adulto sono otto: fenilalanina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano e valina.

• Nel periodo dell’accrescimento va aggiunta istidina• Sono considerati semiessenziali cisteina e tirosina,

perché sintetizzati a partire metionina e fenilalanina• Sono considerati condizionamente essenziali arginina,

glicina, glutammina, prolina e taurina in quanto fondamentali per l’omeostasi

• Arginina inoltre sembra essere precursore dell’ossido nitrico (monossido di azoto), mediatore di processi di vasodilatazione e trasmissione di impulsi nervosi

Grassi o lipidiGrassi o lipidi• Composti organici largamente diffusi in natura• Sono insolubili in acqua e quindi sono detti

idrofobi• Sono solubili in solventi organici, alcool e

acetone• Sono composti solo da atomi di carbonio e

idrogeno, con pochissimi atomi di ossigeno• Alcuni lipidi hanno una regione idrofila, dovuta

alla presenza di atomi di fosforo: si tratta dei fosfolipidi, costituenti fondamentali delle membrane cellulari

• In presenza di NaOH e KOH, i grassi formano saponi (saponificazione), nel primo caso saponi duri, nel secondo caso detersivi liquidi

Sali mineraliSali minerali

saline

Si tratta di composti inorganici, quindi privi di carbonio organicato.

Il termine Sali minerali ha un’origine storica, anche se un tempo era utilizzato in modo molto generico.

Da secoli sono utilizzati anche come conservanti, come nel caso del cloruro di sodio, o come disinfettanti, come per lo zolfo (che non è un sale ma per molto tempo è stato definito come tale.

La capacità di conservare i cibi è dovuta alla possibilità di richiamare acqua dai tessuti degli alimenti

VitamineVitamine

• Sostanze organiche, assunte con gli alimenti, indispensabili a noi, che siamo incapaci di sintetizzarle

• Sono classificati come micronutrienti, anche perché la dose quotidiana è nell’ordine dei milionesimi di grammo (mg)

• Le vitamine vengono perse in parte o del tutto con la cottura dell’alimento

• Le vitamine vengono classificate in– Liposolubili (A, D, E, K, F)– Idrosolubili (C, B1, B2, B5, B6, PP, B12, …..)

Vitamine idrosolubili

Vitamina B1 o tiamina

• Scoperta nel 1926• Ha un ruolo fondamentale nel processo della

respirazione in cui si comporta come coenzima partecipando al processo di conversione del glucosio in energia

• Viene assorbita soprattutto nel duodeno• Si trova in alimenti sia di origine animale (fegato,

rene, cervello e intestino), che vegetale, soprattutto in legumi e nei germi dei cereali; fonte importante il lievito di birra

Vitamina B2 o riboflavina

• Scoperta nel 1927• Poco solubile in acqua, abbastanza stabile alla

cottura, si deteriora alla luce• Nel sangue viene trasportata dalle albumine e si

lega alle immunoglobuline A, G ed M. Nel fegato viene trasformata in coenzima

• Una parte, circa il 12%, viene eliminata con le urine

• È anche un additivo alimentare identificato con la sigla E101

• È una vitamina ben presente in natura, si trova soprattutto nel latte, nelle parti in crescita dei vegetali, nell’albume dell’uovo, in fegato, rene e cuore

• La carenza di questa vitamina porta ad alterazioni mitocondriali (a livello cellulare) e a livello macroscopico si rileva l’arresto della crescita, lesioni delle mucose e dell’epitelio dell’occhio, dell’apparato gastointestinale.

• Si ha dolore e bruciore a labbra, lingua e bocca, difficoltà a degluttire e masticare, pallore, dermatite seborroica. Inoltre ci può essere lacrimazione, bruciore e prurito oculare e diminuzione dell’acutezza visiva

Vitamina B3 o PP o niacina

• Scoperta nel 1937, con questo nome si intendono sia l’acido nicotinico, sia la nicotinammide

• Solubile in acqua, resistente al calore, alla luce, alle basi e all’ossigeno

• Viene assorbita sia nello stomaco che nell’intestino

• Mentre la nicotinammide si trova in alimenti di origine animale, l’acido nicotinico sono presenti soprattutto nei vegetali. Vitamina ben presente in carni, cereali e lievito di birra. Poco presente nelle verdure

• La carenza di questa vitamina porta alla pellagra

Vitamina B5 o acido pantotenico

• Individuata nel 1936 perché la sua carenza causava la pellagra dei polli; sintetizzata nel 1946

• Vitamina instabile al calore, in ambiente acido o alcalino

• Fa parte del CoA• Ben presente in molti alimenti, in particolare in

fegato, lievito di birra, crusca di frumento, pappa reale. In minor misura in semi di girasole, soia, uova e legumi

• Data la sua ampia disponibilità non si conoscono effetti sulla sua carenza

Vitamina B6 o piridossina

• Scoperta nel 1935 quale fattore per prevenire la pellagra dei ratti

• Una volta penetrata nel sangue attraverso il digiuno, si lega all’albumina

• Vitamina presente sia in vegetali che animali• La carenza di questa vitamina è rara ma studi su

volontari che hanno assunto un antagonista vitaminico hanno dimostrato che si hanno fenomeni di depressione, nausea, vomito, dermatite seborroica, lesione delle mucose.

• In neonati nutriti con latte in polvere privo di vit.B6 si sono avuti fenomeni di convulsioni

Vitamina B8 o H o biotina

• Scoperta nel 1931• Solubile in acqua, resistente a calore, acidi e

basi; si decompone a contatto con ossidanti e per azione della luce

• Assorbita a livello di ileo e digiuno• Ha una funzione di coenzima • Si trova nel latte, latticini e tuorli, ma in quantità

più modeste è presente in moltissimi alimenti. Prodotta in quantità elevate anche da batteri intestinali

• Stati di carenza rari

Vitamina B9 o acido folico

• Scoperto nel 1939• Idrosolubile è stabile in ambienti secchi e in assenza di luce e

ossigeno• Fondamentale per tutte le reazioni di sintesi, riparazione e

metilazione del DNA• Dato a volte ai bambini per prevenire stati di anemia• L’uso regolare oggi, a partire da 1 mese prima del concepimento

fino a in farine usate in età neonatale ha ridotto notevolmente le malformazioni neonatali, in particolare di quelle a carico del sistema nervoso centrale

• Il latte, parzialmente povero in folati, è ricco di questa vitamina se lo si fa fermentare

• Vitamina carente nei paesi sottosviluppati• La carenza porta ad anemie macrocitiche, alterazione della cute e

delle mucose e disturbi gastrointestinali.• Nelle donne in gravidanza aumenta la possibilità di avere figli con

spina bifida o di anencefalia

Vitamina B12 o cobalamina

• Isolata nel 1948, dopo oltre 20 anni di ricerche per cercare la cura per l’anemia perniciosa

• Solubile in acqua, è legata ad un atomo di cobalto, elemento estremamente tossico in altri contesti

• Associata a proteine negli alimenti, viene liberata nello stomaco durante la digestione

• Viene inglobato nelle cellule delle mucose dell’ileo• Presente in quantità adeguata in prodotti di origine

animale: in natura è prodotta da batteri ma una dieta vegana deve prevedere integratori vitaminici perché sulle verdure il lavaggio delle stesse elimina molta vitamina

• La carenza provoca anemia perniciosa (carenza di globuli bianchi con compromissione del sistema nervoso), mentre la carenza di a.folico provoca solo anemia

Vitamina C o acido ascorbico

• La sua storia parte dalla lotta allo scorbuto, malattia che colpiva i marinai rimasti troppo tempo senza cibo fresco. Tale patologia era conosciuta fin dal V secolo a.C. in Grecia.

• Nel XVI secolo si scopre che l’assunzione di cibi freschi, in particolare frutta e verdura, ed estratto di aghi di pino.

• Un medico inglese, James Lind, provò nel 1747, a curare 12 marinai affetti da scorbuto con differenti alimenti, arrivando a provare che arance e limoni avevano la capacità di prevenire la malattia. 50 anni dopo la marina inglese stabilì di aggiungere l’obbligo di tenere una scorta di limoni sulle navi reali.

• Vari studi hanno portato alla scoperta che gli alimenti anti-scorbuto erano tanti e differenti

• James Cook, per effettuare il suo viaggio di circumnavigazione del pianeta, si portò una scorta di crauti

• Nel 1921 venne isolato il composto antiscorbuto e chiamato vitamina C

• Se viene aggiunto come antiossidante l’acido ascorbico viene indicato con la sigla E300

• La vitamina C consente un corretto funzionamento del sistema immunitario e la sintesi del collagene, in grado di rinforzare vasi sanguigni, pelle, muscoli e ossa

• È presente in alimenti a foglia verde, peperoni, pomodori, kiwi e agrumi.

• Viene in parte persa con la cottura e con la conservazione dell’alimento in contenitori a base di rame

Vitamine liposolubili

Vitamina A o retinolo

• Vitamina liposolubile, è presente in molte forme differenti chiamate retinoidi (1500 tra naturali e sintetici) e carotenoidi (600 tipi diversi di cui solo un 10% hanno proprietà attività provitaminica)

• Nel 1913 due ricercatori, McCollum e Davis, dimostrarono l’esistenza di un fattore liposolubile (quindi diverso dalla vitamina B) fondamentale nella crescita dei ratti. Venne chiamato vitamina C

• Nel 1917 Drummond dimostrò l’importanza per la crescita dei bambini e la comparsa di disturbi visivi negli adulti ma solo nel 1929 si comprese che l’assunzione dall’esterno non è di vitamina attiva, ma di un precursore che deve venire attivato.

• Negli alimenti di origine animali si trova soprattutto retinolo, mentre nei vegetali si trovano i carotenoidi

• L’assorbimento intestinale è soprattutto per diffusione e si va da un 5 al 50% del quantitativo presente negli alimenti

• Alimenti ricchi di questa vitamina sono soprattutto quelli di origine animale, soprattutto fegato e milza, poi latte e derivati, uova. Per non ingerire grandi quantità di colesterolo, è consigliabile utilizzare pesce (un tempo si usava olio di fegato di merluzzo, 8 volte più concentrato che nelle carote). Ben presente anche nei vegetali (meglio scegliere quelli che si possono mangiare crudi come albicocche e pomodori)

• La carenza di vitamina A porta a crescita ritardata o inibita, deformazione ossea, modifiche di epiteli e organi riproduttivi. Difficoltà di visione notturna.

Vitamina D o ergocalciferolo o colecalciferolo

• Si tratta di pro-ormoni liposolubili• Ergocalciferolo (vit.D2) è di provenienza vegetale• Colecalciferolo (vit.D3) è di origine animale• Possiamo ottenere la vitamina D mediante esposizione

solare, ma è in forma non biologicamente attiva• Scoperta nel 1919 a seguito dell’osservazione che

bambini affetti da rachitismo potevano guarire da tale malattia a seguito di esposizione alla luce solare

• In estate, la sovraproduzione di vitamina D porta ad un accumulo che consente di avere a disposizione tale composto anche in inverno

• La vitamina D favorisce il riassorbimento di calcio a livello renale, l’assorbimento intestinale di calcio e fosforo e i processi di mineralizzazione delle ossa.

• La regolazione dei livelli di calcio e fosforo avviene in collaborazione con due ormoni importanti: la calcitonina (che favorisce l’eliminazione urinaria del calcio e la deposizione di questo nelle ossa) e il paratormone (inibisce il riassorbimento renale dei fosfati, aumenta quello del calcio e promuove il rilascio di calcio dalle ossa)

• La carenza porta a rachitismo nei bambini, osteomalacia negli adulti, debolezza muscolare e deformazione ossea

Vitamina E o tocoferolo

• Scoperta nel 1922• Potente antiossidante presente in molti olii• Previene l’ossidazione degli acidi grassi polinsaturi• Questo significa che mantiene integre le membrane

cellulari, soprattutto degli eritrociti, particolarmente sottoposti a stress ossidativo

• Presente in alimenti di origine vegetale, innanzitutto semi quali nocciole, noci, mandorle

• Viene persa in parte con la cottura• La carenza di vit.E è rara per la possibilità di

immagazzinarla nel fegato, ma la carenza porta a anemia emolitica e edemi agli arti inferiori

Vitamina K o naftochinone

• Identificata nel 1935• Si trova sia negli alimenti vegetali, sia in quelli animali e

in più viene sintetizzata dai batteri intestinali• Tra i vegetali soprattutto nei cavoli, spinaci, legumi, the

verde• Tra gli animali nel fegato e uova.• Le carenze di questa vitamina sono molto rare, vista la

sua grande diffusione. Negli adulti ci può essere carenza a seguito di alterazione della bile

• La carenza porta ad un aumento di tempo di coagulazione per diminuzione di protrombina, con presenza di petecchie per arrivare anche a grandi emorragie

Vitamina Q o ubichinone

• Chiamata anche coenzima Q

• È presente nei mitocondri dove svolge il suo compito nella produzione di energia come trasportatore di elettroni

• Identificato nel 1958

• Viene utilizzato anche in medicina per i benefici ottenuti sul cuore dopo un arresto cardiaco; sembra possa avere effetti positivi sul morbo di Parkinson

Vitamina F o acido linoleico

• Fondamentale nella formazione di membrane cellulare, le mantiene fluide ed elastiche, soprattutto quelle alteriose

• La carenza provoca un’alterazione del trasporto ionico attraverso la membrana e una diminuzione nella produzione di prostaglandine (ormoni fondamentali nell’attività degli organi sessuali). Si manifesta con secchezza e desquamazioni cutanee, malattie cardiovascolari, alterato sviluppo del sistema nervoso.

• Ovviamente i maggiori danni avvengono per le donne in periodo di gravidanza e neonati

Malattie causate dalla carenza di vitamine

• Beri beri: malattia causata da scarsità di vitamina B1, dovuta a dieta carente, intossicazione da alcool, ipertiroidismo, gravidanza, allattamento o febbre

• La malattia è dovuta alla mancanza di energia per la non conversione del glucosio in energia e l’impossibilità da parte delle cellule di poter utilizzare glucosio

• I danni sono principalmente al sistema nervoso con estensione al sistema cardiovascolare.

• Si passa poi a manifestazioni simili alla polinevrite (affezione infiammatoria di molti nervi)

• Si inizia con mancanza di appetito e facili indigestioni e diminuzioni di acido cloridrico gastrico

• Si passa poi a fatica, irritabilità, mancanza di memoria e dolore ai nervi periferici, con senso di bruciore ai piedi

• La morte arriva per collasso cardiocircolatorio

• Pellagra: malattia causata da carenza di vitamine del gruppo B, PP o di triptofano

• Malattia molto diffuso in Nord Italia nel XVIII e XIX secolo, soprattutto nelle zone alpine.

• Il termine fu usato da Frapolli in un libro di medicina della seconda metà del 1700 e si rifaceva al dialetto milanese per indicare la caratteristica più evidente

• All’inizio le prime ricerche scientifiche (tra il 1770 e il 1805) sembravano puntare sull’uso eccessivo dei contadini di farina di mais. In realtà la causa era da ricercare proprio nel fatto che le popolazioni più povere si nutrivano solo di polenta, senza nessun condimento.

• Solo nel 1937 si giunse alla conclusione che la malattia era dovuta alla mancanza di un fattore che venne chiamato Pellagra Preventing o PP

• Causa demenza, forte dermatite e diarrea, fino alla morte

• Rachitismo: malattia tipica dell’età pediatrica causata da un difetto di calcificazione ossea

• È dovuta a mancanza di vitamina D• Le cause possono essere alimentari (deficit

nutrizionale, malassorbimento per celiachia o fibrosi cistica, malattie epatiche o renali) o genetici

• I primi sintomi sono dati da convulsioni, poi si passa a scompensi cardiaci e aritmie, alterazioni della mimica facciale e attacchi tetanici

• La terapia prevede un’alimentazione adeguata e uno stile di vita in cui sia fondamentale avere momenti di gioco all’aperto

• Possiamo avere fenomeni di rachitismo anche negli adulti con demineralizzazione delle ossa , e negli animali

• Scorbuto: dovuto alla carenza di collagene, porta ad emorragie, rallentamento della cicatrizzazione, gengiviti e osteoporosi. Nei bambini si ha anche un arresto della crescita.