Fisiologia apparato gastrointestinale. (Assorbimento)

Idrati del carbonio.

Assorbiti prevalentemente a livello del duodeno. L'idrolisi digestiva produce glucosio, galattosio e fruttosio, che devono attraversare la membrana plasmatica dell'enterocita. Essi presentano difficoltà ad attraversare la membrana per diffusione e utilizzano il trasporto facilitato per essere assorbiti. Galattosio e glucosio si avvalgono di un simporto facilitato con il sodio, mediato da proteina. Il trasporto è definito SGLT1 (sodium glucose transport protein I) e sfrutta l'energia del gradiente elettrochimico dello ione sodio per far entrare nelle cellule glucosio e galattosio, due Na⁺ trasportano una molecola di glucosio. Il sodio fornisce l'energia necessaria per portare oltre la membrana dell'enterocita le molecole di zuccheri contro i loro gradienti di concentrazione.

Il fruttosio entrale nelle cellule epiteliali intestinali attraverso il trasporto facilitato GLUT5. Il fruttosio diffonde attraverso la membrana dell'enterocita, secondo il suo gradiente di concentrazione, con l'aiuto di una molecola trasportatrice liposolubile posta nello spessore della membrana.

I tre zuccheri abbandonano l'enterocita per essere immessi in circolo, attraverso un sistema di trasporto facilitato, GLUT2. Gli ioni sodio sono invece allontanati per mezzo della pompa Na+/K+ ATPasi. Una volta attraversata la membrana basolaterale, penetrano per diffusione nei capillari che sono all'interno dei villi e, attraverso il circolo sanguigno, raggiungono il fegato.

Oligopeptidi e aminoacidi.

Gli aminoacidi sono trasportati attivamente nelle cellule epiteliali del lume intestinale attraverso la membrana apicale in cotrasporto con il sodio. Gli oligopeptidi costituiti da pochi aminoacidi attraversano attivamente la membrana, ma i loro trasportatori sono differenti da quelli utilizzati per gli aminoacidi. L'attraversamento della membrana è possibile solo in presenza dello ione sodio. L'aminoacido si lega allo ione sodio e, sfruttandone l'elevato gradiente elettrochimico, riesce a penetrare nell'interno della cellula contro il suo gradiente di concentrazione, simporto sodio-dipendente.

I di- e tripeptidi penetrati nelle cellule epiteliali sono idrolizzati completamente a singoli aminoacidi dalle proteasi intracellulari. Gli aminoacidi sono infine trasportati attraverso la membrana basolaterale per mezzo di una diffusione facilitata, e quindi diffusi nel sangue.

Lipidi.

La maggior parte dei lipidi è assorbita a livello di duodeno e digiuno. Tutto ciò che c'è di apolare che deve essere assorbito attraversa la membrana plasmatica dell'enterocita secondo gradiente di concentrazione. Appena entrati nell'enterocita gli acidi grassi e il colesterolo sono legati da apposite proteine e trasportati nel reticolo endoplasmatico liscio, dove si riottengono trigliceridi, fosfolipidi ed esterificazione del colesterolo. Questi lipidi sono accumulati sotto forma di chilomicroni in vescicole che si staccano dal reticolo e sono espulsi mediante esocitosi. Per le loro dimensioni non possono attraversare la membrana basale e non possono essere assorbiti dai capillari della mucosa e sono quindi assorbiti dai capillari dei vasi chiliferi, che presentano fenestrature più ampie, raggiungono il dotto toracico linfatico e si riversano nel circolo sanguigno.

Fonte:

Fisiologia, a cura di Pietro Scotto e Paolo Mondola. Poletto editore. 

Fisiologia apparato gastrointestinale. (Digestione)

Il processo digestivo si realizza per mezzo di enzimi che, con la loro capacità idrolitica, riescono a spezzare le molecole complesse in frammenti sempre più piccoli. I carboidrati che introduciamo sono quasi tutti polisaccaridi, formati da monosaccaridi legati fra loro per condensazione. I grassi sono quasi tutti trigliceridi, ottenuti dalla condensazione del glicerolo con 3 molecole di acidi grassi a catena lineare. Le proteine sono formate da lunghe catene di aminoacidi legati fra di loro per mezzo del legame peptidico.

Digestione salivare.

La saliva ha anche attività enzimatica, per mezzo dei granuli di zimogeno, in cui sono presenti mucina, lisozima e amilasi. La mucina fluidifica il cibo, il lisozima ha debole azione antisettica e l'amilasi idrolizza l'amido cotto in piccoli idrocarburi.

Digestione gastrica.

È costituita da due fasi: la prima, mediante l'acido cloridrico, idrolizza il cibo contenuto nello stomaco e rende sterile l'ambiente gastrico eliminando la flora batterica, la seconda, mediante la trasformazione del pepsinogeno in pepsina, realizza un'idrolisi proteica, che non è completata a causa del tempo di contatto enzima-substrato, della grandezza della proteina e del tempo di permanenza nello stomaco.

Digestione intestinale.

Porta a termine ciò che è stato iniziando in bocca e nello stomaco. I prodotti di questa demolizione possono essere assorbiti attraversando la membrana dell'epitelio intestinale.

Proteine.

Nell'intestino giunge una miscela, lavorata precedentemente dalla pepsina, composta da peptoni e proteine inalterate in ambiente acido. Grazie alla produzione di bicarbonato l'ambiente passa da acido ad alcalino. Il lavoro di idrolisi viene proseguito dagli zimogeni, quali tripsinogeno, chimotripsinogeno e procarbossipeptidasi, prodotti dal pancreas. Nel lume intestinale il tripsinogeno è attivato in tripsina dall'enterochinasi, che innesca l'attivazione degli altri tripsinogeni e anche del chimotripsinogeno in chimotripsina e procarbossipeptidasi in carbossipeptidasi. Tripsina e chimotripsina svolgono la stessa azione della pepsina e scindono i legami peptidici solo per alcuni aminoacidi. La carbossipeptidasi e l'aminopeptidasi portano a termine la digestione delle proteine staccando gli aminoacidi dalle estremità aminoterminale e carbossiterminale.

Carboidrati.

Provengono dal mondo vegetale e sono costituiti da amilopectina e amilosio, entrambe polimeri del glucosio. Le amilasi, si salivare che pancreatica, non riescono a digerire totalmente i carboisrati, poiché non possono idrolizzare i legami del glucosio alla fine delle catene polisaccaridiche o ai punti di ramificazione. L'idrolisi dei carboidrati è completata dalle oligosaccaridasi, enzimi presenti sugli enterocidi. Le oligosaccaridasi comprendono: destrinasi e glucoamilasi, lattasi, maltasi, saccarasi.

Lipidi.

Le azioni combinate di bile, lipasi e peristalsi permettono l'assorbimento dei lipidi. I grassi alimentari sono essenzialmente trigliceridi. Sui trigliceridi a catena più corta una debole azione idrolitica è ottenuta già dalla lipasi salivare. L'azione digestiva idrolizzante vera e propria è realizzata dalle lipasi pancreatiche. I lipidi non sono solubili in acqua e, essendo idrofobi e apolari, per sottrarsi all'acqua si riuniscono in goccioline sempre più grandi e praticamente indigeribili. Le lipasi, essendo solubili in acqua, possono agire solo sulle molecole del primo strato delle goccioline di grasso e per poter agire richiedono molto tempo. Per facilitare il compito alle lipasi è indispensabile che le goccioline siano ridotte fino a diventare piccolissime. Il processo che porta alla formazione delle goccioline è definito emulsione. I sali biliari consentono alle goccioline lipidiche di rivestirsi di uno strato polare che permette loro di mescolarsi con l'acqua e rompersi in goccioline sempre più piccole, dette micelle. La quantità dei grassi resta inalterata, ma si verifica un aumento della superficie totale. 
 

Fonte:

Fisiologia, a cura di Pietro Scotto e Paolo Mondola. Poletto editore. 

Metabolismo delle proteine.

Per ripetere per l'imminente esame di biochimica ho deciso di fare una serie di post sugli argomenti trattati. Perdonate eventuali imprecisioni.

Metabolismo delle proteine.

I carnivori traggono circa il 90% del loro fabbisogno energetico dall'ossidazione degli amminoacidi. Negli animali gli amminoacidi vanno incontro a degradazione ossidativa in tre circostanze:

1. Durante il turnover proteico, peculiarità delle proteine di andare incontro a un continuo processo di degradazione e sintesi. Tale processo è esteso (riguarda tutte le proteine), eterogeneo (avviene a velocità diversa per ogni proteina), intracellulare (avviene all'interno della cellula) e regolato (da fattori nutrizionali e ormoni). Richiede energia.
2. Se la dieta è ricca di proteine, quelle in eccesso sono metabolizzate. Ricordiamo che gli amminoacidi non possono essere immagazzinati.
3. Durante il digiuno prolungato o il diabete mellito non trattato le proteine diventano forma di energia e precursori in genere.

Il pancreas svolge un ruolo chiave nella sintesi delle proteine. Produce i precursori degli enzimi digestivi. I principali enzimi sono: carbossipeptidasi, amminopeptidasi, pepsina, tripsina e chimotripsina. Negli individui che hanno carenza di secrezione pancreatica la digestione e l'assorbimento dei grassi e delle proteine è incompleta.

Le proteine globulari sono degradate tutte ad amminoacidi liberi, mentre quelle fibrose solo parzialmente.

Negli eucarioti la degradazione delle proteine endogene generalmente avviene nei lisosomi, per azione di proteasi lisosomiali e nel citosol, per azione di proteasi ATP-dipendenti. Inoltre è generalmente segnalata dall'ubiquitina, piccola proteina che etichetta le proteine da degradare, che sono poi condotte al complesso multiproteico che è il proteasoma 26S. Il legame tra la proteina e l'ubiquitina richiede tre enzimi: l'enzima E₁, attivatore dell'ubiquitina, l'enzima E₂, coniugatore dell'ubiquitina, e l'enzima E₃, l'ubiquitina ligasi, che catalizza l'attacco al polipeptide da degradare.

La prima tappa del catabolismo è il distacco del gruppo amminico dall'amminoacido e il suo trasferimento a un chetoacido. Tale reazione è definita di transaminazione ed è catalizzata dall'amminotransferasi, o, più comunemente, transaminasi, che richiede il piridossalfosfato, derivante dalla vitamina B6, come gruppo prostetico.

Lo scheletro carbonioso delle proteine può avere diversi destini. Esistono amminoacidi glucogenici, che possono essere utilizzati nella gluconeogenesi, e amminoacidi cheotgenici, che partecipano alla formazione dei corpi chetonici. Tra gli amminoacidi glucogenici ci sono quelli che vanno a formare il piruvato (alanina, cisteina, glicina, serina, treonina e triptofano), l'-chetoglutarato (glutammato, arginina, glutammina, istidina e prolina), il succinil CoA (isoleucina, metionina, treonina e valina), il fumarato (fenilalanina e tirosina) e l'ossalacetato (asparagina e aspartato). Tra i chetogenici ci sono quelli che vanno a formare acetil CoA (isoleucina, leucina, treonina e triptofano) e acetoacetil CoA (leucina, lisina, fenilalanina, triptofano e tirosina).

Generalmente durante le reazioni di transaminazione è utilizzato l'-chetoglutarato, che è convertito in glutammato, che può essere deamminato ossidativamente con formazione di ione ammonio (NH₄⁺), nella reazione di deamminazione ossidativa, catalizzata dalla glutammato deidrogenasi, che richiede come cofattore NAD⁺ o NADP⁺.

Nella prossima lezione ci occuperemo del destino dello ione ammonio.

Amminoacidi e proteine.

Per ripetere per l'imminente esame di biochimica ho deciso di fare una serie di post sugli argomenti trattati. Perdonate eventuali imprecisioni.

Amminoacidi.

Gli amminoacidi sono gli elementi costitutivi delle proteine e presentano un carbonio centrale, a cui sono legati un gruppo amminico (NH₂), un gruppo carbossilico (COOH), un atomo di idrogeno (H) e una catena laterale. Quelli conosciuti in natura sono attualmente 20.

In base alle caratteristica della catena laterale possiamo dividere gli amminoacidi in 5 gruppi:

• Apolari idrofobici: glicina, valina, leucina, isoleucina, metionina, prolina, alanina.
• Aromatici: triptofano, tirosina, fenilalanina.
• Polari sprovvisti di carica: serina, treonina, cisteina, glutammina, asparagina.
• Basici: istidina, arginina, lisina.
• Acidi: acido aspartico e acido glutammico.

Il corpo umano è capace di sintetizzare gran parte degli amminoacidi, tranne 9, che vengono definiti essenziali e devono essere necessariamente introdotti mediante la dieta, che sono: metionina, triptofano, leucina, isoleucina, istidina, treonina, valina, lisina, fenilalanina

Proteine.

Sono l'espressione dell'informazione genica. Polimeri di amminoacidi, legati da un legame peptidico, legame di tipo covalente, mediante processo di condensazione tra gruppo amminico, con carattere basico, e gruppo carbossilico, di carattere acido.

Presentano quattro strutture: primaria, secondaria, terziaria e quaternaria.

La struttura primaria ci dà informazioni sulla sequenza specifica degli amminoacidi sulla catena peptidica e sul numero stesso delle catene. Determina da sola il ripiegamento della proteina.

La struttura secondaria fornisce informazioni sulla conformazione spaziale delle catene. Mediante legami a idrogeno tra i gruppi amminici e carbossilici abbiamo tre tipi principali di strutture secondaria: l'-elica, il foglietto -pieghettato e il ripiegamento-.

La struttura terziaria fornisce informazioni sulla configurazione tridimensionale completa, consentita da ponti di solfuri o forze di Van der Waals.

La struttura quaternaria non è presenta in tutte le proteine e deriva dall'associazione di due o più unità polipeptidiche, unite da legami deboli.

Le proteine possono essere fibrose o globulari. Le proteine fibrose presentano catene polipeptidiche disposte in fasci o foglietti, che hanno per lo più funzioni biomeccaniche e strutturali, come il collagene o l'elastina. Nelle proteine globulari le catene polipeptidiche tendono ad avvolgersi su se stesse e hanno funzioni per lo più biologiche, come enzimi, molti ormoni, tossine e anticorpi.