•Descrivi le principali diﬀerenze tra legami chimici di tipo covalente e non

covalente. Spiega se una o entrambe le tipologie di legame chimico sono

presenti a livello biologico ed eventualmente fornisci alcuni esempi: Il

legame covalente è dovuto alla condivisione di elettroni di legame tra due atomi

tra i quali non vi è un’alta diﬀerenza di elettronegatività e per rompere tale tipo di

legame sono necessarie energie relativamente alte. Il legame, detto ionico, è

dovuto all’attrazione elettrostatica tra particelle cariche di segno opposto. Il

legame ionico è un legame tra due atomi con elevata diﬀerenza di elettronegatività

dovuto all’attrazione elettrostatica di uno ione positivo e uno ione negativo mentre

il legame covalente è un legame tra due atomi con bassa diﬀerenza di

elettronegatività dovuto alla condivisione di elettroni di legame. Alcuni esempi

sono legami ad idrogeno, legami ionici e le interazioni di Van der Waals.

•Descrivi brevemente le principali classi di biomolecole presenti nelle

cellule e quali funzioni biologiche svolgono: acidi nucleici ➜ informazione

genetica, secondi messaggeri cellulari, coenzimi e vitamine idrosolubili; proteine ➜

proteine strutturali, enzimi, ormoni, utilizzabili come fonti di energia; lipidi ➜

membrane cellulari, fonti di energia e riserve energetiche, vitamine liposolubili,

ormoni; carboidrati ➜ fonti di energia e riserve energetiche, e si dividono in 4 classi

monosaccaridi, disaccaridi, digosaccaridi e polisaccaridi.

•Spiega per quali motivi il glucosio viene immagazzinato come riserva

energetica sotto forma di glicogeno piuttosto che venire conservato in

forma di monosaccaride: La quantità di glucosio sotto forma di glicogeno

presente all’interno della cellula è approssimativamente pari a 0,4 M. Dato che la

concentrazione extracellulare di glucosio è generalmente pari a 5mM la cellula non

riuscirebbe a conservare una simile quantità di glucosio sotto forma di glucosio

libero. Il modo più conveniente per conservare la quantità di glucosio nelle cellule

è il glicogeno il quale essendo insolubile occupa circa 0,01μ𝝡.

•Descrivi i beneﬁci per l'uomo dell'utilizzo della ﬁbra alimentare nella

dieta: Aumento di velocità del transito intestinale; Rallentamento

dell’assimilazione delle sostanze nutrienti; Prolungamento del senso di sazietà;

Riduzione del picco glicemico postprandiale e della risposta insulinica; Riduzione

signiﬁcativa del rischio di tumore al colon; I beta-glucani hanno una correlazione

inversa con le quantità di colesterolo totale e di colesterolo “cattivo” nel sangue.

•Descrivi il processo di ripiegamento delle proteine e come una catena

polipeptidica lineare inﬁne arriva ad assumere la sua conformazione

nativa: Il folding (ripiegamento) è il processo attraverso il quale le proteine ottengono la loro struttura

tridimensionale. Soltanto una volta terminato il folding le proteine possono assumere la loro funzione

fisiologica. il processo di ripiegamento delle proteine ha inizio con la formazione di strutture circolari e

il collasso del polipeptide su se stesso. Il processo prosegue fino alla formazione di uno stadio

intermedio definito globulo fuso. Il superamento della barriera termodinamica permette l'assestamento

finale e la formazione della struttura nativa.

•Cellulosa, emicellulosa, amilosio ed amilopectina sono tutti polimeri del

glucosio. Cosa contraddistingue cellulosa ed emicellulosa rispetto ad

amilosio ed amilopectina? Quali implicazioni funzionali e pratiche hanno

a livello di utilizzo alimentare, le diﬀerenze che contraddistinguono

questi polisaccaridi? Mentre amilosio, amilopectina e glicogeno sono composti

da monomeri di D-glucosio legati mediante legame α1→4 glicosidico. La cellulosa

ed emicellulosa non possono essere scissi in monomeri del glucosio e quindi

costituire una fonte energetica, di conseguenza amilosio ed amilopectina devono

essere accuratamente digeriti per poter essere assimilati.

•Illustra brevemente in che modo le cellule possono mantenere una

corretta ﬂuidità delle membrane e quali componenti molecolari vengono

utilizzate a questo scopo. Il colesterolo è il principale sterolo negli animali. Esso

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Descrivi le principali differenze tra legami chimici di tipo covalente e non covalente. Spiega se una o entrambe le tipologie di legame chimico sono presenti a livello biologico ed eventualmente fornisci alcuni esempi: Il legame covalente è dovuto alla condivisione di elettroni di legame tra due atomi tra i quali non vi è un’alta differenza di elettronegatività e per rompere tale tipo di legame sono necessarie energie relativamente alte. Il legame, detto ionico, è dovuto all’attrazione elettrostatica tra particelle cariche di segno opposto. Il legame ionico è un legame tra due atomi con elevata differenza di elettronegatività dovuto all’attrazione elettrostatica di uno ione positivo e uno ione negativo mentre il legame covalente è un legame tra due atomi con bassa differenza di elettronegatività dovuto alla condivisione di elettroni di legame. Alcuni esempi sono legami ad idrogeno, legami ionici e le interazioni di Van der Waals.
Descrivi brevemente le principali classi di biomolecole presenti nelle cellule e quali funzioni biologiche svolgono: acidi nucleici ➜ informazione genetica, secondi messaggeri cellulari, coenzimi e vitamine idrosolubili; proteine ➜ proteine strutturali, enzimi, ormoni, utilizzabili come fonti di energia; lipidi ➜ membrane cellulari, fonti di energia e riserve energetiche, vitamine liposolubili, ormoni; carboidrati ➜ fonti di energia e riserve energetiche, e si dividono in 4 classi monosaccaridi, disaccaridi, digosaccaridi e polisaccaridi.
Spiega per quali motivi il glucosio viene immagazzinato come riserva energetica sotto forma di glicogeno piuttosto che venire conservato in forma di monosaccaride: La quantità di glucosio sotto forma di glicogeno presente all’interno della cellula è approssimativamente pari a 0,4 M. Dato che la concentrazione extracellulare di glucosio è generalmente pari a 5mM la cellula non riuscirebbe a conservare una simile quantità di glucosio sotto forma di glucosio libero. Il modo più conveniente per conservare la quantità di glucosio nelle cellule è il glicogeno il quale essendo insolubile occupa circa 0,01μ𝝡.
Descrivi i benefici per l'uomo dell'utilizzo della fibra alimentare nella

dieta: Aumento di velocità del transito intestinale; Rallentamento dell’assimilazione delle sostanze nutrienti; Prolungamento del senso di sazietà; Riduzione del picco glicemico postprandiale e della risposta insulinica; Riduzione significativa del rischio di tumore al colon; I beta-glucani hanno una correlazione inversa con le quantità di colesterolo totale e di colesterolo “cattivo” nel sangue.

Descrivi il processo di ripiegamento delle proteine e come una catena polipeptidica lineare infine arriva ad assumere la sua conformazione nativa: Il folding (ripiegamento) è il processo attraverso il quale le proteine ottengono la loro struttura tridimensionale. Soltanto una volta terminato il folding le proteine possono assumere la loro funzione fisiologica. il processo di ripiegamento delle proteine ha inizio con la formazione di strutture circolari e il collasso del polipeptide su se stesso. Il processo prosegue fino alla formazione di uno stadio intermedio definito globulo fuso. Il superamento della barriera termodinamica permette l'assestamento finale e la formazione della struttura nativa.
Cellulosa, emicellulosa, amilosio ed amilopectina sono tutti polimeri del glucosio. Cosa contraddistingue cellulosa ed emicellulosa rispetto ad amilosio ed amilopectina? Quali implicazioni funzionali e pratiche hanno a livello di utilizzo alimentare, le differenze che contraddistinguono questi polisaccaridi? Mentre amilosio, amilopectina e glicogeno sono composti da monomeri di D-glucosio legati mediante legame α 1 →4 glicosidico. La cellulosa ed emicellulosa non possono essere scissi in monomeri del glucosio e quindi costituire una fonte energetica, di conseguenza amilosio ed amilopectina devono essere accuratamente digeriti per poter essere assimilati.
Illustra brevemente in che modo le cellule possono mantenere una

corretta fluidità delle membrane e quali componenti molecolari vengono utilizzate a questo scopo. Il colesterolo è il principale sterolo negli animali. Esso

è presente nelle membrane cellulari in percentuali che variano dallo 0 al 20%, ed è in grado di alterarne fluidità e rigidità. Inoltre la variazione della percentuale di colesterolo nelle membrane cellulari infatti previene l’eccessivo irrigidimento delle stesse quando la temperatura si abbassa o l’eccessivo aumento di fluidità quando la temperatura si innalza. Infine la presenza di colesterolo aumenta la permeabilità delle membrane ai piccoli ioni poiché viene aumentato lo spazio tra le code dei fosfolipidi. La corretta fluidità delle membrane è fondamentale perché determina processi cellulari fondamentali tra cui il movimento, l’accrescimento, la divisione, la formazione di giunzione intercellulari, la secrezione e l’endocitosi.

Descrivi l'emoglobina, le principali caratteristiche e la funzione di questa proteina. Elenca anche le principali differenze tra emoglobina e mioglobina: l’emoglobina prende il colore rosso dal sangue, è una proteina che si trova all’interno dei globuli rossi. È una proteina tetramerica ovvero costituita da 4 subunità globulari unite insieme a formare la struttura quaternaria che costituisce l’emoglobina matura. Le 4 subunità sono generalmente due subunità β e due subunità α. Ogni subunità possiede all’interno della tasca idrofobica un atomo di ferro ferroso responsabile del legame con le molecole di ossigeno. Essendo una proteina allosterica favorisce il legame dell’ossigeno ad altre subunità. La mioglobina essendo costituita da una singola catena polipeptidica non possiede la struttura quaternaria. Una caratteristica che hanno in comune è il gruppo prostetico EME contenente un atomo di ferro ferroso in grado di legare l’ossigeno molecolare. L’emoglobina differisce dalla mioglobina sia per la localizzazione in quanto quest'ultima si trova nei muscoli cardiaci e scheletrici, ma soprattutto per l'affinità per l'ossigeno, che per l'emoglobina è inferiore.
Spiega brevemente come il colesterolo può andare a prevenire l'eccessivo irrigidimento delle membrane cellulari quando le temperature sono troppo basse: Il colesterolo svolge un importante funzione per le membrane quado la temperatura è troppo bassa o troppo alta: quando la temperatura è bassa limita il movimento casuale della regione fosfolipidica e separa tra loro le code delle catene acicliche inducendo maggiore fluidità nelle regioni più interne del doppio strato; a temperature alte il colesterolo rende le membrane meno fluide impedendo interazioni tra catene di acidi grassi e mantenendo la membrana allo stato fluido ed impedisce la cristallizzazione.
Descrivi un enzima a tua scelta. Parla della sua attività catalitica, quale è il suo substrato e quale è il prodotto della catalisi: Il lisozima è una sostanza di natura proteica presente nelle secrezioni biologiche come la saliva le lacrime e nelle uova. L'enzima ha la capacità di idrolizzare i peptidoglicani che costituiscono la parete batterica uccidendo i batteri. In seguito alla lesione di questa struttura meccanicamente resistente, la cellula batterica richiama acqua fino a scoppiare. Il lisozima opera catalizzando l'idrolisi del legame glicosidico tra l'acido NAM e NAG.
Illustra i fattori che possono influenzare la velocità catalitica e l'attività enzimatica di un qualsiasi enzima: Tra i fattori che influenzano l'attività enzimatica, vanno considerati la temperatura e il pH ambientali, la concentrazione dei substrati e dell'enzima stesso e la presenza di inibitori e modulatori. Per quanto riguarda gli effetti della temperatura, possiamo dire in generale che un aumento di essa, da un lato, favorisce un'accelerazione delle reazioni, dall'altro lato, può causare la denaturazione degli enzimi i quali, in quanto proteine, presentano un grado variabile di termoresistenza. Il pH influisce sul grado di protonazione sia dell'enzima sia dei substrati e, conseguentemente, sulla velocità di formazione del complesso enzima-substrato.
Descrivi la funzione e le principali caratteristiche degli enzimi. Spiega perché sono così importanti per gli organismi viventi e se possibile

proteine scoprendo i legami peptidici che possono così essere attaccati. La fase successiva avviene nel duodeno ad opera delle peptidasi pancreatiche, enzimi, che spezzano ulteriormente i peptidi. L'idrolisi finale dei peptidi in amminoacidi avviene tramite altri enzimi, le amminopeptidasi.

Descrivi il processo di digestione ed assorbimento dei lipidi: Il lipidi alimentari necessitano di un processo di digestione costituito da due fasi: una di natura fisica e l'altra di natura chimica. I fattori fisici si rendono necessari in quanto i grassi sono insolubili in acqua e quindi non si possono sciogliere nel succo intestinale per essere attaccati dagli enzimi. I lipidi possono essere attaccati dai tre enzimi pancreatici, che realizzano l'idrolisi, la fase chimica della digestione. L'enzima più importante è la lipasi pancreatica, che scinde i trigliceridi in monogliceridi e acidi grassi liberi. A questo punto gli acidi grassi a catena lunga possono essere assorbiti per semplice diffusione, trasformati nuovamente in trigliceridi e portati ai tessuti per mezzo delle lipoproteine. Prima di essere ceduti ai tessuti, vengono nuovamente scissi in acidi grassi liberi da un enzima (la lipasi lipoproteica) presente negli endoteli dei capillari. Gli acidi grassi liberi vengono quindi utilizzati per produrre energia. Tutte queste trasformazioni da trigliceridi a acidi grassi liberi si rendono necessarie a causa del fatto che i grassi sono insolubili in acqua (e quindi nel sangue), e hanno quindi bisogno di un "mezzo di trasporto", costituito da molecole proteiche come le lipoproteine. Gli acidi grassi liberi a catena corta e media, invece, vengono direttamente trasportati al fegato per mezzo delle albumine e quindi la loro digestione risulta molto più veloce, comparabile a quella dei carboidrati.
Descrivi caratteristiche e funzione del glicogeno. Spiega brevemente come avviene il processo di sintesi del glicogeno a partire dal glucosio libero (glicogenosintesi): Il glicogeno rappresenta la fonte di deposito e di riserva del glucosio negli animali importantissima per sostenere il metabolismo corporeo. Il glicogeno è un polimero ramificato del glucosio ed ha una struttura molto compatta derivante dall'avvolgimento a spirale delle catene polisaccaridiche. Il fegato provvede a depositare glucosio (glicogenosintesi) o a mobilitare glucosio (glicogenolisi) a seconda delle richieste metaboliche. In questo modo è possibile mantenere la glicemia a valori costanti. Scorte di glucosio prontamente utilizzabile dai tessuti per ricavarne energia si trovano principalmente nel fegato e nei muscoli scheletrici. Mentre le riserve di glucosio contenute nel fegato vengono utilizzate per rifornire i vari tessuti, quelle contenute nei muscoli sono utilizzate solo localmente. Il metabolismo del glicogeno consiste nella sua degradazione e sintesi. La degradazione si svolge in 3 tappe: Rottura dei legami α-1,4 glicosidici con rilascio di glucosio 1-fosfato;Conversione del glucosio 1-fosfato in glucosio 6- fosfato; Rottura dei legami α-1,6 glicosidici. Anche la sintesi del glicogeno si svolge in 3 tappe: Formazione di una forma attivata di glucosio (UDP-glucosio); Addizione delle unità di UDP-glucosio alle estremità non riducenti presenti sulla molecola di glicogeno mediante formazione di legami α-1,4 glicosidici; Formazione dei legami α-1,6 glicosidici per creare le ramificazioni.
Illustra brevemente il processo di sintesi del glicogeno: Il metabolismo del glicogeno consiste nella sua degradazione e sintesi. La degradazione si svolge in 3 tappe:Rottura dei legami α-1,4 glicosidici con rilascio di glucosio 1- fosfato;Conversione del glucosio 1-fosfato in glucosio 6-fosfato; Rottura dei legami α-1,6 glicosidici. Anche la sintesi del glicogeno si svolge in 3 tappe: Formazione di una forma attivata di glucosio (UDP-glucosio); Addizione delle unità di UDP-glucosio alle estremità non riducenti presenti sulla molecola di glicogeno mediante formazione di legami α-1,4 glicosidici; Formazione dei legami α-1,6 glicosidici per creare le ramificazioni.
Quali fattori innescano e stimolano il processo di sintesi del glicogeno? Esponine alcuni: Il glicogeno viene stimolato nel fegato sia dalla aumentata disponibilità di glucosio che dall’insulina. Nel muscolo nel post-esercizio degli atleti l’insulina va a stimolare il trasporto del glucosio nella cellula muscolare. L’insulina è un ormone fondamentale perché regola la quantità di glucosio nel sangue e il suo utilizzo da parte delle cellule, evitando così il verificarsi del fenomeno della glicemia alta caratteristico del diabete mellito. Altri fattori che stimolano il processo sono il glucagone e l’adrenalina.

Descrivi il processo tramite cui viene liberato glucosio a partire dalle riserve di glicogeno (glicogenolisi). Quali stimoli biologici innescano questo processo? La glicogenolisi è la degradazione del glicogeno che porta alla liberazione del glucosio quando questo è necessario. Nel fegato, il glicogeno rappresenta una riserva di glucosio per il mantenimento della glicemia a valori normali, e la sua degradazione si verifica principalmente: durante il digiuno, ad esempio di notte; nell’intervallo tra i pasti; durante l’attività fisica intensa. La glicogenolisi in questa sede è stimolata dal glucagone e dall’adrenalina, inibita dall’insulina. Il glicogeno immagazzinato nel fegato funga da riserva di glucosio per tutto l'organismo. Il glucagone è l'ormone che si occupa della liberazione di glucosio dalle riserve di glicogeno. Qualsiasi attività in grado di causare una riduzione della glicemia sotto i normali livelli, stimola il rilascio di glucagone. La glicogenolisi inizia nel momento in cui l'enzima glicogeno fosforilasi inizia a catalizzare la rottura dei legami glicosidici rilasciando residui di glucosi.
Descrivi brevemente la via glicolitica attraverso cui viene ossidato il glucosio: Il glucosio costituisce la maggiore fonte energetica degli organismi viventi. La via glicolitica presenta una prima fase prepratoria chiamata fase di innesto e prevede un investimento energetico. Questa fase preparatoria è costituita da 5 tappe dove al termine il glucosio è stato scisso e può iniziare la fase di recupero chiamata anche fase di guadagno. Anche la fase di guadagno prevede 5 tappe che porta alla formazione del prodotto finale, il piruvato. Al termine della via glicolitica si formano le molecole di ATP e vengono generate 2 molecole di NADH. Il bilancio netto è di 4 molecole di ATP e 2 di NADH
A quale destino va incontro il piruvato in condizioni aerobiche? Argomenta la tua risposta: Il destino del piruvato in presenza di ossigeno porta alla formazione di acetil-coa che viene impiegato nel ciclo degli acidi tricarbossilici e permette al mitocondrio di effettuare la respirazione cellulare. Questo processo porta alla produzione di grandi quantità di energia.
A quale destino va incontro il piruvato in condizioni anaerobiche? Argomenta la tua risposta: i piruvato in assenza di ossigeno può avere un destino fermentativo anaerobico, questo poeta alla formazione di acido lattico. La formazione del lattato è importante in 2 casi; nel primo caso è quando la cellula necessita di energia, ma per colpa di uno scarso apporto di ossigeno non può proseguire con l'ossidazione mitocondriale aerobica del piruvato. Il secondo caso si verifica nelle cellule prive di mitocondrio come i globuli rossi.
Cosa si intende per "carica energetica della cellula"? Per quali motivi il livello di carica energetica della cellula è importante? Per carica energetica cellulare s’intende il livello di ATP e ADP da raggiungere nel sistema ATP-ADP-AMP all’interno della cellula ovvero quante molecole di adenosina sono presenti sotto forma di trifosfato e quindi completamente cariche, quante sotto forma di difosfato e quindi parzialmente cariche ed infine quante sotto forma di monofosfato che ovviamente è la molecola scarica e praticamente priva di energia. È importante capire il livello di carica energetica perché agevola nella fase di innesco la scissione favorendo risultati migliori a livello energetico.
Cosa si intende per regolazione a lungo termine della via glicolitica? Nella regolazione a lungo termine gli enzimi vengono prodotte grazie al meccanismo di espressione genetica, in cui il DNA viene trascritto in mRNA e poi tradotto in proteine. Viene detta regolazione a lungo termine perché la modulazione dell’espressione genetica ha tempi più lunghi per realizzarsi rispetto alla modulazione diretta allosterica di un enzima.
Spiega il ruolo ed il funzionamento della catena di trasporto degli elettroni. Descrivine brevemente il meccanismo di azione: La catena di trasporto degli elettroni rappresenta la prima fase della fosforilazione ossidativa. La catena di trasporto degli elettroni è un sistema proteico legato alla membrana mitocondriale interna, la quale separa la matrice mitoncdriale dallo spazio intermembrana. È formata da 4 complessi proteici transmembrana e da 2

La carnitina e la creatina sono due molecole comunemente vendute come integratori alimentari. Dovendo consigliare un integratore specifico per supportare la performance atletica di un sollevatore di pesi in preparazione, quale delle due consiglieresti? Motiva la tua scelta spiegando perché hai scelto una piuttosto che l'altra: La L-carnitina è un aminoacido non essenziale che svolge un ruolo cruciale nel trasferimento degli acidi grassi ai mitocondri, favorendo la produzione di energia. La L-carnitina favorisce un migliore assorbimento delle sostanze nutrienti dal cibo, permette di potenziare la muscolatura e riduce la massa grassa quando il consumo energetico è aumentato a causa di un’attività sportiva. La creatina è invece un aminoacido già presente nel corpo umano e si trova naturalmente nelle carni, in latte, uova, pesce, ecc. Il suo consumo aumenta la potenza muscolare e ci regala più forza durante l’allenamento di potenza, minimizzando anche l’accumulo di acido lattico. Se dovessi consigliare sceglierei la creatina perché aumenta la potenza muscolare e ci dà più forza.
Descrivi il meccanismo di mobilizzazione degli acidi grassi dal tessuto adiposo ed il meccanismo di trasporto degli acidi grassi all'interno del mitocondrio: Nel tessuto adiposo sono presenti delle cellule specializzate nell’accumulo di lipidi di riserva chiamate adipociti. Questi adipociti di tipo bianco si si limitano ad accumulare lipidi e conservarli in attesa che si renda necessario il loro utilizzo. Ogni cellula immagazzina una quota più o meno cospicua di lipidi sotto forma di piccole goccioline, le quali sono utilizzate per il sostentamento energetico delle cellula stessa. Le grandi goccioline lipidiche presenti negli adipociti costituiscono la riserva lipidica per l’intero organismo. Per funzionare correttamente devono rispondere ai segnali di richiesta energetica e distribuire gli acidi grassi ai vari tessuti. Alcuni segnali possono attivare la mobilizzazione degli acidi grassi ad esempio il glucagone il quale lega il suo recettore specifico alla membrana degli adipociti. Il legame ormone-recettore attiva l’adenilato-ciclasi e permette la formazione del messaggero cAMP il quale attiva la PKA e che a sua volta attiva l’enzima lipasi ormone-sensibile. Quest’ultimo HSL permette di rilasciare acidi grassi liberi dalle gocciole lipidiche. Quando gli acidi grassi raggiungono i tessuti consumatori di energia le cellule sono pronte per ossidare gli acidi grassi e produrre grandi quantità di energia. Gli acidi grassi con catena non oltre i 12 atomi di carbonio possono entrare nei mitocondri senza l’aiuto di trasportatori, per semplice diffusione mentre gli acidi grassi con 14 o più atomi di carbonio necessitano di un sistema navetta chiamato shuttle della carnitina.
Cosa si intende per chetoacidosi diabetica? Quale è la differenza tra chetosi e chetoacidosi? La chetoacidosi diabetica è una complicanza metabolica acuta del diabete, caratterizzata da iperglicemia, iperchetonemia e acidosi metabolica. L'iperglicemia provoca una diuresi osmotica con significativa perdita di liquidi ed elettroliti. La chetoacidosi diabetica si manifesta principalmente nel diabete mellito di tipo 1. Provoca nausea, vomito e dolori addominali e può progredire fino all'edema cerebrale, al coma e al decesso. I chetoni che entrano nel flusso sanguigno, in una situazione di normalità vengono eliminati attraverso l’urina, il sudore e l’alito. Il modo in cui il corpo esegue questi processi costituisce la differenza principale tra chetosi e chetoacidosi. Nella chetosi, il processo di eliminazione dei corpi chetonici è naturale e continuo. Questo processo fisiologico impedisce la concentrazione di chetoni nel sangue. In caso di chetoacidosi, dal momento che il corpo non riesce più a metabolizzare i chetoni correttamente, a causa di insufficiente produzione di insulina, i livelli di chetoni raggiungeranno valori di allarme, causando danni agli organi interni e, nei casi più gravi, provocando il decesso dell’ammalato.
Cosa sono i corpi chetonici? Come vengono prodotti e quale è la loro funzione biologica? In quale condizione la produzione di corpi chetonici

diviene nociva e patologica? I corpi chetonici sono dei derivati dei lipidi ma hanno caratteristiche che li fanno assomigliare agli zuccheri: Elevata velocità di immissione; Rapidità di utilizzo. Ruolo Biologico: I corpi chetonici sono di piccole dimensioni, perciò vengono veicolati molto velocemente (molto più degli acidi grassi che, invece, hanno bisogno di proteine trasportatrici come l'albumina); i corpi chetonici vengono usati quasi esclusivamente dai muscoli e dai tessuti periferici, ma anche dal cuore (il 20-30% dell'energia da esso utilizzata proviene dai corpi chetonici) e dal cervello (in caso di digiuno prolungato). La produzione di corpi chetonici può causare chetoacidosi dovuta a carenza di insulina, l’organismo compensa la produzione di energia, passando da un metabolismo di tipo lipidico con accumulo di acetil-CoA e conseguente produzione di corpi chetonici. Il passaggio nel sangue di queste sostanze acide provoca una caduta del pH fino a valori di acidosi anche molto marcata. Lo diviene quando si hanno troppi chetoni nel sangue che possono portare a disidratazione e cambiamento dell’equilibrio chimico sanguigno. Questa sindrome è molto pericolosa perché può portare a coma o morte. Un altro sintomo che si può manifestare è la chetosi anche nota come acetonemia dovuta ad un alterato metabolismo degli acidi grassi e alla privazione di carboidrati alimentari.

Descrivi il funzionamento del ciclo glucosio-alanina: Nel ciclo glucosio- alanina l’alanina ha il compito di trasportare i gruppi amminici in forma non tossica dal muscolo scheletrico al fegato. All’interno del muscolo il glutammato può essere convertito in glutammina e poi trasportato al fegato, oppure tramite l’azione dell’enzima alanina amminotrasferasi il suo gruppo α-amminico trasferito al piruvato. L’alanina amminotrasferasi nel fegato forma il piruvato e glutammato trasferendo il gruppo amminico dell’alanina all’α-chetoglutarato. Il piruvato in fine sarà trasformato per gluconeogenesi in glucosio e ritrasportato al muscolo.
Descrivi il sistema dei fosfati ad alta energia: Il sistema dei fosfati ad alta energia garantisce una riserva di energia immediatamente disponibile per l’utilizzo ed è costituito da: riserve di ATP presenti nel miocita; sistema della fosfocreatina; azione della miochinasi. L’ATP è un potente regolatore allosterico di numerosi enzimi e processi cellulari, che può essere conservata in quantità come riserva, disponibile del fabbisogno. Nel sistema della fosfocreatina l’energia viene immagazzinata in alcuni tessuti con il legame ad alta energia della fosfocreatina; qui l’enzima creatina è in grado di trasferire un gruppo fosfato dalla fosfocreatina all’ADP rigenerando ATP al momento del fabbisogno. L’enzima capace di catalizzare lo scambio reversibile di un gruppo fosfato tra nucleotidi adenilici è chiamato miochinasi muscolare. Questo enzima permette di rigenerare ATP da due molecole di ADP.
Spiega il funzionamento dell'enzima miochinasi ed il ruolo dell'AMP a livello muscolare: L’enzima capace di catalizzare lo scambio reversibile di un gruppo fosfato tra nucleotidi adenilici è chiamato miochinasi muscolare. Questo enzima permette di rigenerare ATP da due molecole di ADP. Il contributo energetico della reazione è scarso ma la produzione di AMP funziona come sensore di aumentata richiesta energetica. La richiesta energetica per la contrazione muscolare, stimola l’azione della miochinasi portando quindi ad un aumento della concentrazione di AMP.
Descrivi il meccanismo di funzionamento del sistema ATP-fosfocreatina: Questo sistema è il sistema energetico utilizzato nelle attività che richiedono grande velocità e potenza per brevissima durata circa 8-10 s. Nei muscoli sono presenti due composti che interagiscono assieme per poter permettere una rapida disponibilità di energia, ovvero l'adenosina trifosfato e la fosfocreatina. Per eseguire sforzi rapidi e intensi, il primo substrato utilizzato dal muscolo scheletrico è l'ATP immagazzinata nel muscolo che però può far fronte solo ad uno sforzo della durata di un secondo. Nel caso in cui siano richieste grandi quantità di energia per uno sforzo continuato fino a 10-15 il meccanismo sfrutta la presenza di un altro composto contenente fosfato, la fosfocreatina o creatinfosfato, un naturale

anaerobico lattacido prevalentemente esercitato dalle fibre di tipo IIa. All’aumentare dell’intensità dell’esercizio fisico aumenta il reclutamento delle fibre di tipo II. Al superamento della soglia anaerobica il coinvolgimento delle fibre di tipo II e più specificamente di quelle di tipo II b diventa quasi assoluto così come la produzione di ATP mediante glicolisi anaerobica e produzione di lattato diventa predominante.

Cosa si intende con il termine EPOC? In cosa consiste l'EPOC e quale è il suo ruolo e la sua funzione? Per EPOC s’intende Excess post-exercise oxygen consumption ovvero Consumo di ossigeno in eccesso post-allenamento. Il consumo di ossigeno rimane di circa il 20% più alto per riparare il debito di ossigeno per l’intera durata del periodo di recupero post-esercizio. Per compensare il debito di ossigeno il copro può richiedere una porzione rapida di debito attraverso la risintesi della fosfocreatina e il rifornimento delle scorte di O2 o può richiedere una porzione lenta del debito attraverso una maggiore frequenza cardiaca respiratoria, aumento del tasso metabolico e conversione del lattato in glucosio.
Cosa si intende per recupero attivo e recupero passivo? Come si effettua un recupero di tipo attivo rispetto ad uno di tipo passivo? Quali implicazioni si hanno dall'esecuzione di un recupero attivo rispetto ad uno passivo? L’attività fisica necessità di un adeguato recupero incluso lo smaltimento dell’acido lattico prodotto durante l’esercizio anaerobico. Il recupero può essere passivo ovvero totale riposo o recupero attivo che prevede una blanda attività dinamica a bassa intensità. Con il recupero attivo si ha un aumento del flusso di sangue nel muscolo che permette una rapida eliminazione dell’acido lattico e l’attivazione delle fibre muscolari lente e maggiore attività del muscolo cardiaco consentono l’ossidazione del lattato.
Immagina di essere un personal trainer, il tuo atleta ha appena effettuato un allenamento ad alta intensità che prevede sollevamento pesi sub- massimale per almeno 50 minuti. Terminato l'allenamento, quali/e macronutrienti dovrebbe assumere nel pasto immediatamente successivo all'allenamento, per poter recuperare al meglio le sue riserve energetiche muscolari? Argomenta la tua scelta: Chi si allena ad alta intensità produce: un danno ai tessuti muscolari e connettivali che devono essere riparati; un esaurimento delle riserve di zuccheri (glicogeno) che devono essere ripristinate; l'esigenza di aumentare il numero e le dimensioni dei mitocondri, vere e proprie centrali elettriche del muscolo. I migliori materiali da ricostruzione post allenamento sono proteine, amminoacidi completi e carboidrati con proporzioni variabili in rapporto al tipo di sport. Sia i carboidrati che le proteine in associazione producono effetti migliori sulla sintesi di glicogeno e la sintesi proteica (=costruzione muscolare) rispetto all'assunzione di soli carboidrati o sole proteine nel post allenamento.
Illustra in che modo viene smaltito e riciclato il lattato prodotto dalla glicolisi anaerobica effettuata dalle cellule muscolari di tipo II durante l'intenso esercizio fisico: L'acido lattico è una sostanza prodotta dall'organismo durante il normale metabolismo corporeo e diviene particolarmente intensa in condizioni di carenza d'ossigeno, cioè quando la richiesta metabolica supera la soglia anaerobica. Il lattato prodotto durante l’esercizio, viene rimosso dal muscolo ed eventualmente riciclato. Quando il lattato si accumula nelle fibre di livello II causa acidosi e nella fase di recupero il lattato viene trasportato all’esterno della cellula muscolare insieme uno ione idrogeno H⁺ mediante l’azione del simporto MCT4. Il 70% circa del lattato viene ossidato dal cuore e dal muscolo scheletrico per produrre energia, il 20% circa viene convertito in glucosio a livello del fegato tramite il ciclo di Cori ed un 10% circa viene convertito in amminoacidi. Per favorire lo smaltimento dell'acido lattico dopo uno sforzo massimale, l'atleta dovrà seguire

alla prestazione una fase di defaticamento a ritmo leggero della durata di 15- minuti.

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