PROTIDI: LE PROTEINE E GLI AMMINOACIDI GLI AMMINOACIDI Struttura generica di un amminoacido. R rappresenta un gruppo laterale specifico di ogni amminoacido. In chimica, gli amminoacidi (impropriamente chiamati anche aminoacidi o amino acidi) sono molecole organiche che nella loro struttura recano sia il gruppo funzionale amminico (delle ammine) (-NH 2 ), sia quello carbossilico (degli acidi carbossilici) (-COOH). Proprio per questo sono molecole anfotere (poiché presentano contemporaneamente un gruppo acido (-COOH) e un gruppo basico (-NH 2 )). In funzione del valore del ph (acidità dell ambiente in cui si trovano), i due gruppi terminali ( -NH 2 o -COOH ) sono neutri o ionizzati. Struttura e nome degli Amminoacidi (+) Alanina (Ala, A) (+) Arginina (Arg, R)
( ) Asparagina (Asn, N) ( ) Acido aspartico (Asp, D) ( ) Cisteina (Cys, C) Glicina (Gly, G) ( ) Acido glutammico (Glu, E) (+) Glutammina (Gln, Q) (+) Istidina (His, H) (+) Isoleucina (Ile, I) ( ) Leucina (Leu, L) (+) Lisina (Lys, K)
( ) Metionina (Met, M) ( ) Fenilalanina (Phe, F) ( ) Prolina (Pro, P) ( ) Serina (Ser, S) ( ) Treonina (Thr, T) ( ) Triptofano (Trp, W) ( ) Tirosina (Tyr, Y) (+) Valina (Val, V) I 20 amminoacidi vengono suddivisi in 3 gruppi: amminoacidi essenziali, semi essenziali e non essenziali (vedi tabella seguente). Sono essenziali perché l organismo non è in grado di sintetizzarli e devono essere introdotti dall esterno con l alimentazione. Sono 9: isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano, valina e istidina. Gli amminoacidi semi essenziali sono 2: In determinate situazioni essi devono essere assunti con l alimentazione. Il corpo è in grado di produrre autonomamente i 9 amminoacidi non essenziali.
AMINOACIDI ESSENZIALI (non sintetizzati dall organismo) Fabbisogni amminoacidi essenziali nell adulto (fonte FAO 1985) (mg/kg peso/die) (fonti vegetali principali) AMINOACIDI SEMI ESSENZIALI (sintetizzati dagli essenziali quando in eccesso) AMINOACIDI NON ESSENZIALI (sintetizzati dall organismo) Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptofano Valina Istidina 14 (germe di grano) 10 (scarse fonti) 14 (germe di grano) 12 (legumi vari) 13 (semi in genere, semi di girasole, frutta a guscio) 7 (legumi) 3,5 (mandorle) 10 (germe di grano) 8-12 (germe di grano) Cisteina Tirosina Alanina Asparagina Acido aspartico Glicina Acido glutammico Glutammina Prolina Serina Arginina In natura esistono alimenti che contengono quantitativi sufficienti di tutti gli aminoacidi essenziali. Si parla in questo caso di proteine nobili o complete, generalmente presenti in carni, uova, pesce e latticini. Alcuni cibi si caratterizzano invece per una deficienza "assoluta" o "relativa" di aminoacidi essenziali. Si parla in questo caso di proteine incomplete, generalmente presenti negli alimenti di origine vegetale. Si definisce limitante quell'amminoacido essenziale presente nella concentrazione più bassa rispetto al fabbisogno. Le proteine dei cereali, ad esempio, hanno deficienza relativa in alcuni aminoacidi come lisina e triptofano. I legumi, alimenti vegetali ricchissimi di proteine, contengono buone quantità di lisina ma sono carenti in metionina. Anche carne, latticini e uova contengono un aminoacido limitante, cioè a bassa concentrazione (generalmente metionina o triptofano). La concentrazione di questo amminoacido limitante raggiunge tuttavia livelli sufficienti per garantire l'ottimale svolgimento della sintesi proteica. Un'integrazione di cereali e legumi, in quantità opportuna, costituisce un complesso proteico ben equilibrato in grado di coprire il fabbisogno di aminoacidi essenziali.
LE PROTEINE Caratteristiche Gli amminoacidi sono le unità costitutive delle proteine ed in tal caso vengono definiti proteinogenici. A seconda del tipo, del numero e dell'ordine di sequenza con cui si legano i diversi amminoacidi, è possibile ottenere un infinito numero di proteine. Le catene di peptidi (amminoacidi) sono indicate col termine di polipeptidi e possono contenere un numero molto elevato (centinaia o migliaia) di unità peptidiche. L'analisi elementare delle proteine dà i seguenti valori medi: 55% di carbonio, 7% di idrogeno e 16 % di azoto. Formazione delle proteine dagli amminoacidi (polimerizzazione degli amminoacidi, cioè formazione di una loro catena) La loro composizione in amminoacidi è variabile e sotto il controllo genetico per cui il loro peso molecolare può essere molto variabile e dipende dal numero e dal tipo di amminoacidi (monomeri) di cui è costituita la molecola. Se la molecola è costituita da poche unità di amminoacidi (in genere non più di 10) viene definita un "oligopeptide". Molecole con più di 10 unità sono dette "polipeptidi". Una proteina è formata da uno o più polipeptidi ed il suo peso molecolare relativo è generalmente non inferiore a 10.000. Una volta sintetizzate, le proteine sopravvivono solo per un certo periodo di tempo per poi venire degradate e riciclate attraverso i meccanismi cellulari per il processo di turnover proteico. La durata di una proteina è misurata in termini di emivita (il tempo che una data sostanza ci impiega per ridurre la sua quantità a metà di quella di partenza) e può essere molto varia. Alcune possono vivere per solo alcuni minuti, altre fino ad alcuni anni, tuttavia la vita media nelle cellule di un mammifero è tra 1 e 2 giorni. Il corpo ha bisogno di 20 aminoacidi per sintetizzare le proteine. Nell uomo sono presenti più di 50000 proteine differenti.
Perché il corpo possa sintetizzare le proteine, tutti gli aminoacidi devono essere presenti. La mancanza o la riduzione di uno impedirà la costruzione della nuova proteina. Le proteine che contengono tutti gli aminoacidi essenziali sono dette complete ( o nobili), mentre le proteine alle quali manca uno o più aminoacidi essenziali sono dette incomplete. Tutti i prodotti lattiero - caseari, la carne, il pesce, sono cibi completi. Tutti gli amidi (es. frumento, ecc., eccetto i semi di soia), le verdure, la frutta sono incomplete. Valore Biologico (VB) delle proteine nei cibi crudi (in relazione agli amminoacidi essenziali contenuti): Uova, latte e derivati, carne e prodotti della pesca contengano proteine ad ALTO VB Legumi, frutta secca e germe dei cereali contengano proteine a MEDIO VB Farine raffinate dei cereali, ortaggi, funghi e frutta contengano proteine a BASSO VB Funzioni delle proteine Le proteine sono elementi necessari nell'alimentazione degli animali, dal momento che essi non possono sintetizzare tutti gli aminoacidi di cui hanno bisogno e devono ottenere quelli essenziali attraverso il cibo. Grazie al processo della digestione, che utilizza gli enzimi (pepsina nello stomaco, tripsina dal pancreas, erepsina nell intestino tenue), le proteine vengono scisse negli amminoacidi costituenti, che vengono assimilate nell intestino, utilizzati nel metabolismo e riassemblati per fare nuove proteine. Le proteine svolgono una vasta gamma di funzioni all'interno degli organismi viventi: la catalisi (rendere possibile) delle reazioni metaboliche; la replicazione del DNA; la risposta agli stimoli e il trasporto di molecole da un luogo ad un altro del organismo; funzioni strutturali o meccanica, come l'actina e la Miosina, che partecipano al funzionamento dei muscoli, il collagene in ossa e tessuti e le proteine che costituiscono il citoscheletro (struttura fatta di filamenti e tubuli connessi tra loro) che permette di mantenere la forma della cellula; altre proteine sono fondamentali per le risposte immunitarie, per l'adesione cellulare e per il ciclo di vita cellulare;.