L E P R O T E I N E ASPETTI GENERALI I protidi o proteine sono i costituenti principali delle cellule, sia animali che vegetali; sono sempre presenti negli esseri viventi dei quali entrano a far parte in tutte le strutture,come i "mattoncini" di una casa. Nel corpo umano costituiscono circa il 18% del peso: dopo l'acqua, Proteina - denominazione di quindi, sono i nutrienti presenti in maggiore quantità,in quanto origine greca che significa indispensabili per costruire e ristrutturare le cellule di tutti i tessuti di primaria importanza. che occupa il primo posto. Dal punto di vista chimico, sono composti organici quaternari, cioè formate da quattro elementi: carbonio (C), idrogeno (H), ossigeno (O) e Il nome sta ad indicare il azoto (N). ruolo fondamentale che le GLI AMMINOACIDI: i mattoni delle proteine proteine svolgono negli organismi viventi. Le proteine sono macromolecole formate dall'unione di molte unità elementari chiamate amminoacidi (AA). Dal punto di vista chimico, ogni amminoacido è formato da un gruppo amminico (-NH 2), da un gruppo acido carbossilico (-COOH), un atomo di idrogeno ( H ) e una parte variabile (diversa nei vari amminoacidi), tutti legati ad un carbonio centrale. Macromolecola - parola composta dal prefisso macro (grande, lungo) e molecola. Formula generica di un amminoacido R è il radicale, cioè il gruppo di atomi che varia da un amminoacido all altro e ne determina le caratteristiche specifiche Legame peptidico -legame che consente l unione degli amminoacidi; la sua formazione avviene con l eliminazione di una molecola di acqua. Gli amminoacidi si legano fra loro attraverso un legame detto peptidico, dando origine a lunghe catene; l'unione di due amminoacidi forma un dipeptide, P e r s a p e r n e d i p i ù Il legame peptidico è un legame di tipo covalente che si forma mediante l'unione di un gruppo carbossilico e un gruppo amminico di due amminoacidi consecutivi ; per ogni legame si libera una molecola di acqua.
quella di tre forma un tripeptide, e così via fino ad avere un peptide, costituito da meno di 50 amminoacidi,e infine una proteina,con una quantità di amminoacidi superiore a 50. Esistono venti tipi di amminoacidi che unendosi a catena e combinandosi tra loro danno origine alle proteine. Gli amminoacidi si possono paragonare alle lettere dell alfabeto: le ventuno lettere si possono combinare in milioni di modi differenti, consentendo la formazione del grandissimo numero di parole presenti nel vocabolario; allo stesso modo le combinazioni degli amminoacidi permettono la costruzione della grande varietà di proteine esistenti nel nostro organismo. Peptide catena formata da meno di cinquanta amminoacidi. I peptidi si suddividono in oligosaccaridi (pochi amminoacidi) e polipeptidi (molti amminoacidi, fino a 50) R S O A combinazioni ROSA; ORSA; ROSSO; ARSO; RASO; ORSO. LETTERE AMMINOACIDI combinazioni PAROLE PROTEINE (stessi AA disposti in diverse sequenze formano proteine differenti) DNA molecola presente nelle cellule di tutti gli esseri viventi che contiene le informazioni necessarie per il loro funzionamento e la loro riproduzione. Ricorda: il numero, il tipo e l ordine di sequenza degli amminoacidi che formano una proteina è geneticamente determinato all interno della molecola di DNA. Dei venti amminoacidi necessari per la formazione delle sue proteine, l organismo umano è capace di sintetizzarne alcuni e sono detti non essenziali ; gli altri deve assumerli con gli alimenti e sono perciò definiti amminoacidi essenziali" (AAE). Il numero degli amminoacidi essenziali è di dieci nei primissimi anni di vita e otto nell'adulto. Le carenze anche di un solo AAE può impedire la sintesi delle proteine di cui il nostro organismo ha bisogno. P e r s a p e r n e d i p i ù Gli 8 amminoacidi essenziali sono: valina, leucina,isoleucina,treonina, fenilalanina, triptofano,metionina, lisina. Essi devono essere assunti con gli alimenti. L organismo dei bambini non sintetizza altri due amminoacidi, istidina e arginina, perciò anche questi, limitatamente ai primi ani di vita, sono considerati essenziali. Gli AAE devono essere presenti nei cibi nelle giuste proporzioni, perché la loro carenza rallenta la sintesi delle proteine e perciò influisce sulla crescita.
LA STRUTTURA DELLE PROTEINE Le proteine svolgono nelle cellule molteplici funzioni e queste dipendono soprattutto dalla forma che esse assumono nello spazio. Le molecole proteiche si organizzano in quattro differenti strutture, di complessità crescente: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria; ognuna di esse comprende quelle che la precedono nell ordine. La struttura primaria indica la sequenza degli amminoacidi all interno della catena proteica; determina quindi il numero, il tipo e la disposizione degli amminoacidi. Struttura primaria: gli amminoacidi sono legati solo dal legame peptidico La struttura secondaria riguarda la disposizione che la catena proteica assume nello spazio, che si piega formando una spirale (configurazione alfa-elica) o un foglietto ripiegato (configurazione foglietto-beta). Struttura secondaria: configurazione più stabile per la presenza di altri legami, trasversali, lungo la catena Alfa-elica Beta-foglietto La struttura terziaria è relativa al modo in cui le spirali (o foglietti) si avvolgono su se stesse ( come un gomitolo o una matassa ), assumendo una forma globulare. Struttura terziaria: legami anche tra i gruppi R di amminoacidi lontani nella sequenza La struttura quaternaria è data dall unione di più catene polipeptidiche (chiamate subunità), uguali o diverse tra loro, aventi già la struttura terziaria. Struttura quaternaria: legami tra più catene polipeptidiche (subunità) P e r s a p e r n e d i p i ù Le proteine, in relazione al tipo di struttura della catena, assumono una particolare forma e funzione. Ad esempio, la struttura secondaria è tipica delle proteine fibrose come ad esempio la cheratina, una proteina della pelle e dei capelli; quella terziaria è caratteristica delle proteine globulari che possiedono una attività specializzata,come ad esempio gli enzimi ed ormoni. Un esempio di proteina a struttura quaternaria è l emoglobina costituita da quattro subunità a due a due uguali.
LA CLASSIFICAZIONE DELLE PROTEINE Le proteine si classificano secondo diversi criteri:in base alla forma, alla composizione chimica e al valore biologico. In base alla forma possono essere: proteine fibrose,se si presentano come lunghe catene ; proteine globulari che appaiono più o meno sferoidali e compatte. In base alla composizione chimica possono essere: proteine semplici, se sono costituite solo da amminoacidi; Valore biologico esprime la qualità nutritiva di una proteina che dipende dal contenuto in AAE, ma anche da altri fattori, come la digeribilità delle diverse proteine, cioè la quantità di ciascuna che viene effettivamente assorbita dall organismo. Si può stabilire attraverso la seguente formula: proteine complesse o coniugate se oltre alla catena di amminoacidi vi è la presenza di altre molecole. In base al valore biologico (che stabilisce la qualità delle proteine in relazione al contenuto di amminoacidi essenziali) possono essere: proteine ad alto valore biologico o complete,definite anche nobili, sono quelle che contengono gli otto amminoacidi essenziali in quantità adeguata alle necessità dell organismo; proteine a medio valore biologico,o parzialmente complete,sono quelle che presentano un contenuto in amminoacidi essenziali non equilibrato in quanto qualcuno non copre le necessità dell organismo ; che indica la quantità di proteina (espressa in %) che è assimilata dall organismo rispetto a 100 g di proteine ingerite. Proteolisi- reazione che determina la rottura del legame peptidico con la conseguente liberazione degli AA;avviene in presenza di acqua proteine a basso valore biologico, o incomplete, sono quelle che non contengono uno o più amminoacidi essenziali. Le proteine alimentari Le proteine presenti negli alimenti variano tra loro per la composizione in amminoacidi, pertanto hanno un valore diverso nel soddisfare alle necessità del nostro corpo. Introdotte con i cibi, le proteine alimentari vengono smontate (proteolisi o idrolisi proteica) durante il processo della digestione; i singoli amminoacidi ottenuti passano nel sangue e poi nelle cellule che li utilizzano per la sintesi di nuove proteine, in relazione alle necessità dell organismo. Per questo motivo è importante conoscere le principali fonti di proteine,in particolare di quelle che ci forniscono nelle giuste proporzioni gli amminoacidi essenziali in quanto la carenza di questi rallenta la sintesi delle proteine, influendo sulla crescita.
Le fonti proteiche per l alimentazione umana sono sia di origine animale che vegetale. Fonti di proteine complete, ad alto valore biologico, sono gli alimenti di origine animale quali uova, carne, pesce, latte e derivati, che forniscono gli amminoacidi essenziali in quantità sufficiente a soddisfare le necessità dell organismo. Fonti di proteine parzialmente complete, a medio valore biologico, sono i legumi, che forniscono gli amminoacidi essenziali in proporzioni non bene equilibrate tra loro. Fonti di proteine a basso valore biologico, incomplete perché non contengono uno degli amminoacidi essenziali,sono i cereali e loro derivati. Le proteine di origine animale vengono considerate nobili rispetto a quelle vegetali. Tuttavia si può ottenere un insieme ben bilanciato di proteine associando proteine vegetali di diversa origine. Combinando in un piatto unico legumi e cereali (pasta e fagioli,riso e piselli,ecc.) o altre preparazioni tipiche della cucina mediterranea, si raggiunge un apporto proteico di qualità paragonabile a quello degli alimenti di origine animale complementarietà delle proteine.
LE FUNZIONI DELLE PROTEINE Le proteine costituiscono circa il 18% in peso del corpo umano dove svolgono diverse funzioni. La funzione principale delle proteine è quella di fornire materiale da costruzione, sia per la formazione delle nuove cellule sia per la riparazione di quelle esistenti che quotidianamente si logorano. Svolgono quindi principalmente funzione plastica o strutturale. Oltre alla funzione plastica,le proteine svolgono altre funzioni fondamentali: funzione regolatrice, poiché costituiscono gli enzimi e gli ormoni proteici che controllano le attività metaboliche del corpo umano; funzione di difesa, in quanto costituiscono gli anticorpi che difendono l organismo dalle infezioni; funzione di trasporto, infatti veicolano diverse molecole da un organo all altro, ad esempio l emoglobina trasporta ossigeno ai tessuti e anidride carbonica ai polmoni; funzione energetica, in caso di necessità forniscono energia, sviluppando 4 Kcal per grammo; il loro utilizzo come fonte di energia avviene solo se introdotte in eccesso o quando risulta insufficiente l introduzione di glucidi. La loro funzione energetica è perciò secondaria. Enzima -proteina particolare che agisce da catalizzatore biologico, cioè capace di aumentare la velocità delle reazioni cellulari;senza gli enzimi, queste reazioni sarebbero talmente lente da essere incompatibili con la vita. Ormone- sostanza prodotta dalle ghiandole endocrine, capace di agire in modo specifico su singoli organi,regolando il metabolismo. Anticorpo- molecola proteica prodotta da speciali cellule dell organismo in risposta alla presenza di agenti esterni in esso penetrati.
IL FABBISOGNO PROTEICO Il fabbisogno proteico quotidiano corrisponde al 10-15% circa delle calorie totali giornaliere. La quantità che soddisfa questo fabbisogno varia, in base all età e all attività svolta, da 1 a 1,5 grammi per ogni kilogrammo di peso corporeo. Ricorda: ci si deve riferire non al peso reale del soggetto ma al peso ideale! Il fabbisogno proteico non è costante per tutta per tutta la vita: è maggiore durante la crescita, periodo in cui si devono costruire molte cellule nuove, si riduce nell età adulta, in quanto si deve provvedere soprattutto al loro mantenimento e diminuisce ulteriormente nell anziano, fase in cui il rinnovamento delle cellule avviene sempre più lentamente. Nel periodo della crescita le proteine animali e quelle vegetali devono essere ripartite in parti uguali. Nell uomo adulto è considerato ottimale il consumo di 1/3 di proteine animali e 2/3 di proteine vegetali.
Errori alimentari: quali effetti sull organismo? Una alimentazione corretta ed equilibrata comporta buona nutrizione e quindi salute; assunzione sbagliata qualitativamente e/o quantitativamente degli alimenti e quindi dei principi nutritivi è causa di diversi effetti sull organismo umano. Un eccesso di proteine nella dieta è dannoso in quanto contribuisce all aumento di peso, determina, inoltre, un superlavoro per fegato e reni, i Deperimentoquali invecchiano precocemente. indebolimento delle La carenza proteica, invece, può provocare deperimento organico e la comparsa di svariati sintomi, quali crescita ridotta, caduta dei capelli, maggiore predisposizione alle malattie infettive ed altri più o meno gravi. condizioni generali dell individuo dovuto a malattie o a carenze nutritive. P e r s a p e r n e d i p i ù Nell organismo umano non esiste una riserva proteica; pertanto, le proteine assunte in eccedenza, al di là dell effettivo bisogno, non avendo la possibilità di essere accumulate, vengono trasformate in grassi e depositate nel tessuto adiposo, favorendo perciò l obesità. Nei bambini una grave carenza di proteine porta a una patologia detta kwashiorkor malattia del bambino che non è più allattato, tipica delle zone sottosviluppate dell Africa, dell Asia e dell America meridionale, che colpisce i bambini piccoli, i quali, dopo lo svezzamento, ricevono un alimentazione scarsa e povera di proteine. Nei bambini che manifestano questa patologia, lo sviluppo fisico e mentale è gravemente compromesso, tanto da provocare danni permanenti.
T E S T D I V E R I F I C A Vero/Falso Indica Vero (V) o Falso (F) e riscrivi le false in modo che risultino vere 1. La funzione principale delle proteine è energetica V F 2. Carni e pesce sono fonti di proteine nobili V F 3. Il valore biologico delle proteine dipende dal loro contenuto in AA V F 4. Le proteine sono composti organici quaternari V F.. 5. La carenza di AAE nell alimentazione non provoca danni nell organismo V F 6. La struttura primaria delle proteine è definita dalla sequenza degli AA V F 7. Il legame che unisce gli AA si chiama amminico V F 8. Gli enzimi sono proteine specializzate V F 9. Le proteine forniscono 4 kcal per ogni grammo V F 10. Con l idrolisi completa delle proteine si ottiene un insieme di AA liberi V F 11. Le proteine dei legumi sono a basso valore biologico V F 12. Il fabbisogno proteico deve coprire il 20-30% delle calorie totali giornaliere V F Domande aperte Rispondi alle seguenti domande: 1. Che cosa sono le proteine? Da quali molecole di base sono formate le proteine? 2. Quali funzioni svolgono le proteine nell organismo umano? 3. Che cosa si intende per valore biologico di una proteina? Scrivi alcuni alimenti che contengono proteine ad alto, medio e basso valore biologico.
Scelta multipla Barra con una crocetta la risposta esatta (una sola risposta) 1. La funzione principale delle proteine è la seguente: Bioregolatrice Plastica Energetica Di difesa dalle malattie 2. Gli amminoacidi essenziali nell adulto sono: 8 10 20 3 3. Non è un alimento fonte di proteine ad alto valore biologico: Carne Latte Legumi Formaggi 4. La percentuale delle calorie totali che i protidi devono fornire nella dieta è: 10-15% 8-10% 18-20% Nessuna delle precedenti 5. L alfa-elica è tipica della struttura: Primaria Secondaria Terziaria Quaternaria 6. Le proteine costituiscono circa il: 10% del peso corporeo 60% del peso corporeo 18% del peso corporeo 4% del peso corporeo 7. Sono fonti di proteine vegetali a basso valore biologico: Ceci, fagioli, lenticchie Pasta, riso, pane Frutta e verdura Tutti gli alimenti precedenti 8. Sono fonti di proteine nobili: Burro e olio Pesce e uova Pasta e ceci Nessuna delle precedenti 9. 40 g di proteine forniscono: 360 160 40 80 10. Gli enzimi sono proteine specializzate a: Accelerare le reazioni biologiche Rallentare le reazioni biologiche Trasportare molecole Nessuna delle precedenti 11. Il legame peptidico si forma: Tra due monosaccaridi Tra due catene proteiche Tra due amminoacidi consecutivi Nessuna delle precedenti 12. L emoglobina è una proteina a struttura: Primaria Secondaria Terziaria Quaternaria 13. Sono fonti di proteine a basso valore biologico: Legumi Cereali Frutta Latte 14. Gli amminoacidi essenziali sono quelli che: Non servono all organismo umano L organismo umano non è in grado di costruire Non è necessario introdurli con gli alimenti Nessuna delle precedenti
GIOCHI DI..PAROLE - giochiamo con le parole della scienza Cruciverba Trova le parole in base alle definizioni date e riportale nelle righe in orizzontale del diagramma. Le lettere contenute nella colonna verticale evidenziata formeranno il nome di un effetto sull organismo da carenza proteica. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1. Così è il valore biologico delle proteine presenti nei legumi. 2. Funzione secondaria delle proteine. 3. Legame che unisce gli amminoacidi. 4. Sono così detti gli amminoacidi che l organismo non produce. 5. Struttura proteica definita da più catene polipeptidiche. 6. Principale funzione delle proteine. 7. Sono fonte di proteine a medio valore biologico. 8. Numero complessivo degli amminoacidi. 9. La struttura della configurazione alfa-elica 10. Numero degli amminoacidi essenziali nell adulto. 11. Proteine con funzione di difesa
Bibliografia: - PRINCIPI DI ALIMENTAZIONE - A. MACHADO POSEIDONIA SCUOLA - ESSE A SCIENZA DEGLI ALIMENTI DONATELLA IANELLI LE MONNIER SCUOLA - NUOVA EDUCAZIONE ALIMENTARE - S. RODATO I. GOLA CLIT - SCIENZA DELL ALIMENTAZIONE C. PAMPANA C. ZOLFINO BULGARINI