Gli aminoacidi e glucidilezione

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MODULO
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LE MOLECOLE BIOLOGICHE
O BIOMOLECOLE
Costituiscono le strutture presenti negli organismi viventi
UNITÀ 2.1
I GLUCIDI
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GLICIDI o ZUCCHERI o CARBOIDRATI
I diversi tipi di glicidi
Caratteristiche: Sono composti chimici costituiti da carbonio, idrogeno e ossigeno.
Sono molto abbondanti in natura. Hanno sapore dolce.
Funzioni:
Strutturale: costituiscono strutture essenziali per gli organismi viventi
(funzione di sostegno, soprattutto nei vegetali cellulosa)
Energetica: forniscono energia per svolgere tutte le funzioni dell'organismo
Protezione: costituiscono l’esoscheletro degli invertebrati (chitina)
Disaccaridi
(formati da
2 molecole
di zucchero)
Organismi autotrofi (Es. piante): sintetizzano
zuccheri (glucosio) a partire da componenti
inorganici quali acqua e CO2 mediante il
processo di fotosintesi clorofilliana.
Polisaccaridi
(formati da
più di 20
molecole di
glucosio)
Organismi eterotrofi (Es. animali): soddisfano il fabbisogno
energetico nutrendosi di alimenti che contengono zuccheri.
Ecco alcuni esempi:
frutta e miele -> fruttosio; glucosio
barbabietola da zucchero, zucchero di canna -> saccarosio
latte e latticini -> lattosio
cereali (pane, pasta, riso), tuberiWWW.SUNHOPE.IT
(patate) e legumi -> amido
carne e pesce -> glicogeno
Come si formano i disaccaridi?
O
Glucosio
OH
HO
Monosaccaridi
(formati da 1
molecola di
zucchero)
O
O
H2 O
Ribosio
Desossiribosio
6C
Glucosio principale fonte di energia
Fruttosio si trova nella frutta
Galattosio
Glucosio + fruttosio Saccarosio (comune zucchero da cucina)
Glucosio + glucosio Maltosio (deriva da digestione dell’amido)
Glucosio + galattosio Lattosio (in latte e latticini)
Amido riserva energetica nei vegetali (cereali, tuberi, legumi)
si accumula in amiloplasti nella cellula vegetale
si trova nei semi e nelle radici
Glicogeno riserva energetica negli animali
si accumula in muscoli e fegato
Cellulosa funzione di sostegno nei vegetali
si trova nella parete cellulare delle cellule vegetali
può essere digerita solo dagli erbivori
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è il composto organico più abbondante sulla Terra
Fruttosio
L’amido e il glicogeno immagazzinano zuccheri di riserva
La cellulosa si trova nelle pareti delle cellule vegetali
Granuli di amido in
cellule di tubero di
patata
Saccarosio
Reazione di
condensazione
Glucosio
OH
HO
H2 O
Glucosio
HO
H2 O
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Glicogeno
Fibre di cellulosa nella parete di
una cellula vegetale
O
Galattosio
Monomeri di
glucosio
Maltosio
Reazione di
condensazione
OH
Amido
Granuli di glicogeno nel
tessuto muscolare
O
Glucosio
Componenti degli acidi nucleici
I polisaccaridi di interesse biologico
Reazione di
condensazione
Fruttosio
Fruttosio
5C
Cellulosa
Molecole
di cellulosa
Lattosio
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Aspetti generali
•
I glucidi sono composti ternari → C, H, O
•
Sono anche detti carboidrati o zuccheri
•
Sono i costituenti più abbondanti nelle cellule vegetali
•
Vengono sintetizzati grazie alla fotosintesi clorofilliana
•
Nel corpo umano costituiscono soltanto l’1% del peso
corporeo
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•
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CARBOIDRATI
Gli zuccheri, gli amidi e la cellulosa: costituiscono una riserva di Energia,
Se si tratta di una sola molecola di zucchero: monosaccaride
Se due molecole legate con legame glucosidico: disaccaride
Se più molecole: polisaccaride
I monosaccaridi sono gli zuccheri più semplici formati da 3 a 7 atomidi C
Il composto a 3C più comune: gliceraldeide
5C: ribosio e desossiribosio
6C: glucosio, fruttosio e galattosio: esosi
Disaccaridi: Maltosio: 2 glucosio, saccarosio: 1 glucosio ed un fruttosio,
lattosio, 1 Glucosio ed 1 galattosio
Condensazione ed idrolisi
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Classificazione dei glucidi
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I monosaccaridi
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I monosaccaridi
•
Sono solubili in acqua
•
Hanno aspetto cristallino e colore bianco
•
Sono dolci
•
Formula generale: C6H12O6 CnH2nOn
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Glucosio, fruttosio, galattosio
•
•
Sono isomeri strutturali
Glucosio:
– è il glucide più importante in natura
– si trova nella frutta e nei vegetali
– nel sangue umano → 60-100 mg/100
•
I disaccaridi
•
Fruttosio:
– di tipo α (i due –OH sono sotto il piano della molecola)
– di tipo β (uno dei due –OH è sotto il piano della molecola, l’altro
sopra)
– è lo zucchero della frutta
– presente anche nel miele
•
Il legame tra due monomeri glucidici è detto legame
glucidico, può essere:
Galattosio:
– non si trova allo stato libero ma combinato (è un costituente del
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lattosio e di alcuni glucidi
complessi)
•
Sono bianchi, cristallini, dolci e idrolizzabili
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Saccarosio, maltosio, lattosio
I disaccaridi
•
Saccarosio (glucosio + fruttosio):
– è lo zucchero da tavola
– si ottiene dalla barbabietola e dalla canna da zucchero
•
Maltosio (glucosio + glucosio):
– è lo zucchero del malto
– si ottiene per idrolisi dell’amido
•
Lattosio (glucosio + galattosio):
– è lo zucchero del latte
– per fermentazione lattica dà acido lattico
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Lattosio
β-D-galattosio-(1-4)-β-D-glucosio
glucosio
glucosio
Saccarosio
β-D-fruttosio-(1-2)-α-D-glucosio
maltosio
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Trealosio
α-D-glucosio-(1-1)-α-D-glucosio
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I polisaccaridi: classificazione
•
Amido
In base alla composizione chimica:
– omopolisaccaridi, ad es. amido, glicogeno, cellulosa
– eteropolisaccaridi, ad es. emicellulosa, pectina
•
In base alla funzione:
– di riserva, ad es. amido, glicogeno
•
È la riserva energetica più importante dei vegetali
•
Si accumula nei semi e nei tuberi
•
È formato da due polisaccaridi:
– amilosio → lineare
– amilopectina → ramificato
– strutturale, ad es. cellulosa, chitina
•
In base agli aspetti nutrizionali:
– disponibili, ad es. amido
– non disponibili, ad es. cellulosa, emicellulosa → fibra
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Amido
Glicogeno
Ramificazione
•
Polimero del glucosio → forma ramificata
•
Si accumula nel fegato e nei muscoli
Punto
ramificazione
Catena
principale
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Amido
• Possediamo enzimi
salivari, pancreatici e
intestinali che scindono i
legami α1-4 interni, α1-4
terminali e α1-6.
• Non possediamo enzimi
che frammentano i legami
β1-4 della cellulosa
Glicogeno
Ramificazione
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Catena
principale
Punto
ramificazione
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Cellulosa
Eteropolisaccaridi
•
Polimero del glucosio con legami β-glucosidici → non è
digeribile dall’organismo umano
•
•
Ha forma lineare
•
•
Conferisce rigidità ai tessuti vegetali
Emicellulose:
– Struttura per lo più ramificata
– Ad es. xilani, mannani, galattani, ecc.
Pectine:
– Sono molto abbondanti nella frutta
– In soluzione acida e con zuccheri gelificano → marmellata
•
Glicoproteine:
– Svolgono ruoli biologici complessi
– Ad es. fibrinogeno, collagene, immunoglobuline, ecc.
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La fibra alimentare
Funzioni della fibra alimentare
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Catene polisaccaridica
Granuli di amido
ramificata
non-ramificata
Fotografia al microscopio elettronico di un cloroplasto
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Fotografia al microscopio elettronico di un epatocita
granuli di
glicogeno
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Gli aminoacidi (o amminoacidi) sono l'unità strutturale primaria delle proteine. Possiamo quindi
immaginare gli aminoacidi come mattoncini che, uniti da un collante chiamato, legame peptidico
formano una lunga sequenza che dà origine ad una proteina.
All'interno dello stomaco e del duodeno questi legami vengono rotti ed i singoli aminoacidi
giungono sino all’intestino tenue dove vengono assorbiti come tali ed utilizzati dall'organismo.
Dal punto di vista chimico l'aminoacido è un composto organico contenente un gruppo
carbossilico (COOH) ed un gruppo aminico (NH2). Oltre a questi due gruppi ogni aminoacido si
contraddistingue dagli altri per la presenza di un residuo (R) conosciuto anche con il nome di
catena laterale dell'aminoacido.
Granuli di glicogeno
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Aminoacidi non proteici
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Classificazione degli aminoacidi
• Nella sintesi proteica intervengono solo
venti dei diversi aminoacidi esistenti in
natura (attualmente oltre cinquecento). Dal
punto di vista nutrizionale questi
aminoacidi possono essere a loro volta
divisi in due grandi gruppi: quello degli
aminoacidi essenziali e quello degli
aminoacidi non essenziali.
Aa essenziali per l’uomo:
fenilalanina, isoleucina, lisina, leucina, metionina, treonina,
triptofano e valina
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Sono definiti essenziali quegli aminoacidi che l’organismo umano non riesce
a sintetizzare in quantità sufficiente a far fronte ai propri bisogni.
Per l’adulto sono otto e più precisamente: fenilalanina, isoleucina, lisina,
leucina, metionina, treonina, triptofano e valina.
Durante il periodo dell’accrescimento agli otto ricordati ne va aggiunto un
nono, l’istidina, in considerazione del fatto che in questo periodo le richieste
di tale aminoacido sono più elevate rispetto alla capacità di sintesi.
•
Sono considerati aminoacidi semiessenziali la cisteina e la tirosina,
in quanto l’organismo li può sintetizzare a partire da metionina e
fenilalanina.
•
Sono definiti aminoacidi condizionatamente essenziali (arginina,
glicina, glutammina, prolina e taurina) quegli aminoacidi che
ricoprono un ruolo fondamentale nel mantenimento dell’omeostasi e
delle funzioni dell’organismo in determinate situazioni fisiologiche. In
alcune condizioni patologiche questi aminoacidi possono non
essere sintetizzati a velocità sufficiente per far fronte ai reali bisogni
dell'organismo.
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L’arginina sta assumendo notevole
importanza, come precursore dell’ossido
nitrico, per le tante funzioni che
quest’ultimo esplica nell’attività cellulare,
nella trasduzione dei segnali biologici
e nella difesa immunitaria.
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CONTENUTO IN AMINOACIDI ESSENZIALI: si possono definire complete
o nobili quelle proteine che contengono tutti gli AA essenziali in quantità e in
rapporti equilibrati. In generale le proteine animali sono complete e quelle
vegetali sono incomplete. La dicitura nobili associata alle proteine vegetali
non è corretta ed è stata introdotta per contrastare il detto secondo il quale
"i legumi sono la carne dei poveri". In realtà assumere una discreta fonte di
proteine vegetali nella dieta è importantissimo e per valorizzare
ulteriormente questo concetto è stato introdotto impropriamente il termine
"nobili". In ogni caso queste carenze possono essere superate
semplicemente utilizzando appropriate associazioni alimentari ad esempio
PASTA e FAGIOLI. Si parla in questo caso di mutua integrazione perché gli
aminoacidi di cui è carente la pasta vengono forniti dai fagioli e viceversa.
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AMINOACIDO LIMITANTE: di una proteina o di una miscela proteica è
l’aminoacido essenziale carente o del tutto assente che limita l’utilizzo
di tutti gli altri aminoacidi anche se presenti in eccesso rispetto ai
bisogni. Come abbiamo visto nelle proteine di origine vegetale questo
aminoacido non è in genere sufficiente a garantire il fabbisogno e deve
essere introdotto tramite l'abbinamento con altri cibi.
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•
AMINOACIDI RAMIFICATI: o BCAA sono tre aminoacidi (Valina, isoleucina e
Leucina) che in particolari condizioni, come l'impegno fisico intenso, vengono utilizzati
come substrato energetico ausiliario di grassi e carboidrati.
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Aminoacidi ramificati nel cibo Vs aminoacidi ramificati negli integratori
Leucina
Valina
Isoleucina
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POLLO 150 g
TONNO ALL'OLIO 112 g
BRESAOLA 100 g
5 cpr di un integratore
"famoso"
2,93
2,3
2,65
2,5
2,0
1,56
1,69
1,25
1,73
1,34
1,61
1,25
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Legame isopeptidico
γglutammilcisteinilglicina
2GSH + Xoss.
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COOH
NH
O
NH
COONa
S
S
O
NH
NH
COOH
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O
H2N
H2N
GSSG + Xrid.
COONa
O
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Decarbossilazione di
glutamina
Decarbossilazione di
istidina
tirosina
tirosina
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+
Eq. di Henderson
Hasselbach
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