LE PROTEINE 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 Il nome sta ad indicare il formate da quattro elementi: carbonio (C), idrogeno (H), ossigeno (O) e ruolo fondamentale che le azoto (N). proteine svolgono negli organismi viventi. GLI AMMINOACIDI: i mattoni delle proteine Le proteine sono macromolecole formate dall'unione di molte unità elementari chiamate amminoacidi (AA). Macromolecola Dal punto di vista chimico, ogni amminoacido è formato da un gruppo amminico (-NH2) , 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. - parola composta dal prefisso macro (grande, lungo) e molecola. Legame peptidico -legame Formula generica di un amminoacido che consente l’unione degli amminoacidi; R è il radicale, cioè il gruppo di atomi che varia da un amminoacido all’altro e ne determina le caratteristiche specifiche formazione l’eliminazione la avviene di 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, Per saperne di più Il legame peptidico è un legame di tipo covalente che l'unione di un gruppo carbossilico e un gruppo amminico consecutivi ; per ogni legame si libera una molecola di acqua. si di forma mediante due amminoacidi sua con una 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. – Peptide catena formata da meno di cinquanta amminoacidi. 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 I peptidi si suddividono in oligosaccaridi (pochi amminoacidi) e polipeptidi (molti amminoacidi, fino a 50) nostro organismo. R S O A combinazioni ROSA; ORSA; ROSSO; ARSO; RASO; ORSO…. LETTERE PAROLE DNA – molecola presente nelle cellule di tutti gli esseri viventi che combinazioni le informazioni necessarie per AMMINOACIDI contiene PROTEINE (stessi AA disposti in diverse sequenze formano proteine differenti) 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. Per saperne di più 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) Per saperne di più 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 Valore biologico – esprime la Le proteine si classificano secondo diversi criteri:in base alla forma, alla composizione chimica e al valore biologico. In base alla forma possono essere: qualità nutritiva di una proteina che dipende dal contenuto in AAE, ma anche da altri fattori, proteine fibrose,se si presentano come lunghe catene ; come la digeribilità delle diverse proteine globulari che appaiono più o meno sferoidali e compatte. proteine, cioè la quantità di ciascuna organismo. , se sono costituite viene effettivamente assorbita dall’ In base alla composizione chimica possono essere: proteine semplici amminoacidi; che solo da 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; 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 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 ; 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; 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 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. organi,regolando il metabolismo. Anticorpoprodotta molecola da speciali proteica 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 condizioni 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. delle generali dell’individuo dovuto a malattie o a carenze nutritive . Per saperne di più 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. TEST DI VERIFICA 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 8. Sono fonti di proteine nobili: seguente: Burro e olio Bioregolatrice Pesce e uova Plastica Pasta e ceci Energetica Nessuna delle precedenti Di difesa dalle malattie 2. Gli amminoacidi essenziali nell’adulto 9. 40 g di proteine forniscono: sono: 360 8 160 10 40 20 80 3 3. Non è un alimento fonte di proteine ad 10. Gli enzimi sono proteine specializzate alto valore biologico: a: Carne Accelerare le reazioni biologiche Latte Rallentare le reazioni biologiche Legumi Trasportare molecole Formaggi Nessuna delle precedenti 4. La percentuale delle calorie totali che i 11. Il legame peptidico si forma: protidi devono fornire nella dieta è: Tra due monosaccaridi 10-15% Tra due catene proteiche 8-10% Tra due amminoacidi consecutivi 18-20% Nessuna delle precedenti Nessuna delle precedenti 5. L’alfa-elica è tipica della struttura: 12. L’emoglobina è una proteina a struttura: Primaria Primaria Secondaria Secondaria Terziaria Terziaria Quaternaria Quaternaria 6. Le proteine costituiscono circa il: 13. Sono fonti di proteine a basso valore biologico: 10% del peso corporeo Legumi 60% del peso corporeo Cereali 18% del peso corporeo Frutta 4% del peso corporeo Latte 7. Sono fonti di proteine vegetali a basso 14. Gli amminoacidi essenziali sono quelli valore biologico: che: Ceci, fagioli, lenticchie Non servono all’organismo umano Pasta, riso, pane L’organismo umano non è in grado di Frutta e verdura costruire Tutti gli alimenti precedenti 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
