PROTIDI: LE PROTEINE E GLI AMMINOACIDI Struttura generica di

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) (-NH2), sia quello carbossilico (degli acidi carbossilici) (-COOH).
Proprio per questo sono molecole anfotere (poiché presentano contemporaneamente un
gruppo acido (-COOH) e un gruppo basico (-NH2)). In funzione del valore del pH (acidità
dell’ambiente in cui si trovano), i due gruppi terminali ( -NH2 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
14
10
14
12
13
Cisteina
Tirosina
Alanina
Asparagina
Acido aspartico
Glicina
Acido glutammico
Glutammina
Prolina
Serina
Arginina
Treonina
Triptofano
Valina
Istidina
(germe di grano)
(scarse fonti)
(germe di grano)
(legumi vari)
(semi in genere, semi di
girasole, frutta a guscio)
7 (legumi)
3,5 (mandorle)
10 (germe di grano)
8-12 (germe di grano)
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;
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