PROTEINE E AMINOACIDI (Enrico Finotti)

DNA RNA + Aminoacidi Proteina Le proteine sono molecole complesse formate da aminoacidi; esplicano moltissime funzioni vitali e in pratica sono il risultato dell’espressione genica, cioè l’informazione genetica che risiede nel DNA DNA RNA + Aminoacidi Proteina

Digestione proteica Proteina ingerita Nuova proteina sintetizzata Ala Arg Leu Val Ala-Val-Leu-Arg-Val-Ala Val-Arg-Ala-Ala-Leu-Val Proteina ingerita Nuova proteina sintetizzata

Il Turover Proteico Le proteine nel corpo umano ammontano a circa 12 Kg 250 g di proteine sono soggette a turnover proteico Una quantità che è circa tre volte superiore a quella dei normali consumi alimentari

(LARN) Livelli di assunzione Raccomandata di proteine Età in Anni Livello di Sicurezza (L.S.) g di proteine/Kg di peso corporeo/die L.S. corretto per la qualità proteica 0.50 – 0.75 1.65 2.09 0.75 – 1.00 1.48 1.87 1.5 1.17 2.5 1.13 1.43 3.5 1.09 1.38 4.5 1.06 1.34 5.5 1.02 1.29 6.5 1.01 1.28 7.5 8.5 9.5 0.99 1.25

(LARN) Livelli di assunzione Raccomandata di proteine (Maschi) Età in Anni Livello di Sicurezza (L.S.) g di proteine/Kg di peso corporeo/die L.S. corretto per la qualità proteica 10.5 0.99 1.25 11.5 0.98 1.24 12.5 1.00 1.27 13.5 0.97 1.23 14.5 0.96 1.22 15.5 0.92 1.17 16.5 0.90 1.14 17.5 0.86 1.09

(LARN) Livelli di assunzione Raccomandata di proteine (Femmine) Età in Anni Livello di Sicurezza (L.S.) g di proteine/Kg di peso corporeo/die L.S. corretto per la qualità proteica 10.5 1.00 1.27 11.5 0.98 1.24 12.5 0.96 1.22 13.5 0.94 1.19 14.5 0.90 1.14 15.5 0.87 1.10 16.5 0.83 1.05 17.5 0.80 1.01

(LARN) Livelli di assunzione Raccomandata di proteine Livello di Sicurezza (L.S.) g di proteine/Kg di peso corporeo/die L.S. corretto per la qualità proteica Adulto 0.75 0.95 Gestazione 6 Allattamento 17

VALORE BIOLOGICO DELLE PROTEINE Aminoacidi essenziali: aminoacidi che necessitano di essere assunti con la dieta Isoleucina Leucina Lisina Metionina Fenilalanina Treonina Triptofano Valina Aminoacidi non essenziali: aminoacidi che sono sintetizzati dall’organismo Arginina Cistina Istidina Tirosina Alanina Ac. Aspartico Ac. Glutammico Glicina Prolina Serina Idrossiprolina

mg di aa in 1 g di proteina test mg di aa in 1 g di proteina campione AMINOACID SCORE mg di aa in 1 g di proteina test mg di aa in 1 g di proteina campione

AMINOACIDI (mg/g di proteina) AA FAO Uovo Latte Latte (mucca) (umano) Istidina 16 22 27 26 Isoleucina 13 54 47 46 Leucina 19 86 95 93 Lisina 16 70 78 66 Metionina+Cistina 17 57 33 42 Fenilalanina+Tirosina 19 93 102 72 Treonina 9 47 44 43 Triptofano 5 17 14 17 Valina 13 66 61 55

l’aminoacido limitante L’aminoacido che presenta il valore più basso è definito come l’aminoacido limitante

PROBLEMI ASSOCIATI ALLE PROTEINE CELIACHIA E ACRILAMIDE

La celiachia provoca un’atrofia dei villi intestinali La celiachia è un’intolleranza permanente al glutine, sostanza proteica presente in avena, frumento, farro, kamut, orzo, segale, spelta e triticale. La celiachia provoca un’atrofia dei villi intestinali Le persone affette da celiachia presentano bassi valori di emoglobina, albumina serica, ferritina serica, folati eritrocitari, calcio, potassio, magnesio e ferro. Una deficienza di ferro e folati porta ad anemia. Indipendentemente dallo stato di atrofia dei villi intestinali la carenza di queste sostanze, in pazienti celiaci, è costante e ciò incide sulla loro altezza, peso, massa grassa e stato nutrizionale.

Che cosa sono le prolamine? Che cosa è il glutine? Il glutine è una fazione proteica del grano, della segale, dell’orzo, dell’avena o delle sue varietà (Triticale) e derivati a cui qualche persona è intollerante e che è solubile in una soluzione di NaCl allo 0.5% Che cosa sono le prolamine? Le prolamine sono definite come la frazione del glutine che può essere estratta con una soluzione di etanolo/acqua (40-70%). Le prolamine del grano sono dette gliadine, quelle della segale: secaline, quelle dell’orzo: ordeine e quelle dell’avena: avenine

L’ACRILAMIDE Durante questi ultimi anni in molti alimenti, che avevano subito dei processi termici, è stata trovata l’ACRILAMIDE CH2=CH-CONH2 che probabilmente è un carcinogeno (IARC 1994). Questa sostanza si forma, attraverso la reazione di Maillard, dal glucosio o fruttosio con l’asparagina, a temperature di 120-170°C (Mottram D.S. 2002)

I LIPIDI (Enrico Finotti)

Funzione degli acidi grassi Gli acidi grassi sono sintetizzati nell’organismo umano a partire dai grassi alimentari, dai grassi di deposito e dai lipid endogeni. La degradazione degli acidi grassi avviene tramite la beta-ossidazione in acetilcoenzimaA, il quale viene utilizzato per la biosintesi di nuovi acidi grassi oppure degradato nel ciclo di krebs (con ossigeno) in acqua e anidride carbonica liberando energia. si nota che le proteine, i glucidi e i lipidi alimentari sono trasformabili tutti in acidi grassi. i lipidi organici e quelli alimentari vengono smaltiti senza resti (tramite il ciclo dell’acidi citrico) con l’uso di ossigeno in energia, acqua e anidride carbonica.

Ruolo degli acidi grassi Gli acidi grassi saturi hanno prevalentemente un ruolo energetico Gli acidi grassi monoinsaturi (acido oleico) hanno un ruolo Energetico e favorirebbero la formazione delle HDL Gli acidi grassi polinsaturi hanno importanti ruoli strutturali e metabolici

Apporto di acidi grassi totali 35% - 40% fino al secondo anno di vita (LARN) 35% - 40% fino al secondo anno di vita 30 % nell’adolescenza 25% nell’età adulta

(LARN) Livelli di assunzione raccomandati di acidi grassi essenziali Categoria Età v6 v3 Anni g/die Lattanti 0.5 –1 4 0.5 Bambini 1 –3 0.7 4 – 6 1 7 – 10 Maschi 11 – 14 5 15 – 17 6 1.5 >= 18 Femmine >=18 4.5 Gestanti Nutrici 5.5

Acidi grassi cis e trans Gli acidi grassi trans non dovrebbero superare i 5 g/die. Infatti, studi recenti suggeriscono un ruolo negativi degli acidi grassi trans nell’ambito del processo aterogenetico

C18:1 cis C16:0 C18:1 trans C18:1 C22:0 C16:1 C18:2

Trans

PEROSSIDAZIONE DI UN ACIDO GRASSO POLINSATURO XH . LOO. Radicale Perossile LH LOOH X. idroperossido lipidico

Formazione degli Idroperossidi HNE = 4 hydroxynon-2-enal, ONA = 9-oxononanoic acid

Formazione degli Idroepossidi HNE = 4 hydroxynon-2-enal, ONA = 9-oxononanoic acid

TRIPLETTO Energia = 0 SINGOLETTO Delta g Energia = 96 Kj SINGOLETTO Sigma g Energia = 160 Kj Il singoletto dell’ossigeno reagisce direttamente con i doppi legami senza la formazione di radicali liberi

2S+1=L 2x(1/2+1/2)+1= 3 2x(+1/2 -1/2)+1= 1 Le regole di Hund: 1) lo stato fondamentale ha sempre il massimo valore della molteplicità di spin 2) se esistono più stati aventi la massima molteplicità di spin fra di essi il più stabile è quello che ha il valore L più elevato. 3) per uno stato derivante da una configurazione riferentesi a un guscio pieno meno che a metà, le energie dei sottostati crescono al crescere di J mentre accade l’opposto quando il guscio è pieno più che a metà. (Chimica inorganica, A. Cotton – G. Wilkinson) Dove S = ± ½ Spin L = Molteplicita’ dello Spin 2S+1=L 2x(1/2+1/2)+1= 3 2x(+1/2 -1/2)+1= 1 Luce U.V. o Catalizzatori

Dalle regole quanto meccaniche della conservazione dello spin le reazioni fra specie in stato di tripletto e quelle in stato di singoletto sono spin-forbidden perciò possiedono una alta barrieria cinetica di reazione. Per questa ragione l’ossigeno non reagisce facilmente con i composti organici, benché energeticamente la reazione sia molto favorita. luce e i catalizzatori metallici servono a bypassare la regola dello spin-forbidden Non a caso la natura nel citocromo c ossidasi usa il ferro, e il tetramanganese nei sistemi fotosintetici. Il life time del singoletto dipende dalla matrice organica in cui si trova. In una soluzione acquosa è di circa 3 microsecondi, un life time piuttosto alto, conseguentemente le reazioni del singoletto sono altamente specifiche se comparate ad altre forme ossidanti derivanti dall’ossigeno molto più reattive. Per esempio il singoletto reagisce selettivamente con la guanina che possiede il più basso potenziale redox fra i nucleotidi costituenti il DNA

ROS (Reactive Oxygen Species) Come ci si difende dai ROS (Reactive Oxygen Species) La superossido dismutase (SOD) converte due anioni superossido In una molecola di perossido di idrogeno e ossigeno, la catalasi, converte il perossido d’idrogeno in ossigeno e acqua. La vitamina E può rompere il legame covalente che i ROS hanno formato tra le catene di acidi grassi dei lipidi di membrana

.O o L. LH LO2 LOOH LO2. dimero Ossidazione a catena radicale C16H33 o OH O a-tocoferolo L. LH LO2 LOOH LO2. dimero radicale a-tocoferossile E. Ossidazione a catena Propagazione a catena Inibizione Inibizione dell’ossidazione dei lipidi dall’a-tocoferolo

Fig. 1 STRESS OSSIDATIVO NELLA SALUTE E NELLA MALATTIA Danno al DNA Deplezione di GSH Danno diretto alle proteine Danno al Citoscheletro Inibizione della sintesi di ATP Sintetasi Deplezione di NAD(H) della membrana Perossidazione e distruzione Aumento del Ferro intracellulare Cessione di ioni metalli ai tessuti circostanti e danno alle cellule adiacenti Aumento del danno al DNA, Proteine e Lipidi Fig. 1 STRESS OSSIDATIVO NELLA SALUTE E NELLA MALATTIA Stress Ossidativo Aumento della Perossidazione Lipidica Aumento del Ca2+ intracellulare libero Attivazione del poli(ADP)Ribosio Rigonfiamento

LA CAPACITA’ ANTIOSSIDANTE Molecola bersaglio ROO antiossidante Capacità Tempo

LA CAPACITA’ ANTIOSSIDANTE Scudo antiossidante Molecola bersaglio ROO antiossidante Capacità Tempo

Misura della capacità antiossidante Bleaching della crocina Schema reazioni:   R-N=N-R  2R + N2 R + O2  ROO ROO + Crocina  ROOH + Crocina ROO + antiOX  ROOH + antiOX antiOX + Crocina  antiOX + Crocina

I CARBOIDRATI (Enrico Finotti)

I carboidrati semplici Monosaccaridi: glucosio e fruttosio Disaccaridi: saccarosio, maltosio e lattosio I carboidrati composti (polisaccaridi) Amido: amilosio (glucosio lineare) amilopectina (glucosio ramificato) Fibra alimentare: cellulosa, pectine, gomme, emicellulose, mucillagini

proteine e lipidi quindi non si può parlare FABBISOGNO di CARBOIDRATI L’uomo come la maggior parte dei mammiferi è in grado di trasformare alcuni aminoacidi e il glicerolo in glucosio, e non vi è quindi uno specifico fabbisogno alimentare per i carboidrati una volta garantito un sufficiente apporto di proteine e lipidi quindi non si può parlare di essenzialità

sano sono necessari circa FABBISOGNO di CARBOIDRATI Per un soggetto adulto sano sono necessari circa 180 g/die di glucosio

AZIONE ANTIBATTERICA DEL MIELE OSMOLARITA’ PEROSSIDO DI IDROGENO (H2O2) ALTRI COMPOSTI NON PEROSSIDICI Basso pH

DEL PEROSSIDO DI IDROGENO AZIONE ANTIBATTERICA DEL PEROSSIDO DI IDROGENO H2O + O2 Ghiandola Ipofaringea Catalasi Perossido d’Idrogeno H2O2 Glucosio Ossidase GLUCOSIO H2O2 Residuale

CONSERVANTI ALIMENTARI CHIMICI Propionato di calcio o di sodio Pane Benzoato di sodio Bevande gassose, frutta, succhi di frutta, sottaceti, conserve, margarina Acido sorbico Prodotti derivati da agrumi, sottaceti,formaggi Anidride solforosa, solfiti e bisolfiti Frutta secca, verdura, vino Formaldeide (da processi di affumicatura) Carne pesce Ossidi di etilene e propilene Spezie e frutta secca Nitrito di sodio Prosciutto e pancetta

IRRADIAZIONE Consiste nel sottoporre gli alimenti all’azione di radiazione elettromagnetiche come i raggi X, raggi γ e raggi U.V. E’ la tecnica piu’ discussa perche si pensa che rende gli alimenti radioattivi. In realta’ non e’ vero perche’ queste radiazioni non vengono trattenute La dose utilizzata e’ in genere bassa e media tale da non determinale la formazione di residui radioattivi nei prodotti trattati

Questi trattamenti servono a: Ridurre la carica microbica (aumentando la shelf life) Distruggere i parassiti e gli insetti infestanti Inibire la germinazione (tuberi e bulbi)

Alcuni alimenti non possono essere irradiati perche’ il procedimento genera effetti indesiderati. Nel gusto, nell’aspetto, e nell’odore dei prodotti. L’irradiazione infatti puo’ scurire alcuni tipi di carni, puo’ peggiorare il sapore e la consistenza, ossidare i grassi insaturi (irrancidendo il prodotto) e se usata in dosi elevate, scurire il pesce.

STERILIZZAZIONE AD ALTE PRESSIONI Una pressione esercitata su un liquido incomprimibile si distribuisce uniformemente In tutte le direzioni con la medesima intensita’ In tutti i punti del liquido (pressione idrostatica) e anche sulla superficie di un corpo (alimento) Immerso in quel liquido (principio di Pascal) Nel settore industriale le pressioni idrostatiche sono dell’ordine di 100-1.000 Milioni di Pascal