Proteine: Generalità e Valore Biologico

• Autore della Lezione:* Sara Baldelli

Proteine: Generalità

• Le proteine sono essenziali per la vita.
• Sono i principali componenti di cellule e tessuti negli organismi viventi.

Proteine e Alimentazione

• L'assunzione di proteine attraverso gli alimenti fornisce amminoacidi essenziali.
• Una dieta varia è fondamentale per ottenere tutti gli amminoacidi essenziali necessari.
• Il corpo non può sintetizzare gli amminoacidi essenziali, quindi è necessario ottenerli attraverso la dieta.

Valore Biologico delle Proteine

• Il valore biologico di una proteina dipende dalla quantità di amminoacidi essenziali che contiene.
• Proteine ad alto valore biologico: proteine complete contenenti tutti e otto gli amminoacidi essenziali in quantità ottimale.
• Presenti in alimenti di origine animale come latte e derivati, uova, carne, pesce e crostacei.
• Proteine a basso valore biologico: contengono tutti gli otto amminoacidi essenziali ma in quantità insufficiente per il corpo.
• Contenute in alimenti di origine vegetale come legumi e cereali.
• Combinare questi alimenti (es. pasta e fagioli, riso e piselli) completa le proteine, rendendole paragonabili a quelle ad alto valore biologico.
• Proteine a valore biologico nullo: proteine incomplete che sono presenti nella frutta, negli ortaggi e nei tuberi. Servono per la costruzione delle proteine endogene.

Digestione delle Proteine

• Durante la digestione, l'organismo demolisce le proteine alimentari trasformandole in amminoacidi.
• Gli amminoacidi vengono poi utilizzati per produrre proteine specifiche, come ormoni, enzimi e anticorpi.

Proteasi

• La digestione delle proteine avviene tramite idrolisi dei legami peptidici, catalizzata da enzimi chiamati proteasi.
• Le proteasi intestinali sono idrolasi specifiche per la catena laterale degli amminoacidi.
• Possono essere distinte in due classi:
  • Endopeptidasi: idrolizzano legami peptidici all'interno della catena polipeptidica e sono prodotte nello stomaco e dal pancreas esocrino.
  • Esopeptidasi: divise in carbossipeptidasi (rimuovono amminoacidi dall'estremità C-terminale) e aminopeptidasi (agiscono sull'estremità N-terminale).

Zimogeni

• Le proteasi sono sintetizzate e secrete in forma inattiva, chiamate zimogeni o proenzimi.
• Gli zimogeni sono concentrati in granuli all'interno delle cellule e rilasciati per esocitosi.

Fasi della Digestione delle Proteine

• Fase 1: Inizia nello stomaco, ruolo "preparatorio" per il duodeno.
• La presenza di cibo nello stomaco stimola la secrezione di gastrina.
• Ormone polipeptidico secreto dalle cellule G della mucosa gastrica dell'antro pilorico e del duodeno,.
• La Gastrina incrementa la secrezione di acido cloridrico nello stomaco.
• Le cellule del colletto producono il muco.
• Le cellule principali rilasciano il pepsinogeno.
• Sono prodotti diversi isoenzimi del pepsinogeno, convertiti nell'enzima attivo tramite autocatalisi a pH inferiore a 5.
• La pepsina idrolizza i legami peptidici delle proteine, trasformandole in polipeptidi.
• E' una endopeptidasi con pH ottimale di 1.6 che idrolizza il 10-20% delle proteine nel pasto.
• Fase 2:* Il contenuto gastrico acido stimola la secrezione di secretina nel duodeno.
• Il succo pancreatico ricco di bicarbonato neutralizza l'acidità gastrica nel duodeno, portando il pH intorno a 7.
• La colecistochinina (CCK) stimola la secrezione di un succo pancreatico ricco di enzimi.
• Tripsinogeno, chimotripsinogeno e proelastasi sono endopeptidasi con diversa specificità.
• Procarbossipeptidasi A e B sono esopeptidasi che staccano un aminoacido alla volta dal C-terminale.
• Tripsina; si forma per azione dell'enteropeptidasi, attivando anche chimotripsina, proelastasi e carbossipeptidasi.

Protezione Intrapancreatica della Tripsina

• Esiste un sistema di protezione contro l'azione intrapancreatica della tripsina attraverso la sintesi di un inibitore pancreatico.
• Questa molecola si lega saldamente al sito attivo dell'enzima, bloccando l'attività e prevenendo l'attivazione prematura.
• Gli amminoacidi liberati, insieme a di- e tripeptidi, possono essere assorbiti dagli enterociti dove i di- e tripeptidi sono idrolizzati e assorbiti nel circolo portale.

Assorbimento degli Amminoacidi

• Al fegato giungono gli amminoacidi, esso regola:
  • Distribuzione ai tessuti.
  • Sintesi di proteine plasmatiche e cellulari.
  • Sintesi di amminoacidi non essenziali.
  • Degradazione degli amminoacidi in eccesso.
• Gli amminoacidi demoliti producono glucosio tramite gluconeogenesi e possono essere convertiti in grassi nel tessuto adiposo.
• Esistono trasportatori specifici per amminoacidi neutri, basici, acidi e per glicina, prolina e idrossiprolina nel duodeno, nel digiuno e nell'ileo.

Destino Metabolico degli Amminoacidi

• Gli amminoacidi, dalla degradazione delle proteine della dieta o intracellulari, sono ossidati
• Ricambio proteico: risultato di contemporanea sintesi e degradazione proteica.

Patologie Correlate

• L'intolleranza permanente al glutine, presente in avena, frumento, orzo, ecc.
• Formazione del glutine durante l'impasto di cereali come avena, frumento, orzo, segale, ecc.
• L'assorbimento di polipeptidi del glutine, generati da pepsina e tripsina, causa infiammazione e risposta anticorpale in soggetti predisposti.
• Questo provoca danno tissutale, atrofia dei villi intestinali e malassorbimento.
• La terapia è la dieta priva di glutine per tutta la vita.

Digestione dei Carboidrati: Funzioni e Classificazione

• I carboidrati svolgono funzioni metaboliche (glucosio, fruttosio, amido), strutturali (cellulosa, chitina) e di riconoscimento.
• Alcuni hanno proprietà anticoagulanti (eparina) o favoriscono l'eliminazione epatica di composti lipofili.
• Derivati alcolici come xilitolo e sorbitolo sono usati come dolcificanti a basso contenuto calorico.
• Questi possono causare diarrea osmotica se consumati in eccesso.
• Il valore energetico dei carboidrati varia da 3,7 a 4,2 kcal/g; il valore standard è di 4 kcal/g.

Fonti Alimentari dei carboidrati

• Comprendono sia i carboidrati presenti naturalmente negli alimenti, sia quelli aggiunti durante la preparazione.

Polisaccaridi

• Amido: sintetizzato dalle piante come riserva energetica e accumultado in semi, tuberi, radici e alcuni frutti.
• Fibre: contenute in frutta, verdura e alimenti integrali, non sono digeribili e possono avere effetti benefici sulla salute.

Derivati Alcolici

• Non possono essere definiti zuccheri, ma considerati carboidrati dalla legislazione europea, prodotti di sintesi presente in piccole quantità naturalmente.
• I prodotti che contengono alcoli contengono pochi zuccheri e possono portare alla diarrea.

Amido e Digestione

• L'amido è un polimero del glucosio estratto da cereali o patate.
• È la principale fonte di carboidrati nella dieta umana.
• La digestione inizia attraverso le alfa-amilasi che causano:
  • Maltosio.
  • Maltotrioso.
  • Alfa-destrine.

Caratteristiche Generali Digestione Amido

• La alfa-amilasi agisce in reazioni catalizzate dagli enzimi che liberano maltosio, maltotrioso e alfa-destrine.

Glicogeno

• E' interessato in minima parte alle reazioni per la morte dell'animale in cui era presente e poi trasformato in acido lattico.

Digestione in Fasi

• Fase orale: Inizia la digestione dell'amido grazie all'alfa-amilasi salivare.
• La masticazione e la permanenza in bocca migliorano la sua efficacia.
• Fase gastrica: L'acidità inattiva l'alfa-amilasi salivale
• Fase intestinale: il pancreas rilascia bicarbonato di sodio per neutralizzare gli acidi che passano dal duodeno.
• Alfa-amilasi pancreatica.
• Alfa-glucosidasi (saccarasi, glucoamilasi e alfa-destrinasi) nell'orletto a spazzola degli enterociti completano la digestione.
• Tutti gli alfa-glucosidi presenti sono specifici per il legame glicosidico (1-4) che da origine alla fine a glucosio, fruttosio e galattosio.

Assorbimento Carboidrati

• Dopo l'azione enzimatica il prodotto finale è: Glucosio, Galattosio and Frutosio

Modello Classico per Galattosio e Glucosio

• L'assorbimento avviene nel lume che passa per l'epitelio e poi riversato nel sangue.
• Il trasportatore veicola glucosio e galattosio.