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Scienza dell'alimentazioneStudia tutto ciò che è inerente agli alimenti. È una scienza nata agli inizi del 1800.
Alimenti: tutto ciò che ha a che fare con il cibo, il prodotto finito e precisamente tutto ciò che è edibile, facilmente reperibile economico che apporta NUTRIENTI. L’acqua viene considerata quasi un alimento poiché apporta i sali minerali. Nutrienti: composto chimico in grado di fornire energia sotto forma di ATP (adenosintrifosfato, la molecola chiave nel metabolismo energetico della cellula). Vi sono i lipidi (detti anche grassi, dal greco lypos, grasso) sono molecole organiche, presenti in natura, raggruppate sulla base delle loro proprietà comuni di solubilità: sono insolubili in acqua (per questo si definiscono idrofobi), i protidi (Le proteine sono composti organici tra i più complessi e sono i costituenti fondamentali di tutte le cellule animali e vegetali). Dal punto di vista chimico, una proteina è un polimero (o anche una macromolecola) di residui amminoacidici, uniti mediante un legame peptidico, e i lucidi. L’etimologia della parola dieta deriva dal latino diaita, greco dìaita, «modo di vivere». Mentre la dietetica è una branca della scienza dell'alimentazione che studia gli effetti degli alimenti sui processi metabolici dell'organismo, considerandone anche le implicazioni digestive.
Lo studio della scienza dell’alimentazione nasce agli inizi del 1900. La parola mensa in latino indicava le focacce sulle quali si appoggiava il cibo. Dallo studio di antichi libri come ad esempio il libro dei morti, possiamo sapere come mangiavano gli antichi faraoni. Dalla Bibbia sappiamo come mangiavano i filistei. Essi con la farina e l’acqua facevano il pane azimo di durata notevole indicato per un popolo di nomadi o per prepararsi ai 40 anni nel deserto. Il sale fu il prototipo del frigorifero per conservare i cibi, anche l’olio ha questa funzione poiché impedisce che il cibo sia attaccato dai batteri. Anche il pepe ha la stessa funzione. Il maiale viene insaccato con il pepe per conservarlo a lungo. In ogni caso lo spostamento dei popoli è sempre stato causato dalla ricerca di cibo. La scienza dell’alimentazione si è trasformata in gastronomia (studio del gusto). Nell’impero romano nascono i primi menu. Il bravo cuoco era colui che nascondeva i cattivi sapori del cibo (carne troppo frolla, pesce marcio). Infatti la cucina romana utilizzava molte spezie. Furono i romani a costruire le prime piscine all’interno delle case, per conservare i pesci freschi. I romani copiarono dagli Etruschi la “moda” di mangiare sul triclinio, che non consente una corretta digestione. Durante i lunghissimi pasti, si usava vomitare con acqua e sale e ricominciare a mangiare. Con la caduta dell’impero cade anche la gastronomia. Dopo l’incendio di Nerone, i fuochi nelle case private sono vietati. Nascono, lungo le vie di trasporto, i posti per cucinare in comune, le prime osterie, posti dove portavi il tuo cibo e lo cucinavi, lasciandone un po’ per l’oste o dove pagavi per mangiare. Con l’arrivo dei barbari, Roma cade e nascono i Comuni. Da ora in avanti la gente si cucina in casa. Nasce la terminologia mettere tavola (dal periodo castellano 1500 d.c.) proprio nel senso che nella sala dove tutto si svolgeva vengono messi i tavoli (cavalletti con assi), mentre la cucina era a parte. Gli utensili non vengono portati a tavola fino al 1500 d.c. quando Caterina De Medici diventò regina di Francia. Ella essendo schifata dall’usanza di magiare con le mani o con il coltello (solo gli uomini) inventa, oltre alle mutande, anche la forchetta. La Corte di Versailles dal 1600 d.c. fino alla prima guerra mondiale detta le regole per il bon ton. La raffinatezza viene esasperata con Re Sole, il cibo deve essere anche bello da vedere. Nascono i coppieri di corte (colui che porge il bicchiere al Re) ed i camerieri (personale di camera) che svolgono le mansioni che i ricchi non fanno. Con la rivoluzione francese tutto viene cancellato e gli aristocratici se ne vanno in Inghilterra, Spagna ed Italia. Con l’arrivo di Napoleone che è re per volontà del popolo, si cerca di ricostruire i fasti del passato. Gli aristocratici esiliati, tornano e diventavo cuochi e camerieri delle case private. I fratelli Boulangere aprono il primo ristorate della storia. La parola deriva da restaur che era un brodo di carne e verdure, servito lungo le vie del commercio. Il primo ristorante ha un successo enorme e i fratelli diventano ricchissimo, potendo così ricostruire i fasti pre napoleonici. Il ristorante diviene un punto di incontro per farsi servire da mangiare con gli antichi fasti. Si introducono tovaglia (per proteggersi dalle scheggie dei tavoli) e tovaglioli. Nuove regole nascono durante la prima guerra mondiale quando Francesco Giuseppe sposa Elisabetta (regina Sissi) che pare avesse dei denti orribili, ma fosse bellissima. L’imperatore vede il pranzo come un evento da sbrigare velocemente, quindi la sua corte praticamente non ha tempo di mangiare. La corte si trasferisce in altri locali per mangiare, nasce il ristorante Sacher (divenuto poi il più bell’albergo della belle epoque). Vi sono anche dei concorrenti alla famiglia Sacher e sono i Demel (tuttora esistenti e pare che la loro torta copiata dalla Sacher sia migliore). La prima guerra mondiale cancella tutti i fasti. Nasce il problema di alimentare correttamente i soldati. Alla fine della guerra sembra tutto tornare alla normalità. Nasce la scienza dell’alimentazione e la vitaminologia (che permette di curare pellagra ed emorragie al parto). Si scopre la vitamina (anime della vita) PP (prevent pellagra). Con lo scoppio della seconda guerra mondiale ci sono gli stessi problemi della precedente guerra e cioè di sfamare i soldato. Il dottor Key inventa una scatola contenete cibo liofilizzato necessario per sopravvivere. Tale scatola è della razione K. Tale dottore visita l’Italia e principalmente la Puglia, scoprendo che in tali zone alcune malattie non sono presenti. Scrisse un libro “Eat well and stay well” che indicava nella dieta mediterranea, il modo per star bene alimentandosi .
SCIENZA DELLA NUTRIZIONE In neurofisiologia ci sono due sensazioni: FAME (definizione di J.E. Blumdell) brontolio dello stomaco. La fame è una necessità che ci fa sentire un vuoto interno. Tale vuoto ci porta a mangiare qualsiasi cosa. Lopposto della fame è la ripienezza. L’ipotalamo (simile ad una cipolla con tanti strati) dell’uomo, che pesa circa 5 g, fa parte del diencefalo. L’ipotalamo gestisce tre funzioni primarie dell’essere umano, la fame, la sete ed il sesso, è quindi preposto alla conservazione della specie. Quando lo stomaco si svuota manda degli impulsi al cervello che gli fa produrre acido cloridrico. L’ingoiare aria e degludendo ci fa brontolare lo stomaco, tale brontolio si interrompe mangiando. L’appetito non è fame ma è una voglia di qualcosa, il suo opposto è la sazietà. Blundell ha fatto questo schema:
STIMOLI SENSORIALI STIMOLI STIMOLI POST STIMOLI COGNITIVI INGESTIVI ASSORBITIVI Precoci tardivi
CIBO
RIPIENEZZA SAZIETÁ
Dopo i bisogni primari soddisfatti con il cibo si ha la ripienezza, dopo è solo appetito. CANALE ALIMENTARE
Cavità orale (Bocca) Qui avviene l'ingestione del cibo e in alcuni casi inizia la digestione meccanica per mezzo dei denti e chimica per mezzo dei secreti delle ghiandole orali, tra le più comuni quella salivari. Servono principalmente per inumidire il cibo (imbibire) e facilitarne l'ingestione. La saliva è composta di acqua, bicarbonati (HCO3) e contiene alcuni enzimi, principalmente ptialina (in grado di svolgere azione amilasica), che iniziano la digestione degli amidi. La presenza dei bicarbonati serve a mantenere il PH (acidità di una soluzione) ad un valore neutro di 7. Da 0 a 7 la soluzione è acida, 7 è neutra, da 7 a 14 è basica. Da 0 a 7 si cercano gli idrogeni da 7 a 14 si cercano i gruppi ossidrili. La ptialina è un catalizzatore a struttura proteica. Un acceleratore di reazione. La ptialina rompe il legame degli amidi.
Faringe La faringe è la terza porzione del canale alimentare ed è un organo in comune con l'apparato respiratorio. Riceve il bolo alimentare proveniente dalla cavità orale e lo convoglia, con la deglutizione, nell'esofago. Con la deglutizione l'epiglottide chiude il foro d'entrata nella trachea, spostandosi assieme alla parte iniziale della stessa verso l'alto ed in avanti procurando spazio per il passaggio del bolo alimentare nell'esofago. Con questa azione semi volontaria inizia la peristalsi che si propagherà nell'esofago trasportando cosi il bolo.
Esofago Sostanzialmente, è un tubo che connette e trasporta il bolo alimentare dalla bocca allo stomaco. Presenta la classica struttura dell'organo cavo, eccezione fatta per la tonaca muscolare che, durante il decorso dell'esofago in cavità toracica, transita da muscolare scheletrico striato a muscolare liscio. Con la peristalsi trasporta il cibo, che ha preso il nome di chimo.
Stomaco È il primo organo cavo dell'apparato digerente individuabile in cavità addominale. Lo stomaco ha principalmente una funzione contenitiva e di mescolamento. Può aiutare solo a digerire le proteine. Nello stomaco avviene l'attacco principale alle sostanze del cibo e la loro lisi, ad opera di enzimi litici e acidi che, nel complesso, costituiscono i succhi gastrici. Il PH acido (2 o 3) dello stomaco attiva un altro enzima, la pepsina. Qui viene digerito tutto ciò che può essere attaccato dall’enzima pepsinogeno che agisce sugli aminoacidi. Le fasce muscolari dello stomaco rimescolano il cibo e lo imbibiscono di succhi gastrici, per poi farlo uscire dallo stomaco verso il duodeno (prima parte dell’intestino).
Intestino tenue L'intestino tenue è il più lungo tratto del canale alimentare ed è costituito da tre parti: duodeno, digiuno e ileo. Il duodeno è il primo tratto dell'intestino tenue; lungo circa 20 cm, presenta un calibro notevole (4 cm circa). Al suo interno trovano sbocco il dotto coledoco e i dotti pancreatici, piccoli canali destinati a convogliare al duodeno succhi digestivi di varia natura provenienti dal pancreas esocrino (che secerne verso l’esterno) e dal fegato (bile). Il pancreas produce l’insulina (che assorbe gli zuccheri) e il glucagone (che produce zuccheri). Il pancreas produce anche enzimi (proteasi), lipidi (lipasi) e zuccheri (amilasi). La digestione vera e propria avviene nel duodeno mediante la rottura dei legami complessi degli alimenti in componenti semplici facilmente assorbibili. Il chimo arrivato dallo stomaco diventa chilo per poi scendere nell’intestino tenue e crasso. Tutto il processo di digestione avviene in ambiente acquoso e per evitare che i grazzi non vengano digeriti, il fegato produce la bile e la riversa nella cistifellea che ad intervalli regolari si svuota nel duodeno. La bile serve ad emulsionare i grassi, che altrimenti si separerebbero dall’acqua. Gli altri due tratti dell'intestino tenue (digiuno e ileo) entrano a far parte della matassa intestinale vera e propria. Straordinariamente esteso, il tenue è altamente circonvoluto e ripiegato su sé stesso. Nell'intestino tenue si trovano numerose valvole conniventi, che aumentano la superficie della mucosa, necessaria per l'assorbimento di sostanze nutritive. Queste sono a loro volta coperte da villi intestinali, della lunghezza di circa 1 mm, che servono anch'essi ad aumentare la superficie della mucosa. Sui villi sono presenti microvilli, che hanno la medesima funzione. In questo modo la superficie dell'intestino tenue è di circa 300 metri quadrati. Come detto qui si assorbono i nutrienti (proteine e zuccheri), mentre i grassi sono assorbiti dai capillari linfatici.
Intestino crasso L'intestino crasso è lungo mediamente 170 cm, con un diametro di circa 7 cm. Il punto di collegamento tra l'intestino crasso e quello tenue sono l'ileo, del tenue (l'ultima parte) ed il cieco del crasso (prima parte). La parte finale dell'intestino crasso confluisce nel retto. Tutto ciò che non viene digerito passa nell’intestino crasso attraverso la valvola iliocecale. L’intestino crasso è composto dal colon ascendente, traverso, discendente, sigma, ampolla rettale e retto. Nel colon si riassorbe tutta l’acqua del processo digestivo e avviene l’assorbimento dei Sali minerali. Si parla di colon dolico quando l’intestino è più lungo del solito, di colo mega quando è più largo del normale e dolico mega quando ha entrambi i difetti.
I NUTRIENTI
l NUTRIENTI sono composti che forniscono energia. Ogni alimento contiene nutrienti. Essi si dividono in MACRO NUTRIENTI (la cui quantità si esprime in grammi) e MICRO NUTRIENTI (la cui quantità si esprime in milligrammi). A loro volta i macronutrienti si dividono in GLUCIDI (carboidrati), LIPIDI (grassi) e PROTIDI (proteine). Mentre i micronutrienti, che contribuiscono alla produzione di energia (vitamine, ferro, calcio) non sono nutrienti, si dividono in MINI NUTRIENTI (la cui unità di misura è il microgrammo) e in ULTRA NUTRIENTI (cui unità di misura è l’Astrom Å). Un esempio di ultranutrienti è il selenio, che se presente in quantità troppo elevata è cancerogeno mentre se troppo poco provoca l’ossidazione. Se mancano i micronutrienti sussistono problemi enzimatici.
GLUCIDI (detti anche carboidrati) I Glucidi, chiamati anche carboidrati (da idrati di carbonio) o saccaridi, sono la più abbondante delle quattro principali classi di biomolecole. Hanno numerose funzioni biologiche tra cui quella di riserva energetica e trasporto dell'energia (esempio: amido, glicogeno) e sono anche noti come componenti strutturali della cellulosa nelle piante. I carboidrati possono essere classificati come semplici (monosaccaridi e disaccaridi) o complessi (oligosaccaridi e polisaccaridi). Le singole unità di carboidrati sono chiamate monosaccaridi. Tra questi ricordiamo il glucosio, il galattosio e il fruttosio (ingrassa meno del glucosio, ma in quantità troppo elevata aumenta lo zucchero nel sangue). Un disaccaride si forma quando due monosaccaridi reagiscono tra loro. I disaccaridi sono la classe più semplice, ma più importante degli oligosaccaridi. I disaccaridi possono contenere maltoso (2 molecole di glucosio), lattosio (glucosio + galattosio; per essere digerito subisce l’alfamilasi pancreatica) e saccarosio (glucosio + fruttosio; zucchero da cucina dolcificante digerito dalle saccarosi). I monosaccaridi possono essere classificati anche in base al numero di atomi di carbonio che contengono. I monosaccaridi con cinque atomi di carbonio si chiamano pentosi (importanti dal punto di vista biochimico perche formano il DNA – desso ribosio – e l’RNA – ribosio), con sei esosi (i più importate sono gli zuccheri che danno energia immediata, si trovano nella frutta e nei sui derivati e nella verdura). I monosaccaridi sono la più grande risorsa per il metabolismo, dato che vengono usati come fonte di energia. Quando non c'è immediato bisogno di monosaccaridi spesso sono convertiti in forme più vantaggiose per lo spazio, spesso in polisaccaridi. In molti animali, compresi gli umani, questo forma di deposito è il glicogeno, sito nelle cellule del fegato e dei muscoli. Le piante invece utilizzano l'amido. Gli oligosaccaridi e i polisaccaridi sono composti da lunghe catene di monosaccaridi. La distinzione tra i due è basata sul numero di monosaccaridi presenti nella catena. Gli oligosaccaridi tipicamente contengono da due a nove monosaccaridi, mentre i polisaccaridi contengono più di dieci monosaccaridi. I polisaccaridi possono contenere: AMIDO. Un insieme di tante molecole di glucosio legate insieme. L'amido si trova nei frutti, nei semi e nei tuberi delle piante. L'amido è il carboidrato di riserva delle piante, immagazzinato come fonte energetica, sintetizzato per via enzimatica a partire dal glucosio, a sua volta prodotto dalla fotosintesi clorofilliana. GLICOGENO. Simile all’amido, si trova nei muscoli e nel fegato animale. Non si trova nella verdura. Il glicogeno è una molecola che, al momento del bisogno può andare incontro ad una demolizione, per produrre glucosio. L’organismo umano quando non trova più amidi, attacca i muscoli ed il fegato poi le proteine ed infine i grassi per produrre energia. CELLULOSA. Altra riserva di zucchero, che è indigeribile. La catena glucosio-glucosio della cellulosa non è attaccabile dall’amilasi pancreatica. Entrano nell’organismo sotto forma di fibre (idrofobe o idrofile). La fibra contiene l’amido più resistente che non viene digerito. Secondo la LARN (è un acronimo che designa i "Livelli di Assunzione giornalieri Raccomandati di energia e Nutrienti per la popolazione italiana") la dose giornaliera di fibre è di 30mg al giorno. La fibra facilità l’evacuazione. Una buona quantità di fibre aumenta il colesterolo buono e diminuisce quello cattivo. I legumi più ricchi di fibre sono le lenticchie ed i ceci.
Nutrimento I carboidrati sono la più comune fonte di energia negli organismi viventi, e la loro digestione richiede meno acqua di quella delle proteine o dei grassi. Le proteine e i grassi sono componenti strutturali necessari per i tessuti biologici e per le cellule, e sono anche una fonte di energia per la maggior parte degli organismi.
I carboidrati non sono nutrienti essenziali per gli esseri umani: il corpo può ottenere tutta l'energia necessaria da proteine e grassi. Comunque, il cervello e i neuroni in genere non possono consumare direttamente i grassi e hanno bisogno di glucosio da cui ricavare energia: questo glucosio può essere ricavato da alcuni degli amminoacidi presenti nelle proteine e anche dal glicerolo presente nei trigliceridi. I carboidrati forniscono 3.75 kcal per grammo, le proteine 4 kcal per grammo, mentre i grassi forniscono 9 kcal per grammo. Nel caso delle proteine, però, quest'informazione è fuorviante in quanto solo alcuni degli amminoacidi possono essere utilizzati per ricavare energia. Allo stesso modo, negli esseri umani, solo alcuni carboidrati possono fornire energia, tra questi ci sono molti monosaccaridi e alcuni disaccaridi. Anche altri tipi di carboidrati possono essere digeriti, ma solo grazie all'aiuto dei batteri intestinali. I ruminanti e le termiti possono addirittura digerire la cellulosa, che non è digeribile dagli altri organismi.
Tra i cibi ricchi di carboidrati ricordiamo il pane, la pasta, i legumi, le patate, la crusca, il riso e i cereali. La maggior parte di questi cibi sono ricchi di amido.
LIPIDI (detti anche grassi) I lipídi (detti anche grassi, dal greco lypos, grasso) sono molecole organiche, presenti in natura, raggruppate sulla base delle loro proprietà comuni di solubilità: sono insolubili in acqua (per questo si definiscono idrofobi), mentre sono solubili in solventi organici non polari, come l'etere o l'acetone. I lipídi hanno una densità significativamente minore di quella dell'acqua (cioè galleggiano). Dal punto di vista strutturale, sono costituiti prevalentemente da atomi di carbonio e di idrogeno uniti tra loro con legami covalenti scarsamente. I lipidi hanno un altissimo contenuto energetico e, nell'ambito dei tre gruppi di macromolecole che compongono gli elementi nutritivi per la cellula:
sono quelli in grado di sviluppare durante il catabolismo, la massima quantità di energia. Negli animali e nell'uomo, il principale utilizzo del grasso è come riserva energetica per il corpo e come isolante termico. I grassi vengono immagazzinati principalmente nel tessuto adiposo sotto forma di triglicèridi.
La funzione di lipidi nell'organismo umano I lipidi hanno varie funzioni nell'organismo umano come elementi strutturali, funzionali e come riserve energetiche:
elemento strutturale (di costruzione):
elemento funzionale come:
riserva energetica.
Biosintesi di lipidi La biosintesi di lipidi avviene primordialmente in fegato, tessuti lipidici, reni, polmoni e ghiandole lattiferi. I necessari acidi grassi vengono o dall'alimentazione tramite il flusso sanguino o sono sintetizzati dall'acetilcoenzima A. L'illustrazione sotto mostra i principali processi metabolici in merito.
L'illustrazione fa anche capire, perché all'uomo è possibile un'alimentazione prevalentemente proteica/carboidratica o prevalentemente proteica/lipidica come pure tutte le sfumature tra i due: l'acetilcoenzima A permette la trasformazione a vicenda tra i due. Inoltre, tutte le sostanze caloricamente rilevanti: proteine, lipidi e zuccheri possono essere trasformati in trigliceride composto di acidi grassi e immagazzinati nel tessuto lipidico bianco come riserva calorica.
Metabolismo dei lipidi I lipidi che sono introdotti con gli alimenti hanno una composizione variabile e sappiamo che possono essere gliceridi,steroidi, fosfolipidi, vitamine liposolubili, eccetera, ma le molecole lipidiche più abbondanti negli alimenti e che il nostro organismo sfrutta per ricavarne energia, sono soprattutto i trigliceridi. I lipidi, a differenza dei carboidrati, passano immodificati attraverso la bocca e lo stomaco e solo quando arrivano nel duodeno (inizio dell'intestino tenue) inizia la loro digestione.
Poiché i trigliceridi sono sostanze idrofobe, il primo problema che l'organismo deve affrontare per la loro trasformazione in molecole più semplici, è quello di fare in modo che gli enzimi digestivi, dispersi in un mezzo acquoso, possano adeguatamente legarsi ad essi. Ciò è possibile in quanto i trigliceridi vengono emulsionati dai sali biliari secreti dalla bile proveniente dalla cistifellea. La bile ha una composizione molto complessa e contiene oltre agli acidi biliari che nel duodeno si trasformano immediatamente nei rispettivi sali, anche il colesterolo, fosfolipidi, pigmenti biliari. La funzione dei sali biliari è anche quella di neutralizzare l' acidità gastrica (pH=2) e rendere quindi attivi gli enzimi intestinali che hanno un pH ottimale intorno a 7. Contemporaneamente, dai dotti pancreatici viene secreta la prolipasi, un proenzima che attivata a lipasi dai sali biliari e da una proteina specifica (colipasi), idrolizza i legami estere tra il glicerolo e gli acidi grassi. L'assorbimento degli acidi grassi avviene quasi esclusivamente nel tratto dell'intestino tenue chiamato digiuno e il passaggio dentro le cellule della mucosa avviene per semplice diffusione. I trigliceridi, a differenza di ciò che succede ai carboidrati e agli amminoacidi, non passano nei vasi sanguigni, ma vengono assorbiti dai vasi linfatici; la linfa assume un aspetto lattiginoso e viene chiamato chilo.
Classificazione degli acidi grassi Gli acidi grassi possono essere classificati in base alla lunghezza della catena carboniosa, poiché a seconda di tale lunghezza essi prendono una strada di distribuzione ematica diversa, come:
Gli acidi grassi possono essere, in base all'assenza o alla presenza di doppi legami nella catena carboniosa da cui dipende anche la temperatura di fusione degli acidi grassi stessi, classificati come:
Essendo essenziali certi acidi grassi insaturi, quest'ultimi si classificano anche in base alla loro appartenenza a determinati processi metabolici in:
Funzioni organiche degli acidi grassi Acidi grassi sono biosintetizzati nell'organismo umano a partire da grassi alimentari, grassi di deposito o lipidi endogeni (vedi Metabolismo dei lipidi). La degradazione di acidi grassi avviene tramite beta-ossidazione in acetilcoenzima A, il quale viene utilizzato per la biosintesi di nuovi acidi grassi oppure è degradato nel ciclo di Krebs (con ossigeno) in acqua e anidride carbonica liberando energia. Il grafico sotto dimostra i principali processi metabolici in merito. Si nota che proteine, glucidi e lipidi alimentari sono trasformabili tutti in acidi grassi organici. I lipidi organici e alimentari vengono smaltiti senza resti (tramite il ciclo dell'acido citrico) con l'uso di ossigeno in energia, acqua e anidride carbonica.
PROTIDI I protidi sono uno dei componenti fondamentali delle cellule. 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 15 ÷ 20) viene definita un oligopeptide. In genere, un oligopeptide non ha una ben definita conformazione in soluzione ma, essendo piuttosto flessibile, la cambia continuamente. Un polimero più lungo si dice polipeptide. Uno o più polipeptidi costituiscono una proteina. Per capire quante proteine si possono formare con 20 diversi tipi di amminoacidi, basta immaginare quante parole possiamo comporre con le 21 lettere dell'alfabeto. Inoltre, proteine che contengono lo stesso tipo e numero di amminoacidi possono differire dall'ordine in cui questi sono situati nella struttura della molecola. Tale aspetto è molto importante perché una minima variazione nella sequenza degli amminoacidi di una proteina (cioè nell'ordine con cui i vari tipi di amminoacidi si susseguono) può portare a variazioni nella struttura tridimensionale della macromolecola che possono rendere la proteina non funzionale.
Composizione elementare La molecola proteica risulta costituita da atomi di carbonio, ossigeno, idrogeno e azoto; spesso contiene anche zolfo e, talvolta, fosforo e/o metalli come ferro, rame, zinco ed altri.
Gli amminoacidi La struttura generica degli amminoacidi ordinari è la seguente:
R | NH2-C-COOH | H in cui R rappresenta un gruppo specifico di ogni amminoacido. In funzione delle proprietà chimiche di tale gruppo, un amminoacido viene classificato come acido, basico, idrofilo e idrofobo. Per formale eliminazione di una molecola di acqua (dato che l'equilibrio della reazione è fortemente spostato a sinistra), il gruppo amminico di un amminoacido può legarsi al gruppo carbossilico di un altro:
H2N-CH-COOH + H2N-CH-COOH --> H2N-CH-CO-NH-CH-COOH + H2O | | | | R R' R R' il legame che unisce due amminoacidi, evidenziato in rosso, prende il nome di legame peptidico. Una catena di più amminoacidi legati attraverso legami peptidici prende il nome generico di polipeptide, uno o più polipeptidi, a volte accompagnati da altre molecole ausiliarie, costituiscono una proteina. L'ingombro dei vari gruppi R che sporgono dalla catena polipetidica, l'affinità reciproca tra gruppi polari e tra gruppi apolari, l'attrazione tra gruppi basici e gruppi acidi sono alcune delle forze che concorrono a modellare la conformazione della proteina nello spazio, conformazione dalla quale dipende in modo essenziale l'attività biologica della proteina stessa. Gli amminoacidi presenti negli organismi viventi sono numerosissimi ma solo venti di essi sono sottoposti al controllo genetico, come conseguenza dei processi evolutivi, e contenuti nelle proteine.
Funzioni Di fondamentale importanza per tutti gli essere viventi, le proteine svolgono funzioni energetica, strutturale, immunitaria, trasporto (di ossigeno, metalli, lipidi, di membrana), di identificazione dell'identità genetica, ormonale, enzimatica, contrattile.
Classificazione La classificazione può essere fatta in base alla composizione chimica, alla configurazione molecolare o alla solubilità. Si distinguono così proteine semplici (costituite da soli amminoacidi) e proteine coniugate (costituite da una proteina semplice e da un gruppo prostetico di natura non proteica).
PRODUZIONE DI ENERGIA I MITOCONDRI sono organuli cellulari di probabile origine batterica come simbionti della cellula eurarioti. Tali cellule ospitano batteri che non hanno il nucleo. Noi forniamo RNA e DNA al mitocondrio il quale produce energia per noi. L’ossidazione degli zuccheri (trasformazione in energia) avviene in due fasi: GLICOLISI: ogni volta che l’organismo necessita di zucchero, la molecola di carbonio di 6 atomi viene divisa in due molecole di glucosio da 3 atomi. Il glucosio si trasforma in PIRUVATO. A questo punto inizia il ciclo di Krebs. Il prodotto finale è ATP e CO2 (anidride carbonica che viene espulsa). Le piante (anche le alghe), che vivono in simbiosi con noi, trasformato l’anidride carbonica glucosio che serve a noi.
CICLO DI KREBS la produzione di energia avviene sulle creste mitocondriali. L’acido piruvico reagisce con l’acetilico enzima A che deriva dall’ossidazione dei grassi. Iniziano reazioni a catena che produce l’ATP (ADENOSINTRINFOSFATO) e poi inizia nuovamente il ciclo. Il ciclo si interrompe quando finisce il glucosio. Un eccesso di ATP produce grasso. Gli elettroni fanno il giro del ciclo e vengono captati per la produzione di ATP.
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