Risposte domande esame Biochimica generale

BLOCCO C:

Presentare e commentare un esempio di gel proteico stabilizzato da legami a idrogeno.

Un esempio comune di un gel stabilizzato da legami a idrogeno è il gel di agar-agar o la gelKna.

L'agar-agar è un polisaccaride estra=o dalle alghe marine rosse ed è ampiamente uKlizzato come

addensante in alimenK e nel laboratorio di biologia.Quando l'agar-agar viene disciolto in acqua calda

e raffreddato, forma una rete tridimensionale di filamenK gelaKnosi. Questa rete è stabilizzata da

legami a idrogeno che si formano tra le molecole di agar-agar.L'agar-agar conKene gruppi idrossilici

(-OH) che possono formare legami a idrogeno con altre molecole di agar-agar. I legami a idrogeno si

stabilizzano grazie alle forze a=raEve tra l'atomo di ossigeno di un gruppo idrossilico e l'atomo di

idrogeno di un altro gruppo idrossilico. QuesK legami a idrogeno contribuiscono a creare una

stru=ura reKcolare che intrappola l'acqua e conferisce al gel la sua consistenza solida e

gelaKnosa.Un aspe=o interessante dell'agar-agar è la sua termoreversibilità. Il gel di agar-agar si

solidifica quando raffreddato e si scioglie quando riscaldato sopra una certa temperatura,

solitamente intorno ai 85-95 gradi Celsius. Questo comportamento termoreversibile è dovuto alla

ro=ura e alla riformazione dei legami a idrogeno tra le molecole di agar-agar durante il processo di

raffreddamento e riscaldamento.

La stessa reversibilità cara=erizza anche la gelaKna fa=a da collagene e stabilizzata da legami a H e

fa=a da una stru=ura a elica con legami covalenK parKcolari. Sono legami deboli che, una volta che

io riscaldo, si disorganizzano facilmente, la stru=ura a elica si apre e si solubilizza. Se riabbasso la

temperatura, la stru=ura iniziale si riforma.

Presentare un esempio di gels proteico stabilizzato da legami disolfuro.

Un esempio è l’uovo sodo. Quando l'uovo viene so=oposto a co=ura, le proteine dell'uovo, in

parKcolare l'ovalbumina, subiscono una serie di modifiche stru=urali. Durante la co=ura (quindi

processo di riscaldamento), gli amminoacidi contenenK zolfo (cisteine)nelle proteine dell'uovo si

ossidano, formando legami disolfuro (legami covalenK tra due atomi di zolfo, -S-S-) tra le catene

polipepKdiche delle proteine. Quando scaldiamo ovoalbumina, h20 perde la sua capacità

stru=urante e le superfici idrofobiche vengono esposte,i legami di solfuro vengono in superficie e

avvengonon scambi di solfuro. I legami disolfuro che si formano tra le proteine dell'uovo durante la

co=ura sono responsabili della stabilizzazione del gel. QuesK legami covalenK creano una stru=ura

tridimensionale reKcolata che intrappola l'acqua e conferisce al tuorlo e all'albume dell'uovo la loro

consistenza solida e gelaKnosa.La formazione dei legami disolfuro durante la co=ura dell'uovo è un

processo irreversibile. Una volta formaK, i legami disolfuro non possono essere facilmente roE o

inverKK (irreversibile) . Ciò contribuisce alla stabilità del gel dell'uovo sodo.

Lega più H20 una proteina che conKene 20 Glu e 80 Asn nella sua sequenza o una che conKene

20Asn e 80 Glu?

Quella che conKene più glutammato e meno asparagina (80 Glu e 20 Asn). La differenza tra i due è

che una possiede un gruppo -COOH (Glu) e l’altro uno NH2-c=o, ammidico (Asn). Un gruppo carico (-

COOH è deprotonato a -COO-) lega molta più acqua di uno polare in cui la carica è solo parziale.

La capacità di una proteina di formare legami dipende da molK fa=ori, tra cui la sequenza degli

amminoacidi e le loro proprietà chimiche. Tu=avia, la carica e la polarità degli amminoacidi possono

avere un impa=o significaKvo sulla formazione di legami.I gruppi carichi possono formare legami

ionici o interazioni ele=rostaKche con altri amminoacidi o molecole nel loro ambiente circostante.

Presentare un esempio di gel stabilizzato da ioni Ca++.

Un esempio è il tofu. Per fare il tofu si parte da un estra=o proteico di globuline di soia al quale si

aggiunge un coagulante che è generalmente cloruro di calcio o solfato di calcio e quesK sali

reagiscono con le proteine presenK nel la=e di soia e formano legami con gli ioni calcio.

Gli ioni calcio vengono aggiunK per la loro azione relKcolante e formazione di cross links e formano

legami con le proteine del la=e di soia e quesK legami formano una rete tridimensionale che

intrappola l'acqua e crea una stru=ura gelaKnosa.

Nel tofu l'acqua intrappolata nel gel conferisce al tofu la sua consistenza cara=erisKca la quanKtà di

ioni calcio uKlizzata e il metodo di coagulazione influenzano la consistenza finale del tofu. Se uKlizzo

un coagulante più ricco di ioni calcio o una maggiore quanKtà di agente coagulante o=errò un tofu

più compa=o e solido. I legami tra le proteine e gli ioni calci sono molto stabili e non si rompono

facilmente questa è la ragione per il quale il tofu manKene la sua forma durante la co=ura;

Perché un’eccessiva acidificazione dello yogurt porta ad una separazione di fasi?

Per tu=e le proteine si raggiunge un minimo di solubilità quando il pH della soluzione è uguale al

punto isoele=rico delle proteine, portando alla formazione degli aggregaK proteici. Questo perché il

valore di pH che corrisponde al punto isoele=rico di una proteina corrisponde anche al valore di pH

in cui quella proteina avrà il minimo delle cariche (carica ne=a pari a 0, ne=a in quanto non è priva

di carica, ma il numero delle cariche posiKve eguaglia il numero delle cariche negaKve) → ciò vuol

dire che al punto isoele=rico la proteina ha la minima capacità di tra=enere acqua, perché è nella

situazione in cui possiede meno cariche e di conseguenze legherà anche pochissima acqua(le

cariche presenK nelle catene laterali degli AA consentono di tra=enere acqua). Quindi un’eccessiva

acidificazione dello yogurt determinerebbe una separazione delle fasi perché porterebbe le proteine

al loro pI (4,6) in cui si ha una minore repulsione delle cariche che interagiscono tra loro in

interazioni ele=rostaKche creando aggregaK insolubili in H2O; al pI le proteine hanno la minore

capacità di legare H2O.

Quale componente proteica della caseina è glicosilata e in quale regione?

La k caseina è l’unica proteina glicosilata e non ci sono residui fosforilaK. Ci sono 4 treonine e 1

serina (residuo alcolico). È residuo alcolico che va incontro a glicosilazione (a=acco zuccheri a una

proteina in modo specifico). La k caseina è sensibile all’intervento di specifiche proteasi (la

chimosina è la più famosa), le quali tagliano la molecola tra la Phe 105 e la Met 106. La conseguenza

di tale taglio è la rimozione della porzione idrofilica glicosilata C terminale dalle submicelle esposte

al solvente. In questo modo sulla superficie delle submicelle più esterne resta la parte idrofobica che

porta all’a=accamento della micella con un’altra micella (come de=o prima, le superfici idrofobiche

sono altamente adesive) o=enendo così una stru=ura che incorpora l’acqua.

Su quale meccanismo molecolare si basa l’azione dei sali di fusione uKlizzaK per la produzione di

formaggio fuso?

L'uso dei sali di fusione nella produzione di formaggio fuso si basa sul meccanismo di

solubilizzazione delle proteine del formaggio. I sali di fusione sono una miscela di sali di sodio, che

sono in grado di interagire con le proteine del formaggio. I Sali di fusione sequestrano il calcio che fa

da ponte e perme=e la trasformazione degli aggregaK in qualcosa di solubile. Ad agire come Sali di

fusione abbiamo i polifosfaK. Durante il processo di produzione del formaggio fuso, il formaggio

solido viene scaldato insieme ai sali di fusione. A temperature elevate, i sali di fusione si sciolgono e

interagiscono con le proteine del formaggio. Queste interazioni avvengono a=raverso diversi

meccanismi, tra cui: Denaturazione proteica: Le alte temperature provocano la denaturazione delle

proteine del formaggio, che comporta la ro=ura delle loro stru=ure primarie, secondarie e terziarie.

La presenza dei sali di fusione aiuta a stabilizzare le proteine denaturate, impedendo la formazione

di grumi o coaguli.

Solubilizzazione proteica: I sali di fusione sono in grado di solubilizzare le proteine del formaggio. I

sali dissolK interagiscono con le proteine, consentendo loro di disperdersi uniformemente

nell'acqua. Questo processo di solubilizzazione delle proteine rende possibile la produzione di una

consistenza cremosa e omogenea nel formaggio fuso.

Riduzione della temperatura di fusione: I sali di fusione possono abbassare la temperatura di fusione

delle proteine del formaggio. Ciò significa che il formaggio fuso può raggiungere uno stato fuso a

una temperatura inferiore rispe=o al formaggio solido. Questo facilita la produzione e la

manipolazione del formaggio fuso.

I polifosfati sono molto efficaci anche perché consentono di trattenere molto H2O, ma il loro

legame con il Ca è molto forte e non permette l’assorbimento del nutriente. Citrato e lattato ora

sono usati al posto dei polifosfati perché consentono il rilascio del Ca ed il suo assorbimento.

Formulate un’ipotesi sui legami che stabilizzano la stru=ura di un formaggio a pasta filata

(mozzarella o provolone).

Le cara=erisKche di un formaggio a pasta filata sono l’elasKcità e l’elevato grado di idratazione

(almeno prima della stagionatura). Le fasi cara=erizzanK la produzione di un formaggio a pasta filata

sono l’acidificazione più spinta e la modellazione a temperature molto elevate (maggiori di 80°C).

(3-)

L’acidificazione a pH=4-5 agisce sui gruppi PO4 delle proteine protonandoli e facendo venire

2+ 2+

meno l’interazione con il Ca . Il Ca forma ponK tra proteine diverse, per cui se passo in soluzione il

reKcolo diventa più lasso e da lì l’elasKcità che perme=e di modellare l’impasto alle dovute

temperature.

A questo punto si lavora meccanicamente, si forma una stru=ura filamentosa che traEene molta

acqua assieme al grasso emulsionato. I legami che tengono unita la stru=ura sono quelli idrofobici e

(3-)

quelli ionici (a=raverso i ponK Ca- PO4 ), anche se di meno rispe=o ad altri formaggi.

Nel formaggio a pasta filata, come la mozzarella o provolone, uno dei principali legami che

contribuisce alla sua stru=ura è il legame ele=rostaKco. Questo legame si forma tra le cariche

posiKve e negaKve presenK nelle proteine del formaggio .Per esempio durante la produzione della

mozzarella, il la=e viene coagulato e riscaldato, il che provoca la denaturazione delle proteine del

la=e, in parKcolare della caseina. Durante questo processo, le cariche posiKve e negaKve all'interno

delle proteine della caseina vengono esposte.Quando la mozzarella viene lavorata, ad esempio