Biochimica della nutrizione

PROTEINE

Proteine sono suddivise in:

• alto valore biologico (carne, pesce, uova) -> hanno quantità adeguate di aa essenziali
• basso valore biologico (vegetali) -> se abbino legumi (poveri aa solforati) e cereali (poveri lisina) ottengo alto valore biologico

Vengono degradate per ottenere aa necessari per la sintesi delle macromolecole, la maggior parte degli aa deriva dal turnover proteico poiché la dieta non sarebbe in grado di soddisfare le richieste.

Nella nostra dieta dovremmo introdurre 1/3 di proteine vegetali e 2/3 proteine animali.

Digestione: cottura, masticazione iniziano a denaturare le proteine; nello stomaco il pH acido denatura proteine e la Pepsina (aspecifica) lavora su più residui aa diversi, molto attiva nella degradazione del collagene.

Nel duodeno troviamo proteasi che derivano da:

• succo pancreatico: Endoproteasi -> elastasi, tripsina (residui di Lis, Arg) e chimotripsina (residui aa aromatici);
• Carbossipeptidasi (rimuovono 1 aa alla volta)

volta)-enterocita: Esopeptidasi (amminopeptidasi) -> scindono peptidi formati da 3,4,5 aa in singoli aa; Enterochinasi: conversione tripsinogeno in tripsina. I singoli aa entrano nell’enterocita attraverso il trasportatore Na+/aa, mentre dipeptidi e tripeptidi sfruttano il gradiente protonico; gli aa vengono usati per biosintesi, quelli in eccesso la catena carboniosa viene usata per produrre energia ed il gruppo amminico viene perso nel ciclo dell’urea. Gotta: eccesso acidi urici per demolizione composti azotati. Gli amminoacidi sono 20: - essenziali: Arg, Fenil, Ist, Isoleu, Leu, Lis, Met, Treo, Trp, Val - non essenziali: Ala, Asp, Ac. Aspartico, Ac. Glutammico, cist, glutammato, glicina prolina. Reazioni di Maillard: avvengono durante la cottura degli alimenti, quando si superano i 100°; avviene la reazione tra uno zucchero riducente ed un amminoacidi, si forma la base di Schiff e successivamente il composto di Amadori (se parto da un aldoso ottengo un chetoso) o di Heyns (se.

Parto da un chetoso e ottengo un aldoso. Da qui, tramite una serie di reazioni, ottengo le Melanoidine, che caratterizzano il colore scuro e sono anche antiossidanti, e composti eterociclici, che conferiscono aroma.

Gli aminoacidi derivano dalle proteine e possono essere utilizzati per la biosintesi di proteine, acidi nucleici, ormoni, catecolammine e aminoacidi non essenziali. Gli eccessi vengono utilizzati per scopi energetici, rimuovendo il gruppo amminico. In questo modo si ottiene l'alfa-chetoacido, che può essere convertito in corpi chetonici o utilizzato per la gluconeogenesi.

Ci sono tre reazioni che inseriscono il gruppo amminico in un aminoacido:

1. Glutammato DH: nell'uomo stacca il gruppo amminico dal glutammato e ottengo l'alfa-chetoglutarato (avviene nei mitocondri); nei vegetali lavora in entrambi i sensi.
2. Glutammato Sintasi: la glutammina cede il gruppo amminico all'alfa-chetoglutarato e ottengo il glutammato.
3. Glutammina Sintetasi: il gruppo amminico viene caricato sul glutammato e ottengo la glutammina (aminoacido preferito per far arrivare l'azoto al

fegato) Trasporto ammoniaca al fegato; il ciclo glucosio-alanina rimuove ammoniaca tossica dal muscolo, glutamminasintetasi e glutamminasi dagli altri tessuti

Destinazione degli scheletri carboniosi:

• I 20 amminoacidi sono suddivisi in chetogenici e glucogenici:
• glucogenici: Asparagina, aspartato, valina, metionina, treonina, glutammato, glutammina, istidina, prolina, arginina
• chetogenici: triprofano, leucina, lisina
• entrambi: tirosina, fenilalanina, isoleucine

Transamminazione: via di ridistribuzione dell'azoto amminoacidico

Deamminazione:

• ossidativa: glutammato DH
• Non ossidativa

Energia dalla catena carboniosa:

• fegato aa glucogenici usati per scorte di glicogene e mantenere omeostasi glucosio ematico
• aa chetogenici, il fegato non ha enzima Tioforasi per il loro utilizzo
• aa ramificati (val, leu, ile) sono metabolizzati quasi esclusivamente dal muscolo
• Prolina, arginina -> aa glucogenici
• Istidina:
• Serina:
• Leu (chetogenico), ile, val glucogenici

Biosintesi CISTEINA: (sintesi CoA da vitamina

B5) Biosintesi SERINA: Biosintesi TIROSINA: viene usata per produrre derivati aa con funzione regolatoria, ormoni tiroidei, catecolammine

Biosintesi catecolammine (midollare surrene, snc) Le reazioni di decarbossilazione di DOPA (dopammina), Istidina (a istamina), Triptofano (a serotonina) portano a regolatori biologici; inoltre sono direttamente neurotrasmettitori glicina, glutammato, GABA (prodotto di decarbossilazione del glucosio)

Tirosina è anche precursore degli ormoni tiroidei: la sintesi comporta la iodurazione dell'anello della tirosina nella proteina Tireoglobulina, avviene a livello della tiroide

Biosintesi del glutatione: usato per mantenere nel citosol un ambiente riducente

Taurina: derivato amminoacidico complessato con il colato ottengo taurocolato

Porfobilinogeno e creatina: Metabolismo dell'eme: il principale destino metabolico della glicina è la sintesi dei tetrapirroli L'alanina sintetasi fa reagire glicina con succinilCoA, poi si prosegue

con1) sintesi porfobilinogeno 2) condensazione di 4 molecole nel uroporfirinogeno 3) modificazione catene laterali, deidrogenazione anello e introduzione del ferro 1) Carnitina: SPECIE REATTIVE DELL'OSSIGENO Nell'uomo abbiamo un metabolismo aerobico in cui O2 viene ridotto ad H2O e CO2, nelle riduzioni parziali possono formarsi i ROS (specie reattive dell'O2) Radicali: cercano di strappare un elettrone da altre molecole per tornare stabili, le molecole vengono danneggiate e perdono la loro funzione; possono essere lipidi o proteine. Possono formarsi in diverse situazioni: catena di trasporto degli elettroni (mitocondri), agenti patogeni, condizioni ambientali (radiazioni ionizzanti), agenti chimici/fisici. Il perossido di idrogeno non è molto reattivo, ma partecipa a due reazioni: Sorgenti di ROS: - Mitocondrio: catena di trasporto degli elettroni -> trasferimento elettroni da complesso I a III; gli elettroni passano all'ubichinone che cede elettroni al coenzima Q cheviene ridotto; esso è reattivo e forma O2-- Perossisomi: produzione FADH2, nel primo step O2 viene convertito in H2O2 -MEOS: citocromo P450 produce ros -Xantina ossidasi: ossida la xantina ad acido urico usando O2 e H2O, produce O2 --Sistema della NADPH ossidasi (fagociti): burst respiratorio -> producono O2-, H2O2 e OH- per distruggere agenti patogeni Perossidazione acido grasso polinsaturo: danno lipidico causato dai radicali liberi; ad esempio il legame con acido arachidonico produce radicale arachidonato. L’acido grasso è danneggiato, perde la sua funzione e può reagire con altre molecole generando così altri radicali. Le membrane danneggiate finiscono nei lisosomi, si accumulano composti solubili (lipofuscine) sono le caratteristiche macchie presenti sulla pelle degli anziani. MDA (Manonil dialdeide) altro metabolita che si accumula Danni alle macromolecolare -> perossidazione dei lipidi, danni e frammentazione di proteine, danni al DNA (soprattutto quellomitocondriale)Anemia emolitica: anni ossidativi eccessivi, ridotti sistemi antiossidanti, ne risentono le membrane dei globuli rossiPosso avere anche alterazioni dell'emoglobina, viene ossidato il Fe2+ a Fe3+ e cosi non trasporta più O2Es. paracetamolo, favismo inducono liberazione di sostanze ossidantiDifese cellulari:-Catalasi: converte H2O2 in H2O e O2-SOS (superossido dismutasi): converte O2- in H2O2, le troviamo nei mitocondri (1° difesa) e nel citosol (2° difesa)-Glutatione perossidasi: H2O2 in H2O, O2 (è un enzima che contiene selenio)Scavenger (spazzini) introdotti con l'alimentazione: i vegetali sono più ricchi di sostanze antiossidantiVitamina C (acido ascorbico):Ergotioneina: in funghi e micobatteriAzione vitamina E: si posiziona tra i fosfolipidi di membrana ed impedisce perossidazione perché il radicale dell'acidograsso passa sulla sua struttura e viene stabilizzato per risonanzaAzione dei carotenoidi: riceve radicale

sulla sua struttura e lo delocalizza

METABOLISMO DELL'ETANOLO:

Etanolo viene ossidato può dare dipendenza (sistema nervoso), è solubile sia in H2O che in solventi organici

Stomaco: Alcol DH ossida etanolo ad acetaldeide (usa NAD); le molecole che sfuggono possono andare nel sangue per diffusione.

1HSO: nell'uomo è un dimero, ogni subunità reagisce con 1 NAD e possiede 2 Zn, 1 Zn è nel sito catalitico mentre l'altro è strutturale

Alcolisti: + richiesta di Zn

Epatociti (reticolo endoplasmatico): MEOS (monossigenasi p450) usa O2, NADP e ottengo acetaldeide; sistema inducibile + alcol + espresso

Perossisomi: catalasi, usa perossido di idrogeno per ossidarte etanolo ad acetaldeide

Conversione acetaldeide in Acetil-CoA: l'aldeide DH converte acetaldeide ad acetato che viene veicolato, con consumo di ATP, sul CoA

Via non ossidativa con produzione di FAEE (fatty acid ethyl ester): etanolo trasferito su acido grasso si forma Estere etilico

dell'acido grasso; avviene nel fegato. Estere-etilico dell'acido grasso è lipofilo, lo troviamo nelle lipoproteine che vengono riversate nel sangue utilizzati come biomarcatori di alcool (rilevati nel plasma) test alcol dopo incidente usa alcol DH e FAEE per monitorare consumo alcol. Danni epatici: flusso etanolo, acetaldeide, acetilCoA genera flusso ossidativo e modifica rapporto NAD/NADH a favore di quest'ultimo. Avviene spostamento verso ac grassi ed inibizione della gluconeogenesi; manca glucosio, accumulo acetilCoA stimola produzione corpi chetonici, non va nel ciclo di Krebs per produrre energia. Accumulo ac grassi, corpi chetonici e colesterolo. Sintomi, danni: -chetosi: accumulo corpi chetonici determina aumento acidità nel sangue, questo altera il trasporto di O2 da parte dell'emoglobina -steatosi epatica: epatociti infarciti di lipidi -epatopatia: ipoglicemia, chetosi, acidosi lattica -NADH>NADP: inibisce gluconeogenesi, favorita trasformazione del

piruvato ad acido lattico (sottratto per gluconeogenesi) -> mancano precursori per gluconeogenesi; sbilanciamento aa verso alfachetoglutarato, rallenta ciclo urea quindi accumulo di ammoniaca-danni ossidativi: MEOS genera ROS

REGOLAZIONE: omeostasi calorica o energetica

BMI (indice di massa corporea): peso (Kg) / altezza (^2) > 30 = obeso

Segnali a breve termine:

• colecistochinina e glutatione simile: prodotti dall'intestino quando il cibo transita nel tratto GI, inviano messaggio di sazietà; il peptide glutatione simile stimola anche le cellule beta del pancreas a produrre insulina
• somatostatina, peptide gastrico inibitore, enterostatina: sopprimono il senso di appetito
• grelina: stimola appetito

Segnali a lungo termine:

• insulina: prodotta dalle cellule beta del pancreas, stimola un maggior presenza di trasportatori in membrana quindi entra più glucosio nelle cellule, inoltre stimola la sintesi del glicogeno, inibisce la lipolisi e la gluconeogenesi.