Biochimica generale - Appunti

MODIFICANTE BERSAGLIO PRODOTTO

formaggi a

prevalenza

pH Caseine acida

ricotte, uovo

lattoalbumine, sodo,

ovoalbumine, gelatina,

calore collagene brodo

ioni metallici leguminose, viciline tofu

formaggi,

birra non

enzimi k-caseina, ordeine torbida

Queste proprietà sono alla base di una serie di trasformazioni alimentari.

La proprietà del pH l’abbiamo già visionata.

Il calore influisce sull’acqua che, aumentando la temperatura, perde le sue capacità

strutturante; non riesce a formare strutture ordinate attorno ai gruppi idrofobici delle

proteine con perdita della sua struttura perché le proteine cercano nuovi stati di equilibrio

riformando interazioni idrofobiche più forti con altre formando un termocoagulo con

inglobato, all’interno delle proteine, parte del solvente.

N.B: questi trattamenti disavvolgono la struttura della proteina rendendola più digeribile di

quanto non lo fosse la proteina avvolta.

Interazioni con agenti non polari

2)

In questa categoria si parlerà di proteine anfifiliche (proteine con parti polari e con parti

apolari) che hanno la capacità di stabilizzare schiume ed emulsioni.

Sono proteine con una cavità idrofobica alla quale si andranno a legare le molecole

apolari.

EMULSIONE: emulsione di grasso (olio) in una fase acquosa (tuorlo d’uovo)  maionese.

Le goccioline di grasso sono stabilizzate grazie ad un rivestimento di proteine provenienti

dal tuorlo dell’uovo. Le condizioni per farla avvenire al meglio è che bisogna avere l’uovo

fresco (pH molto elevato) e a temperatura ambiente (le gocciole devono prendere una

determinata conformazione cristallina) grazie ad una denaturazione meccanica

(sbattimento) che permette lo stiramento delle proteine e l’esposizione delle parti

idrofobiche. Per stabilizzare queste interazioni si usa l’amido che rende il sistema più

viscoso.

SCHIUMA: emulsione acqua e aria (schiuma della birra, gelato, panna, meringa).

In questo sistema le proteine svolgono un’azione che stabilizza perché la lamina è la fase

polare e l’aria la fase gassosa; perciò le proteine si dispongono con la loro parte idrofobica

verso la fase non polare (aria) e le regioni polare verso la fase acquosa (lamina). 16

Senza le proteine il sistema sarebbe instabile perché l’aria evaporerebbe molto

velocemente e scorrerebbe verso i punti nodali , ma con la presenza delle proteine questo

non avviene perché l’acqua è associata ad esse rendendo il sistema più viscoso.

Ma nella tecnologia non sempre questi fenomeni servono, anzi si cercano di evitarli

alzando la temperatura rendendo il sistema meno viscoso. 17

DENATURAZIONE DELLE PROTEINE

cap.6

Vi sono vari modi per far perdere alle proteine i loro livelli di organizzazione intervenendo

sulla struttura primaria, secondaria e terziaria in modo controllato .

Vi sono tra famiglie di agenti in grado di far perdere alle proteine la loro struttura:

Agenti fisici

1) Agenti chimici

2) Agenti biologici

3) Agenti fisici

1)

Questa famiglia si può classificare in base alla loro energia (energia in funzione della

frequenza  più alta è l’energia e più alta è la frequenza):

Radiazioni ionizzanti: usano i raggi gamma che colpiscono solo l’acqua e le

- proteine rimangono quasi intatte causando solo modificazioni al contenuto

microbico dell’alimento. L’acqua si rompe formando dei radicali che sono i pochi

composti che riescono ad alterare la struttura primaria delle proteine rompendo il

legame peptidico causando anche l’ossidazione dei gruppi sulle catene laterali. Ma

se noi irradiassimo un alimento secco non gli succederà nulla alla proteina.

Radiazioni termiche: lasciano intatte le virtù dell’alimento, ma vanno ad interagire

- su: Struttura dell’acqua : diminuendo la capacità di organizzarsi lasciando

 la possibilità alla proteina di esporre la sue regioni idrofobiche (oppure

esponendo i siti -SH). Entro certe temperature il processo è

reversibile, ma se questa t° venisse superata le proteine si

agregerebbero formando una termocoagulazione troppo grande da

restare in soluzione.

Legami idrogeno

 Gruppi carichi: perché il pK (la loro acidità) varia con la temperatura

 cambiando la loro capacità di interagire con altri componenti del

sistema (es: metalli).

Pressione: utilizzando altissime pressioni si schiaccia l’acqua che non sarà più in

- grado di muoversi, ma questo processo influisce anche le proteine perdendo la loro

struttura, ma non andando incontro a reazioni chimiche (eliminazione dei

microrganismi, ma senza le conseguenze delle alte temperature –reazioni di

Malliard ecc..)

Denaturazione meccanica: le proteine sono sensibili agli sforzi di taglio causando

- un srotolamento di essa (es: omogeneizzazione del latte dove i globuli di grasso

sono circondati da proteine ottenendo, nello stesso tempo, una riduzione dei globuli

di grasso e la denaturazione delle proteine che ricopriranno decentemente il globuli

facendo non causare l’affioramento di quest’ultimo). Oppure con il burro si ha il

procedimento opposto; il burro è un’emulsione di acqua in grasso e le proteine si

staccano dai globuli e si disperdono nella fase acquosa perché sui globuli non

servono più.

Un altro processo è l’impastamento del pane; l’impastamento crea uno scambio di

disolfuri grazie anche all’idratazione delle proteine e si crea un reticolo che, con i

lieviti, si gonfia e con la temperatura tutta l’acqua delle proteine passa all’amido; ed

è per questo che se lasciamo la pagnotta all’aria diventa molle perché il sistema

tende a tornare all’equilibrio. 18

Agenti chimici

2)

In questa famiglia vi sono molti composti che possono interagire:

pH: aumentando o diminuendo la concentrazione di protoni si influisce sullo stato

- strutturale della proteina perché stabilizzate anche da interazioni elettrostatiche:

alzando il pH faccio sparire la carica + (o abbassandolo tolgo la carica -) causando

l’apertura della proteina. Possiamo usare anche i Sali, ma quelli che si usano di

solito non sono in grado si penetrare la proteina ed andare ad intaccare le cariche

interne; solo i Sali che legano meno acqua riescono a farlo.

Alcoli: usati come disinfettanti e come conservanti. Riescono a denaturare le

- proteine perché: sono meno polari dell’acqua (maggiore esposizione dei siti

idrofobici e quindi apertura e denaturazione della proteina) e grazie alla loro K

dielettrica (capacità di separare le cariche elettriche, un alcol ha scarsa capacità di

schermare le cariche e quindi saranno più attratte le une con le altre causando la

denaturazione delle proteine deformandole)

Metalli pesanti: mercurio, piombo e cadmio bloccano le funzioni tioliche delle

- proteine causando un legame irreversibile.

Ferro e rame: questi metalli catalizzano la formazione di specie attive dell’ossigeno

- attraverso una semplice reazione che prende il nome di reazione di Fenton

causando l’ossidazione del ferro e la riduzione dell’ossigeno. L’acido citrico non ha

nulla di ossidante, ma è un eccellente complessante di questi metalli perché li

sequestra impedendo che si ossidano a contatto con l’ossigeno (succo di limone

sulla macedonia).

Agenti biologici

3)

Gli enzimi e soprattutto le proteasi riescono a denaturare la proteina tagliando la struttura

primaria; questo avviene soprattutto quando un alimento si sta decomponendo, ma in

alcuni alimenti la possiamo usufruire a nostro favore (es: la coagulazione presamica del

latte). 19

FUNZIONE CATALITICA DELLE PROTEINE

cap.7

Le proteine sono anche usate dalla cellula come la principale categoria degli enzimi. Sono

delle proteine che sono in grado di accelerare in modo controllato le reazioni chimiche

(catalizzatore).

Una reazione spontanea ha i seguenti grafici:

N.B: il ∆G è denominata anche energia libera

Se il ∆G è maggiore di zero la reazione non è spontanea e quindi richiede energia

endoergonica, ma se anche quest’ultima richiede energia dovremmo usare un

catalizzatore.

Il ∆G è composto da due parametri:

∆H : formazione e rotture legami

- T x ∆S: variazione di entropia

-

Per far avvenire la reazione del grafico dobbiamo usare a tutti i costi un catalizzatore

perché ci aiuterà a superare la barriera di energia di attivazione che è l’energia che devo

fornire ad A per trasformarsi in B. 20

La funzione del catalizzatore è mostrata con il grafico di colore verde: abbassa l’energia di

attivazione, ma non cambia mai l’energia libera, il risultato termodinamico e non influisce

sul meccanismo di trasformazione da A a B.

La differenza sta nella velocità di reazione; cioè il è il numero di molecole che nell’unità di

tempo passano da A a B.

La proteina che funge da catalizzatore, grazie alla loro organizzazione tridimensionale,

sono in grado di scegliere in modo specifico quali molecole trasformare:

La struttura complessa delle proteine conferisce

loro due virtù:

Abilità catalitica: far procedere una

- reazione abbastanza velocemente.

Specificità: solo per un certo tipo di

- molecole (substrato dell’enzima).

Possono accoppiare più substrati

- (A+CB)

Nel disegno a fianco è il modello con il sito di

riconoscimento chiamato modello

chiave/serratura. Vi è anche un altro modello di

nome indotto nel quale non si modifica il substrato, ma i reagenti.

Esempio: la tripsina e la chimotripsina si trovano nell’intestino e hanno il compito di

tagliare le proteine che noi ingeriamo: la tripsina tagli solo gli aa basici (lisina o arginina)

mentre la chimotripsina taglia gli aa idrofobici (tirosina). Tagliano diversi aa perché

differiscono dalla struttura terziaria: la tirosina ha una tasca con il glutammato (carico

negativamente) mentre la chimotripsina ha una tasca idrofobica, ma tutti e due hanno lo

stesso meccanismo di taglio.

N.B: le proteine sono meno affini al prodotto della reazione che ai suoi prodotti.

S + E ES EP prodotto + E

La velocità ci dice quanto prodotto si forma ed è quello che ci interessa perché gli enzimi

ci permettono di aumentare o diminuire i prodotti o chiudere una via per evitare di

continuare a produrre.

Quindi la velocità con cui decorre una reazione dipende dalla velocità con cui si forma il

prodotto o sparisce il substrato.

Ci sono due fattori che limitano la velocità:

Quanto complessi ES riusciamo a fare. Abilità catalitica intrinseca dell’e