Riassunto biochimica - modulo 2 completo

TEMPO DI DIMEZZAMENTO

Il tempo di dimezzamento è il tempo nel quale ad una data temperatura si denatura metà delle proteine presenti. Eattln2 lnA- RT= =et dove k: Può essere calcolato se si conosce la k della reazione /21 k. Nel caso di enzimi il grafico che si va a costruire non è lineare, ma spesso è costituito da una spezzata poiché nelle proteine esiste una temperatura di transizione alla quale cambia bruscamente la pendenza della retta (Eatt/R). Quindi devo stare lontano da questa temperatura di transizione. ENZIMI CON FINALITA ANALITICHE In questo caso uso l'enzima per vedere le concentrazioni di un determinato analita in un alimento. Uso l'enzima in condizioni end point ossia all'equilibrio, in cui l'enzima funge da catalizzatore per trasformare l'analita in qualcosa che posso misurare. L'equilibrio è indispensabile che venga spostato verso i prodotti e nel caso di più substrati devo usare enzimi in un'opportuna.

sequenza.Per poter tenere spostato l'equilibrio verso i prodotti prendo come esempio un enzima che converte A in B... io aggiungo un secondo enzima che converte B in C e così facendo porto la reazione del primo enzima lontana dall'equilibrio.

Esempio: dosaggio dell'etanolo. In condizioni normali l'enzima alcol-dh trasforma l'etanolo in acetaldeide e contemporaneamente riduce il NAD+ a NADH. Per spostare a dx la reazione o alcalinizzo, perdendo la funzionalità dell'enzima, oppure trasformo ulteriormente l'acetaldeide tramite l'aldeide-dh in acetato (sempre accompagnato dalla riduzione di NAD+). In questi casi devo tenere conto che la quantità di NADH prodotta sarà il doppio della quantità di etanolo consumato.

DENATURAZIONE DA PROCESSI DI PROTEINE ALIMENTARI- denaturazione fisica l'agente che determina la modificazione è meccanico o termico- in quella chimica si ha la formazione di nuovi composti.

ossidazione, isomerizzazione, glicosidazione- enzimatica in cui si va incontro alla modificazione della struttura terziaria ad opera di enzimi isolati, oppure adopera di microrganismi. La creazione della pasta è un esempio di denaturazione meccanica e termica a carico del glutine, costituito dagli adine e glutenine, che porta alla modifica delle interazioni S-S e idrofobiche. La produzione del formaggio è un esempio di denaturazione enzimatica. Tutti i processi di sanitizzazione termica hanno lo scopo di ridurre la carica microbica per aumentare la shelf-life, il problema è che causo modificazioni strutturali a carico delle proteine. DENATURAZIONE DOVUTE AD AGENTI FISICI Denaturazione TERMICA: - i bersagli sono principalmente le proteine globulari, in cui vengono rotti i legami H, causando l'esposizione delle regioni idrofobiche, permettendo anche lo scambio di disolfuri (legami S-S intracatena diventano intercatena). - L'effetto è la formazione di gel oaggregati insolubili, stabilizzati da interazioni idrofobiche e S-S interproteine. Maggiore è l'intensità del trattamento e maggiori saranno le componenti che si modificano: all'inizio modifico solo la struttura cellulare, poi le piccole molecole (vitamine), dopodiché i polimeri strutturali (proteine e DNA), poi i polimeri non strutturali (lipidi, polisaccaridi) e infine le spore e le strutture di protezione (cellulosa). Anche l'acqua intorno alla proteina modifica le sue proprietà e perde le proprietà strutturanti. Nella matrice alimentare troviamo famiglie di proteine e la modifica è condizionata da tutti gli altri componenti e quindi una proteina assume strutture denaturate diverse in dipendenza dal trattamento e dall'interazione dei diversi componenti. Può succedere che la proteina durante il processo assuma una struttura denaturata (modificazione transiente), ma quando raffreddo la proteina torna alla suastruttura nativa e ciò accade se la denaturazione è reversibile. La reversibilità dipende dallo scopo del processo e si hanno modificazioni riflesse sulle varie strutture della proteina: 1. Struttura primaria: è la sequenza amminoacidica. Nel trattamento termico usato sugli alimenti non si rompono i legami peptidici e quindi se si trovano dei peptidi vuol dire che nella matrice sono presenti delle proteasi. Un trattamento termico può far reagire dei gruppi R con dei componenti presenti nell'alimento (es. Maillard) con la conseguenza che l'amminoacido si modifica e non viene riconosciuto dalle proteasi e quindi il valore nutrizionale e anche la digeribilità possono diminuire (es. la modifica del gruppo solfato di cisteina o metionina può dare problemi di sicurezza). Quindi le modificazioni della struttura primaria sono rappresentate da modificazioni dei gruppi R degli amminoacidi. 2. Struttura tridimensionale: struttura secondaria, terziaria.

modificata può variare la digeribilità (es. la tripsina non riesce ad agire sull'albumina, ma se cuocio, l'albumina assume una struttura reticolare più facilmente aggredibile). Può anche cambiare la funzione nell'alimento delle proteine (es. i fattori antinutrizionali che sono inibitori di enzimi, se denaturati non svolgono più la loro funzione)

3. Struttura quaternaria

Denaturando tendo a formare aggregati e quindi polimeri più o meno solubili, oppure la formazione di gel. Se un polimero è solubile non si allontana dalla matrice ma può essere che interagisca con essa in maniera diversa. Prendendo come esempio la b-lattoglobulina, essa viene definita in forma nativa come un dimero da 18000aa in libera associazione, stabilizzato da interazioni non covalenti. La BLG può associarsi mediante ponti disolfuro se trattata termicamente. Tramite elettroforesi noto che dopo 75/85°C ho un aumento di specie polimeriche

stabilizzate da pontidisolfuro e noto anche che maggiore è il PM e maggiormente i polimeri sono insolubili (la loro formazioni davia al fenomeno di fouling, ovvero incrostazioni)
Per vedere se una proteina in un alimento è denaturata o nativa devo scegliere un metodo che non perturbi l'organizzazione nello stesso e che valuti anche le diverse proteine.
a. Fluorescenza
È una tecnica spettroscopica in cui l'energia riemessa viene misurata attraverso una costante, moltiplicata per la frequenza, la quale è inversamente proporzionale alla lunghezza d'onda alla quale colpisco.
La luce emessa (fluorescenza) è caratterizzata da intensità di fluorescenza (forza con cui emetto luce) e lunghezza d'onda con la quale l'energia viene emessa.
Intensità e lunghezza d'onda vengono misurati con un fluorimetro, che è caratterizzato dall'avere una lampada che eccita il campione, definita monocromatore di eccitazione.

Questo modo calcolo la fluorescenza intrinseca. La risposta dell'amminoacido è diversa in base al fatto che sia libero o parte di una struttura proteica più complessa, e la sua fluorescenza varia anche in base alla posizione del residuo nella struttura. In più, in una proteina sono presenti diversi residui e quindi devo considerare la media.

Es. il triptofano si trova normalmente nel core idrofobico e quindi ha una certa fluorescenza, che se cambia significa che la sua posizione è cambiata.

Ciò che mi interessa di più è la lunghezza d'onda, perché l'intensità che misuro può essere stata assorbita e quindi smorzata dalla presenza di altri residui che si sono avvicinati.

Residuo marker di cisteina: La cisteina può andare incontro a fenomeni di ossidazione e quindi normalmente i residui sono posti all'interno della proteina. Se il residuo di -SH viene esposto, significa che la struttura è stata

modificata.Per eseguire la modificazione strutturale indotta sulla proteina posso anche misurare la posizione del residuo all'interno della proteina attraverso marcatori di residui SH. Questo metodo mi dice anche se una reazione è reversibile o meno. Se inserisco il reattivo prima del trattamenti termico, vedo che non ho -SH accessibili, così come dopo il trattamento, ma se lo metto durante il trattamento ho -SH accessibili e ciò vuole dire che la proteina dopo il trattamento torna alla sua struttura iniziale. c. idrofobicità superficiale questa misura parte dal presupposto che normalmente le zone idrofobiche della proteina si trovano all'interno e che anche dopo la denaturazione, nel tempo la proteina tenderà a minimizzare l'esposizione delle zone idrofobiche ritornando alla sua struttura nativa o assumendo una nuova struttura (in una situazione di totale esposizione, avvengono delle associazioni che portano alla formazione di aggregati). per localizzare le zone idrofobiche sono i solubili in normali soluzioni acquose o nei sistemi tampone. Posso usarli anche in alimenti solidi, ma non funzionano in presenza di detergenti. Sono molti e si differenziano nella struttura e il vantaggio è che si possono valutare le proprietà di idrofobicità a strati (più il marcatore è grosso e meno facilmente entra nella molecola e quindi monitora solo le zone superficiali; mentre un marcatore più piccolo penetra a monitorare anche le tasche idrofobiche). Andando a misurare l'idrofobicità superficiale (PSH) riesco a distinguere il latte UHT da quello sterilizzato in bottiglia. Denaturazione legata alle ALTE PRESSIONI. Si tratta anche a 600000Pa e gli alimenti trattati in questo modo sono quelli su cui è impossibile agire con un trattamento termico. Se pongo l'alimento nella camera di pressione e in ogni suo punto applico una pressione,

l'alimento non si deforma. Affinché nella camera ci sia una trasmissione di pressione e si abbia un effetto sull'alimento, occorre applicare una variazione di volume, che può essere trasmessa solo se ho un ambiente acquoso, quindi se ho un alimento al di sotto del 30% di umidità non ho variazione di volume e quindi il trattamento non funziona.

Il vantaggio è che il trattamento è immediato in ogni punto dell'alimento. Se aumenta la pressione aumenta anche la temperatura e quindi devo pensare ad un sistema che raffredda ed inoltre interviene sulle costanti di dissociazione e sul pH, dipendentemente dai gruppi ionici.

Il primo effetto, come nel trattamento termico, avviene sulle cellule (es. una rottura delle membrane o degli equilibri osmotici). Se aumento l'intensità e cambio ulteriormente l'organizzazione dell'acqua danneggio i polimeri strutturali (proteine e DNA) e per ultimi i polimeri non strutturali.

A differenza

del trattame