Proteinele

proteos (l. greac) = substane de prima importan

parte vital a esuturilor vii fiecare specie - proteine caracteristice caracter genetic i imunologic specific

Plantele capabile s sintetizeze aminoacizii - procesul de fotosintez - pornind de la N din sol (NH3 i NO3-)

Animalelenu pot sintetiza proteine pornind de la substane anorganiceobin aminoacizi, proteine din alimente sintez proteine proprii

Proteinele substane cuaternare: C, H, O, N, mai pot conine: S, P, Fe, Co unicitate: conin ~ 16% N prezena N sute de forme diferite ce caracterizeaz viaa.

Molecula proteic: unitatea structural - aminoacizi (aa):

20 -aa: gr. NH2 i -COOH - la acelai C - moleculele difer prin catena lateral R - constituieni majori ai proteinelor alimentare

COMPOZIIE, STRUCTUR, CLASIFICAREAminoacizi din alimente

Aminoacizii eseniali

8 (9) aa eseniali / indispensabili sinteza n organism e inadecvat pt. satisfacerea necesitilor metabolice trebuie adui prin diet Aa eseniali: treonina, triptofanul, lizina, leucina, izoleucina, metionina, valina, fenilalanina (i histidina sugari)

Absena /aport neadecvat echilibru azotat negativ cu tulburri n sinteza proteinelor pierdere n greutate, tulburri de cretere

Aa limitani: dac un aa esenial - cantitate redus sinteza proteinelor care-l conin - posibil pn la epuizarea lui

proteine din gru soia i fasole:aa limitant: lizina metioninaCOMPOZIIE, STRUCTUR, CLASIFICARE

Aminoacizii

2. Aa neeseniali sau dispensabili

importan egal n structura proteinelor, dardac nu se gsesc n cantiti adecvate n momentul sintezei proteinelor pot fi sintetizai de organism uman pornind de la aa indispensabili sau schelete de C asemntoare, elaborate cu uurin n celule

Aa condiional indispensabili aa care n anumite situaii clinice pot deveni eseniali; ex.:arginina devine aa indispensabil n malnutriii, stri septicetaurina, cisteina, tirozina - condiional indispensabili la prematuri

Aa Aa Aaindispensabili condiional dispensabili indispensabili Fenilalanin ProlinAcid glutamic Leucin SerinAlanin Izoleucin Arginin Acid asparticLizin Tirozin GlutaminMetionin Cistein Treonin TaurinTriptofan GlicinValinHistidin*

* - poate fi considerat condiional indispensabil ex. esenial la copii, la fel ca arginina

Formarea proteinelor

aa se combin

legturi peptidice: unesc C al gruprii -COOH a unui aa cu N aminic al altui aa eliminare 1 molecul de H2O Compuii cu o gr. -COOH liber la o extremitate i o gr. NH2 liber la cealalt permite legarea n continuare a altor aa la oricare extremitate

COMPOZIIE, STRUCTUR, CLASIFICARE

Peptide - mai multe molecule de aa

- f. de lungimea lanului:oligopeptide < 10 resturi aminoacidice polipeptide > 10 resturi aa

Se gsesc ca atare n alimente sau prin hidroliza proteinelor sub aciunea unor enzime specificeOligopeptide prezente n alimente:

Dipeptide: - n vegetale - fasole, mazre, soia: acid glutamic + leucin, sau + metionin

- n carnea vertebratelor: carnozina histidin + -alanin: muchii mamiferelor bovineaciune antiaging, funcii protective, reparatoriianserina - derivat metilat al carnozinei: n muchii psrilor

Caracteristic: prezena -alaninei - aa destul de rar n naturcarnozinaanserina

COMPOZIIE, STRUCTUR, CLASIFICARE Dipeptide

Tripeptide: glutationul

alimente - natur animal i vegetal, cantitate : semine germinate

aciune antitoxica

important n procesele de oxido-reducere

COMPOZIIE, STRUCTUR, CLASIFICARE-L-glutamil-L-cisteinil-glicina

Clasificare:

Dup structura chimic:

proteine simple sau holoproteine - compuse numai din aa (ex. albuminele, globulinele) i

proteine complexe (conjugate) sau heteroproteine - conin aa i un grup neproteic numit grup prostetic

n funcie de natura grupului prostetic:fosfoproteine glicoproteine cromoproteine - metaloproteine, flavoproteine nucleoproteine

Clasificare - dup origine:

Proteine de origine animal:Sferoproteine sau proteine globulare n general: sunt solubile n apse diger uor conin proporie adecvat de aa eseniali

Sunt constitueni ai lichidelor organice:

Ex. cazeina din lapte albumina din albuul de ou globulinele din plasma sanguin

Clasificare - dup origine: Proteine de origine animal (continuare):

Protamine i histone: = polipeptide cu greutate molecular nu prea ridicat - se gsesc n icre

Scleroproteine sau proteine fibroaseinsolubile datorit structurii lor moleculare miofibrile

unele ndeplinesc funcii de protecie i suport pt. esuturi (piele, pr, unghii)Ex. elastina din muchi, colagenul din esutul conjunctiv

Proteine de origine vegetal

1. Albumine, globuline leguminoase: legumelina, legumina

2. Glutelinele i prolaminele - mai ales n cereale

Glutelinele - ex: glutenina din gru

Prolaminele - ex: gliadina n gru i secar, hordeina n orz, zeina n porumb etc.

gru : gliadin + glutenin = gluten

Digestia proteinelor alimentare = scindarea legturilor peptidice:proteazele scindeaz macromolecule proteice fragmente peptidazele scindeaz peptidele aa liberi

Digestia ncepe la nivel gastric pepsina din sucul gastric: degradare parial polipeptide i aa

continu n duoden enzimele proteolitice (suc pancreatic, secreii intestinale): tripsina, chimotripsina, carboxipeptidaza, elastaza proteine i polipeptide oligopeptide: tri-, dipeptide Final: sub aciunea aminopeptidazelor i peptidazelor enterocitare aa care trec n circuitul sanguin

Absorbia aa la nivelul intestinului subire - printr-un proces activ

Absorbia: este mai rapid pt. proteinele cu coninut echilibrat de aa:

proteinele de natur animal (lapte, ou, carne) - mai bine absorbite dect cele de natur vegetal

unele proteine din carne i derivate: colagen, elastin, reticulin - rezistente la aciunea enzimelor proteolitice

Absorbia influenat de diversi factori

tratamentul termic al alimentelor:

moderat - faciliteaz digestia proteinelor

prelungit sau la t crescute (>100C n timpul coacerii, prjirii, frigerii) scderea digestiei formare de legturi intra- i extramoleculare enzimo-rezistente (amidare, oxidare, desulfurare)

r. Maillard: t ridicate lizina + HC reductori compui bruni blocarea gr. aminice a lizinei valoarea sa nutritiv

Aa absorbii - urmeaz multiple ci metabolice, n procese anabolice i catabolice

rol predominant plastic i structural: contribuie la formarea, dezvoltarea, rennoirea,repararea esuturilor organismului

intr n structura esuturilor corporale: cheratina - piele, pr, unghii, colagen - oase, tendoane, elastina - ligamente

reprezint componenta de baz a protoplasmei

elemente constitutive pt. enzime, hormoni, anticorpi

funcia de control genetic: caracteristicile ereditare depind de proteinele din nucleu

stau la baza mecanismelor imunitare - ca anticorpi efecte favorabile n aprarea organismului fa de agenii chimici toxici, ageni patogeni

contribuie alturi de ap, la echilibrul osmotic i hidric o hipoproteinemie - rspunztoare de apariia edemelor albumine - rol n aceste procese

contribuie la meninerea echilibrului acido-baziccaracter amfoter - conin grupri aminice i carboxilice

transport TG, colesterol, fosfolipide, vit. liposolubile sub form de lipoproteine

transportori subst. contaminatoare, ioni metalici, medicamente

surs de energie: 1 g protein 4,1 kcal

funcie secundar - mult mai scumpe fa de HC i lipide

nu elibereaz ntreaga energie coninut n molecul arderea lor e incomplet CO2 + H2O + uree + acid uric produii finali de catabolism sunt mai nocivi

F. de calitatea lor - 3 categorii de proteine alimentare:

Proteine complete = valoare biologic ridicat:conin toi aa esentiali n proporii optime, asigur creterea organismului i echilibrul proteic

ex. proteine de origine animal: cazeina, lactalbumina, lactoglobulina lapte actina, miozina, mioglobina carneovoalbumina, ovovitelina - ou

Proteine parial complete = toi aa eseniali dar n proporii necorespunztoare:cantiti de 2X > pt. dezvoltare corporal i echilibru proteic ex. proteine de natur vegetal: gliadina, glutenina, leucozina - cereale, glicinina - soia, legumelina legume

Proteine incomplete = valoare biologic redus:lipsite de unul sau doi aa eseniali, iar aa prezeni se gsesc n cantiti necorespunztoarenu pot asigura nici dezvoltarea organismului, nici echilibrul proteicex. colagen, reticulina carne, zeina - porumbEVALUAREA VALORII NUTRITIVE A PROTEINELOR ALIMENTARE

n 1957 - comitet experi FAO/OMS - introduce conceptul:proteine standard = de referin proteine care conin - calitativ i cantitativ - toi aa necesari pt. sinteza proteinelor umane. Aminoacidul care este prezent in cea mai mica concentratie fata de necesarul uman este numit aminoacid limitant.

Pornind de la aceste notiuni, se poate calcula scorul chimic al calitatii proteinelor

Proteine tip: proteinele din ou Scorul chimic (aport de aa eseniali) al unor alimente AlimentulScorul chimicOul ntreg100Lapte95Carne93Semine soia74Orez67Gru53Porumb49

Parametrii pt. evaluarea valorii nutritive a proteinelor:

Coeficientul de Utilizare Digestiv = exprim eficiena absorbiei principilor nutritive

Proteina ingerat este digerat i parial absorbit

Relaia dintre proteina absorbit i cea ingerat:

Coeficient de digestibilitate = Coeficient de Utilizare Digestiv CD CUDCUD = (I - F)x100/I

undeI = cantitatea de principiu nutritiv ingeratF = cantitatea de principiu nutritiv eliminat prin fecale

Valori ale digestibilitii proteinelor n organismul umanSursa de proteineCUD % SD

Ou97 3Lapte i brnzeturi95 3Carne i pete94 3Porumb85 6Orez88 4 Fin integral de gru86 5Fin de soia86 7Fasole78 Proteine din diet mixt 96

CD proteinelor de natur animal > CD proteinelor de natur vegetal

Din partea absorbit o fraciune rmne n esuturi, alta se excret

Valoarea biologic [VB] = % de N reinut de organism din N absorbit, pentru a-l folosi ca element de cretere i meninere:

VB = (azot reinut [NR] / azot absorbit [NA]) x 100

Valoarea biologic a proteinelor din unele alimente

AlimentulVBAlimentulVB

Ou 94 Soia75Lapte de vac90Germeni de gru75Lactalbumina84Orez alb75Albumina din ou83Cazeina69Germeni de orez78Gru67Pete76Porumb60Carne de viel76Fin alb de gru52

VB oscileaz ntre: 0 pt. proteine care nu servesc la sinteza proteinelor tisulare i~ 100 pt. proteinele care se utilizeaz ~ complet ex. ovoalbumina

Parametrii CUD mpreun cu VB conduc la

Utilizarea Net Proteic UNP = produsul VB cu CD

UNP = (VB x CD) / 100Utilizarea net proteic [UNP] = % de N reinut de organism din N consumat prin diet permite cunoaterea cu exactitate a N proteic utilizato protein de calitate optim este cea cu o UNP = 100

Coeficientul de eficien proteic PER (Protein Efficiency Ratio)

indic creterea dat de aportul proteic

reprezint creterea greutii corporale (g) raportat la greutatea proteinelor consumate (g):

PER = ctigul n greutate / proteine ingerate

PER se determin experimental - ex. pe loturi de obolani

valorile PER (eficienta proteica) oscileaz de la:0 pt. proteine incapabile s produc o cretere pn la maxim 4,4

experiena continu 4 sptmni, timp n care obolanii primesc o diet complet n principii nutritive, dar unica protein e cea studiat se adaug n proporie de 10% din aport caloric

Ex. demonstrativ - calcul PER (date nereale):

Cant. protein ingerat0123456Creterea n greutate-15-10-5051015PER - - - 0/3=0 5/4=1,25 2 2,5

OMS si FDA (SUA) au adoptat un nou parametru oficial in evaluarea calitatii proteinelor la om:

Scorul de Aminoacizi Corectat in Functie de Digestibilitatea Proteinei = PDCAAS (Protein Digestibility Corrected AminoAcids Score).La calcularea acestui scor ia in considerare necesarul de AA esentiali la copii cu varsta intre 2 si 5 ani si reprezinta scorul de aminoacizi dupa corectia pentru digestibilitate.

Se tine cont de faptul ca digestibilitatea este un factor care afecteaza major calitatea proteinelor si este influentat de mai multi factori: procesarea alimentelor, prezenta sarii, acizilor, utilizarea caldurii in procesul de gatire, formarea produsilor Maillard etc.

Utilizarea principiului complementaritii

VB a unor proteine deficitare poate fi ridicat prin:1. suplimentarea cu aa deficitar sau 2. utilizarea principiului complementaritii

Combinarea unor alimente ce conin proteine cu VB , deficitare n aa diferii o a VB -Ex.: cereale + leguminoaseporumb cu soia, orez cu linte etc. - cerealele sunt deficitare n lizin iar leguminoasele n metionin cele dou grupe de alimente acoper fiecare deficitul celeilalte sunt complementare d.p.d.v. proteic.

Amestecare: proteine cu VB inferioar + proteine cu VB ridicat ex. deficitul n lizin (aa limitant) al proteinelor din cereale - acoperit de proteinele din lapte sau derivate

Stabilirea necesarului de proteine:

determinarea Bilanului Azotat (BA)= diferena ntre aport proteic exprimat n N i N eliminat:

Bilanul azotat = I - (F + U), unde:I = cantitatea de substane proteice ingerate;F = cantitatea de substane proteice eliminate prin fecale;U = cantitatea de substane proteice eliminate prin urin i pe alte ci

Se ine seama c proteinele conin ~ 16% N, respectiv 6,25 g proteine conin 1 g de N

Bilanul azotat al organismului uman poate fi:

echilibrat (Ingesta = Excreta): persoanele adulte, sntoasepozitiv (Ingesta > Excreta): procese anabolice intense - cretere, sarcina, convalescennegativ (Ingesta < Excreta): aport insuficient de substane proteice, absorbii sau digestii deficitare

Negativarea BA efecte deosebite asupra sntii: astenie fizic, psihic, sexual, modificarea comportamentului social

O denutriie proteic duce la scderea rezistenei la infecii - prin blocarea sintezei de anticorpi i a producerii de limfocite.

E necesar ca n diferite stri patologice BA s se echilibreze sau dac nu e posibil acest lucru, s se limiteze negativarea sa

Sugari i copiiAdolesceni

Vrstag/kgg/ziVrstag/kgg/zi3-6 luni 1,8513Fete 6-9 luni 1,651410-12 ani1,00 36 9-12 luni 1,501412-14 ani0,95 441-2 ani 1,2013,514-16 ani 0,9 46 2-3 ani 1,1515,516-18 ani0,8 42 3-5 ani 1,1017,5 Biei 5-7 ani 1,002110-12 ani1,00 34 7-10 ani 1,00 2712-14 ani1,00 4314-16 ani 0,95 52 16-18 ani 0,9 56NECESARUL DE PROTEINE I AMINOACIZI

Aportul de proteine constant: nceputul vrstei adulte vrstnic

Excepie - situaii cu necesiti : sarcin, lactaie n sarcin cu 10 g/zi fa de valoarea normal, n lactaie: cu 15 g/zi n primele 6 luni i cu 12 g/zi n lunile 6 12

FemeiBrbaiGreutatea n kgg/zi Greutatea n kgg/zi40305037,5453455415037,560455541654960457052,5654975567052,580607556Recomandri OMS privind ingestia de proteine la aduliNECESARUL DE PROTEINE I AMINOACIZI

Necesarul de proteine pt. aduli = 0,75 g/kg corp/zi proteine de calitatea superioar (lapte, ou) Diete cu proteine de calitate inferioar - valoarea poate fi > se urmrete asigurarea complementaritii cu diferii aa

n sarcin: aportul de proteine = 1g/kg/zi n trimestrul I i crete la 1,5g/kg/zi n trim. II-III, 1/2 din aport proteic: proteine cu o VB ridicat (origine animal) n lactaie creterea aportului proteic 2g/kg/zi

Diet mixt: necesarul optim de proteine pt. adult sntos, cu activitate obinuit este de 1,2 g protein/kg corp/zi = 85 g proteine pentru un brbat de 70 kgNECESARUL DE PROTEINE I AMINOACIZI

Se recomand ca din aport proteic total - proteinele cu VB ridicat: 50 - 75 % la copiii > un an i la adolesceni50 % la femei n perioada materniti cel puin 30% la aduli n condiii normale de via i munc Necesarul n proteine - se exprim i % din valoarea caloric a raieiAstfel un aport proteic optim trebuie s acopere: 10 18 % din necesarul energetic al organismului, procente > necesare la copii, adolesceni i femei n perioada maternitii.NECESARUL DE PROTEINE I AMINOACIZI

Comitetul de experi FAO/OMS/ONU

a stabilit un necesar de aa indispensabili pentru fiecare vrstingestia inadecvat sau lipsa din diet a oricrui aa esenial poate produce negativarea bilanului azotat Aport cantitativ i/sau calitativ insuficient de proteine scade: ritmul de dezvoltare al organismului tnrrezistena la infecii, la aciunea unor noxe chimice Carena prelungit de hran, respectiv de proteine: determin apariia malnutriiei proteino-energeticerspndit n rile srace sau n curs de dezvoltareNECESARUL DE PROTEINE I AMINOACIZI

Coninutul mediu de proteine al unor alimente

Alimente % Alimente %origine animal origine vegetal Carne de vit20,0Orez7,0Carne de porc17,0Fin9,5Carne de pui22,0Paste finoase13,0Ou integral12,5Pine alb7,5Pete17-20Pine integral8,0Lapte de vac3,3Leguminoase 10-23Brnz proaspt15,0Cartofi2,5Cacaval32,0Legume2,7Iaurt 5,0Fructe 0,5-1,5

Necesitile i disponibilitile de proteine la nivel mondial subiect controversatCreterea demografic mrirea permanent a produciei proteice

ri industrializate: consum excesiv de proteine de origine animal aportul total de proteine > necesarul organismului umanri subdezvoltate - nu se atinge minim proteic pt. meninerea vieii.

Revoluia verde: selecia genetic vegetal i mbuntirea practicilor agricole varieti de cereale, legume cu coninut proteic superiorIngineria genetic - organisme modificate genetic (OMG)

Producia de proteine animale: costuri ridicate: pt. 1 kg proteine animale - consum de 3 20 kg proteine vegetale.favorizat prin tehnici ca: inseminarea artificial, implantarea de embrioni, producia gemelar, selecii genetice remarcabile

Exemple de utilizare a tehnologiei pt. creterea produciei proteice: dezvoltarea acuiculturii: captura de specii marine neexploatate producerea de alimente proteice din fin de pete - gen surimi ultrafiltrarea pt. recuperarea proteinelor din serul laptelui