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BIODISPONIBILIDADE DE PROTEÍNAS Universidade Federal de Alagoas Faculdade de Nutrição Curso de graduação em Nutrição BROMATOLOGIA I Introdução A proteína foi o primeiro nutriente considerado essencial para o organismo; É formada a partir de ligações peptídicas entre aminoácidos; Se diferencia de carboidratos e lipídios principalmente pela presença de nitrogênio. Aminoácidos Unidade estrutural básica das proteínas. Grupo carboxila Cadeia lateral Grupo amino Classificação dos aminoácidos Os aminoácidos podem ser classificados de acordo com suas propriedade físico- químicas e nutricionais. Classificação dos aminoácidos com base na interação das cadeias laterais com água A polaridade da cadeia lateral do aminoácido determinará seu comportamento em solução e sua disponibilidade para reagir com outros componentes presentes tanto nos alimentos quanto no trato intestinal. Classificação dos aminoácidos no ponto de vista nutricional Essenciais Condicionalmente essenciais Não essenciais Fenilalanina Glicina Alanina Triptofano Prolina Ácido aspártico Valina Tirosina Ácido glutâmico Leucina Serina Aspargina Isoleucina Cisteína e cistina --- Metionina Taurina --- Treonina Arginina --- Lisina Histidina --- --- Glutamina --- Proteínas Constituída de diferentes combinações entre vinte aminoácidos, formada a partir de ligações peptídicas; Conformação Estrutural: Estrutura primária: refere- se a sequência de aminoácidos que constituem a cadeia e estão unidos por ligações peptídicas Estrutura secundária: arranjo espacial da cadeia polipeptídica, pode ser hélice ou folha pregueada, que em geral estabilizadas por pontes de hidrogênio. -hélice folha pregueada Estrutura terciária: arranjo espacial da cadeia polipeptídica obtida da interação de regiões com estrutura regular ( hélice ou folha pregueada). -hélice folha pregueada Estrutura quaternária: configuração espacial formada por várias cadeias polipeptídicas iguais ou diferentes. Interação de “proteína- proteína” estabilizada por pontes de hidrogênio, interações hidrofóbicas e eletroestáticas. Classificação das proteínas Quanto à função, podem ser: Hormônios; Enzimas; Proteínas contráteis; Proteínas estruturais; Neurotransmissores; Transportatores; Receptores. Quanto à estrutura, podem ser: de primária (simples) até quaternária (complexa). Quanto à composição; a partir do produto da sua hidrólise, podem ser: Simples- quando resultam somente em aminoácidos; Compostas- quando liberam outros componentes, designado por grupos prostéticos. Quanto à qualidade nutricional: definida pela sua concentração fisiologicamente disponível de aminoácidos essenciais. Podem ser: Completas- apresentam todos os aminoácidos essenciais ao homem em quantidades adequadas a seu crescimento e manutenção. Exemplos: carne, leite, ovos, peixes e aves. Parcialmente incompletas: fornecem aminoácidos em quantidades suficiente apenas à manutenção orgânica. Exemplos: legumes, oleaginosas e cerais. Totalmente incompletas: não fornecem aminoácidos essenciais em quantidade suficiente nem mesmo para a manutenção do organismo. Exemplos: gelatina e zeína. Digestão de proteínas A maior parte da proteína que entra no intestino é digerida na forma de aminoácidos. Metabolismo de proteínas Após a absorção intestinal. Os aminoácidos são transportados diretamente ao fígado pelo sistema porta; O fígado é o órgão regulador do catabolismo de aminoácidos essenciais, com exceção dos de cadeia ramificada, que são degradados principalmente pelo músculo esquelético. Parte dos aminoácidos é usado na síntese de proteínas no fígado que são secretadas como albumina e fibrina. O destino do aminoácido em cada tecido varia de acordo com as necessidades do momento daquele tecido; Não há reservas de proteína em humanos, portanto sua perda resulta em alterações da estrutura celular, e as diferentes funções dos tecidos ficam prejudicadas; A maior parte da proteína do organismo é encontrada no músculo esquelético. Principais funções dos aminoácidos Proteína Síntese Degradação protéica protéica Aminoácidos Ingestão Oxidação Síntese De Novo Uréia e CO2 O uso fundamental dos aminoácidos diz respeito à síntese de proteínas como enzimas, hormônios, vitaminas e proteínas estruturais. A síntese protéica necessita que todos os aminoácidos estejam disponíveis ao mesmo tempo- todo os essenciais, os não- essenciais (ou pelo menos seu esqueleto carbônico e grupo amino derivado de outros aminoáciodos). A síntese é controlada em cada célula pelo DNA, que funciona como molde ou modelo para a síntese de várias formas de RNA que participa na síntese protéica. O hormônio do crescimento estimula a síntese protéica, aumentando a concentração de proteína nos tecidos. A falta de insulina diminui a síntese protéica, por estimular o aumento da tradução de RNAm para síntese de proteínas e também aumentar o transporte de aminoácidos nos tecidos destinados a formação de proteínas. A testosterona também estimula a síntese protéica durante o período de crescimento. A tiroxina aumenta a velocidade das reações anabólicas e catabólicas das proteínas. O catabolismo de proteínas e aminoácidos, antes da oxidação do esqueleto carbônico dos aminoácidos, o grupo amino deve ser separado por desaminação oxidativa com formação do cetoácido; ocorre principalmente no fígado. O esqueleto carbônico é convertido em acetil- CoA, acetoacetil-CoA, ácido pirúvico, ou em intermediários do Ciclo de Krebs, que entra no ciclo de Krebs para produzir ATP; também podem ser convertidos em glicose. O ciclo da Alanina é importante fonte de glicose durante um fornecimento exógeno deficiente nesse carboidrato. É também um método de transportar nitrogênio do músculo ao fígado sem a formação de amônia. Ciclo alanina- glicose O grupo amino, pelo processo de desaminação, é liberado como amônia, a qual é usada em reações de síntese ou transportada ao fígado, no qual será convertida em uréia eliminada na urina. Por ser tóxica, a amônia é transportada em combinação com ácido glutâmico, formando glutamina. Síntese da uréia A síntese da uréia ocorre pelo ciclo da ornitina. O CO2 e amônia se unem com a ornitina por uma série de reações bioquímicas para produzir arginina, a qual será hidrolisada para produzir uréia e ornitina. Assim a ornitina é usada repetidamente formando arginina e uréia. Eliminação de nitrogênio na urina normal Qualidade nutricional das proteínas As fontes animais são consideradas completas, em sua grande maioria, e utilizada como referencia em termos de composição de aminoácidos; As fontes de origem vegetal são significativas; Segundo Friedman, três alternativas básicas podem ser utilizadas para melhorar a qualidade nutricional das proteínas: Combinação de diversas fontes com adequado balanço aminoacídico; Suplementação com aminoácidos limitantes; Técnicas de biologia molecular para o melhoramento genético. Em geral as proteínas de menor qualidade nutricional são mais acessíveis por apresentarem custo inferior ao das proteínas de maior qualidade. Métodos de avaliação da qualidade protéica Em 1991, a FAO/OMS recomendou como metodologia para avaliação da qualidade protéica de alimentos o método conhecido por protein digestibility- corrected amino acid score (PDCAAS). Considera a capacidade da proteína em fornecer aminoácidos essenciais nas quantidades necessárias ao organismo. Fatores que afetam a digestibilidade de proteínas Conformação estrutural: influencia sua hidrolise pelas proteases. Quanto menor a complexidade estrutural, mais fácil torna- se a ação dessas enzimas proteolíticas na clivagem de ligações peptídicasespecíficas, com consequente liberação de peptídios e aminoácidos para o processo de absorção. A desnaturação é um exemplo de alteração na conformação espacial da proteína, em que promove o desenrolamento da molécula e reduz a configuração original a uma estrutura linear, que sob condições controladas facilita o acesso das enzimas proteolíticas à cadeia polipeptídica, resultando no aumento de sua digestibilidade e na melhor utilização de seus aminoácidos pelo organismo. Temperatura, irradiação, pressão, solventes organicos, pH, podem levar a desnaturação da proteína. Fatores antinutricionais: compostos que interferem negativamente na atividade de determinadas enzimas digestivas, reduzindo a digestibilidade e a qualidade nutricional das proteínas. Processamento e complexação com outros nutrientes: reação de Maillard ( interação entre aminas e resíduos carbonilas) ou reação de escurecimento não- enzimático, é a que apresenta maior impacto sensorial e nutricional. Causa perda de lisina, metionina, torosina, histidina e triptofano, aminoácidos essenciais. As ligações cruzadas de proteínas por compostos carbonila produzem escurecimento, reduz sua solubilidade e digestibilidade. Outras reações que envolvem proteínas em alimentos: Ligações cruzadas e polimerização decorrente da interação com radicais livres produzidos pela oxidação de lipídios insaturados presentes no alimento; Interação com compostos fenólicos que durante o processo de maceração são oxidados e, em pH alcalino, levam à formação de quinonas que são altamente reativas e interagem com sulfidrilas e grupamento amino das proteínas que decrescem a digestibilidade e a biodisponibilidade dos resíduos de lisina e cisteína. Resíduos de nitritos com aminas secundárias resultam na formação de N- nitrosaminas, as quais estão entre os compostos mais carcinogênicos formados em alimentos. Os nitritos é usado no processamento de alimentos cárneos para melhorar a colação e previnir o crescimento bacteriano. Reagem com resídos Pro, His, Trip, Arg, Tir e Cis, em condições ácidas e sob elevada temperatura. Necessidade de proteínas e de aminoácidos A necessidade de proteína é quantidade que deve ser ingerida em determinado período de tempo para contrabalancear os gastos orgânicos neste mesmo período. O nível recomendado de ingestão protéica deve satisfazer às necessidades fisiológicas de todos os indivíduos de uma determinada categoria.
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