Seconda Università degli Studi di Napoli DiSTABiF Anno Accademico 2013-14 Corso di Laurea Magistrale in SCIENZE DEGLI ALIMENTI E DELLA NUTRIZIONE UMANA Insegnamento di BIOCHIMICA e BIOTECNOLOGIE degli ALIMENTI Prof. Augusto Parente Lezione 2 ** METABOLISMO Urea - Metabolismo basale: è il dispendio energetico dell’organismo in condizioni “di base”, ossia in completo riposo fisico e psichico, a digiuno da almeno 12-16 ore e in neutralità termica. Esso rappresenta il fabbisogno calorico necessario al mantenimento delle funzioni vitali (attività cardiocircolatoria, respirazione, termoregolazione, ecc.) ALIMENTI Composti: Latte, Carne, Pollame, Pesce, Frutta, Verdura, Cereali, Cibi funzionali, ecc. Semplici : Lipidi, Carboidrati, Proteine, (Vitamine, Minerali) ATP NADPH UREA ATP - ATP * - NADPH * - CO2 - H2 O - Urea SINTESI di ATP FOSFORILAZIONE A LIVELLO DEL SUBSTRATO Formazione di composti/legami ad alto contenuto energetico (fosfoanidridi, equilibrio cheto-enolico, tioesteri) FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA Coenzimi ridotti Catena di trasporto degli elettroni SINTESI di NADPH (necessario per la sintesi degli acidi grassi ed altre biosintesi riduttive) - VIA DEI PENTOSO-FOSFATI - ENZIMA MALICO ATP ATP NADPH Glucosio Glicogeno Molecola ad alto contenuto energetico 1 kcal equivale 4,18 kJ = - 7,3 kcal/mole Composti al elevato contenuto energetico PIROFOSFATO + H2O 2H+ + 2 H DG°’ = - 33 kJ/mol DG°’ = - 10 kJ/mol 1 kcal equivale 4,18 kJ Carica Energetica = Punto di equilibrio: 0,85-0,90 [ATP] + 0,5 [ADP] [ATP]+ [ADP]+ [AMP] R R R Stato crescente di ossidazione R NAD+ NADP+ C4 FAD Carboidrati - Funzioni - Immagazzinamento di energia (amido e glicogeno); - Trasmissione di energia (ATP), intermedi metabolici; - Componenti strutturali (cellulosa, chitina negli artropodi); - Comunicazione intra ed extra cellulare - Costituiscono le fonti energetiche primarie per la nutrizione da alimenti quali cereali, frutta e verdura. - Vengono utilizzati i) come dolcificanti, gelificanti, emulsionanti, ii) per incapsulare o legare sapori; iii) modificati per produrre colore e sapore tramite varie reazione di imbrunimento; iv) per controllare l'umidità e l'attività dell'acqua. USO INDUSTRIALE L'impiego industriale dei carboidrati si basa sull’utilizzo delle loro proprietà fisiche. In questo modo, si possono usare per mantenere un alto grado di umidità nell’alimento, per addolcirlo o come conservante. Potere igroscopico In generale, i glucidi mantengono un elevato livello di umidità giacché sono capaci di trattenere grandi quantità d’acqua. Potere dolcificante Il saccarosio è il carboidrato con maggior potere dolcificante. Questo è il parametro di riferimento utilizzato abitualmente per determinare il potere dolcificante dei carboidrati. Comunque esistono attualmente molti altri carboidrati con questa capacità, per esempio lo zucchero invertito (glucosio+fruttosio), prodotto di idrolisi ottenuto dal saccarosio e che possiede un potere dolcificante persino superiore. Altri composti utilizzati allo stesso scopo: il sorbitolo, lo xilitolo, il mannitolo, il lattosio e il fruttosio. Sorbitolo Xilitolo Polialcoli Potere conservante ed addensante L’agar-agar è utilizzato come gelificante per le carni conservate e le pectine per la produzione di nettari e marmellate. Gli alginati e le gomme servono come addensanti, soprattutto nei prodotti da forno e nelle salse. Probabilmente il carboidrato più noto per le sue proprietà addensanti è l’amido che è presente nelle conserve, nelle zuppe, maionese, merendine. Come stabilizzante si usano gli alginati e l’agar-agar oltre alle carragenine ed alla gomma arabica. Nel caso degli alimenti in polvere, il potere igroscopico è determinante poiché il grado di umidità è direttamente proporzionale all’insolubilità degli alimenti; al contrario è utile per rendere soffici i dolci. I gruppi ossidrilici conferiscono al glucosio la capacità di formare legami H, legare molecole di H2O e quindi di controllare il grado di umidità degli alimenti (capacità igroscopica, che dipende anche dalla generale struttura). Ribosio Principali carboidrati presenti negli alimenti Arabinosio Monosaccaridi Glucosio Fruttosio Galattosio Mannosio Disaccaridi Oligosaccaridi Polisaccaridi Maltosio Glc-Glc; legame -1,4 glicosidico Cellobiosio Glc-Glc; legame -1,4 glicosidico Lattosio Gal-Glc; legame -1,4 glicosidico Trealosio Glc-Glc; legame -1,1 glicosidico Saccarosio Glc-Fru; legame -1, 2 glicosidico Raffinosio Gal-Glc-Fru; legame -1,6; 1, -2 Stachiosio Gal-Gal-Glc-Fru; legame -1,6; 1-6, 1, -2 Verbascosio Gal-Gal-Gal-Glc-Fru; legame -1,6; 1-6, 1-6, 1, -2 Glicogeno Polimero del glucosio, legame -1,4 e -1,6 nei punti di ramificazione Amido Polimero del glucosio, legame -1,4 e -1,6 nei punti di ramificazione Cellulosa Polimero del glucosio, legame -1,4 - Molecola di riferimento anche per i D ed L-amminoacidi • Emicellulosa •Pectina •Parete cellulare dei batteri La glicolisi - ATP Glucochinasi Enzima Localizzazione Glucochinasi Esochinasi Fegato Cervello KM 10 mM 0,1 mM Fosfoglucosio isomerasi - ATP + 2 ATP + 2 ATP I prodotti della glicolisi 2 molecole di piruvato 2 NADH + H+ 2 ATP (14,6 kcal/mole) Condizioni di anaerobiosi: Le fermentazioni Fermentazione lattica: nel muscolo Fermentazione alcolica: nei lieviti Obiettivo: riossidare il NADH, che si è formato nella ossidazione della gliceraldeide 3-P in acido 1,3 bis-fosfoglicerato, a NAD+. La quantità di NAD+ è limitante. Se non venisse formato, la glicolisi verrebbe bloccata.
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