Biochimica industriale

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Biochimica industriale
Di Riccardo Siligato

Alcuni tipi di industrie hanno tratto parecchi profitti dai progressi biochimici, in particolare l’industria farmaceutica (che non tratteremo) e l’industria alimentare.

L’Homo Sapiens è nato 200.000 anni fa, e dalla sua comparsa sono state principalmente due le rivoluzioni tecnologiche più importanti:
- 10.000 anni fa l’uomo ha iniziato a coltivare i vegetali, dando vita all’agricoltura ed in seguito alla pastorizia, con conseguente abbandono della caccia. L’uomo prima dell’agricoltura si cibava principalmente di carne, pesce e grassi. E’ importante ricordare che la carne di allevamento è peggiore della carne selvatica.
- Nel 1500 d.C. gli europei hanno dato vita grazie ai macchinari e agli schiavi all’estrazione dello zucchero dalla canna da zucchero, dando origine agli effetti negativi derivanti dall’eccesso dei carboidrati (es.: obesità). Un altro effetto negativo è stato il rhum derivante dal saccarosio.
Le biotecnologie applicate all’industria alimentare si basano principalmente su due metodi:
Ad esempio l’ormone della crescita prima era estratto dall’ipofisi di bovini uccisi, ma proprio a causa di questo metodo la malattia della “mucca pazza” si è trasmessa all’uomo; con l’utilizzo di microrganismi modificati (lieviti o batteri) per produrre l’ormone della crescita è impossibile questo tipo di contaminazione. Molte piante, come il riso o il grano, sono state selezionate in modo naturale dall’uomo per migliorare alcune caratteristiche (come la resa) senza interventi genetici.

Avere una forma conservabile e trasportabile di energia per i Romani ha significato poter sconfiggere nemici più forti come i Germani o i Galli.

Il problema principale delle tecniche di selezione o modifica è l’abbattimento della biodiversità. Abbassare la biodiversità significa affrettare l’estinzione della specie stessa.

GLI ENZIMI

Il glucosio e il destrosio aggiunti agli alimenti derivano dall’amido scisso idroliticamente da alcuni enzimi purificati.

Il miglioramento più importante che abbiamo avuto è stato il succo di frutta, che in natura è molto più denso rispetto a quelli commerciali. Il succo di frutta naturale deriva da alcune sostanze non digeribili, come il polisaccaride pectina, che degradandosi porta alla maturazione e alla disfatta del frutto, con conseguente spargimento dei semi. Con l’aggiunta di enzimi possiamo impedire la degradazione della pectina. Arabinasi, aringinasi e limonasi sono aggiunti ai succhi di frutta commerciali per eliminare il sapore amaro.

Il caviale venduto ha un bell’aspetto a palline separate, ma se andiamo in Russia ce lo vendono con la gelatina intorno che ha un sapore orrendo: in Italia le mucillagini sono distrutte proteoliticamente e dopo le uova sono inscatolate.

Il lievito modificato rende di più, usa meno acqua, genera meno scorie, richiede costi ed energie minori per essere purificato.

Per modificare un organismo isoliamo prima il gene, dopo lo trasferiamo nelle piante o animali interessati attraverso un plasmide se parliamo di organismi unicellulari (come il lievito), o tramite un batterio nel caso di piante. L’enzima codificato dal gene viene recuperato tramite la rottura del plasmalemma e dopo purificato.

Il formaggio è il prodotto della coagulazione della caseina (il caglio), derivante anticamente dal contatto degli enzimi dello stomaco di bovini o capretti con il latte munto. Ora si utilizzano OGM modificati, meno costosi e meno pericolosi dal punto di vista infettivo, che producono l’enzima in seguito purificato.

Il latte è pieno di grandi particelle unite al siero (che si coagula), ma non deve contenere cellule! Si trovano anche grandi micelle (tipiche dei colloidi) di caseina, una fosfoproteina ricca in serine e treonine che creano legami tioesteri con gli acidi fosforici. Il fosforo di due caseine diverse è legato allo stesso ione Ca2+, creando una fitta rete. Altre zone della caseina sono ricchi in residui carichi positivamente, che impediscono alle micelle di coagulare e mantengono il tutto in uno stato metastatico donando al latte la consistenza che conosciamo.

L’equilibrio metastatico si può rompere tramite acidificazione: vengono rimosse le cariche positive e la rete di caseina precipita (es.: yogurt). lo yogurt fermenta con i bacili acidofili che producono l’acido lattico, il quale non è completamente in grado di annullare le cariche positive, per questo lo yogurt mantiene una consistenza ancora semiliquida. Se invece aggiungiamo la chimosina vengono eliminate completamente le cariche positive e avviene la precipitazione della rete di caseina. Con la purificazione della chimosina grazie agi OGM si risparmiano 70 milioni di tonnellate di stomaco vitello, a fronte di soli 56 tonnellate di chimosina.

La massa di caseina che precipita rimane attaccata ai trigliceridi del latte trascinandoli con sé, per questo il formaggio è molto grasso: il meno grasso tra i formaggi ha il 20% di grassi. All’inizio i formaggi sono tutti uguali, ma utilizzando batteri o lieviti diversi si creano le varietà che conosciamo, naturalmente senza organismi modificati di seconda generazione (proibiti!).

La ricotta (10% di grassi) non è un formaggio, ma deriva dalla ricottura a 90 gradi del siero del latte e dalla precipitazione delle altre proteine; in particolare la ricotta è ricca in proteine digerite (aminoacidi liberi) grazie ai caseopeptidi (proteasi), ma ha meno calcio del formaggio normale.

Il latte è importante per due motivi: nei mammiferi è il primo alimento del cucciolo, ma crescendo non dovremmo più riuscire a idrolizzare il lattosio: chi ci riesce è un mutante per la β-lattasi!

I cinesi e i giapponesi non bevono latte, e infatti hanno una ossatura diversa rispetto alla nostra, più leggera e più piccola; inoltre non soffrono di colesterolo o problemi di infarto.

OGM DI SECONDA GENERAZIONE

Questi organismi non sono ancora commercializzati, ma sono una prospettiva inevitabile dello sviluppo. Una delle ultime tecniche scoperte di recente è la cosiddetta “Interferenza sull’Rna”, chiamata più tecnicamente tecnologia antisenso: è molto utile per cambiare l’espressione genica, dato che la sopprime o spegne un’intera zona di geni. Si possono inoltre verificare le funzioni di molte proteine, vedendo gli effetti sulla cellula dati dalla disattivazione di quella zona di geni. Nell’organismo transgenico l’inibizione è irreversibile. In pratica l’mRna è appaiato e disattivato da un altro piccolo Rna complementare: la traduzione è inibita.

Nelle biotecnologie mediche è usta contro gli oncogeni, grazie a microRna che li inattivano (in particolare sono usati contro i tumori al polmone).

Le applicazioni alimentari ancora non sono permesse, dato che significherebbe creare un OGM di seconda generazione, la cui creazione è attualmente vietata. Ci sono comunque interessanti prospettive.

Alcuni frutti tenuti a casa si mantengono, altri no: in pratica in alcuni la maturazione continua anche dopo il distacco dalla pianta. In natura questo meccanismo permette la dispersione dei semi e la nascita di una nuova generazione. In ogni frutto o ortaggio l’impalcatura è fornita dalla pectina, omopolimero dell’acido galatturonico: senza questa molecola il frutto o l’ortaggio, costituito dal 95% di acqua, collasserebbe.

Queste pectine creano una fitta rete interagendo tra loro grazie a molti legami idrogeno. La rete di pectine è degradata per permettere la dispersione dei semi: tutto è mediato da particolari segnali (come l’acetilene) che attivano un particolare enzima,, la poligalatturonasi, una pectinasi che inizia la degradazione selettiva. Questo processo avviene quando il frutto o ortaggio raggiunge la sua massima concentrazione di nutrienti e sostanze utili per il nostro organismo, ma è una situazione in bilico dato che potrebbe disfarsi da un momento all’altro. La marmellata, creata tramite una lunga bollitura, è data dalla disidratazione della frutta e dalla condensazione delle pectine. La mela cotogna ha molte meno pectinasi rispetto alla mela deliziosa, infatti la sua marmellata è estremamente più densa, quasi solida, a causa dell’alta densità di pectine. E’ importante ricordare che le fibre attivano il tubo digerente. Le pectine compongono le cosiddette fibre che noi eliminiamo con le feci.

Se noi riuscissimo ad inattivare la degradazione delle pectine avremmo un frutto o un ortaggio ricco di nutrienti e che non va mai a male: utilissimo! Esistono due metodi per inattivare le pectinasi:
1. quello antico dei contadini: ibridare qualità diverse con più o meno concentrazione di pectinasi per avere la qualità desiderata; ad esempio gli italiani hanno creato il pomodoro pachino, che matura (accumulando tra l’atro licopene) ma non si degrada.
2. biotecnologico: inattivo tramite la tecnologia antisenso l’mRna della pectinasi.
Il sogno dei biotecnologi rimane comunque quello di modificare il contenuto nutrizionale, puntando a rendere l’alimento ricco di contenuti nutrizionali migliori; il vero rischio è l’abbattimento della biodiversità.

La carenza di vitamina E (tocoferolo) negli animali porta all’interruzione del ciclo fertile.

Le vitamine sono catalitiche, ossia fanno parte di parecchi complessi enzimatici come gruppi prostetici (quando sono legati covalentemente), e fanno parte della categoria dei micronutrienti, ossia ne servono piccole quantità per vivere. Anche i metalli sono ottimi gruppi prostetici.

La vitamina E è un ottimo antiossidante contro i radicali liberi e ha una lunga catena isoprenica, e la sua attività dipende dalla posizione dei gruppi metilici (-CH3) sulla catena. Questa vitamina è liposolubile, ossia si scioglie tra i grassi: un suo eccesso è molto pericoloso dato che rimanendo nel plasmalemma può alterarne le funzioni. Le vitamine idrosolubili come la vitamina C, invece, si eliminano facilmente tramite l’urina se presenti in quantità eccessive.

Alcuni ricercatori hanno trasferito in una data pianta (come il riso, ad esempio) il gene della metiltransferasi, che trasferisce un gruppo metilico dalla posizione γ alla posizione α, rendendo la vitamina E più attiva e funzionale senza provocare un suo eccesso nell’organismo.

PIRAMIDE ALIMENTARE

Oggigiorno le piramidi alimentari sono usate o per mostrare i consumi di una data popolazione o per dare linee guida per i consumatori (queste linee guida sono rivisitate quasi ogni anno). Il carboidrato è il combustibile di rapido uso e innesca la sintesi del NADPH, composto implicato nella biosintesi dei lipidi: si in grassa mangiando i carboidrati, non con i grassi! Le piante creano il NADPH con la luce.

Anticamente, con la caccia o la pesca, accumulare i grassi era essenziale, data l’incertezza della reperibilità del cibo, quindi l’evoluzione ha selezionato quegli individui che riuscivano ad accumulare più riserve per i momenti in cui le fonti energetiche scarseggiavano; noi ingrassiamo per un nostro ricordo evolutivo, e purtroppo ci vuole molto tempo per cambiare un genoma. L’umanità ingrassa tanto più facilmente quanto meno tempo è passato dall’abbandono della vita nomade; è per questo che i neri ingrassano molto quando si cibano di carboidrati e i cinesi no: i cinesi ci sono abituati perchè mangiano molto riso!

Il pane di adesso, ad esempio, oppure la pasta scotta, è più digeribile, e quindi è assimilabile più facilmente dall’organismo, innescando il cosiddetto picco glicemico: l’elevata digeribilità permette a questi composti energetici di arrivare prima e meglio al sangue. Se questo glucosio non è trasformato in energia nei muscoli ( importato tramite il trasportatore GluT4 che lo porta nelle cellule muscolari) quando arriva alle cellule β del pancreas attiva la produzione da parte di queste ultime di insulina, la quale provoca la trasformazione e l’accumulo del glucosio sotto forma di grassi negli adipociti. E’ per questo che bisognerebbe mangiare cibi con indice glicemico basso, ossia non assimilabili troppo rapidamente: si ingrassa meno.

Le piramidi alimentari sono create in seguito alla classificazione degli alimenti in gruppi separati: ogni gruppo contiene un nutriente a cui non si può rinunciare, e quindi si dovrebbe mangiare almeno un alimento per gruppo una volta ogni giorno oppure ogni due giorni.

GRUPPO I

LUCE

Comprende un’ampia classe di alimenti di origine animale, tra cui carne, pesce, uova e pollame. Le carni forniscono buona parte dei 9 aminoacidi essenziali, chiamati in questo modo perchè l’organismo non ne sintetizza in quantità adeguata alla sopravvivenza, e vanno integrati con la dieta. L’assenza di triptofano causa la pellagra. Il triptofano è il precursore della serotonina, che è il precursore della melatonina, la quale dà il ritmo sonno-veglia (è un sonnifero!) in quanto l’enzima che la sintetizza (tramite acetilazione) è attivato dalla luce.

Gli aminoacidi essenziali sono forniti principalmente dai gruppi I e II, allontanandoci da questi gruppi ne troviamo in quantità minore; l’unico caso a parte è la soia, quasi una meraviglia della natura! E’ un vegetale molto più completo rispetto agli altri, infatti è usato spesso dai vegetariani per ovviare alle carenze tipiche di una dieta priva di carni.

Gli aminoacidi ramificati sono aminoacidi essenziali che entrano meglio nel metabolismo e stimolano in modo migliore l’utilizzo del glucosio. La carne è l’unico alimento che fornisce la vitamina B12.

Le carni forniscono anche i metalli, importantissimi cofattori di molti enzimi. Ad esempio, sebbene la carne contenga meno ferro rispetto agli spinaci, dalla carne possiamo assorbire il 20% di ferro contenuto, dagli spinaci solo l’1%. L’elevata assorbibilità del ferro dalle carni è data dal fatto che il ferro è complessato con il gruppo eme, un chelato che sequestra il Fe2+ all’interno di un anello che è riconosciuto da recettori specializzati sulle cellule intestinali; questi recettori riconoscono chelati animali, ma non vegetali.

Il pesce contiene, nel loro grasso, molti acidi grassi essenziali: tra questi ci sono i grassi poliinsaturi ( con molti doppi legami) che l’uomo non è in grado di creare (può al massimo introdurre un doppio legame). Famosi sono gli Omega-3, chiamati così dato che hanno il primo doppio legame nel terzo carbonio partendo dal carbonio carbossilico.

Gli acidi grassi poliinsaturi sono essenziali per la sintesi delle prostaglandine e per lo sviluppo cerebrale. I pesci più grassi hanno maggior quantità di questi composti. Dalla vacca non possiamo assorbire grassi poliinsaturi, dato che ruminando l’animale converte gli acidi grassi poliinsaturi in saturi.

GRUPPO II

Comprende latte e latticini, e sebbene siano sempre alimenti di origine animale, si differenziano da questi per l’elevato apporto di calcio; da alcuni punti di vista è più completo del primo gruppo, sotto altri ha leggere carenze. Ultimamente è stato dimostrato che l’acqua arricchita di calcio dà lo stesso apporto di calco del latte.

E’ bene non mangiare vegetali insieme a latticini dato che l’acido fitico (a lato)vegetale intrappola il calcio e ne inibisce l’assorbimento. Dal punto di vista biotecnologico l’acido fisico può essere distrutto da fitasi per aumentare l’assorbimento del calcio.

GRUPPO III

L’Homo Sapiens moderno ha cambiato nella sua storia evolutiva alimentazione, sostituendo come alimento principale la carne con i cereali: mais in America, grano in Europa e riso in Asia. La loro grande proprietà sta nei polisaccaridi che danno una componente energetica alta e rapida, ma per questo sono sorti anche problemi legati all’obesità.

I polisaccaridi sono la forma di riserva degli organismi; molto importanti sono l’amido nei vegetali e il glicogeno negli animali, uniti da legami α-glicosidici. Le patate sono incluse in questo gruppo dato l’alto contenuto in amido (soprattutto la patata americana classica).

La fame arriva dopo 4-5 ore dall’assunzione dei carboidrati, dato che abbiamo esaurito glucosio. In alternativa possiamo anche bruciare gli acidi grassi, ma i corpi chetonici che ne derivano sono ben assorbibili dal feto e dal neonato, meno dall’adulto.

La cellulosa è un altro polisaccaride importante per i vegetali, dato che è un omopolimero del glucosio legato da legami β-glicosidici; la cellulosa dà protezione e difesa alle cellule vegetali. Nel nostro intestino tenue questo polisaccaride non può essere assorbito, ma è lo stesso molto utile (fa parte della categoria dei non nutrienti bioattivi): le fibre non digerite, sebbene inibiscano l’assorbimento di calcio, evitano anche l’assorbimento di sostanze tossiche.

I ruminanti sono chiamati così perchè hanno uno stomaco addizionale, il rumine, pieno di batteri che riescono a scindere la cellulosa e quindi a ricavarci energia; stanno però sempre a mangiare, a “ruminare”.

L’uomo ha avuto abbastanza successo evolutivamente perchè dedica poco spazio al mangiare, a differenza degli erbivori ma anche degli stessi gorilla. Il comportamento di caccia tipico dei carnivori favorisce lo sviluppo cerebrale dato che necessita di un sistema di comunicazione e di strategie sofisticate, nonché di una certa socialità e della divisione del lavoro. E’ probabile che la caccia abbia aiutato l’uomo nella sua evoluzione. Ad esempio, l’unico primate in cui la femmina continua a vivere molto dopo la fine della fertilità è proprio l’uomo: la “nonna” poteva così dedicarsi all’allevamento, all’agricoltura, alla custodia della progenie nonché a molte altre attività indispensabili.

GRUPPO IV

Comprende grassi e oli da condimento. La forma solida o liquida dipende dal tipo di acido grasso contenuto: il punto di fusione si abbassa all’aumentare della catena alchilica e del numero di doppi legami. A volte si può ottenere un burro vegetale (come la margarina) tramite denaturazione dei doppi legami: possiamo ottenere una grande varietà di burri vegetali (più o meno spalmabili) modulando il numero di doppi legami presenti. Le carni hanno acidi grassi saturi, i vegetali acidi grassi insaturi, ma è anche vero che le piante che vivono a temperature alte (come all’equatore), tra cui la palma, il cocco e il cacao, necessitano di acidi grassi saturi per non squagliarsi! Questo gruppo è importante perchè contiene molecole indispensabili per l’organismo in quanto veicolano le vitamine liposolubili A (visione), D (ossa), E (antiossidante) e K (coagulazione).

GRUPPO V

Sono i legumi, trattati separatamente dagli altri vegetali in quanto dotati di un’ottima componente proteica. La soia è ottimo come alimento in quanto quasi completo e capace di dare all’organismo molto ferro. I legumi mancano però di un aminoacido (i solforati) compensato dai cereali: per questo pasta e fagioli sono un pasto completo! In teoria dato l’elevato contenuto proteico dei legumi, la loro assunzione non dovrebbe essere accompagnata da eccessive quantità di carni.

Contengono anche carboidrati, fibre e metalli, ma poche vitamine.

Il quinto ed il sesto gruppo comprendono frutta e verdura suddivisi a seconda del contenuto vitaminico.

GRUPPO VI

Questo gruppo comprende frutta e verdura che contengono β-carotene (a lato), precursore della vitamina A.

La vitamina A è una vitamina liposolubile (come la E, D e K), quindi non ce n’è bisogno in quantità elevate, ed è coinvolta nel metabolismo della retina.

Il β-carotene è composto da una catena di legami doppi coniugati (ossia alternati), che conferiscono il colore a chi li contiene. Infatti questa molecola si spacca in due e dà i precursori della vitamina A, i quali compongono il gruppo prostetico della rodopsina, proteina che cattura la luce, inventata dai batteri alofili (=amanti del sale); questi batteri utilizzano la rodopsina per produrre ATP con un processo simile ala fotosintesi.

La rodopsina dell’occhio converte lo stimolo luminoso in stimolo nervoso; a seconda se si tratta di coni o bastoncelli, la rodopsina è legata in modo diverso: i bastoncelli hanno un legame con tale proteina che ci permette di vedere di notte; un suo difetto provoca la emeralopia (= visione solo di giorno).

Normalmente frutta e verdura che contengono β-carotene sono arancioni: albicocche, carote, melone. Nelle piante tale molecola ha la funzione di difendere le piante dai radicali liberi, è quindi un’antiossidante. E’ comunque presente anche in altre verdure verdi, come il broccolo.

GRUPPO VII

Comprende frutta e verdura (es.: aranci e limoni) che contengono la vitamina C (acido ascorbico), una vitamina idrosolubile. Molto utile nelle malattie influenzali, normalmente è il coenzima dell’ossigenasi della prolina, che trasforma la prolina in un ossigenato, componente del collageno (composto da ripetizione di Gly-Pro-HyPro), molecola a tripla elica che conferisce resistenza al tessuto che la contiene tramite fitte reti (è anche il costituente dell’osso!). E’ ubiquitario: sebbene abbia un bassissimo valore nutrizionale una sua carenza provoca gravi conseguenze, dato che si hanno emorragie interne “a vaso chiuso” dovute allo “smagliamento” del connettivo dei vasi.

Questa malattia è chiamata scorbuto, ed era tipica dei marinai che partivano per le Americhe privi di rifornimenti adeguati di frutta e verdura. Nelle forme iniziali le emorragie iniziano sulle gengive, per questo i bambini piangono sempre apparentemente senza motivo e da qui nasce il detto :”Ma che sei scorbutico?”.

La vitamina C è un derivato del glucosio, ma ha due ossidrili enolici che hanno un’azione ossidoriduttiva (cedono H+). A contato con O2 o metalli caldi, l’acido ascorbicosi ossida: per questo non si conserva a lungo e neanche bisogna cucinarla! E’ anche un precursore dei composti ossidoriduttivi.

I primati hanno perso la capacità di sintetizzare l’acido ascorbico, forse a causa della grande disponibilità nella dieta vegetariana; un altro animale privo di questa facoltà è il porcellino d’India (la cavia).

I pomodori non contengono molta vitamina A, il colore rosso è dato dal licopene. Gli aranci hanno pochissima vitamina A: il colore arancione è dato dagli antociani (quando il colore inganna!!!).

Frutta e verdura danno anche due non nutrienti bioattivi:
1. fibra: pectine, cellulosa, ecc; innesca la fermentazione batterica nel colon e stimola la mobilità intestinale; non è digeribile.
Biotech: batteri probiotici nello yogurt che aiutano il ricambio dell’epitelio intestinale.
1. antiossidanti: contrastano la malattia sovrana: l’invecchiamento!
TOSSICITA’ DEL GLUCOSIO

Il glucosio è consigliabile non introdurlo in grandi quantità tutto in una volta (soprattuto se ben digeribile), ma gradualmente, dato che non solo fornisce energia, ma può essere anche tossico! Il glucosio quando è in eccesso si coniuga con i gruppi amminici (es.: lisina) inattivando le proteine; questo processo è chiamato glicazione delle proteine. Inoltre, a contato con i metalli, il glucosio si trasforma in superossido, che insieme ai perossidi danno radicali liberi molto nocivi.

Senza glucosio il cervello ne risente e per questo inizia a girarci la testa.

Gli alimenti possono essere divisi in base all’indice glicemico, ossia la capacità di un alimento di alzare il livello di glucosio del sangue a confronto di un grammo di glucosio (a cui si dà un valore di 100).

Es.: frutta primaverile: 30/40; uva: 100; frutta autunnale: 60/70

Il gelato industriale è creato tramite matrici emulsionanti composte da fibre che danno consistenza al gelato, ma allo stesso tempo rallentano l’assorbimento del glucosio.

ANTIOSSIDANTI, PROOSSIDANTI, RADICALI LIBERI E CANCRO

I proossidanti sono ovunque, e tra le tante malattie che causano c’è il cancro; ad esempio il fumo di sigaretta contiene idrocarburi che causano il tumore al polmone. Il cancro è anche causato dall’alimentazione, data l’elevata concentrazione di ossidanti che troviamo in parecchi alimenti, spesso bilanciata dalla presenza di antiossidanti (spesso in un alimento si compensano antiossidanti e proossidanti)

L’oliva contiene antiossidanti per difendersi dall’ossidazione della luce solare, tra cui l’acido oleico. Quando raggiunge la maturazione l’oliva si deve aprire e avviene il crollo della quantità di antiossidanti, mutando l’oliva verde in nera.

Biotech: oli transgenici antiossidanti da olive nere mature.

I proossidanti li troviamo anche nell’apoptosi, infatti i fagociti li utilizzano contro i corpi apoptotici.

Il cancro è provocato da radicali liberi che possono essere uccisi da proossidanti dato che non sono cellule differenziate, e sono più soggette a questi attacchi, mentre le cellule differenziate sono più ricche di antiossidanti e non sono soggette a rischi: se io somministro degli ossidanti uccido le cellule tumorali ma non le altre.

Friggere i grassi poliinsaturi fa male, dato che genero radicali liberi; un alimento fa bene o male a seconda di come lo cucino o lo mangio.

Nel mitocondrio l’ossigeno è ridotto ad acqua nei vari passaggi della catena respiratoria, ma nel 2/3% dei casi c’è una perdita di elettroni (che normalmente vengono incanalati) generando radicali liberi. Questa perdita aumenta in presenza di farmaci antitumorali o nella vecchiaia (il gene della vecchiaia sta nel Dna mitocondriale!).

Gli antiossidanti intercettano o prevengono radicali liberi; si dividono in due classi, gli enzimi e le molecole non enzimatiche.

Tra gli enzimi è importante la superossido dismutasi (unita a metalli come rame, zinco o manganese), che generano la reazione:

2 O2ˉ + 2 H+ = H2O2 + O2

Il perossido di ossigeno è smaltito da due enzimi:
- la catalasi, con l’aiuto del ferro, catalizza la reazione: H2O2 = 2 H2O + O2
- la glutatione perossidasi, unita al selenio, catalizza la reazione: H2O2 + 2GSH = H2O + GSSG (legame disolfuro)
Il glutatione è una molecola che presenta una cisteina ridotta che forma un ponte disolfuro in seguito ad ossidazione.

Le molecole non enzimatiche si dividono in composti:
- tiolici, come il glutatione, usato per detossificarci dai farmaci; per riformare glutatione utilizzabile, il glutatione creato dalla reazione precedente si usa il NADPH prodotto nel ciclo dei pentosi (tramite la glucisio-6-fostato deidrogenasi). Il globulo rosso è colpito dal plasmodio della malaria solo in chi ha buone catalasi: che non le ha efficienti non è attaccato dato che non sarebbe conveniente al plasmodio riprodursi in quella cellula.
- non tiolici: acido ascorbico, tocoferoli, β-carotene, e polifenoli (non sintetizzabili ma presi da frutta e verdura). La più comune fonte di polifenoli nell’industria alimentare sono i nuovi alimenti come il vino rosso, ricchissimo di polifenoli che gli danno il caratteristico colore. Il vino è il prototipo delle bevande fermentate.
La fermentazione è la demolizione glicolitica anaerobica del glucosio, e può essere fermentazione lattica o fermentazione alcolica; quest’ultima è tipica dell’uva, frutto ricchissimo di glucosio che insieme alla buccia produce alcol, che uccide lo stesso lievito (Saccaromices Cerevisiae) che ha permesso la fermentazione.

Quelli della birra muoiono prima, tranne quelli della birra del riso, il sakè.

Chi beve vino ha meno infarti grazie agli antiossidanti polifenolici.

Il vino bianco ha molti meno antiossidanti dato che è creato senza la buccia, infatti si conserva solo un annetto, molto meno rispetto ad un vino rosso.

Il vino rosso può essere sostituito da altre tre bevande che combattono i radicali liberi:
1. thè (utilizzato in Europa)
2. caffè (in Arabia)
3. cacao (in MesoAmerica)
Danno antiossidanti condensati polifenolici, come i tannini, grazie a estrazione idrica ad alta temperatura; tanti tannini fanno comunque assorbire di meno i metalli. A parità di peso queste tre sostanze hanno la stessa quantità di caffeina. La caffeina fa bene perchè inibisce la fosfodiesterasi (enzima che scinde i legami estere di due gruppi fosforici) protraendo l’effetto di cAMP, mediatore di molte azioni come ad esempio il tono muscolare, tipico effetto energetico che sentiamo dopo aver preso un caffè. Il viagra ha lo stesso effetto sull’epitelio dei corpi cavernosi!

Il latte annulla l’effetto dei polifenoli perchè fa precipitare i tannini i quali catturano il calcio.

Fine articolo biochimica industriale

Biochimica industriale 08-01-07

By StarKeeper

Cambiamenti rispetto alla versione precedente: corretto chinosina in chimosina, e aggiunta la definizione di caglio presa da wikipedia

Biochimica industriale-> biotecologie applicate all’industria alimentare.

Essa si divide in due parti:

1) Da una parte queste biotecnologie sviluppano degli organismi geneticamente modificati per estrarre in grandi quantità prodotti isolati senza che rimanga l’organismo di origine. Si distrugge quindi un’organismo geneticamente modificato per estrarre una data sostanza. L’ormone della crescita fino a 20 anni fa si prendeva dai bovini in particolare dalla loro ipofisi. Questo aveva un grande costo e comportava la morte dell’animale. Si è scoperto che gli unici casi assolutamente provati di mucca pazza in Italia erano dovuti a iniezioni di ormoni della crescita di origine bovina. Questi ormoni si estraevano dall’ipofisi, una ghiandola del cervello che poteva essere contaminata dal prione e che quindi poteva portare alla mucca pazza. L’origine della mucca pazza in Italia quindi è derivata da trattamenti terapeutici. Adesso è però possibile utilizzare organismi geticamente modificati per produrre una data sostanza. In questo modo si può anche controllare l’assoluta purezza della sostanza. Questo aspetto delle biotec è accettato. Tali sostanze sono state prodotte da organismi geneticamente modificati come lieviti e batteri.

2) Dall’altra parte si usano organismi geneticamente ingegnerizzati (sono sempre OGM): tali organismi vengono usati come tali. In genere sono piante come ad esempio i pomodori. Questo è un “OGM vero”. Si usa l’intero organismo. Mentre il primo aspetto è assolutamente accettato il secondo invece no.

Da questo secondo punto ci stanno altre due divisioni: Abbiamo OGM di prima generazione e di seconda generazione. In questo caso trattiamo sempre di piante mentre nell’altro aspetto possiamo trattare anche di batteri o lieviti. Di prima generazione sono quelli che sono stati per primi modificati per superare una crisi dell’agricoltura che stava diventando devastante. La rivoluzione verde è un’adozione di piante che hanno una resa molto pià alta che fu usata negli anni 80 in paesi in via di sviluppo. Tale piante sono nate per ibridazione come il pachino. Con il riso e con il grano sono state scelte le varianti nane che prendono più rapidamente dalla terra i nutrienti e si sviluppano prima. Ciò comportava sempre l’uso di accorgimenti complementari. Se abbiamo una pianta più produttiva la terra viene sfuttata di più. Anche i diserbanti sono più usati. Quindi l’impatto del chimico è maggiore con conseguenze come desertificazione ecc… Le multinazionali quindi hanno inventato gli OGM di prima generazione che sono piante modificate geneticamente in modo da sviluppare proprietà che gli permettono di crescere in maniera più semplice dando resistenza alla siccità, agli insetti e ai pesticidi. Questi OGM sono quindi piante più competitive in ambienti disagevoli che necessitano di utilizzare meno sostanze chimiche come fertilizzanti e pesticidi. Questi OGM hanno creato però allarmi vari come l’abbattimento della biodiversità. La nostra agricoltura si basa su tre cereali: riso, grano e mais. Questa rivoluzione dell’agricoltura ha portato coseguenze. Il grano è molto più produttivo del mais e del riso. La panificazione è una cosa antichissima ma che avviene solo a partire dal grano e dalla segale. Avere una fonte di zuccheri trasportabile come il pane è più facile rispetto a portare mais e riso. Il pane era un’arma alimentare per gli antichi romani. Il grano ha anche proteine migliori del mais e del riso. Queste biotec hanno dato prodotti agricoli fondamentali molto più resistenti.

Gli OGM di seconda generazione sono quelli che potrebbero essere la grande rivoluzione nutrizionale del mondo. Introdurre non più dei geni che permettono di resistere alla siccità o altro, ma dei geni che fanno produrre più componenti nutrizionalmente importanti, potrebbe risolvere grossi problemi alimentari. La soia, ad esempio, è un legume ma ha una composizione proteica quasi pari alla carne. Poter modificare delle piante che producono anche sostanze nutritive molto importanti per l’alimentazione sarebbe una soluzione al problema dell’alimentazione. La seconda generazione di OGM non è ancora permessa. Non è neanche permessa la prima generazione di alcuni particolari alimenti come quelli di fermentazione. Se li usassimo per lieviti che producono birra, verrebbe prodotta più birra a meno prezzo. Questi OGM di prima generazione non sono permessi per produrre birra e vino ad esempio, come anche quelli di seconda generazione.

I più importanti prodotti che derivano da OGM sono gli enzimi. Una serie di attività industriali vengono fatte da enzimi prodotti in grande quantità.

Per quanto riguarda la produzione industriale, ad esempio, il glucosio ed il destrosio non si ottengo più dalla sintesi del glucosio o dall’estrazione dall’uva ma vengono prese grandi quantità di amido che viene scisso idroliticamente da un enzima idrolitico.

Per quanto riguarda le modifiche industriali: Il formaggio è il prodotto della coabulazione della caseina (una proteina del latte). Quando il latte entra in contatto con lo stomaco dei vitelli che contiene un enzima particolare, esso subisce delle modifiche che trasformano il latte in formaggio. Questo enzima è stato identificato e si chiama chimosina. L’operazione di coabulare il latte si dice cagliare. Ottenere in grande quantità l’enzima comporta produrre molto più formaggio a basso prezzo senza uccidere vitelli per estrarre il caglio. Questo è sicuramente un grande vantaggio per evitare anche la mucca pazza ad esempio. I meccanismi precedenti, come quelle che comportavano la morte dell’animale, andavano bene per il passato ma ora non più. (meno male… se sapevo come veniva fatto il formaggio prima non mangiavo nemmeno i latticini :P).

Infine abbiamo i miglioramenti industriali. Fra tali miglioramenti abbiamo quello del succo di frutta. Il succo di frutta naturale è molto denso mentre quello che prendiamo noi è più liquido. La torbidità è data da una grande presenza di sostanze che non sono digeribili dal nostro organismo ma che danno una certa consistenza. La pectina è un carboidrato non digeribile che da la compattezza al frutto. Quando il frutto matura la pectina si degrada. La pectina da quindi la torbidità ai succhi di frutta. Un altro esempio è quello del caviale che viene trattato con enzimi proteolitici che eliminano la mucillagine che tiene unite le uova di storione.

Fra i vari enzimi usati nell’industria alimentare abbiamo:

La chimosina che è l’enzima che serve per coabulare il latte dando formaggio.

Le amilasi, che servono per produrre glucosio. Le arabinasi o le limoninasi, che ad esempio vengono aggiunte ai succhi di arancio, che in molti casi sono ancora amari, così da eliminare quell’estere che da il sapore di amaro rendendoli dolci.

I liviti OGM sono molto più produttivi rispetto ai lieviti normali. I vantaggi sono enormi ed il risparmio è notevole. Per produrre OGM prima bisogna isolare il gene che ci serve per il nostro scopo. Questo si fa mediante tecniche di ibridazione con polinucleotidi complementari. Dopo di che il gene si trasferisce nella piante o in altri organismi mediante trasferimento tramite plasmide o batteri o virus.

La filtrazione è una fase della purificazione di una sostanza che serve a separare vari prodotti.

Caseificazione: purificazione del latte e della sua proteina, la caseina. Il latte è torbido perché ci stanno delle particelle molto grandi in sospensione. Nel latte avremo coabulazione e siero del latte come nel sangue che può coabulare e che possiede del siero. Nel latte non abbiamo cellule ma micelle molto grosse fatte dalla caseina. La caseina è una fosfoproteina, una proteina che contiene molte serine e treonine che fanno gruppi esteri con l’acido fosforico. Questi esteri di acido fosforico cordinano lo ione calcio che ha due cariche positive. Il fosforo è neutralizzato dal calcio e si forma una rete di natura elettrostatica. La rete rimane in soluzione perché ci sono delle zone della caseina con AA carichi positivamente che si repellono fra di loro per repulsione elettrostatica. Questo si chiama stato colloidale. Queste sostanze anfipatiche danno questa opalescenza perché l’acqua le permea. I colloidi sono delle macromolecole che si aggregano fra di loro e fanno micelle e quindi non vengono idratati completamente.

Nel latte questa situazione metastabile si può annullare in due modi:

1) Acidificando e quindi cambiando lo stato di ionizzazione delle sostanze modificando così le cariche. Lo yogurt di per sé è latte ma fermentato con bacilli acidofili che producono acido lattico. Questa acidificazione piano piano fa precipitare la caseina come yogurt. Lo yogurt comunque ha subito una caseificazione incompleta.

2) Aggiungendo un’enzima che stacca il peptide che contiene queste cariche avremo l’immediata coabulazione della caseina formando così il formaggio. L’enzima è la chimosina. La produzione di formaggio è di 14 milioni tonnellate e richiederebbe senza biotec, 70 milioni di tonnellate di stomaco di vitello (ODDIO!) mentre invece bastano 56000 KG di chinosina con metodi biotec.

Dal siero del latte si produce la ricotta che non è un formaggio e che si forma mettendo a 90 gradi il siero del latte. Il formaggio per definizione è prodotto dal latte che contiene più del 20% di grassi perché insieme alla caseina porta con sé anche i trigliceridi. La ricotta invece ha soprattutto proteine e massimo 10% di grasso. Le proteine contenute sono ottime per l’alimentazione. Ricotta perché è la ricottura del siero del latte. Non si può usare l’aggiunta di un batterio OGM per fare il gorgonzola. Al momento è vietato. Mentre la chimosina può essere prodotta da organismi geneticamente modificati.

Il latte è importante perché nei mammiferi è il primo alimento del lattante. Dopo però succede che si perde la capacità di idrolizzare il lattosio e viene quindi il mal di pancia. Quelli che possono digerire il latte sono il prodotto della rivoluzione di 10000 anni fa e della globalizzazione che portò. Essi hanno una mutazione per la lattasi. Le popolazioni che praticavano molto la pastorizia erano tolleranti al latte. Una cosa del genere permette di comprendere il tempo che un alimento impiega per determinare un cambiamento nel genoma umano. Mangiare molto e bene nel breve tempo porta ad una popolazione forte ma nel lungo tempo può portare a malattie. Le differenze tra europei e, cinesi e giapponesi, sta nel latte. Questi ultimi non lo usano e hanno quindi caratteristiche diverse da noi che lo usiamo.

Da wikipedia->

Il caglio è una sostanza composta da vari tipi di proteasi, piu o meno pure, in grado di scindere in molti frammenti la caseina presente nel latte. Esso provoca quindi la coagulazione della massa grassa non piu solubile nell'acqua, maggior costituente del latte, che precipita sul fondo a formare la cagliata, che viene raccolta e lavorata per dare il formaggio.

Biochimica industriale 11-01-07 By StarKeeper

Variazione rispetto alla versione precedente: corretto topoferolo in tocoferolo, ed altre piccole correzioni come quando si parla di vitamina E e c’è scritto proteina.

RNA Interference

Gli organismi geneticamente modificati di seconda generazione, non sono ancora commercializzati.

Riguardo questo argomento vi è un’operazione di genetica molecolare molto importante ed innovativa, tant’è vero che l’anno scorso ha ricevuto il premio nobel. Questa tecnica si chiama interferenza sull’RNA. Questa tecnica è molto diffusa, ma noi vedremo soltanto l’aspetto legato all’industria alimentare. L’RNA interference serve per modificare degli organismi, mettendo una cellula in condizione di fare in minor quantità, o non fare per niente, un prodotto genico. L’importanza per la scienza è che in questo modo si possono verificare le funzioni di molte proteine ignote. Se infatti spegniamo a vari gradi l’espressione di una proteina, possiamo vedere se questa nostra operazione ha avuto effetti sulla vita della cellula. Allo stesso modo possiamo creare un animale transgenico e vedere gli effetti delle mutazioni: è una “chirurgia transgenica” di grande importanza.

Da questa introduzione generale passiamo all’aspetto pratico: nelle biotecnologie mediche è considerata una terapia contro l’espressione di oncogeni. Molti tumori sono di fatto geneticamente determinati, così sono state individuate piccole zone, addirittura micro RNA, coinvolti nella trascrizione del gene identificato come causa della classe specifica di tumore che viene modificato. Se riusciamo a silenziare quella zona di DNA che produce gli effetti dannosi, possiamo risolvere il problema.

L’interferenza dell’RNA si chiama “tecnologia antisenso”: si tratta di individuare la zona di DNA che esprime la proteina che da quell’effetto e silenziarla inserendo un plasmide con l’RNA complementare antisenso.

Frutta

Alcuni frutti continuano a maturare anche staccati dalla pianta, altri no. Quindi alcuni frutti sono autonomi nel regolare la propria maturazione. È importante anche la marcescenza del frutto, perché consente la dispersione dei semi.

Molti frutti avrebbero un prezzo inferiore se non avessero una finestra di distribuzione particolare, come ad esempio una settimana o un mese particolari.

(si ringrazia Tauren per questa prima parte fino a quì)

Se il frutto rimanesse sempre sodo ad uno stadio intermedio compatibile con la sua gradevolezza ma non compatibile con la dispersione dei semi, sarebbe un vantaggio da un punto di vista alimentare. L’acido galatturonico all’interno delle piante fa un polimero detto pectina. Nella fisiologia della pianta le pectine costituiscono una parte dello “scheletro” di tutta la pianta. Questi polimeri sono rigidi e densi e danno consistenza all’interno del frutto. Il frutto all’esterno è circondato da una buccia di cellulosa e all’interno ha più del 95% di acqua più diversi soluti che quindi devono essere tenuti da qualcosa che dia consistenza. Lo scheletro delle pectine è ricco di OH e COOH che fanno molti legami a H i quali formano una rete che tiene tutto ben consistente. Le pectine sono la base della consistenza del frutto. Quando in base alla temperatura, alla fisiologia della pianta, alla produzione di metaboliti (soprattutto acetilene) arriva un certo momento, in genere il più caldo e assolato, si esprime un certo enzima. Tutti i frutti, conclusa la loro stagione di maturazione, marciscono. Maturare vuol dire raggiungere la pienezza del contenuto. Cosa fa marcire la frutta allora? Sarebbe possibile inibire gli enzimi che degradano le pectine? La poli galatturonasi detta anche pectinasi, è un enzima idrolitico che inserisce acqua nel legame glicosidico rompendolo. Se noi mangiamo un frutto, le pectine costituiscono le fibre alimentari che passano nelle feci. La marmellata viene prodotta nel caratteristico modo denso perché, quando bolliamo a lungo la frutta, si distrugge tutto, evapora l’acqua, e rimane la pectina come componente base. La fibra è la parte non digeribile dei carboidrati.

Per modulare l’espressione della pectinasi abbiamo due metodi. Il primo è quello dei contadini che si basa su ibridazione di qualità diverse per produrre un tipo particolare di pianta. Gli italiani hanno creato il pachino, un ibrido naturale, che matura ma che non si spascia dato che viene bloccato il collasso dello scheletro di pectine. Il secondo metodo è quello di fare un pomodoro transgenico con RNA antisenso rispetto all’mRNA che codifica per l’espressione della pectinasi nel pomodoro. I frutti rimangono maturi ma non più sottoposti alla facilità di andare incontro allo sfaldamento. Qui in Italia questo è proibito. Il sogno per gli OGM di seconda generazione è quello di modificare il contenuto nutrizionale delle piante in modo da fornire un’alimentazione che invece di puntare alla varietà, punta a rendere l’alimento principale di una popolazione (esempio il riso nei paesi orientali) ricco di altri contenuti nutrizionali che tale alimento normalmente non avrebbe. Usare però queste tecnologie su popolazioni vaste potrebbe abolire la biodiversità.

Vitamine

Negli animali la carenza di vitamine E porta grossi problemi. Tale vitamina è essenziale e può causare molti disturbi se è carente. Le vitamine sono molecole piccole che si devono introdurre con la dieta in maniera continua. Esse sono spesso importanti coenzimi. La malattia dello scorbuto in passato veniva perché nelle lunghe navigazioni degli europei non si assumeva dal cibo la vitamina C. Solo dopo la seconda guerra mondiale si scoprì che le vitamine hanno una funzione catalica come coenzimi, e che quindi spesso costituiscono i gruppi prostetici degli enzimi. Le vitamine sono molecole organiche e sono quindi coenzimi se associati ad enzimi, gli ioni metallici sono invece cofattori. I tocoferoli (diverse varianti di vitamina E) hanno delle piccole variazioni sull’anello. Essi hanno un’attività biologica variabile che è determinata in base a dove è posto un dato sostituente sulla catena dei cicli aromatici. I tocoferoli sono importanti per l’ossidazione dei radicali liberi. Queste ossidazioni modulano il nostro processo di invecchiamento. E’ possibile in genere prolungare la vita aumentando il tasso di vitamina E. Questa è una vitamina liposolubile che quindi si scioglie nei grassi. Accumulandosi nelle membrane, però, essa può causare intossicazioni. Nella vitamina E, pertanto, non si può eccedere troppo. La vitamina C, invece, è idrosolubile e quindi non può accumularsi troppo. Dei ricercatori hanno condotto un esperimento in una data pianta, il riso, per modificarne il tipo di vitamina E. Il riso ha normalmente solo poca quantità di vitamina E fortemente attiva e molta invece poco attiva. Essi hanno trasferito nella pianta la gamma metil transferasi, un‘enzima che trasferisce il metile dalla posizione gamma (che rende la vitamina E poco attiva) alla alfa (che è invece più attiva). La gamma è la forma naturale presente in grandi quantità, rispetto alla alfa che è presente in piccole quantità. In questo esprimento è stato pertanto solo modificato il tipo di vitamina E rendendola più attiva. Sembra che ci siano piante di riso di questo tipo conservate a tonnellate ma non ancora utilizzabili.

Sia gli integratori vitaminici che gli OGM di seconda generazione sono detti “cibi nuovi”.

Piramide alimentare

Di solito viene usata per le linee guida dell’alimentazione, in senso di consigli. Quello che sta in cima sarebbe quello che dovrebbe essere mangiato di meno rispetto, ad esempio, a quello che sta alla base che dovrebbe essere mangiato di più.

Alla base abbiamo cibi ricchi di carboidrati (riso, pasta, pane), poi sopra frutta e verdura, ancora sopra carne e latte (quindi alimenti di origine animale), ed infine in cima abbiamo il saccarosio (dimero di glucosio e fruttosio). Per ricapitolare avremo carboidrati complessi, fibre e vitamine, proteine e infine zuccheri semplici (i meno consigliati). Si ha un paradosso tra base della piramide e cima perché pasta e riso sono alla base e sono identici ai carboidrati semplici che invece stanno alla cima. La sintesi di NADPH è l’unico modo in cui gli animali sintetizzano i grassi. Non si ingrassa con i grassi ma con i carboidrati perché essi poi vengono trasformati in grassi.

L’NADPH è l’unico modo che alimenta la sintesi dei grassi. Se noi mangiamo solo grassi alla fine avremo chetosi cioè la formazione di corpi chetonici. Le piante, invece, fanno l’NADPH con la luce. Nel pancreas, il glucosio che non viene utilizzato dopo un pasto, va a stimolare la sintesi di insulina che è l’ormone della sintesi dei grassi. Quindi il glucosio viene captato dagli adipociti dove entra nel ciclo dei pentosi e forma grasso. Tutto ciò è mediato dall’insulina. Bisognerebbe quindi mangiare cibi con indici glicemici bassi per non ingrassare.

Biochimica industriale 15-01-07

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Gruppi di alimenti

Per una corretta alimentazione bisogna classificare gli alimenti in gruppi. I gruppi sono tali perché ognuno di essi dovrebbe contenere un nutriente a cui non si può rinunciare e che va preso ogni giorno o al massimo ogni due. Ribadiamo: un alimento di ogni gruppo deve essere mangiato o ogni giorno, o al massimo ogni due giorni. Ci sono anche però dei cibi che vanno presi più limitatamente come una volta la settimana. L’alimentazione variata dovrebbe comprendere tutti gli alimenti ma questo non è più tanto facile come in passato.

Gli Italiani considerano sette gruppi. Il primo ed il secondo gruppo sono abbastanza simili e comprendono gli alimenti di origine animale. Il primo gruppo è ampio e comprende tutte le carni degli animali, pesce e uova. Il secondo gruppo comprende invece latte e latticini. Questo è un buon esempio per vedere come sono fatti i gruppi perché tutti gli alimenti di origine animale hanno più o meno gli stessi nutrienti ad eccezione del latte e i latticini si differenziano per l’alto contenuto in calcio fondamentale per la formazione delle ossa. Solo da poco si è però scoperto che il calcio può essere sostituito da acqua minerale ricca di calcio. Il latte pur essendo prodotto da animali come la vacca, fornisce calcio in abbondanza, mentre carne, pesce e uova contengono poco calcio. Il latte contiene anche in generale tutti gli altri nutrienti che vengono forniti in maniera specifica dalle carni e dal pesce. Il latte è quindi il più completo alimento perché contiene tutti i nutrienti fondamentali che sono contenuti anche nella carne. Ad ogni modo bisogna sempre alternare gli alimenti e prendere carne perché ci sono delle sostanze che non possono essere sostituite.

La prima funzione essenziale delle carni è quella di fornire proteine ad alto valore nutrizionale. Che vuol dire alto valore nutrizionale delle proteine? Vuol dire proteine che contengano AA (in particolare i nove detti indispensabili o essenziali) nelle proporzioni relative più simili a quelli contenuti nel corpo umano. Gli AA sono 20 ma nove nell’uomo, così come anche in gran parte di alcuni animali, sono assolutamente necessari da assumere negli alimenti perché la loro biosintesi da altri precursori è lunga o assente. Per un bambino che cresce la loro carenza pertanto diventa dannosa perché se non gli diamo, ad esempio, il triptofano, gli verrà la pellagra. Gli AA essenziali sono la lisina, la leucina, l'isoleucina, la metionina, la fenilalanina, la treonina, il triptofano, la valina, e, nei bambini, l'istidina e l'arginina. Gli AA aromatici, tranne uno, la tirosina, sono tutti essenziali. Se uno prende solo tirosina va incontro a disturbi. La metionina è essenziale tra gli AA solforati più della cisteina. Alcuni AA portano a vitamine, altri a coenzimi e per questo sono importanti. Per prendere questi AA nelle giuste quantità bisogna prendere degli alimenti che provengono da organismi più simili a noi. Il triptofano è importante perché da origine alla serotonina che è un precursore della melatonina. Questa molecola è un ormone prodotto dalla ghiandola pineale che da il ritmo giorno-notte ovvero sonno-veglia. La melatonina è un sonnifero buono e fisiologico. L’enzima che sintetizza la melatonina dalla serotonina (tramite una acetilazione) viene attivato o disattivato dalla luce o dall’oscurità attraverso la retina che da il segnale alla ghiandola pineale. Nella ghiandola pineale, quindi, si mettono in moto le regolazioni geniche che sintetizzano tale sostanza, tutto sulla base del ritmo luce oscurità. Se uno non prende sufficiente triptofano, non può produrre pertanto la serotonina, e di conseguenza tutto il resto. Questo porta a disturbi di vario genere. Negli ultimi anni si è scoperto che la serotonina ha un coinvolgimento nella bulimia e nell’anoressia. Tali malattia hanno anche delle relazioni a vie biochimiche, malattie che generalmente vengono associate a componenti psicologiche.

Più andiamo lontani dagli alimenti di origine animale e più le composizioni di AA sballano. Alcuni alimenti di origine non animale hanno una componente di AA non sufficiante a coprire il fabbisogno. L’unica eccezione è la soia che ha una composizione di AA essenziali molto simile a quella delle proteine di origine animale. Il merito della carne e degli alimenti animali è quello di portare in maniera molto biodisponibile gli ioni metallici essenziali come cofattori di enzimi. Gli spinaci contengono molto più ferro della carne di vitello ma la carne di vitello assorbe almeno il 20% del suo contenuto in ferro mentre negli spinaci solo l’1%. Latte e formaggio forniscono appena il 2% di ferro. Solamente la carne arriva al 22%, il pesce meno, verdure o ortaggi ne hanno invece anche il 30%. L’assorbimento del ferro è una peculiarità delle carni, soprattutto le rosse, perché in esse è unito al gruppo Eme. L’Eme è un chelato che racchiude il ferro dentro un macrociclo chimico che lo segrega dall’esterno. Questo chelato però, sulla base dell’evoluzione, è prediletto dai recettori e trasportatori delle nostre cellule. Anche le piante hanno chelati, ma essi non entrano nelle cellule e non vengono assorbiti, diventando soprattutto fibra. Alcune verdure addirittura contengono delle sostanze come l’acido fidico che intrappolano il calcio eliminandolo. Molti alimenti OGM contengono infatti delle fitasi, enzimi vegetali che distruggono l’acido fidico che trattiene il calcio. Tutti gli alimenti hanno in sé una mescolanza di nutrienti ed anti-nutrienti. Per questo è importante e necessario mangiare di tutto. Il pesce, ed in particolare il pesce azzurro, è un alimento particolare perché contiene degli acidi grassi essenziali. Anche gli acidi grassi possono essere essenziali. Gli acidi polinsaturi, come l’acido linoleico, sono necessari perchè l’uomo non è in grado di desaturare una catena satura più di un doppio legame. L’acido oleico può essere sintetizzato a partire dall’acido steroico. Molti acidi grassi insaturi sono ad esempio importanti per la sintesi delle prostaglandine ma soprattutto è stato visto che l’acido docoso esanoico (?) è il precursore del metabolismo celebrale di molecole che hanno un effetto nella stabilizzazione dei neuroni proteggendoli dalla morte, da stress ossidativo e da invecchiamento. Lo sviluppo del cervello umano, che è molto al di là delle dimensioni dei primati, è avvenuto da quando l’uomo si è accostato a cibi di origine acquatica come i pesci. Mentre la vacca è l’animale che mangia più acidi grassi polinsaturi diventando però nell’alimentazione il veicolo più forte di acidi grassi saturi da lei prodotti, il pesce al contrario non rumina, e quindi mantiene i suoi acidi grassi insaturi. Il pesce ha una componente di AA forte come le carni, contiene Eme e in più ha acidi grassi polinsaturi essenziali come l’omega-3. Omega-3 vuol dire che il primo doppio legame sta alla posizione tre del carbossi terminali. Altri acidi grassi si chiamano omega-6 e sono meno polinsaturi. L’acido linoleico, ad esempio, è un omega-6.

Il secondo gruppo è formato come detto prima da latte e latticini. I latticini hanno, oltre a tutti i contributi di origine animale (ad eccezione dell’Eme), una forte presenza di calcio. Mentre però il ferro può essere assunto soprattutto dalla carne grazie all’abbondanza di Eme, il calcio, abbondante nel latte, può essere assunto anche dall’acqua minerale ricca di calcio. Una vitamina che sta solo nella carne è la vitamina B12. Se ci sta una cosa che manca nella carne è solo il calcio.

Passiamo al terzo gruppo. Questo gruppo è intervenuto solo all’inizio dell’agricoltura 10.000 anni fa, mentre carne, pesce e uova sono stati usati da uno o due milioni di anni, dall’origine dell’uomo. L’homo sapiens ha iniziato a mangiare il pesce mentre l’homo sapiens moderno ha cambiato la sua evoluzione coltivando i cereali. A est abbiamo il riso, a ovest il mais e al centro, grosso modo, il grano. I cereali hanno poche proteine, metalli poco chelati ma la grande proprietà che possiedono è l’abbondanza di carboidrati complessi, cioè polisaccaridi che si digeriscono lentamente. Questi carboidrati hanno alta disponibilità e impatto oltre ad una componente energetica elevata. I carboidrati hanno dato un grande contributo all’efficienza energetica, ma anche problemi per il metabolismo che deve smaltirli in maniera effficiente. Fra i carboidrati abbiamo i monosaccaridi a 5 e 6 atomi di carbonio. Tra questi il glucosio, il fruttosio, il galattosio e il ribosio. Poi abbiamo i disaccaridi come il saccarosio, il lattosio e il maltosio. Poi, infine, abbiamo i polisaccaridi. Essi sono la forma di riserva dei monosaccaridi metabolici. I vegetali usano come riserva l’amido mentre gli animali il glicogeno. Dov’è la differenza? Quasi nessuna perchè sono tutte catene di glucosio con legame glicosidico alfa. Se il legame fosse beta-glicosidico non sarebbero digeriti dal nostro apparato digerente. Nelle piante, l’amido ha legami alfa-glicosidici e viene usato come materiale di riserva energetica, mentre la cellulosa ha legami beta-glicosidici con funzione di protezione e difesa. La cellulosa, in generale, sta nelle pareti cellulari delle piante. Il glicogeno sta nel fegato e nel muscolo e funge da riserva per le nostre necessità energetiche. Esso non dura più di 4 o 5 ore. Dopo questo tempo viene la fame e si cominciano a trasformare in glucosio gli AA. In assenza di fonti di carboidrati dobbiamo consumare i nostri AA. I grassi non vengono mai trasformati in glucosio ma possono essere usati per produrre energia. Il problema è che quando vengono degragati danno anche i corpi chetonici. I corpi chetonici vengono ben metabolizzati dal feto e dal neonato ma, nell’adulto, dopo lo svezzamento, vengono espressi i geni del metabolismo del glucosio che non permettono più di metabolizzare bene i corpi chetonici. Nell’adulto i grassi forniscono energia ma solo in presenza di carboidrati altrimenti danno acidosi. La cellulosa è il prototipo di fibra alimentare perché da una massa al contenuto intestinale favorendo l’eliminazione. Tali fibre però, vengono in minima parte digerite dai microorganismi dell’intestino (in particolare nel colon). I prodotti di questo metabolismo batterico hanno un effetto positivo. I così detti “non nutrienti bioattivi” sono proprio questi. I ruminanti, infatti, mangiano erba che contiene soprattutto acqua e cellulosa. La cellulosa viene digerita da betteri ospitati nello stomaco addizionale che è il rumine. In questo modo essi possono nutrirsi anche della cellulosa. L’uomo, di tutti i mammiferi, è quello che occupa meno tempo a mangiare. I ruminanti ed il gorilla stanno sempre a mangiare per estrarre i nutrienti. Sempre nei polisaccaridi abbiamo varie fibre come le pectine ecc… Tali sostanze, come possono trattenere il calcio, possono anche contenere sostanze tossiche che così non vengono assorbite.

Il quarto gruppo è composto dai grassi da condimento che sono i grassi e gli oli il cui stato di aggregazione dipende dagli acidi grassi in essi contenuti. Il punto di fusione si alza se la lunghezza dell’acido grasso diminuisce e se i doppi legami diminuiscono. La lunghezza crea una maggiore compattezza e il doppio legame da un cambio di curva all’acido grasso. L’acido grasso lineare saturo corto è il prototipo di un grasso solido. L’olio ha l’acido oleico (16 atomi di C con un doppio legame) mentre il burro ha acido butirrico (4 atomi di C saturi) e per questo è solido. Le margarine sono il prodotto della saturazione di acidi grassi vegetali a cui vengono eliminati i doppi legami. C’è la coinvinzione che gli animali hanno grassi saturi e che i vegetali (come le alghe marine) hanno gli insaturi. Questo è vero ma dipende dall’habitat della pianta. Nelle zone calde del pianeta i vegetali fanno grassi saturi. Le piante sono in grado, a partire da questi, di fare glucosio tramite il ciclo del gliossalato che, come detto prima, permette di fare glucosio dagli acidi grassi. La cioccolata è infatti fatta da grassi saturi, così come la palma e il cocco. All’equatore, per una questione di temperatura, conviene avere acidi grassi saturi mentre nelle zone temperate si hanno in gran parte acidi grassi insaturi. Questi alimenti sono importanti perché veicolano in maniera esclusiva le vitamine liposolubili che si sciolgono nei grassi. Tra le vitamine abbiamo la vitamina A che serve per la visione, la D per la formazione dello scheletro e delle ossa, la E, come il topoferolo, che serve per la difesa antiossidante e la vitamina K che serve per la coabulazione. I grassi sono quindi un macronutriente devoluto al metabolismo energetico perchè contentiene carboni ossidabili in quantità enorme.

Il quinto gruppo è fatto dai legumi (fagioli, lenticche, soia…). Questo gruppo è di passaggio perché i legumi hanno una componente proteica alta e spesso molto buona. Essi però mancano in un AA che viene compensato dall’introduzione contemporanea di cereali. I legumi sono limitati in solforati (metionina) mentre i cereali hanno poca lisina. Insieme si compensano. Alcuni nutrizionisti vogliono mettere nel primo gruppo i legumi. Prendere i fagioli come verdura non ha senso perché non sono veri vegetali dato che non contengono vitamine liposolubili e antiossidanti tipici dei vegetali verdi e della frutta. I ceci, inoltre, contengono anche una buona quantità di lipidi. I legumi compensano la carne in generale. Essi contengono molte proteine, carboidrati, fibre, ma non hanno lo stesso contributo di vitamine, di AA essenziali e di metalli importanti per l’organismo come la carne. I legumi sono comunque una classe ottima e completa. La soia, in particolare, ha anche un contenuto di ferro alto e ben assimilabile rispetto ad altri legumi o verdure.

Biochimica industriale 18-01-07

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Gli ultimi due gruppi che rimangono comprendono la gran parte delle verdure e della frutta.

Il sesto gruppo è composto da verdure, essenzialmente quelle a foglia, e dai tuberi. Fra i tuberi, però, non abbiamo quelli amidacei che stanno invece nel gruppo dei cereali dato che hanno caratteristiche simili. Le patate americane, ad esempio, sono un tubero amidaceo ed infatti contengono una grande quantità di amido come il grano, il mais ed il riso. Nel gruppo dei vegetali, oltre a quelli a foglia, abbiamo anche alcuni rizoidi sotteranei come le carote ed i finocchi, che hanno dei nutrienti più simili a quelli dell’insalata.

I due gruppi, il sesto ed il settimo, si distinguono perché apportano, sempre nella loro maniera insostituibile ed ineliminabile, due vitamine diverse, la vitamina A e C. Le vitamine liposolubili A, E, B e K non hanno sempre la natura di coenzimi. La A è una vitamina coinvolta in un ciclo metabolico importante. Nelle piante c’è il beta carotene. Per una ragione fisico-chimica, queste sostanze, che hanno molti doppi legami coniugati e quindi elettroni non molto localizzati, danno la propietà del colore. La sostanza che infatti negli organismi viventi determina la percezione del colore dal punto di vista fisiologico è un derivato del beta carotene, il retinolo (credo che retinolo e retinale indichino la stessa cosa ma non ne sono sicuro). Questo derivato del beta carotene serve quindi per la visione. Il beta carotene nel nostro organismo non ha una funzione particolare. Esso viene spaccato a metà da degli enzimi, per dare i progenitori della vitamina A, sotto forma di retinale, che va nella retina e si lega insieme alla rodopsina per dare la visione. La rodopsina ha origine antichissima ed è stata usata per prima da degli archeobatteri che la utilizzano per commutare direttamente l’energia luminosa in ATP. Questi batteri sono i così detti batteri rossi o alobatteri (batteri del sale) che crescono a concentrazioni saline molto alte. Questi batteri prendono l’energia del sole tramite la rodopsina. La cosa bella dal punto di vista evolutivo è che essa si è conservata nella retina dove viene utilizzata per trasformare lo stimolo luminoso in stimolo nervoso nel nervo ottico. I colori nascono perché a seconda delle cellule (coni o bastoncelli), la rodopsina è legata in modo diverso al retinale che è il derivato del beta carotene. Questo fa si che il colore venga percepito in una maniera diversa. Una parte della radiazione luminosa viene assorbita ed un’altra viene invece trasmessa. Questo meccanismo è importante perché nei bastoncelli fa si che noi riusciamo a vedere di notte. La funzione della vitamina A fu scoperta a causa del fatto che molte persone andavano incontro ad un distrurbo, una carenza di visione notturna. Questo disturbo è chiamato emerolopia. Questa malattia è dovuta a carenza di vitamina A. Tutte le verdure e i frutti che hanno queste sostanze, sono arancioni. Carote, albicocche e melone sono un esempio. Tutta la frutta che ha questo colore ha molto beta carotene. Il beta carotene delle piante ha essenzialmente la funzione di difendere le piante dai radicali liberi che si formano durante l’intensa radiazione luminosa. La vitamina A, che assomiglia alla E come antiossidante, ha anche questa caratteristica. Non è detto che la vitamina A sia presente solo nei cibi arancioni, ma può trovarsi anche in altri titi di verdure come le verdi. La vitamina A è liposolubile e quindi è una vitamina che non è necessario prendere tutti i giorni. Bisogna prendere invece tutti i giorni le vitamine idrosolubili.

Il settimo gruppo contiene la vitamina C che è idrosolubile. Essa ha la proprietà di uccidere virus (come il raffreddore), ma la sua funzione reale è quella di coenzima dell’ossigenasi della prolina che trasforma la prolina in un derivato ossigenato OH. Questa trasformazione è fondamentale nella maturazione del collageno. Il collageno è una proteina che contiene pochi AA, ovvero licina e prolina che gli danno una struttura a tripla elica producendo così delle fibre molto resistenti. Esso costituisce componenti del tessuto connettivo. Il collageno è un costituente essenziale anche nell’osso e fa parte inoltre delle parti snodabili del corpo. Quando il collageno non si forma bene provoca gravi conseguenze come fratture o slogatura, oppure lesioni a livello dei vasi sanguigni. Il collageno ha un bassissimo valore nutrizionale poichè contiene solo glicina e prolina che sono tra l’altro, AA non indispensabili. Quando il collageno si rovina, il primo sintomo è che le cellule del sangue escono dai vasi. La strana emorragia è però a vaso chiuso, quindi senza rottura del vaso. Il vaso è come “smagliato”. Questa malattia, lo scorbuto fu scoperta durante le prime grandi navigazioni ed è dovuto alla carenza di vitamina C. Questa carenza si aveva, ai tempi, in un’alimentazione carente di frurra e verdura fresca. Si dice che un bambino è scorbutico perché, quando si ha una carenza di questi tipo, cominciano delle emorragia sulle gengive che portano il bambino a piangere sempre. La vitamina C è un derivato del glucosio ed ha soprattutto due ossidrili enolici che hanno azione ossidoreduttiva e che quindi funzionano anche in enzimi come un “metallo di transizione”. Quello che è strano è che i primati hanno perso la capacità di sintetizzare vitamina C e qualcuno dice che questo sia dovuto alla grande disponibilità di questa vitamina nell’alimentazione vegetariana che è la base dell’alimentazione dei primati. I tedesci, che importarono dall’africa il porcellino d’india come cavia, scoprirono che esso era l’unico mammifero, insieme all’uomo, che abbia questa carenza. Pertanto solo i primati ed il porcellino d’india non riescono a sintetizzare la vitamina C. I tedeschi dissero pure che anche il dalmata aveva questo difetto, ma ciò non è sicuro. La carenza di vitamina C è sempre alle porte se non si introduce. Questa vitamina, a contatto con l’aria ed i metalli, si ossida e perde la sua funzione. Per questo ha una bassa conservabilità, soprattutto se i suoi recipienti sono metallici.

Per questo motivo sono stati creati due gruppi che differenziano le verdure dalla frutta. La vitamina C è il prototipo di vitamine ossidoreduttive. L’arancia ha soprattutto antociani e vitamina C anche se è di colore arancio. Gli antiociani non sono vitamine, ma sono semplicemente metaboliti vegetali che danno questo colore. Un altro esempio sono i pomodori in cui la sostanza che da il colore è il licotene.

Il settimo gruppo è costituito quindi da limone, pomodoro, ananas, peperoni ecc...

L’acido ascorbico (vitamina C) da un sapore asprigno alla frutta. La frutta da un alto contributo nutrizionale che non è dovuto a nutrienti. La frutta e la verdura portano quindi all’organismo anche apporti di non nutrienti importanti detti bioattivi. Uno fra questi è la fibra. Gran parte del contentuo di frutta e verdure è costituito da cellulosa e pectine che danno la motilità intestinale e la fermentazione intestinale nel colon. I batteri probiotici, che stanno nel nostro intestino, necessitano di fibra per vivere, come la cellulosa e le pectine. La seconda cosa importante ed essenziale è che molte sostanze bioattive hanno azione antiossidante contro i radicali liberi coinvolti in molte malattie, tra cui l’invecchiamento. Gli antiossidanti sono detti bioattivi. I carboidrati sono essenziali per dare energia ma bisogna evitare che essi contengano glucosio facilmente e rapidamente assorbibile. Il glucosio ha azione tossica se entra rapidamente nel metabolismo oltre ad azione paratossica data dalla secrezione di insulina. (<-in queste parti non è stato molto chiaro->) La fibra è importante sia perchè rallenta l’assorbimento rapido del glucosio, sia per il suo ruolo antiossidante. La tossicità del glucosio si spiega in due modi. Il glucosio, quando è abbondante, si coniuga con gruppi amidici del sangue, come le lisine delle proteine del sangue, e produce un prodotto di aggregazione che rende la proteina non più funzionale. Questa glicazione delle proteine porta a rottura delle proteine stesse nelle zone dove accade. Molto glucosio, inoltre, si auto-ossida formando radicali liberi. Fra questi abbiamo in particolare il superossido e, quando due molecole di superossido reagiscono tra loro, si forma perossido. Questi superossidi e perossidi danno un radicale ossidrile che è la forma più ossidante e distruttiva che si può formare. Il glucosio quindi si ossida facilmente se è molto presente insieme a metalli. La rottura di una determinata proteina è l’inizio di molte patologie come l’arteriosclerosi. Il glucosio in eccesso nel sangue è una mina vagante perchè glica le proteine e perché si auto-ossida formando radicali liberi. L’importanza delle fibre e degli antiossidanti è proprio funzionale a questo. Se prendiamo una pasta ricca di fibra, abbiamo una liberazione di glucosio meno rapida che produce quindi questi effetti in minor quantità. Se in più mangiamo anche verdure come il pomodoro, avremo anche una scorta di antiossidanti che possono combattere l’effetto negativo del glucosio. Il nostro organismo, grazie all’azione di ormoni, mantiene costante il valore di glucosio nel sangue che non deve superare i 100 mg su decilitro. Dopo i pasti, il livello di zuccheri aumenta rapidamente e poi però ricala. La calata del glucosio fisiologico porta ad una carenza di funzione celebrale. Noi possiamo distinguere gli alimenti in base al loro indice glicemico. Esso è la capacità che un alimento ha di alzare in un certo tempo lo zucchero del sangue a paragone dell’introduzione di un grammo di glucosio (su wikipedia dice 50 grammi). Se l’indice glicemico è 100, tale alimento ha lo stesso effetto del glucosio. Se prendiamo un carboidrato con una matrice ricca di fibra, esso avrà un valore più basso. Il pane integrale ha indici di 30-40 ad esempio. La frutta ha anche speciali indici glicemici come l’uva, ad esempio, che ha un valore di quasi 100. Se uno mangia un gelato, l’indice glicemico che esso ha, è inferiore a quello che avrebbe la stessa quantità di zucchero contenuto nel gelato preso però in maniera indipendentemente. Nel gelato abbiamo quindi un’assimilazione inferiore di glucosio. Quando si fa il gelato industriale si devono creare delle matrici che lo mantengano solido nel cono in modo che la crema ed il latte non si squaglino. Queste matrici contengono degli emulsionanti molto forti, solitamente polimeri organici di sintesi che lo rendono solido e denso. Tutto questo costituisce fibra. Il gelato industriale è un buon surrogato per un pasto, perché contiene varie sostanze utili come anche la fibra.

I pro-ossidanti li troviamo dovunque. I radicali liberi sono mediatori dell’effetto delle radiazioni. I più comuni sono il fumo di sigaretta. Esso contiene infatti idrocarburi che hanno la capacità di produrre radicali liberi a contatto con il polmone. L’altra causa maggiore di cancro, oltre al fumo, è l’alimentazione. Gli alimenti portano antiossidanti ma anche ossidanti perché possono avere sostanze che si auto-ossidano e producono radicali liberi. Nell’alimento spesso abbiamo una combinazione dei due. L’olio di oliva si forma spremendo le olive. L’oliva si difende dai raggi solari con delle sostanze che servono a prevenire, durante la maturazione del frutto, l’attacco ossidativo delle radiazioni solari. La melanina nell’uomo, ad esempio, è una difesa che si sviluppa contro le radiazioni solari. L’oliva si autodifende producendo una grande quantità di sostanze antiossidanti anche per preservare l’acido oleico che altrimenti si ossiderebbe. Quando però si raggiunge la maturazione e il frutto si spascia, questa difesa non serve più. In quache modo crolla il contenuto di queste sostanze e l’oliva diventa nera da verde. Una cosa è prendere un olio fatto da olive quasi acerbe, ed una cosa è prendere un olio fatto da olive mature. I mulini di oliva prendono solo olive non mature perché hanno più sostanze antiossidanti. Tramite modificazioni genetiche sono state ottenute olive che, seppur mature e quindi con maggiore resa, hanno ancora molti antiossidanti. Noi ulizziamo i pro-ossidanti per produrre l’apoptosi di cellule non più utili. I radicali liberi furono scoperti studiando le cellule che fagocitano i batteri. Si è infatti visto che tali cellule producono una grande quantità di radicali liberi. Spegnere la risposta antiossidante dell’organismo è rischioso. Il cancro, ad esempio, può essere provocato da condizioni pro-ossidanti, ma, una volta sviluppato, bisogna paradossalmente utilizzare terapie pro-ossidanti per cercare di curarlo. Se noi diamo tante vitamine ad un malato di cancro lo uccidiamo prima. Solo le cellule più ricche di difese antiossidanti sono quelle più differenziate e protette. Per questo bisogna mettere l’organismo in condizioni abbondanti di pro-ossidanti per eliminare le cellule cancerogene. Gli alimenti possono essere quindi il diavolo o l’acqua santa in base al contesto. Sarebbe più opportuno mangiare la buccia e non la polpa. Se mangiamo solo la polpa, prendiamo solo acqua e zucchero anche se ciò è detto con un pò di esagerazione. Nel mitocondrio abbiamo un’ossidazione dell’O2 ad H2O. E’ stato dimostrato che fisiologicamente ogni tanto si può avere una perdita di circa il 2 o 3% di radicali liberi fisiologici. Questa percentuale aumenta in alcune circostanze come assunzione di farmaci, oppure con l’invecchiamento. Uno dei geni dell’invecchiamento è localizzato nel mitocondrio e serve a deviare gli elettroni per farli uscire come radicali liberi. Tutto dipende dagli zuccheri perché più ne prendiamo, e più aumenta questo fenomeno. E’ stato scoperto che la diminuizione dell’assunzione di zucchero in un ratto, ne aumenta la vita. Gli antiossidanti sono sostanze che, o prevengono i radicali liberi nella loro formazione, o li eliminano. Abbiamo ad esempio l’enzima superossido dismutasi che elimina il superossido producendo perossido di idrogeno che viene eliminato dalla catalasi. La catalasi è una dismutasi, cioè un’enzima che prende due molecole uguali e le porta ad ossidarsi reciprocamente. L’acqua ossigenata può essere degradata anche scaricando gli elementi ossidanti su una molecola suicida detta glutatione. Tutti questi enzimi hanno metalli essenziali come cofattori. Nella perossido dismutasi abbiamo rame, zinco e manganese, nella catalasi il ferro, e nella glutatione perossidasi il selenio. Questi metalli vanno apportati dalla nutrizione. Essenzialmente solo dalla carne si possono prendere tali metalli. Se prendiamo i metalli dai vegetali, il grande contenuto di fibra ne riduce l’assorbimento. Gli antiossidanti enzimatici di cui abbiamo parlato sono importanti, ma ancora di più lo sono gli antiossidanti non enzimatici. Fra questi abbiamo i tiolici che producono SH (come il glutatione) e che cambiano il loro stato di ossidazione o da soli o tramite un’enzima specifico. Il glutatione, una volta ossidato, viene di nuovo ridotto dal glucosio tramite l’NADPH che viene prodotto dalla via dei pentosi fostato (?). La carenza dell’enzima glucosio 6 fosfato deidrogenasi provoca favismo. Le fave aggravano la carenza di glucosio 6 fosfato deidrogenasi. Questa malattia è conservata in quei paesi dove c’è la malaria perché, come muoiono i globuli rossi a causa di questa carenza, muore anche il plasmodio della malaria che parassita e colonizza i globuli rossi.

La malaria quindi è meglio sopportata da chi ha questa carenza. Il chinino, un medicinale contro la malaria, non fa altro che introdurre una sostanza che mette i globuli rossi in condizioni instabili facendogli rilasciare acqua ossigenata e uccidendo così il parassita. Gli ha il favismo è quindi più protetto dalla malaria. Fra gli antiossidanti non enzimatici abbiamo anche i non tiolici che sono quelli più importanti. Fra questi abbiamo i vitaminici come l’acido ascorbico, il beta carotene e la vitamina E ma anche altri non vitaminici altri come i polifenoli. Essi vengono presi da frutta e verdura essendo metaboliti delle piante. I più comuni fornitori di antiossidanti nell’alimentazione sono pertanto la frutta e la verdura, ma, anche nuovi alimenti creati 6 o 7 mila anni fa, hanno portato ad un contributo di antiossidanti non previsto. Il più celebre è il vino che non casualmente si è affermato nell’evoluzione come una sostanza salutare. Il rosso del vino è dato dai polifenoli. Con fermentazione indichiamo la degradazione anaerobica del glucosio. La fermentazione può essere lattica o alcolica. La prima porta, ad esempio, allo yogurt. Esso fa bene e non ha lattosio che può causare problemi e, per di più, possiamo avere yogurt con lattobacilli che possono colonizzare l’intestino del nostro organismo. Essi sono probiotici come il bifido. L’uva, in presenza di lieviti, fermenta come glucosio con una fermentazione detta alcolica. Tale fermentazione produce una certa % di alcol che, a seconda del tipo di lievito, ne determina la morte. In base ai gradi di alcol, il lievito muore. Il vino è un concentrato di polifenoli. L’incidenza di infarto è meno presente nei popoli che sono abituati a prendere vino rosso. Il vino bianco viene invece prodotto se eliminiamo la buccia. Mentre un vino rosso può essere conservato centinaia di anni, un vino bianco va consumato subito. Anche l’olio può conservarsi molto fino a due anni, mentre la birra fino a sei mesi. Chi non beve vino rosso può comunque prendere bevande non fermentate di origine vegetale. Esistono tre grandi bevande legate ai tre grandi cereali: thè, caffè e cioccolato. Il thè in oriente, il caffè in arabia ed il cioccolato nell’america centrale. Esse sono dovute, non alla fermentazione, ma all’estrazione dei contenuti di bacche o semi per il caffè ed il cioccolato, e foglie nel caso del thè. Queste bevande sono ricche di antiossidanti di natura tanninica. Tanti tannini non fanno assorbire i metalli perché sono “fibra”. Queste tre grandi bevande sono state unificate dal contenuto variabile, ma presso che identico, di caffeina. La caffeina fa bene perché è una sostanza che, per la sua costituzione chimica, inibisce le fosfodiesterasi, ovvero gli enzimi che scindono i legami esteri di due gruppi fosforici. Le fosfodiesterasi (che convertono il cAMP in AMP) sono quindi la sostanza inattivante dell’AMP ciclico che è il mediatore di molte azioni soprattutto dei tessuti muscolari. La caffeina da qual senso di risveglio perché fornisce un maggiore tono muscolare dato dall’inibizione delle fosfodiesterasi. Il cioccolato ha propietà antiossidanti che vengono eliminate dall’aggiunta di latte. Questo perché il latte fa precipitare i tannini e le sostanze antiossidanti. La moda di prendere il cioccolata, il caffè ed il thè con il latte neutralizza l’azione di queste sostanze. Bisogna comunque sempre non eccedere con tali bevande. Lo stesso meccanismo di azione della caffeina, ma con una diversità a livello di recettore presente su un altro tipo di tessuto, c’è la un farmaco, il viagra, che agisce mantenendo nella zona “intima” l’azione dell’AMP ciclico. Il viagra è specifico per quei tessuti “speciali”. :-P

Nota: in questa lezione il Proff è stato in certi punti meno chiaro del solito. Se trovate errori o avete capito meglio certe parti del testo per favore fatemelo sapere. Marco

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