Limitarea nutriției proteinelor reactive - ChemPRIME

De la ChemPRIME

Cuprins

Dietele vegetariene

Deși o dietă vegetariană are multe beneficii pentru sănătate și mediu, unii oameni își fac griji că vor obține proteine ​​insuficiente în dieta lor dacă exclud carnea. Dar pentru a produce 1 kilogram de proteine ​​sub formă de carne de vită sau de vițel, trebuie să hrănim animalului 21 de kilograme de proteine ​​vegetale (ca să nu mai vorbim de litri de apă). S-ar putea ca cantitatea de proteină pierdută la om în acest mod să fie echivalentă cu 90% din deficitul anual de proteine ​​din lume. În SUA contemporane este practic imposibil să suferim malnutriție proteică indiferent de dieta noastră (în general consumăm un exces imens de proteine), dar în unele țări slab dezvoltate anumite diete vegetariene pot să nu furnizeze suficiente proteine, chiar dacă oferă suficiente calorii, iar bolile precum kwashiorkor sunt frecvente. Există dovezi la animale pentru creșterea bolii atunci când aminoacizii singulari sunt deficienți [1] .

nutriției

Reactanți limitativi în biosinteza proteinelor

Nutriționiștii se uită la chimiști pentru a explica deficitul de proteine ​​în termeni de compoziție a aminoacizilor din alimente și „reactivi de limitare”. Când se consumă un reactant limitativ, ceilalți reactanți, oricât de abundenți ar fi, nu au cu ce să reacționeze, astfel încât reacția încetează și reactanții rămași sunt irosiți.

Proteinele umane sunt polimeri complecși („polipeptide”) realizate prin alăturarea a aproximativ 8 aminoacizi esențiali pe care corpul nostru nu îi poate sintetiza (și alți 12 pe care corpul nostru le sintetizează) în anumite ordine care definesc activitatea unei proteine ​​(care poate fi o enzimă, o componentă a corpului structural sau îndeplinește multe alte funcții). Structurile moleculare ale a doi aminoacizi esențiali, lizina și triptofanul, sunt prezentate aici.

Aminoacizii sunt uniți printr-o reacție de „condensare” foarte simplă în care două molecule se unesc prin eliminarea apei, așa cum se arată în figura de mai jos. Porțiunea moleculei etichetată „R” reprezintă o parte variabilă a moleculei care distinge diferiți aminoacizi; restul moleculei este comun tuturor aminoacizilor.

Acest proces poate continua cu diferiți aminoacizi adăugați la fiecare capăt al lanțului proteic. HN-ul unui aminoacid se adaugă la capătul C-OH al proteinei, eliminând apa (H-OH) și formând o legătură CN în care apa a fost eliminată (sau capătul C-OH al unui aminoacid se adaugă la capătul NH proteinei). Acest proces continuă până când proteina are sute de aminoacizi diferiți.

Exemplul 1

Arătați două moduri în care o moleculă de lizină și una de triptofan se pot combina printr-o legătură peptidică.

Soluţie În figura care arată formarea unei legături peptidice, vedem că doi aminoacizi sunt diferiți doar pentru că au grupări „R” diferite. Grupul "R" al lizinei este -CH2CH2CH2NH2, iar cel al triptofanului este -CH2C8H6N (cu 5 și 6 inele atomice condensate). Întotdeauna acidul terminal (-COOH) și alfa aminoacidul (-NH2 pe atomul de carbon adiacent) reacționează pentru a forma legătura peptidică. Dacă înlocuim „R” din aminoacidul stâng cu -CH2CH2CH2NH2 acesta devine lizină. Înlocuind „R” pe aminoacidul drept cu -CH2C8H6N obținem triptofan, iar gruparea amină (-NH2) a legăturilor triptofan la gruparea acidă (-COOH) a lizinei. Dacă schimbăm grupele „R”, atunci grupul amină al lizinei din dreapta se va lega cu grupul acid al triptofanului din stânga pentru a produce o altă dipeptidă.

Putem înțelege de ce o dietă vegetariană cu o mulțime de calorii ar putea provoca malnutriția proteinelor, imaginându-ne proteine ​​vegetale simple care conțineau doar doi aminoacizi, lizina (prescurtată LYS) și triptofan (TRP), care sunt consumate de o persoană și care trebuie utilizate pentru a face proteine ​​umane. Acest exemplu este foarte simplificat pentru a demonstra un principiu; sinteza efectivă a proteinelor umane din legume este mult mai complexă.

Exemplul 2

O hrană leguminoasă furnizează 100,0 g și 100,0 g triptofan, dar polipeptida umană necesită cantități egale din fiecare. Care este reactivul limitativ?

Soluţie Ecuația echilibrată


ne spune că, conform teoriei atomice, 1 mol de LYS este necesar pentru fiecare mol de TRP pentru a face o polipeptidă cu lanț lung cu un număr mare de "n" de unități LYS-TRP repetate:

. Adică raportul stoichiometric S (LYS/TRP) = 1 mol LYS/1 mol TRP. Să vedem câte alunițe din fiecare avem de fapt în hrana leguminoasă. Prin inspectarea structurii moleculare, vedem că LYS este C6H14N2O2 și are o masă molară M = 146,19 g mol -1 și în mod similar TRP este C11H12N2O2 are M = 204,23 g mol -1 .

Când se termină reacția, 0.4896 mol TRP va fi reacționat cu 0.4896 mol LYS și va exista


(0.6840 - 0.4896) mol LYS = 0.195 mol LYS


resturi. Prin urmare, TRP este reactivul limitativ, iar 0,1273 mol (aproximativ 19 g sau 20% din total) sunt irosite în întregime.