PROTEINI uloga u organizmu:

Transcript

1 PROTEINI PROTEINI proteos (grč.) - prvi, najvažniji prisutni u svim živim organizmima od virusa do biljaka i životinja ulaze u sastav svake ćelije: protoplazama, jedro (nukleoproteini), membrana uloga u organizmu: gradivna (primarna funkcija) kontraktilna (miogen) katalitička (enzimi) regulatorna (hormoni) transportna (hemoglobin) imunološka (antitela) puferska energetska (17 kj/g)

2 elementarni sasatav: C, O, H, N, S, (P) hemijska definicija: Proteini su makromolekulska jedinjenja izgrañena od polipeptidnih lanaca koji se sastoje iz α-l-aminokiselina povezanih peptidnom vezom. Proteini omogućavaju rast i regeneraciju organizma, kao i pravilan tok metaboličkih procesa. Ljudski organizam može da izgrañuje sopstvene proteine iz proteina hrane, odnosno aminokiselina. Distribucija proteina u organizmu (% ukupnih telesnih proteona) tkivo % krv 10 masno tkivo 3-4 koža kosti mišići 46-47

3 Sadržaj proteina u namirnicama namirnica sadržaj (%) meso ribe jaja 12.5 mleko 3.5 žitarice suve leguminoze sveže povrće 1-3 sveže voće oko 1 masno voće (lešnik, orah, badem i dr.) AMINOKISELINE osnovne gradivne jedinice proteina Od osobina aminokiselina zavise osobine proteina aminokiseline su jedinjenja koja sadrže najmanje jednu amino i jednu karboksilnu grupu (prolin i hidroksiprolin sadrže imino grupu koja takoñe gradi peptidnu vezu) sve aminokiseline koje ulaze u satav proteina su α-amino-kiseline i mogu da se prikažu formulom: R CH COOH sve aminokiseline biljnih i životinjskih proteina su L-konfiguracije kapsule nekih bakterija izgrañene su od D-aminokiselina, koje digestivni sokovi ne mogu da hidrolizuju zbog hiralnog C atoma aminokiseline su optički aktivne i mogu da budu dekstrogirne (+) ili levogirne (-)

4 α-l-aminokiseline PROTEINA (oko 20 aminokiselina) 1. a lif a t i~ne monoamino- m onok arbosk e k ise line : glikokol ili glicin, G ly α-a minos ir} e t na kis elina CH 2 COOH ala nin, Ala α-a minopropionsk a kise lina CH 3 CH COOH va lin, V al α-aminoiz ovalerijanska kiselina CH 3 CH CH COOH CH 3 le ucin, Le u α-aminoiz okapronska kiselina CH 3 CH CH 2 CH COOH CH 3 iz oleucin, Ile α-a mino- β - me t il- β - e t ilpropions ka kis elina CH 3 CH CH 2 CH COOH C 2 H 5 se rin, S e r α-a mino- β - hidrok sipropions ka kis elina CH 2 CH COOH OH t reonin, T hr α-a mino- β - hidrok sibut e rna k ise lina CH 3 CH OH CH COOH 2. m onoamino- dika rbons ke k ise line: as para gins ka k ise lina, As p α- amino} ilibarna k ise lina HOOC CH 2 CH COOH as para gin, As n amid a s pa ra gins ke k ise line H 2 NOC CH 2 CH COOH glut a minsk a kis elina, G lu α- aminoglut a rna k ise lina HOOC CH 2 CH 2 CH COOH glut a min, G ln amid glut amins k e k is eline H 2 NOC CH 2 CH 2 CH COOH 3. dia mino- m onoka rbons ke k ise line liz in, Ly s α, ε - dia m inoka prons ka k ise lina CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH COOH arginin, Arg α- amino- δ- gv anidinov ale rijans ka kis elina NH C CH 2 NH CH 2 CH 2 CH COOH his t idin, His α- amino- β - imidaz olilpropionsk a kis elina HN N CH 2 CH COOH

5 4. a minok is e line s a s umporom : c is t e in, C y s α -a mino- β - t iopropions k a k is e lina CH 2 SH CH COOH c is t in di- ( α - a mi no- β - t iopropions k a k is e lina ) HOOC CH CH 2 CH 2 S S CH COOH m e t ionin, M e t α -a mino- γ - m e t ilt iobut e rna k is e li na CH CH 2 CH COOH S CH 3 5. a rom a t i~ne a m inok is e line f e nila la nin, P he α -a mino- β - f e nilpropions k a k is e lina CH 2 CH COOH t iroz in, T y r α -a mino- β - p- hidrok s if e nilpropions k a k is e l ina CH 2 CH COOH 6. he t e roc ik li~ ne a m inok is e line OH t riptof a n, T rp α -a mino- β - indolilpropions k a k is e l ina NH CH 2 CH COOH prolin, P ro pirolidi n- 2 - k a rbons k a k i s e lina NH COOH hidrok s iprolin, H pr 4 - hidrok s ipirolidin-2 - k a rbons k a k is e lina HO NH COOH Podgrupa aminokiselina razgranate aminokiseline Valin Leucin Čine oko 35-40% mišića Esencijelne su Izoleucin

6 Najvažnija podela aminokiselina u nutritivnom smislu je prema mogućnosti sinteze u organizmu: 1. esencijalne - u organizmu ne mogu da se sintetišu i moraju da se unose hranom 2. poluesencijalne - pod odreñenim uslovima mogu da zamene esencijalne aminokiseline, neophodne su u dečijem uzrastu 3. neesencijalne - organizam ih sintetiše esencijalne aminokiseline poluesencijalne aminokiseline metionin arginin alanin valin fenilalanin treonin triptofan histidin (esencijelne za decu i u specijalnim stanjima traume, rane, sepsa) neesencijalne aminokiseline asparagin asparaginska kiselina cistein cistin izoleucin leucin lizin taurin kod novoroñenčadi i tokom rasta glutamin kod trauma, kancera, u imunodeficitnim stanjima glutamin glutaminska kiselina glicin prolin serin tirozin

7 FIZIČKE OSOBINE AMINOKISELINA jedinjenja male molekulske mase imaju visoku tačku topljenja iznad 200 o C, a neke i iznad 300 o C, pri čemu se zagrevanjem na visokim temperaturama često i raspadaju rastvorljivost u vodi je različita i zavisi od njihove izoelektrične tačke i polarnosti radikala optički aktivne (+) i (-) zbog hiralnog C atoma (treonin ima 2 hiralna C atoma) većina aminokiselina je slatkog ukusa, leucin je bez ukusa, a arginin i izoleucin su gorki. Glutaminska kiselina i njene soli su prijatnog ukusa i koriste se kao pojačivači aroma. HEMIJSKE OSOBINE AMINOKISELINA I Amfoternost aminokiselina kisela (karboksilna) i bazna (amino) grupa u molekuli aminokiselina odgovorne su za njihovo ponašanje kao organskih kiselina i baza prema Bronsted-u kiselina je svako jedinjenje koje može da posluži kao donor, a baza je svako jedinjenje koje može da bude akceptor protona. aminokiseline sadrže kiselu karboksilnu grupu koja može da otpušta proton i baznu amino grupu koja može da ga primi.

8 otpuštanjem protona anjonski oblik aminokiseline stiče odlike baze jer može da primi natrag proton, a isto tako, primanjem protona u amino grupu katjonski oblik aminokiseline stiče odlike kiseline jer taj proton može da otpusti. H 2 N-CHR-COOH H 2 N-CHR-COO- + H + kiselina H 2 N-CHR-COO - + H + H 2 N-CHR-COOH baza H 2 N-CHR-COOH + H + + H 3 N-CHR-COOH baza + H 3 N-CHR-COOH H 2 N-CHR-COOH + H + kiselina U kristalnom stanju monoamino monokarbonske kiseline imaju oblik dvopolnog, hibridnog jona - zwitter jon + H 3 N-CHR-COOH + H 3 N-CHR-COO - H 2 N-CHR-COO - H 2 N-CHR-COOH (ph < pi) (ph = pi) (ph > pi) zwitter jon je oblik koji sadrži isti broj pozitivnog i negativnog naelektrisanja, a dipolnost molekule je izražena samo unutrašnjim premeštanjem protona zwitter jon se ne kreće u električnom polju i taloži se iz rastvora. Ima odlike slabe kiseline zbog jače kiselosti karboksilne grupe (Ka = 1.6x10-9 ) nejonizovani oblik se nalazi samo u tragovima, dok jonizacija zavisi od ph rastvora.

9 dodatkom kiseline u vodeni rastvor aminokiseline suzbija se disocijacija NH 3+ grupe zwitter jona i pomera se ravnoteža u smeru stvaranja katjonskog oblika aminokiseline: + H 3 N-CHR-COO - + HCl + H 3 N-CHR-COOH + Cl - dodatkom baze oslobaña se H + jon iz NH 3+ grupe i ravnoteža se pomera u pravcu nastajanja anjonskog oblika aminokiseline: + H 3 N-CHR-COO - + NaOH H 2 N-CHR-COO - + Na + + H 2 O izoelektrični ph aminokiselina: neutralne: kisele: bazne: poznavanje vrednosti izoelektričnog ph proteina je značajno za njihovo odvajanje taloženjem i elektroforetskim tehnikama Hemijske osobine aminokiselina ne zavise samo od i COOH grupe već i od R

10 II Reakcije amino grupe 1. grañenje soli 2. alkilovanje 3. arilovanje - koriste se za identifikaciju N- terminalnih aminokiselina peptida 4. dezaminacija u organizmu u enzimski katalizovanoj reakciji nastaju ketokiseline III reakcije karboksilne grupe 1. Sorensen-ova formol titracija Aminokiseline ne mogu da se u vodenom rastvoru direktno titriraju bazom jer zwitter jon sporo reaguje, a dodata baza trenutno utiče na promenu boje indikatora. Formaldehid dodat rastvoru aminokiselina u velikom višku vezuje se za aminogrupu i sprečava vezivanje protona iz karboksilne grupe. Tada aminokiselina može da se titrira bazom uz indikator na uobičajen način. + H 3 N R CH COO - R HOH 2 C + 2HCHO N CH COOH HOH 2 C ova reakcija se primenjuje za odreñivanje proteina u mleku

11 2. estri aminokiselina 3. hloridi aminokiselina koriste se u sintezi polipeptida 4. dekarboksilacija nastaju amini 5. stvaranje helata sa metalnim jonima (prelazni metali) IV reakcije funkcionalnih grupa sa sumporom funkcionalne grupe sa sumporom sadrže : cistein - tiolska (sulfhidrilna) grupa (-SH) cistin - disulfidna grupa (-S-S-) metionin - metilovana tiolska grupa (-S-CH 3 ) 1. oksidacija tiola do disulfida O 2 4R-SH 2R-S-S-R + 2H 2 O

12 2. formiranje tioestara O OH O R C OH + R' SH R C OH R C S R' + H 2 O S R' 3. reakcije disulfida sa tiolima R-S-S-R + 2R -SH 2R-SH + R -S-S-R 4. reakcije izmene disulfida R-S-S-R + R -S-S-R R-S-S-R + R -S-S-R 5. formiranje kompleksa sa metalnim jonima Co 2+, Cu 2+, Mn 2+, Cd 2+ i dr. 6. reakcije sa sulfitima raskidanje disulfidne veze R-S-S-R + SO 3 2- R-S- + R-S-SO 3 većina proteina optimalno učestvuje u ovim reakcijama tek posle denaturacije, što se objašnjava na dva načina: 1. aktivne grupe su skrivene usled konformacije nativne molekule 2. aktivne grupe učestvuju u formiranju labilnih hemijskih veza koje se raskidaju denaturacijom

13 PEPTIDI Peptidna veza nastaje kondenzacijom karboksilne grupe jedne i amino grupe druge aminokiseline. Karbonilna (C=O) i imino (N-H) grupa leže u istoj ravni jer peptidna veza ima delimično karakter dvogube veze čime je praktično onemogućena rotacija Kod većine aminokiselina kondenzacija je linearna Izuzetak je prolin peptіdі dobіjaju oѕnovno іme prema C termіnalnoj amіnokіѕelіnі, a oѕtale amіnokіѕelіne ѕe оznačаvајu kао radіkalі роčеv od N termіnalne amіnokіѕelіne npr. trіpeptіd glutatіon je glutamіl-cіѕteіnіl--glіcіn

14 рерtidnі nіz моžе da bude гаzlіčіtоg oblіka: 1. linеаran 2. rаčvаѕt zbog prіѕuѕtva dіamіnomonokarbonѕkіh i monoamіnodіkarbonѕkіh kіѕelіna 3. ѕеmісіklіčаn uѕled ѕtvaranja іntramolekulѕkіh vоdоničnіh veza 4. cikličan usled stvaranja intramolekulskih peptidnih veza PROTEINI Proteini su makromolekulska jedinjenja izgrañena od polipeptidnih lanaca koji se sastoje iz α-l-aminokiselina povezanih peptidnom vezom. Postoje milioni prtoeinskih molekula i sve su izgrañene najvećim delom iz 20-tak istih aminokiselina Raznolikost proteina u živom svetu je daleko veća od one kod ugljenih hidrata i lipida Sekvenca (redosled vezivanja) aminokiselina je osnovna odrednica osobina proteina Nivo organizacije proteina u prirodi je veoma složen i obuhvata primarnu, sekundarnu, tercijernu i kvaternernu strukturu

15 ЅTRUKTURA PROTEІNA molekule proteіna ѕaѕtoje ѕe іz jednog іlі vіšе polіpeptіdnіh lаnаса, a broj amіnokіѕelіnѕkіh ostataka kгеćе ѕe і do nekoiіko deѕetіna hіljada. ѕtruktura proteіna моžе da ѕe izučаvа nа čеtігі nіvoa: 1. рrіmаrnа ѕtruktura redoѕled (ѕekvenca) amіnokіѕelіnѕkіh oѕtataka u molekulі proteіna odreñіvanje prіmarne ѕtrukture N termіnalna analіza a) Ѕangerov poѕtupak (dіnіtrofenіl poѕtupak) b) Edmanova degradacija C terminalna analiza a) Enzimska metoda Enzim karboksipeptidaza b) Sekvencioniranje DNK Prvi protein čija je primarna struktura bila potpuno rasvetljena je hormon insulin

16 2. Sekundarna struktura prostorni raspored aminokiselina koje su u primarnoj strukturi blizu jedna drugoj i periodično ponavljanje strukture. Postoje tri tipa sekundarme strukture: β-plisirani list, α-spirala i slobodni niz 1. β-plisirani list 2. α-spirala 3. Slobodni niz 3. Tercijerna struktura α- i β- strukture, kao i molekule proteina koje nemaju sekundarnu strukturu mogu da se savijaju i grade globularne, elipsaste ili vretenaste strukture savijeni delovi polipeptidnog niza meñusobno su povezani disulfidnim, vodoničnim ili jonskim vezama preko bočnih ostataka aminokiselina

17 4. Kvaternerna struktura Imaju je neki oligomerni proteini koji predstavljaju asocijaciju nekoliko globula povezanih vezama koje nisu kovalentne (peptidne ni disulfidne), npr hemoglobin Primer: struktura hemoglobina Primarna struktura: polipeptidni niz se sastoji iz 574 a.k. u odreñenom redosledu Sekundarna struktura: polipeptidni niz je uvrnut u α-spiralu Tercijerna struktura: α-spirala je smotana u klupko Kvaternerna struktura: 4 klupka formiraju tetramer Podela proteina Proteini se klasifikuju na nekoliko načina: oprema složenosti molekule (prosti koji sadrže samo C, H, O, N i S, tj. aminokiseline i složeni koji sadrže dodatno P, lipide, proteine, DNK) oprema rastvorljivosti (analitička podela) oprema obliku molekule oprema biološkoj vrednosti

18 A. Podela proteina prema složenosti Prosti proteini (homoproteini) sastoje se isključivo iz aminokiselina 1. Albumini (rasprostranjeni u biljnom i životinjskom svetu) 2. Globulini (u krvi, belancu, mleku) 3. Prolamini (proteini žitarica) 4. Glutelini (proteini žitarica, grade lepak sa prolaminima) 5. Globini (deo hromoproteina) 6. Protamini (sadrže arginin; bazni, u ikri riba) 7. Histoni (sadrže arginin, bazni, u ikri riba) 8. Skleroroteini (keratini, kolageni, elastini) Složeni proteini (heteroproteini) sastoje se, pored aminokiselina i iz neproteinskog dela (prostetične grupe): 1. fosfoproteini sadrže fosfornu kiselinu najčešće vezanu za aminokiselinu serin HO HO P O O CH 2 CH COOH fosfoserin kazein (mleko), vitelin, vitelenin i fosfitin (žumance jajeta) kazein se u mleku nalazi kao so Ca-kazeinat. Taloži se zakišeljavanjem mleka do njegove izoelektrične tačke (ph 4.6) Ca-kazeinat + 2H + kazein + Ca 2+

19 2. glikoproteini satoje se iz proteina i heksoza ili heksozamina teško hidrolizuju mukoidi (ovomukoid belanceta) i mukoproteini (hondro-mukoprotein hrskavice) 3. lipoproteini kompleksi proteina sa lipidima značajni za transport lipida Lipovitelin, lipovitelenin 4. nukleoproteini sastoje se iz alkalnih proteina protamina i histona i RNA i DNA nalaze se u ikri riba, kvascu, klici žitarica 5. hromoproteini sastoje se iz prostih proteina npr. globina i neke obojene supstance (prostetična grupa) hemoglobin, mioglobin, citohromi, flavoproteini, hlorofil, rodopsin, karotenoproteini B. Primer podele proteina prema rastvorljivosti 1. albumini rastvorljivi u vodi i razblaženim rastvorima soli talože se u zasićenom rastvoru amonijumsulfata koagulišu na toploti siromašni su u glikokolu rasprostranjeni su u biljnom i životinjskom svetu. 2. globulini nerastvorljivi u vodi, rastvorljivi u razblaženim rastvorima soli koagulišu na toploti talože se dodatkom zasićenog rastvora amonijumsulfata (poluzasićenje), kao i uklanjanjem soli iz rastvora (dijaliza) nalaze se u krvi, belancu jajeta, mleku i dr.

20 Proteinski sastav nekih namirnica namirnica proteini Vrsta % u namirnici meso miogen mioalbumin miozin aktin mioglobin ostali albumin albumin globulin globulin hromoprotein... ukupno mleko kazein laktoalbumin laktoglobulin fosfoprotein albumin globulin ukupno jaje ovoalbumin lizozim ovoglobulin ovomukoid vitelin fosfitin ostali albumin globulin globulin glikoprotein fosfoprotein fosfoprotein lipoproteini ukupno Podela proteina prema obliku molekule: 1. globularni odnos dužina-širina molekule manji od 10 kompaktno izuvijani polopeptidni lanci insulin, albumini, globulini, enzimi 2. fibrilarni odnos dužina-širina molekule veći od 10 dugački polipeptidni lanci uvrnuti u spiralu poprečno povezani disulfidnim ili vodoničnim vezama keratin, kolagen, miozin

21 FIZIČKE I HEMIJSKE OSOBINE PROTEINA Mm peptida: do Mm proteina: Odreñivanje Mt proteina: 1. Ultracentrifugiranje (6 000 o/min) 2. SDS PAGE 3. Gel filtracija prema veličini čestica (1-100 mµ) spadaju u koloide predstavljaju smešu više proteinskih frakcija različitih Mm (npr. glijadini se nalaze u opsegu Mm kd) za prečišćavanje proteina koristi se dijaliza. Ne prolaze kroz polupropustljive membrane creva za dijalizu čiji su prečnici pora manji od njihovih prečnika. proteini su koloidni elektroliti i talože se na izoelektričnom ph. mogu da se razdvoje elektroforezom. U rastvoru čiji je ph manji od izoelektrične tačke putuju prema katodi, a kada je ph viši od izoelektrične tačke prema anodi. optičke osobine proteina interakcije proteina ili njihovih konstituenata (aminokiselina i peptida) i elektromagnetog zračenja deli se na: 1. neapsorptivne interakcije: (polarizacija, difrakcija x zraka, optička anizotropija, refrakcija i disperzija, skatering) 2. apsorptivne interakcije apsorpcija u UV oblasti apsorpcija u IR oblasti

22 DIGESTIJA PROTEINA APSORPCIJA PROTEINA oko 100 g Dnevne potrebe za proteinima Dnevne potrebe za proteinima prema I principu racionalne ishrane su 12-15% dnevnih energetskih potreba I princip racionalne ishrane Ugljeni hidrati 50-60% masti 25-30% Proteini 12-15% Maksimalni dnevni unos ne treba da prekorači 30-35% Problemi koji nastaju usled prekomernog unosa proteina se još proučavaju, ali obuhvataju smanjeni unos drugih nutrimenata (pre svega ugljenih hidrata i vlakana), povećani prateći unos masti; jetra metaboliše povećanu količinu proteina, a bubrezi ekskretuju povećanu količinu azotnih metabolita Unos od 2,5-5 g/kg TM može ozbiljno da ugroze zdravlje i bez pratećeg unosa UH i masti može dovesti do smrti (tzv. gladovanje na zečetini )

23 Deficit proteina dovodi do ozbiljnog oboljenja rasprostranjenog u nerazvijenim zemljama kvašiokor i marazmus Proteinski deficit se javlja u gerijatrijskoj populaciji, kod bolničkih pacijenata Klinički simptomi blažeg proteinskog deficita ogubitak kose osmanjenje mišićne mase ootežano zarastanje rana osmanjenje otpornosti organizma Preporučen dnevni unos (RDA) proteina za različite starosne grupe i posebna stanja starost (godine) ili stanje RDA (g proteina/dan) do DRI (g/dan) telesna masa (kg) x 2.2 9, telesna masa (kg) x (4-8 godina) (9-13 godina) 11-14, muškarci (14-18 godina) , muškarci (70 kg) (18- >70 godina) 11-18, žene (14- >70 godina) , žene (55 kg) 44 graviditet laktacija U proseku potrebe za proteinima za odraslu osobu iznose 0,8 g/ kg TM

24 individualni faktori: 1. veličina tela višlje i krupnije osobe imaju veće potrebe 2. uzrast za vreme rasta potrebe su 2-3 puta veće po jedinici telesne mase 3. pol muškarci imaju veće potrebe po jedinici mase jer imaju razvijeniju muskulaturu 4. nutricioni status pothranjene osobe i osobe na dijeti sa niskim sadržajem ugljenih hidrata imaju veće potebe 5. graviditet i laktacija veće potrebe za razvoj fetusa i sintezu proteina mleka 6. klima pri niskim temperaturama nije potreban povećan unos proteina ukoliko se energija obezbeñuje iz ugljenih hidrata. pri visokim temperaturama potrebno je malo povećati unos proteina zbog povećanog gubitka azota tanspiracijom 7. fizička aktivnost osobe koje treniraju ili se oporavlju posle mirovanja imaju veće potrebe 8. dijetarne komponente ishrane osobe koje unose proteine niske biološke vrednosti moraju da ih unose u većoj količini (vegetarijanci) važan je i odnos ugljenih hidrata i proteina u hrani, jer ugljeni hidrati štede proteine 9. emocionalna stabilnost pokazano je da stresna stanja dovode do izlučivanja veće količine azota i do promena u hormonskom profilu 10. bolesti uglavnom povećavaju potrebu za proteinima zbog regeneracije tkiva, povećanog bazalnog metabolizma kod hipertermije, povećane siteze antitela, perspiracije, osim u slučaju povišene temperature

25 AZOTNA RAVNOTEŽA proteinske potrebe organizma obično se izražavaju preko azotnog bilansa: 1. pozitivan azotni bilans - količina izlučenog azota je manja od količine unetog. Karakterističan za mlade organizme, jer se uneti proteini koriste ne samo za regeneraciju tkiva, već i za izgradnju novih tkiva - povećanja telesne mase 2. negativan azotni bilans - količina izlučenog azota je veća nego količina unetog. Troše se sopstvena tkiva - dolazi do smanjenja telesne mase 3. azotna ravnoteža - količina izlučenog azota je jednaka količini unetog - telesna masa se ne menja BIOLOŠKA VREDNOST PROTEINA Biološka vrednost proteina je sposobnost proteina da se nakon apsorpcije ugrade u proteine organizma Faktori koji utiču na BV proteina su: osastav aminokiselina opromene uslovljene procesima prerade namirnica Postoji nekoliko načina za procenu BV proteina: oodreñivanje indeksa efikasnosti proteina (Protein Efficacy Ratio) oodreñivanje biološke vrednosti (BV) oodreñivanje aminokiselinskog skora korigovanog za digestibilnost proteina (PDCAAS = Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score) ouporeñivanje sadržaja aminokiselina u ispitivanom proteinu sa referentnim sastavom aminokiselina

26 indeks efikasnosti proteina - PER pretstavlja sposobnost proteina da u datom momentu regenerišu stara i izgrañuju nova tkiva koristi se od 1913.godine PER = povećanje telesne mase masa unetog proteina biološka vrednost proteina - BV pretstavlja deo iskorišćenog proteinskog azota u organizmu BV = količina zadržanog azota količina unetog azota za odreñivanje BV i PER koriste se: 1. biološke metode - zasnivaju se na praćenju azotnog bilansa i promena telesne mase eksperimentalnih životinja 2. hemijske metode - zasnivaju se na odreñivanju sadržaja amino-kiselina u hidrolizatu ispitivanog proteina Formule Block-a i Mitchel-a: PER = x BV = x limitirajući faktor (limitirajuća aminokiselina) je ona esencijalna aminokiselina čiji je sadržaj najmanji u odnosu na sadržaj iste aminokiseline u ukupnim proteinima jajeta čiji se sadržaj dogovorno uzima kao 100% x - procenat deficita limitirajuće aminokiseline - dobija se oduzimanjem od 100 vrednosti procenta limitirajuće aminokiseline (% od iste amino-kiseline proteina jajeta)

27 % esencijelnih aminokiselina u proteinima jajeta (FAO) Lizin 6,88 Treonin 5,01 Valin 6,75 Metionin 5,71 Izoleucin 8,70 Leucin 6,20 Tirozin 4,10 Fenilalanin 5,65 primer: u proteinima pasulja limitirajuća a.k. je metionin 1.92 % (5.71 % u proteinima jajeta) / 5.71 = 33.6 % = procenat deficita limitirajuće a.k. BV = = 59.9 PER = = 1.64 PDCAAS PDCAAS = mg limitirajuće AK u 1 g test proteina mg iste amino kiseline u 1 g test proteina x % digestibilnosti Prednost ove metode utvrñuje se na ljudima i uzima se u obzir njihova prava digestibilnost Poreñenje sadržaja AK sa referentnim proteinom Primer je zahtev za kvalitet AK u formulama za ishranu odojčadi U odnosu na istu energetsku vrednost, početna formula za odojčad mora sadržati najmanje istu količinu svih iskoristljivih neophodnih i uslovno neophodnih aminokiselina kao u referentnim proteinima majčinog mleka Sastav referetnog proteina majčinog mleka

28 Podela proteina prema biološkoj vrednosti: 1. potpuni proteini (BV > 75) - omogućavaju normalan rast i regeneraciju organizma - proteini: mesa (sem proteina vezivnog tkiva), mleka, jaja 2. delimično nepotpuni proteini (BV = 55-75) - omogućavaju samo održavanje telesne mase - većina biljnih proteina: proteini žitarica su deficitarni u lizinu, a proteini leguminoza u metioninu 3. nepotpuni proteini (BV < 55) - ne omogućavaju ni održavanje telesne mase - proteini vezivnog tkiva: kolagen, elastin. - zein iz kukuruza je veoma deficitaran u lizinu Poboljšanje biološke vrednosti proteina komplementacija kombinovanjem proteina dodavanje deficitarnih a.k. u dijetetske proizvode genetske modifikacije hibridi sa većim sadržajem deficitarnih a.k.

29 Proteini poreklom iz namirnica životinjskog porekla obezbeñuju sve esencijelne aminokiseline u potrebnim količinama i zato se smatraju potpunim proteinima. Proteini iz namirnica biljnog porekla su uglavnom deficitarni u 1 ili više esencijelnih aminokiselina i zato se smatraju nepotpunim proteinima Ishrana vegetarijanaca može biti adekvatna po kvalitetu aminokiselina ako se kombinuju izvori nepotpunih proteina kojima nedostaju različite esencijelne aminokiseline Kombinacije biljnih namirnica koje obezbeñuju sve EAK Kombinacija Žita i leguminozno povrće (uključujući suve leguminoze) Žita i mlečni proizvodi Leguminozno povrće i semenke Primer Pirinač i pasulj Supa od graška i tost Kari sa sočivom i pirinač Testenina sa sirom Sutlijaš Sendvič sa sirom Boranija sa susamom Humus / falafel sa semenkama bundeve DIGESTIBILNOST PROTEINA Faktori koji utiču na digestibilnost proteina: poreklo (biljni proteini imaju manju digestibilnost zbog manje digestibilnih ćelijskih memebrana) fizikohemijski faktori (konformacija molekula, tipovi veza) prisustvo sastojaka hrane koji modifikuju digestiju (vlakna, tanini) prisustvo antifizioloških faktora koji utiču na digestiju (tripsin inhibitori, lektini) termički tretman (Millard-ova reakcija, stvaranje lizinoalanina, racemizacija i dr.)

30 Namirnica Digestibilnost proteina (%) Belance jajeta 97 Celo jaje, govedina, živina, riba 95 Pšenično belo brašno 95 Soja protein izolat 94 Polirani pirinač 88 Sojino brašno 86 Integralna pšenica 86 Kukuruzni proizvodi 86 Integralni pirinač 84 pasulj 69 UTICAJ TERMIČKOG TRETMANA NA BIOISKORISTLJIVOST PROTEINA Denaturacija i koagulacija proteina imaju povoljno dejstvo na digestivnu iskoristljivost proteina zbog promene konformacije polipeptidnih lanaca što omogućava lakši pristup enzimima

31 Denaturacija proteina Denaturacija je promena nativne strukture proteina Faktori koji dovode do denaturacije: povišena ili snižena temperatura kiseline ili baze ultrazvuk UV svetlost jonizujuća zračenja teški metali enzimi organski rastvarači i dr. denaturisanjem proteini prelaze iz visoko organizovanog u neorganizovano stanje uz promenu konformacije (odmotavanje, ispravljanje molekula) denaturisani proteini se lakše hidrolizuju dejstvom enzima pokazuju povećanu optičku rotaciju i viskozitet povećana reaktivnost aktivnih grupa i smanjena rastvorljivost denaturisani enzimi i peptidi gube biološku aktivnost

32 koagulacija proteina pojava kada se čestice proteina talože usled smanjenog Braunovog kretanja pri manjim koncentracijama čestice se talože, a pri većim dolazi do očvršćavanja celog sistema prelazak u gel denaturacija je jednaka koagulaciji kada nastane talog neki koagulisani proteini su svarljiviji (npr. ovoalbumin) koagulacija eliminiše antivitaminsko dejstvo avidina (antivitamin vitamina H) koagulisani gluten ne može da veže vodu (sušenje hleba) Formiranje unutrašnjih peptidnih veza izmeñu ε-amino grupe lizina i amidne karboksilne grupe glutaminske i asparaginske kiseline pri veoma visokim temperaturama usled sternih smetnji onemogućava pristup digestivnim enzimima. Digestivna iskoristljivost proteina pasterizovanog mleka je veća nego UHT sterilizoivanog. Racemizacija aminokiselina usled uticaja alkalne sredine prilikom tehnoloških procesa pripremanja proteinskih koncentrata (kazeinata, proteina kvasca, soje) dovodi do smanjenja bioskoristljivosti jer se D-aminokiseline ne metabolišu u organizmu

33 interakcija proteina i ugljenih hidrata Pri zagrevanju dolazi do reakcije neenzimskog tamnjenja - Millard-ove reakcije. Lizin najviše učestvuje u ovoj reakciji jer su slobodne i terminalne amino grupe najaktivnije. Zbog toga pri reakciji neenzimskog tamnjenja dolazi do smanjenja iskoristljivosti proteina jer je deo lizina blokiran. interakcija proteina i masti Oksidativnom razgradnjom nezasićenih masnih kiselina i holesterola nastaju proizvodi koji mogu da reaguju sa amino grupama proteina, naročito lizina, čime se smanjuje njihova iskoristljivost. Uloga proteina u namirnicama Fizičke osobine proteina i njihove interakcije sa drugim sastojcima namirnica utiču na senzorne karakteristike namirnica Protein Funkcionalne karakteristike u namirnicama Mehnizam funkcionalnih svojstava Gluten Elastičnost, viskozitet Vodonične veze; disulfidne veze; hidrofobno povezivanje Miozin Emulgujuća svojstva, želiranje Hidrofobno povezivanje; disulfidne veze Kazein Koagulacija, emulgujuća svojstva, viskozitet Hidrofobno povezivanje; elektrostatsko privlačenje Kolagen Geliranje, penjenje Vodonične veze; hidrofobno povezivanje