ROLUL PROTEINELOR IN ORGANISM

Proteina este o substanta organiza complexa care constituie unul din principalii component ai tuturor organismelor vii. Practice, oamenii de stiinta au ajuns la concluzia ca nu exista viata fara protein, ea fiind prezenta in tot ce ne inconjoara intr-o proportie mai mica sau mai mare. In corpul uman protein exista in fiecare celula si este considerate a fi “coloana vertebrala” a celulei, purtator al vietii.

Proteinele sunt de mai multe tipuri si joaca roluri importante in buna functionare a organismului nostru: enzimele au rol de catalizatori in reactiile chimice si biochimice ale celulelor vii, hormonii reglementeaza diverse procese din organism, imunoglobilinele au rol protector, albumina transporta acizii grasi in sistemul circulator, colagenul, elastina si alte protein structural au rolul de a mentine structurile altor component biologice, actina si miozina sunt responsabile de miscarile muscular, unele protein au rol de receptori, altele au rol in dezvoltarea si coordonarea activitatii celulare, un rol important joaca si proteinele cu functia de stocare de a forma reserve de aminoacizi, si asa mai departe.

Astfel, nu exista nici un dubiu ca organismul uman are nevoie de protein zilnic pentru a functiona la cote maxime. De unde preia organismul necesarul de protein? Bineinteles, din alimentatia de zi cu zi. Alimentatia noastra se compune din trei principia nutritive fundamentale: protein, zaharuri si grasimi. De ultimele doua ne putem lipsi, dar organismul nostrum nu poate functina adecvat o perioada prea lunga fara cantitatea zilnica necesara.

Fiecare persoana in functie de parametrii pe care ii are isi poate calcula necesarul proteic zilnic. In cazul femeilor este necesar 1 g de protein per kilogram, in cazul femeilor sportive 1,5 g/kg. In cazul barbatilor acestia au nevoie de 1,5 g/kg de protein zilnic, iar in cazul barbatilor sportive de cel putin 2 g/kg proteina.

In cazul, persoanelor care doresc sa slabeasca necesarul zilnic de proteine e nevoie sa fie respectat sau poate chiar deposit deoarece proteinele sunt piatra de temelie in controlul foamei. Fiecare masa e nevoie sa tina de foame 4 sau 5 ore. Acest lucru poate fi realizat daca alimentele consummate la o masa sunt bogate in proteine.

Cand o persoana doreste sa se ingrase e recomandat sa se focuseze pe introducerea in alimentatie de alimente bogate in protein, protein care vor ajuta la cresterea in greutate, dar cu masa muscular.

Proteinele reprezinta un numar mare de compusi organic constituiti din aminoacizi uniti prin legaturi peptidice, ce formeaza organism vi si sunt esentiale pentru functionarea lor. Descoperite in 1838, proteinele sunt acum recunoscute ca fiind principal component a celulelor vii, insemnand mai mult din 50% din greutatea “uscata” a animalelor. Cuvantul protein vine din grecescul “proteinos” care inseamna principal.

Moleculele proteice variaza de la fibre lungi si insolubile care formeaza tesutul de legatura si parul, pana la globule solubile ce pot trece prin membranele celulare si pot cataliza reactii metabolice. Sunt specific fiecarei specii si fiecarui organism. Oamenii au aproximativ 30.000 de proteine diferite, din care doar 2% au fost pe deplin analizate. Proteinele din dieta,

sunt folosite in principal pentru a construe si pentru a mentine cellule, dar descompunerea lor chimica da de asemeni energie, apropiindu-se de cele 4 calorii pe gram, generate de hidrocarbonati.

Pe langa functiile lor in crestere si in mentinerea celulelor, proteinele sunt de asemeni responsabile pentru contractia muschilor. Enzimele digestive sunt protein, asa cum este insulin si multi alti hormone, anticorpiii sistemului imunitar si hemoglobin, care transporta substante vitale prin corp. Cromozomii, care transmit caracteristicile ereditare, sub forma de gene, sunt de asemeneni compusi din acizi nucleici si proteine.

Rolurile proteinelor in organism sunt urmatoarele:- Rol structural – sunt component ale tuturor celulelor, fiind necesare cresterii si refacerii

tesuturilor- Rol functional – in desfasurarea proceselor metabolice. Sunt component structural ale

diverselor enzime si hormoni. Pot indeplinii functii specifice (anticorpi ).- Rol fizico-chimic- prin caracterul lor amfoter si coloidal participa la reglarea presiunii

osmotic si mentinerea echilibrului acido-bazic.- Rol energetic- evidentiat prin degradarea compusilor rezultati din transformarea lor, pana

la etapa finala de CO2 si H2O.In afara functiilor enumerate mai sus, proteinele reprezinta instrumental molecular al

expresiei informatiei genetice continute in acidul deoxiribonucleic din cromozomi. De aceea, proteinele sunt component structural si functionale intim legate de procesele vietii, procese ce nu pot fi concepute in lipsa substantelor proteice.

Proteinele din alimentatie vor fi folosite in organism nu numai pentru biosinteza proteinelor tisulare sau inlocuirea celor distruse, ci si pentru biosinteza unor compusi azotati neproteici (baze purinice si pirimidinice, constituienti ai nucleoproteinelor, creatinei, colinei ).

Alimentele derivate din animale, incluzand carne, peste, oua si majoritatea produselor lactate contin protein complete. Soaia este singura planta ce contine proteine complete. Cea mai mare valoare proteica se regaseste in lapte si oua. Proteinele incomplete nu asigura un aport adecvat de aminoacizi. Multe plante alimentare contin cantitati considerabile de protein incomplete, cele mai bune surse fiind cerealele si legumele. Unele alimente bogate in protein contin cantitati importante de lipide ( carnea de oaie, porc, rata si ouale ). In general, consumand un amestec suficient de protein complete si incomplete care nu pune probleme de sanatate.

Alimentele cu continut crescut de proteine: - Au o slaba valoare energetic,dar induc o satietate importanta- Determina o termogeneza importanta, proteinele avand propia lor oxidare si fiind putin

sticate- Continutul concomitant de lipide modifica efectele proteinelor.Alimentele ce contin proteine complete sunt:pestele, carnea de gaina, carnea de curcan, rata,

carnea de vita, carnea de oaie, carnea de porc, ouale, soaia, branza, laptele si iaurtul.Alimentele ce contin proteine incomplete sunt : cerealele, faina, orezul, malaiul de porumb,

spaghetele, painea, fasolea, broccoli, cartofi si arahidele.

Aportul recomandat: se bazeaza pe cantitatea de proteine necesara pentru mentinerea balantei de azot si reprezinta cantitatea de azot consumata sub forma de proteine, care trebuie sa fie egala cu azotul eliminate zilnic prin urina si alte secretii ale organismului. Aportul total de proteine trebuie sa fie de 10-15% ( maxim 20%) din totalul caloric, jumatate de origine animala si jumatate de origine vegetala. Necesarul de proteine depinde de valoarea biologica a acestora. Pentru cele cu valoare biologica mare este sufficient un aport de 0.6g/kg corp. acest necesar creste la 0,85 g/kgcorp pentru proteinele cu valoare biologica scazuta.

Proteinele sunt acele elemente constitutionale esentiale care contribuie la dezvoltarea tesuturilor organismului uman, pot corecta si sustin integritatea functional, sunt elementele cele mai importante de constitutie ale tesuturilor, sunt combinatiile chimice cele mai complexe cunoscute de om, in afara de carbon, hydrogen si oxygen, proteinele contin si azot si cantitati mici de sulf, procesul lor oxidative determina producerea de energie.

Proteinele fibroase se gasesc in organismul animal in stare solida si confera tesuturilor rezistnta mecanica ( proteine de schelet) sau protective impotriva agentilor exterior.

Keratinele –proteinele din epiderma, par, pene, unghii, copite si coarne se disting printr-un continut mare de sulf. Keratinele sunt insolubile in apa atat rece cat si calda, precum si in solutii saline. Din cauza aceasta keratinele prezinta o mare inertie fata de agentii chimici, precum si fata de enzime.

Fibroina, component fibroasa din matasea naturala, se gaseste in acest material inconjurata cu o component amorfa, cleioasa, sericina, care reprezinta cca 30% din greutatea totala. In cele doua glande ale viermelui de matase, proteinele sunt continute sub forma de solutie concentrate, vascoasa.

Colagenul, este component principala a tesuturilor conjunctive, tendoanelor, legamentelor, cartilajelor, pielii, oaselor, solzilor de peste. Exista numeroase varietati de colagen. Colagenul are o compozitie deosebita de a keratinei si fibroinei, caci este bogat in glicol, prolina si hidroxiprolina, nu contine cistina si triptofan. Prin incalzirea prelungita cu apa, colagenul intai se imbiba, apoi se dizolva transformandu-se in gelatin sau clei.

Elastina constituie tesutul fibros, cu o elasticitate comparabila cu a cauciucului, a arterelor si a unora din tendoane, cum este de exemplu tendonul de la ceafa boului. Elastina nu se transforma in gelatin la fierbere cu apa si este digerata de tripsina. Ca si colagenul, fibrele de elastina sunt compuse din aminoacizi simpli, mai ales leucina, glicocol si prolina.

In regnul vegetal nu se gasesc proteine fibroase; functia lor este indeplinita in plante de celuloza. Proeteinele fibroase se dizolva numai in acizi si baze concentrate, la cald, dar aceasta dizolvare este insotita de o degradare a macromoleculelor; din solutiile obtinute nu se mai regenereaza protein initiala. Proteinele fibroase nu sunt hidrolizate de enzimele implicate in digestie si deci nu au valoare nutritiva.

Proteinele solubile sau globulare apar in celule in stare dizolvata sau sub forma de geluri hidratate. Ele au insusiri fiziologice specifice si se subimpart in albumin si globuline. Albuminele sunt solubile in apa si in solutii diluate de electroliti ( acizi, baze, saruri ), iar globulinele sunt solubile numai in solutii de electroliti. Albumina si globulina sunt clase de proteine solubile abundente in celulele animale, in serul din sange, in lapte, si in oua.

Hemoglobin este o protein cu rol in respiratie care transporta oxigen in corpul uman si este responsabila pentru culoarea rosie a celulelor rosii din sange. Mai mult de 100 de tipuri de hemoglobin umana, au fost descoperite, printre care hemoglobin S, cauza anemiei “sickle-cell”, boala ereditara suferite in special de negrii.

Hormonii proteinici sunt proteine ce provin din glandele endocrine, nu functioneaza ca si enzimele, stimuland organelle tinta in a initia si a controla actiuni importante cum ar fi rata metabolismului si producerea de enzime digestive si de lapte. Insulina, secretata de pancreas, regleaza nivelul de glucoza din sange. Tiroglobulina secretata de glanda tiroida, regleaza metabolismul general, hormonal calciton, secretat tot de glanda tiroida, reduce nivelul de calciu din sange.

Anticorpi, denumiti si imunoglobuline, desemneaza cateva mii de proteine diferite care sunt generate de serul din sange, in reactia cu antigeni. Un singur antigen poate genera producerea multor anticorpi, care se unesc cu diverse laturi ale molecule de antigen, neutralizand-o, si cauzand eliminarea acesteai din sange.

ARN si AND:Acizii nucleic, sunt molecule extreme de complexe, produse de celulele vii, si de virusi.

Numele lor vine de la pozitia lor in celulele vii. Cativa acizi nucleic insa, nu se gasesc in nucleu ci in citoplasma celulei. Acizii nucleic au cel putin doua functii: sa treaca caracteristicile ereditare de la o generatie la alta si sa produca proteine specifice. Cum reusesc acizii nucleic sa efectueze aceste functii este obiectul celei mai intense cercetari ale zilelor noastre. Se crede ca s-au format acum trei milioane de ani cand cele mai elementare forme de viata au aparut pe pamant. Originea codului genetic, a fost acceptata de cercetatori ca fiind foarte apropiata de cea a vietii insasi. Biochimistii au reusit sa descifreze codul, adica sa determine cum acizii nucleic dicteaza structura proteinelor.

Enzimele sunt proteine globulare care se combina rapid cu alte substante, numita substrat, pentru a cataliza numeroasele reactii chimice in corpul uman. Sunt in principal responsabile pentru metabolism si pentru reglarea acestuia.

Unele enzime cum ar fi pepsina si tripepsina, care folosesc in digestia carnii, controleaza multe reactii diferite, iar altele cum ar fi ureasa sunt extreme de individualizate, si pot controla o singura reactive. Altele elibereaza energia necesara inimii pentru a bate si pentru contractile pulmonare. Multe faciliteaza conversia zaharului si mancarurilor in diverse substante necesare corpului pentru creearea de noi tesuturi, pentru refacerea celulelor sangelui, si pentru energia necesara muschilor pentru a se contracta.

Pepsina, tripepsia si alte enzime au de asemeni proprietatea ciudata numita autocatalizare, care permite creerea lor dintr-un precursor numit zimogen,ca o consecinta, aceste enzime pot fi reproduce intr-o eprubeta.

Enzimele sunt extraordinar de eficiente , mici cantitati ale acestor enzyme pot efectua la temperature reduse reactii c ear avea nevoie de reactanti foarte violent prin orice metode chimice obijnuite. Cam 30g de pepsin cristalizata, de exemplu, este capabila sa digere aproape doua tone ( metrice) de oua in cateva ore.

Cinetica reactiilor enzimelor difera fata de reactiile simple, anorganice. Fiecare enzima este specializata pentru reactia pe care o supravegheaza, si lucreaza la o temperature anormala pentru acea reactie in mod normal. Chiar daca o crestere in temeperatura poate accelera o reactive, enzimele sunt instabile cand sunt incalzite. Activitatea catalitica a enzimei este determinata in principal de catre succesiunea de aminoacizi si de structura tertiara.

Fermentatia acoolica si alte procese industrial importante depind de actiunea enzimelor sintetizate de catre drojdia si bacteriile folosite in procesul de productie. Un numar de enzyme este utilizat in industria medicala. Cateva au fost utilizate cu success in tratarea zonelor de inflamare locale, tripsina este folosita pentru a elimina material straina si celulele moarte din rani si arsuri.

Utilizarile medicale ale enzimelor sunt illustrate de cercetari in L-asparaginase, care se considera a fi o arma potential in tratarea leucemiei, in cercetarea dextrinazei, care poate preintampina degradarea dintilor, si enzimele care nu se mai manifesta correct, care stau la baza unor boli cum ar fi phenilkeutunoria, anemia si alte dezechilibre ale sangelui.

Proteine solubile: caseina din lapte, globulinele si albuminele din sange (hemoglobin, fibrinogenul), proteinele din muschi ( miogenul si miosina ).

Proteinele din sange. Sangele este o suspensie a unor corpuscule mari, vizibile la microscop, globulele albe si rosii,

intr-un lichid omogen numita plasma. Globulele rosii contin toata protein colorata rosie, hemoglobin. Plasma contine in solutie fibrinogenul, globuline si albumin. Lichidul ramas la indepartarea globulelor si a fibrinogenului se numeste serul sanguin. Coagularea sangelui se datoreaza transformarii fibrinogenului intr-un gel irevesibil, fibrina.

Globulinele din ser pot fi separate in trei fractiuni L,B si z. O importanta deosebita o constituie z-globulinele, care s-au dovedit identice cu anticorpii din serul sanguin.

Se stie ca in urma infectiilor cu bacteria sau virusi, organismul animal devine imun, un timp mai lung sau mai scurt, fata de o noua infectie cu acelasi germen pathogen. Imunitatea se daoreaza aparitiei de anticorpi in serul animalului infectat. Substantele care determina formarea anticorpilor, numite antigeni, sunt proteine, produse de bacterii sau provenite din acestea sau din virusuri prin dezagregarea lor. Orice protein straina introdusa prin injective in organism actioneaza ca antigen.

Proteinele din muschiMuschii vertebratelor contin 15-20% proteine. Au fost izolate: miogenul, miosina, globulina

X, stroma muscular, tropomiosina si actina.Miogenul este un amestec de cel putin 3 proteine, cu character de albumine si globuline.

Miogenul contine enzimele esentiale ale muschiului: fosforilaza, fosfoglucomutaza etc.Miosina si actina sunt proteinele care asigura functiunea contractila a muschiului.

Tropomiosina este o proteina unitara.

Rolul proteinelor in organismul uman:- Plastic

- Functional ( realizeaza presiunea oncotica; participa la echilibrul acido-bazic, participa la constituirea enzimelor si hormonilor; constituie receptori membranari, intra in constitutia altor substante active etc.)

- Aparare ( refacerea tesuturilor lovite, anticorpi; troficitate a celulelor sistemelor de aparare specific si nespecific; creste rezistenta fata de actiunea nociva a unor substante toxice : Pb,Hg, Cd, Cr, Se,As, benzene, toluene, amine, nitrobenzen, chloroform, CCl4, pesticide organoclorurate, sulfamide, antibiotic toxice – tetraciclina, saruri de Au ).

- Energetic – prin ardere dau 4,1 kcal/g proteine; nu ard complet dand nastere unor substante toxice ( amine toxice: indol, triptamina, histamine ) care cer un efort hepatic suplimentar.

Boli cauzate de deficitul de proteineDeficitul de proteine poate fi cauzat de malnutritie, obiceiuri alimentare nesanatoase, dar

si de consumul produselor alimentare care nu contin proteine. Desi, de cele mai multe ori nivelul scazut al acestor substante organice este urmarea unei diete care nu contine o cantitate suficienta de proteine, exista o categorie de persoane care sufera de deficit congenital de protein C sau S.

Proteinele din organism sunt defalcate in aminoacizi, care intra in compozitia muschilor si a sangelui, necesari pentru formarea acestora. Proteinele au un rol important in refacerea tesuturilor – proces important in vindecarea ranilor, leziunilor. Totodata, proteinele contribuie la intretinerea corespunzatoare a sistemului imunitar.

Deoarece actiunea acestora este esentiala pentru desfasurarea anumitor functii din organism se recomanda consumarea unei cantitati adecvate de proteine, zilnic. In anumite situatii, deficitul de proteine favorizeaza aparitia mai multor afectiuni.

Zilnic, copii au nevoie de 150g proteine iar adultii de 200g. Kwashiorkor, kwashiorkor marasmic, marasmul si malnutritia protein-calorica sunt boli severe cauzate de deficitul de proteine. Totodata, un regim alimentar care nu asigura necesarul zilnic de proteine favorizeaza aparitia urmatoarelor afectiuni: cancer mamar, cancer de colon, frecventa cardiac scazuta, boli cardiovasculare, anemie etc. Deficitul de protein trifunctionala ( deficitul de LCHAD) este o boala rara care apare atat la copii, cat si la adulti.

Simptome specifice deficitului de proteine:- Edem- Fragilitatea si caderea parului- Linii pe unghiile degetelor de la maini si picioare- Accentuarea pigmentatiei pe scalp si in alte parti ale corpului- Scaderea in greutate- Eruptii cutanate- Descumarea pielii- Sentiment constant de letargie- Dureri muscular- Vindecare dificila a ranilor

Simptome specifice deficitului sever de proteine:- Depresie- Anxietate- Tulburari de somn- Tristete- Dureri de cap- Stari de greata- Dureri abdominal- Stari de lesin

Persoanele care sufera de deficit de proteina trifunctionala prezinta:- Insuficienta respiratorie- Boli de inima- Letargie- Hipoglicemie- Hipotonie- Afectiuni hepaticeRiscuri ale deficitului de proteine. Daca o persoana prezinta semnele si simptomele

specifice deficitului de proteine si nu reuseste sa amelioreze acest deficit, atunci consecintele asupra sanatatii pot fi dramatice.

Modificari care pot aparea in organism:- Calculi biliari- Artrita- Tulburari cardiac- Deteriorarea muschilor- Disfunctii ale organelor- Deces.Boli cauzate de deficient de proteine. Lipsa proteinelor din organism este considerate una

din cauzele majore care favorizeaza aparitia urmatoarelor afectiuni: boli cardiovasculare, cancer de colon,cancer mamar si osteoporoza.

Deficitul congenital de proteina C sau S sta la baza afectiunilor de coagulare, determinand un risc crescut pentru formarea cheagurilor de sange, tromboza.

Boala kwashiorkor este intalnita mai ales la bebelusii care sunt intarcati foarte tarziu. Alimentatia copiilor mici dupa o anumita varsta trebuie sa contina inclusiv o cantitate adecavata varstei lor de proteine. Marasmul este un alt aspect al bolii caracterizat prin diminuarea tesutului cellular subcutanat. Nivelul redus de proteine inhiba cresterea si dezvoltarea normala a copiilor.

Lipsa proteinelor provoaca si numeroase alte tulburari, cum ar fi : pierderea in greutate, slabiciunea, contractia tesutului muscular si edem, anemie, hiperpigmentarea pielii, ritm cardiac si metabolism scazut, afectiuni hepatice.

Tipuri de boliDeficitul de proteine este in principal un rezultat al malnutritiei. Datorita aminoacizilor din

proteine organismul se dezvolta si isi realizeaza functiile in mod corespunzator. Daca organismul

nu primeste o cantitate suficienta de proteine din alimentative, iar rezerva din organism este epuizata, consecintele, mai ales in cazul copiilor, sunt boala marasmul si boala kwashiorkor.

Marasmul sau boala marasmpus – apare cand copii cu varsta sub un an sunt intarcati si dieta alimentara nu le asigura o cantitate suficienta de proteine. Simptomul specific este scaderea brusca in greutate. Alte simptome: tesuturile corpului se subtiaza, greutatea creierului scade, coastele devin vizibile prin piele, digestia este afectata, abdomenul creste in volum, pielea si parul sunt afectate, organismul devine fragil si slab iar ochii sunt cufundati in orbite. Deoarece poate fi afectata dezvoltarea creierului, aceasta boala poate conduce chiar si a retard mintal.

Kwashiorkor- apare mai ales la copii cu varsta de 1-3 ani. Semnele specifice sunt: iritabilitatea, pielea crapata si descuamata, subtierea corpului, curbarea picioarelor, exoftalmie.

Pentru prevenirea acestor afectiuni este important ca in timpul alaptarii mama sa consume zilnic suficiente proteine. Totodata, un copil trebuie alaptat pana la o varsta corespunzatoare. Organismul unui copil, in functie de varsta acestuia, necesita o alimentative diversificata, bogata in proteine ( grau, porumb, carne, legume ) pentru a se dezvolta armonios.

Recomandari dietetic. Majoritatea oamenilor asociaza proteinele cu consumul de carne si de alte produse de origine animal. Cu exceptia carnii, exista o serie de surse de proteine, printre care: fasole, soia, tofu, oleaginoase (nuci si seminte), seminte germinate, cereale integrale, alge, majoritatea vegetalelor contin proteine.

Un regim prea bogat in proteine scade durata vietii si stimuleaza dezvoltarea si maturizarea sexual precoce, afecteaza functia rinichiului, creste riscul de osteoporoza prin accelerarea eliminarii de calciu, creste necesarul de vitamina B12, creste riscul de litiaza renala, creste colesterolul sangvin ( independent de efectul grasimilor ), afecteaza cresterea copiilor ( rinichi si ficat supradimensionate), favorizeaza pierderea zincului din organism.

Cercetarile medicale au demonstrate clar ca:- Ratia zilnica de proteine necesara este foarte mica si poate fi obtinuta cu usurinta dintr-o

alimentatie simpla si obisnuita- Forta muscular nu depinde de cantitatea de proteine ingerate, pentru ca nu proteinele sunt

“combustibilul: pentru muschi, ci glucoza si grasimile.- Proteinele de origine animal aduc probleme serioase si scad longevitatea.