PROTEINAS VEGETALES DE

INTERES GENERAL Y/O

ALIMENTARIO

AMINOÁCIDOS

Las proteínas se pueden clasificar

en :

Holoproteinas formadas sólo por

aminoácidos

Heteroproteinas formadas por

aminoácidos más otras moléculas o

elementos adicionales no

aminoacídicos.

Las proteínas pueden clasificarse de

acuerdo a:

Sus propiedades físicas y/o

químicas: separa a las proteínas en

grupos basados en su tamaño,

estructura, solubilidad o grado de

basicidad (tipo y número de

aminoácidos básicos: lisina, arginina e

histidina)

El tipo de moléculas que

pueden unirse a las proteínas:

separa a las proteínas en clases

como lipoproteínas (grupo

prostético lipídico),

nucleoproteínas (grupo prostético

nucleoproteico), cromoproteínas

(grupo prostético pigmento) ,

metaloproteínas (grupo prostético

metálico) y glicoproteínas (grupo

prostético carbohidrato)

La función de la proteína en la

célula: las proteínas pueden ser

agrupadas en tres clases generales

basadas en su función:

proteínas estructurales

(proteínas de membranas,

paredes celulares o

citoesqueletos

proteínas de almacenamiento

y

enzimas.

Las proteínas de semilla son proteínas de

almacenamiento.

Pueden dividirse en cuatro clases en relación a la

solubilidad:

•Albuminas: solubles en agua y buffer diluído a pH

neutro.

•Globulinas: solubles en soluciones salinas pero

insolubles en agua.

•Glutelinas: solubles en ácidos y álcalis diluídos.

•Prolaminas: solubles en etanol al 70-90%.

En semillas de cereales predominan las gutelinas y

prolaminas: mientras que en las fabáceas predominan

las albúminas y globulinas.

La calidad de los alimentos de proteínas de

origen animal es superior al de origen

vegetal, debido a que contienen todos los

aminoácidos esenciales en diversas

proporciones.

La inferior calidad de la proteína vegetal se

debe a una escasez de uno o más

aminoácidos esenciales. Este aminoácido,

se le llama el aminoácido limitante.

: En los cereales, por lo general, les falta la lisina

y el triptófano. dicha carencia puede dar lugar a

una deficiencia de vitamina B3 (niacina).

Las legumbres, muy ricas en proteínas de

diferentes calidades , son deficientes en

aminoácidos sulfurados como son la metionina y

la cisteína que son importantes para el

crecimiento de cabello y las uñas y para la

síntesis de glutatión, que es un potente

antioxidante que protege las células de nuestro

estrés oxidativo (radicales libres).

Los principales compuestos almacenados

en las semillas son proteínas, lípidos e

hidratos de carbono. Estas reservas son

movilizadas durante la germinación y sus

catabolitos son utilizados para el

crecimiento de la misma hasta que se forma

una planta autotrófica capaz de

fotosintetizar

Semilla de Maíz Semilla de Poroto

Aproximadamente el 70 % del alimento

humano proviene de las semillas y una gran

proporción del remanente proviene de los

animales que también son alimentados con

semillas

Se ha determinado que existen numerosos

factores que afectan el contenido de proteínas

en semillas:

Variación genética

Adquisición de nutrientes

Vigor de la planta

Maduración

Edad de la semilla

Tamaño de la semilla

Síntesis y acumulación de almidón

Factores ambientales

Localización geográfica

PROBLEMA CAUSAS

Proteínas incompletas de

fabáceas

Cantidades limitantes de

Metionina y Cisteína

Proteínas incompletas de

cereales

Cantidades limitantes de

Lisina

Aprovechamiento

incompleto de

aminoácidos

Por ej: un aumento en la

concentración de taninos (

complejan las proteínas y

disminuye el

aprovechamiento

Flatulencia Oligosacáridos rafinosa y

estaquinosa, fibras y

almidón no digerible

Sabores indeseables Lipooxigenasas

La producción mundial de granos de

fabáceas es relativamente pequeña

comparada a la de los cereales. Sin

embargo el contenido proteico de los

cereales varía entre 7 y 14 %, mientras

en fabáceas oscila entre 20 y 40 %.

Especie Albúminas

(%)

Globulinas

(%)

Prolaminas

(%)

Glutelinas

(%)

Trigo 9 5 40 46

Maíz 4 2 55 39

Arroz 5 10 5 80

Avena 11 56 9 23

Arveja 40 60 0 0

Soja 30 70 0 0

Proteínas del gluten

Gliadinas Gluteninas

Monoméricas Poliméricas

α Gliadinas ϒ Gliadinas α β Gliadinas

LMW HMW

Albúminas: Son proteínas globulares compactas con

residuos de cisteína. Se encuentran principalmente en

fabáceas. También están en cereales donde tienen

propiedad de inhibidor de tripsina o α amilasa.

Prolaminas: Son mezclas altamente

polimórficas de polipéptidos de 30 – 90

KDa. Las prolaminas se clasifican en:

•Ricas en azufre

•Pobres en azufre

•HMW (de alta masa molecular)

Globulinas: Son subcategorizadas de acuerdo a

su coeficiente de sedimentación:

-Vicilinas 7 S: tienen entre 150 y 200 Kda,

pierden residuos de cisteína y no forman puentes

disulfuro. Se encuentran en el embrión y en la

capa de aleurona de cereales, son menos

abundantes que las leguminas 11 S.

- Leguminas 11 S: tienen entre 350 y 400

Kda; tienen subunidades de 60 Kda las que a su

vez tienen subunidades de de 40 y 20 KDa.

Forman puentes disulfuro.

LOCALIZACIÓN CELULAR

cuerpo proteico

semillas de fabáceas: no se

observan inclusiones cristaloides pero

si numerosos cuerpos globoides

pequeños en la matriz proteica.

granos de cereal: la matriz proteica

generalmente está libre de

inclusiones tanto globoides como

cristaloides.

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS DE ALMACENAMIENTO

retículo endoplasmático rugoso

retículo endoplasmático liso

aparato de Golgi vesículas

vacuola

cuerpo proteico

FORMACIÓN DE CUERPOS PROTEICOS EN SEMILLAS

DE FABACEAS

FORMACIÓN DE CUERPOS PROTEICOS EN GRANOS DE

CEREAL

Dos tipos de tejidos de almacenamiento

Endosperma amiláceo .1 cuerpos proteicos esféricos y

angulares de 1 a 3 µm de diámetro

.2 cuerpos proteicos esféricos y

angulares de 0,1 a 1 µm de diámetro

. 3 cuerpos proteicos cristalinos de 1 a 5

µm de diámetro

prolaminas

no prolaminas

Capa de aleurona

•Los cuerpos proteicos esféricos y angulares del parénquima

amiláceo (prolaminas) se comprobó que estos cuerpos

proteicos son directamente dilataciones del Retículo

endoplasmatico rugoso.

Mecanismos de formación de los cuerpos

proteicos

•Los cuerpos proteicos cristalinos son los sitios de

acumulación de proteínas no prolaminas y el proceso de

acumulación es semejante al que sucede en las semillas de

fabáceas

En la capa de aleurona los cuerpos proteicos son

generalmente esféricos, de 2 a 5 µm de diámetro,

contienen inclusiones globoides y ocasionalmente

cristaloides. La formación de cuerpos proteicos es igual

que en fabáceas.

MOVILIZACION DE LAS PROTEINAS DE RESERVA

MOVILIZACION DE PROTEINAS EN CEREALES

Hidrólisis: resultado de la actividad de las proteinasas

sintetizadas algunas veces en respuesta a una

estimulación hormonal

Síntesis: Los aminoácidos producidos pueden ser

reciclados para producir más enzimas hidrolíticas, que son

liberados al endosperma amiláceo.

La hidrólisis y la síntesis de proteínas (enzimas) ocurren

simultáneamente en la capa de aleurona

MOVILIZACION DE PROTEINAS EN FABACEAS

1- Estado seco y durante la

germinación. Los cuerpos proteicos

están intactos y el retículo

endoplasmático tubular con pocos

ribosomas fijos.

Los cotiledones de las semillas de leguminosas secas y

maduras contienen pocas enzimas hidrolíticas pero sus niveles

se incrementan notablemente después que la germinación se

ha completado

.

2- Cuando la germinación se ha completado el

retículo endoplasmático tubular comienza a

organizarse y se forman nuevas cisternas del

retículo endoplasmático y los ribosomas se

fijan. No cambian los cuerpos proteicos

3- Cuando las semillas están creciendo, las

enzimas hidrolíticas son sintetizadas en los

ribosomas fijos del retículo endoplasmático.

Dilataciones de las cisternas que contienen las

enzimas, son transportadas como vesículas a

los cuerpos proteicos con los cuales se

fusionan. Aquí comienza la hidrólisis de las proteínas

5- Se forman vacuolas autofágicas, englobando

retículo endoplasmático y mitocondrias. Mas

cuerpos proteicos se fusionan para formar una

gran vacuola central que contiene enzimas

hidrolíticas

.

4- Cuando las proteínas son hidrolizadas los

cuerpos proteicos se fusionan para formar

grandes vacuolas y se insertan otras enzimas

hidrolíticas

Los productos de hidrólisis son redistribuídos para

el crecimiento de la semilla.

MODIFICACIONES DE LAS PROTEINAS EN EL

RETICULO ENDOPLASMATICO QUE PRECEDEN A

SU DESTINO FINAL.

•Modificaciones de ciertos aminoácidos tales como

prolina que se convierte en hidroxiprolina.

•N- Glicosilacion

•Formación de puentes disulfuros catalizados por

glutatión y una proteína, la disulfuro isomerasa.

•Plegamiento correcto de las proteínas

•Ensamblaje de proteínas oligomericas

Las cadenas de oligosacaridos presentes en las proteínas

de almacenamiento pueden ubicarse en una de las dos

categorías siguientes:

•Oligosacaridos simples o de alta manosa,

compuestos casi exclusivamente de Manosa y N –

acetilglucosamina

•Oligosacaridos complejos, ricos en manosa, N-

acetilglucosamina y otros azucares adicionales tales

como fucosa, xilosa y galactosa.

GLICOSILACION CO-TRANSLACIONAL DE LAS PROTEINAS

La Glicosilacion inicial de las proteínas es un evento llamado co -

translacional.

La calidad de los alimentos de proteínas de origen

animal es superior al de origen vegetal, debido a

que contienen todos los aminoácidos esenciales

en diversas proporciones.

La inferior calidad de la proteína vegetal se debe a

una escasez de uno o más aminoácidos

esenciales. Este aminoácido, se le llama el

aminoácido limitante.

PROTEÍNAS EN LA ALIMENTACIÓN HUMANA

A

A

Factores antinutricionales:

En el análisis de la calidad nutricional de los

alimentos de origen vegetal deben considerarse

tres aspectos importantes

.

1.Composición de aminoácidos

2.Disponibilidad o digestibilidad de aminoácidos

3.Presencia de componentes químicos capaces

de afectar un proceso nutritivo denominados

Factores antinutricionales (FAN).

FAN: compuestos que afectan el valor nutricional de

algunos alimentos, especialmente semillas, pues

dificultan o inhiben la asimilación de nutrientes que

provienen de alimentos generalmente de origen

vegetal

son de naturaleza variada ; son sustancias

naturales no fibrosas, generadas por el

metabolismo secundario de las plantas como

mecanismo de defensa a situaciones estresantes

o contra el ataque de mohos, bacterias, insectos y

aves

pueden ser tóxicos

pueden causar efectos fisiológicos poco

deseables como flatulencia; distensión estomacal,

afectaciones pancreáticas, aglutinación de

glóbulos rojos, disminución en la asimilación de

nutrientes

Lábiles al calor Estables al calor

Inhibidores de tripsina Saponinas

Lectinas (Hemoaglutininas) Fitoestrógenos

Anti-vitaminas Factores de flatulencia

Fitatos Sustancias alergénicas

Lectinas:

También llamadas fitohemaglutininas por su

capacidad aglutinante. Se ligan reversiblemente

a complejos carbohidratos y a glicoproteínas

presentes en la superficie de células animales,

con los cuales muestran alta afinidad, mediante

sus receptores específicos expuestos

las lectinas:

resisten el rompimiento enzimático digestivo

Al ligarse a receptores de la superficie del tracto

digestivo provocan un deterioro en la pared

intestinal , afectando:

los procesos de absorción y transporte de nutrientes a

través de ella

a las células endocrinas y con ello a la producción

hormonal intestinal;

inhiben a las hidrolasas del borde de cepillo;

inducen cambios en el sistema local inmune y

afectan la ecología bacteriana del intestino,

incluido el intestino delgado, al incrementar la

adhesión y el crecimiento selectivo de ciertas cepas

causan hipertrofia e hiperplasia intestinales;

incrementan el metabolismo de poliaminos y

la síntesis de proteína de la mucosa;

Inhibidores proteolíticos: Son compuestos de

naturaleza proteica que inhiben la acción de las

enzimas cuya acción digestiva se enfoca hacia

las proteínas de la dieta.

Los más conocidos son los que reaccionan con

proteasas de serina, como la tripsina y la quimiotripsina

. Se identifican diez familias de

inhibidores de proteasas en función de la

secuencia de aminoácidos que las

conforman.

Las más ampliamente distribuidas, a

saber, las familias:

Bowman-Birk,

Kunitz y

de la papa-1.

Se les atribuye un efecto depresor del

crecimiento

Los inhibidores de proteasas se encuentran

presentes en la mayoría de las leguminosas.

Las de Glycine max han recibido gran atención

por la utilización generalizada de este

ingrediente, así como por su alto contenido.

Este efecto se observa si la semilla o la

harina son consumidas crudas.

PROTEÍNAS FUNCIONALES Y PÉPTIDOS

BIOACTIVOS

Son proteínas y péptidos que, además de

su valor nutricional por ser fuente de

aminoácidos, son capaces de ejercer

efectos biológicos específicos

Los péptidos bioactivos pueden atravesar el

epitelio intestinal y llegar a tejidos periféricos

vía circulación sistémica, pudiendo ejercer

funciones específicas a nivel local, tracto

gastrointestinal, y a nivel sistémico.

Los péptidos bioactivos podrían alterar el

metabolismo celular y actuar como

antioxidantes, antimicrobianos,

vasoreguladores, factores de crecimiento,

inductores hormonales y neurotransmisores

Peptido/proteina Semilla Actividad biológica Secuencia de

aminoacidos

Globulina 7S

cadena alfa

Soja Reducción de los niveles de

triglicérido y colesterol

Proteina de

almacenamiento

lupino Reducción de los niveles de

triglicérido y colesterol

Inhibidor de serin-

proteasa

Soja y pea Anticander, antiinflamatorio,

antiobesidad, antidegenerativo

Glicinina Soja hipocolesterolemica LPYPR

Inhibidor de

amilasa

Varias leguminosas Hipoglucemiante,

hipocolesterolemico,

antiobesidad

Conglutina gama Lupino

lectinas Varias leguminosas Anticancer

Péptido inhib idor

de ECA

Soja Hipotensor NWGPLV

Gliadina Trigo inmunomodulador IAP

Trigo Agonista opioide GYYPT

Trigo antioxidante

orizatensina Arroz inmunomodulador GYPMYPLR

Glutelinas Arroz Inhibidor de la ECA RPLKPW

Globulinas Amaranto

(seudocereal)

antioxidante