Le proteine: struttura, funzione e importanza nutrizionale

Indice

1. Importanza delle proteine
2. Specificità delle proteine
3. Struttura delle proteine
4. Funzioni delle proteine strutturali
5. Sintesi degli aminoacidi
6. Contenuto proteico negli animali
7. Aminoacidi essenziali

Importanza delle proteine

Le proteine sono delle sostanze altamente complessa presente in tutti gli organismi viventi. Hanno un grande valore nutrizionale e sono direttamente coinvolte nei processi chimici essenziali per la vita . L'importanza delle proteine fu riconosciuta dai chimici all'inizio del XIX secolo, tra cui il chimico svedese Jöns Jacob Berzelius , che nel 1838 coniò il termine proteina , una parola derivata dal greco prōteios, che significa "mantenere il primo posto".

Specificità delle proteine

Le proteine sono specifiche per ogni specie quindi sono differenti tra una specie e l’altra.

Sono anche specifici per organo: ad esempio all'interno di un singolo organismo, le proteine muscolari differiscono da quelle del cervello e fegato.
Una molecola proteica è molto grande rispetto alle molecole di zucchero o sale ed è composta da molti “mattoncini” chiamati aminoacidi che si uniscono per formare lunghe catene. Esistono circa 20 diversi aminoacidi che si trovano naturalmente nelle proteine. Le proteine con funzioni simili hanno composizione e sequenza di amminoacidi simili . Sebbene non sia ancora possibile spiegare tutte le funzioni di una proteina dalla sua sequenza di aminoacidi, correlazioni stabilite tra struttura e funzione possono essere attribuite alle proprietà degli aminoacidi che compongono le proteine.

Struttura delle proteine

Per quanto riguarda la struttura, la maggior parte delle proteine si piega in strutture 3D. La forma in cui una proteina si piega naturalmente è definita conformazione nativa. Sebbene molte proteine possano essere ripiegate semplicemente attraverso le proprietà chimiche dei loro aminoacidi, altre richiedono l'aiuto di chaperoni molecolari per ripiegare nei loro stati nativi. Infatti esistono quattro aspetti distinti della struttura di una proteina.

• Struttura primaria: rappresenta la sequenza aminoacidica. Una proteina è una poliammide.

• Struttura secondaria: consiste nel ripetere regolarmente le strutture locali stabilizzate da legami idrogeno. Gli esempi più comuni sono l' elica α , il foglio β e le svolte . Poiché le strutture secondarie sono locali, nella stessa molecola proteica possono essere presenti molte regioni di diversa struttura secondaria.

• Struttura terziaria: rappresenta la forma complessiva di una singola molecola proteica; la relazione spaziale delle strutture secondarie tra loro. La struttura terziaria è generalmente stabilizzata da interazioni non locali. Tale struttura è ciò che controlla la funzione di base della proteina.

• Struttura quaternaria: rappresenta la struttura formata da diverse molecole proteiche (catene polipeptidiche), di solito chiamate subunità proteiche in questo contesto, che funzionano come un singolo complesso proteico.

Le proteine non sono molecole interamente rigide. Infatti le proteine possono spostarsi tra diverse strutture correlate mentre svolgono le loro funzioni. Nel contesto di questi riarrangiamenti funzionali, queste strutture terziarie o quaternarie sono di solito chiamate " conformazioni " e le transizioni tra loro sono chiamate cambiamenti conformazionali. Inoltre le proteine possono subire anche variazioni nella struttura attraverso le vibrazioni termiche e la collisione con altre molecole.

Funzioni delle proteine strutturali

Le proteine strutturali conferiscono rigidità a componenti biologici altrimenti fluidi. La maggior parte delle proteine strutturali sono proteine fibrose ; per esempio, il collagene e l' elastina sono componenti critici del tessuto connettivo come la cartilagine e la cheratina si trova in strutture dure o filamentose come capelli, unghie, piume, zoccoli e alcuni gusci di animali. Alcune proteine globulari possono anche svolgere funzioni strutturali, ad esempio actina e tubulina sono globulari e solubili come monomeri, ma polimerizzano per formare fibre lunghe e rigide che compongono il citoscheletro , che consente alla cellula di mantenere la sua forma e dimensione.

Altre proteine che servono funzioni strutturali sono proteine motrici come miosina , chinesina , e dineina , che sono in grado di generare forze meccaniche. Queste proteine sono fondamentali per la motilità cellulare di organismi monocellulari. Generano anche le forze esercitate dalla contrazione dei muscoli e svolgono ruoli essenziali nel trasporto intracellulare.

Sintesi degli aminoacidi

Le piante possono sintetizzare tutti gli aminoacidi, mentre gli animali non possono, anche se tutti sono essenziali per la vita. Le piante possono crescere in un terreno contenente nutrienti inorganici che forniscono azoto, potassio e altre sostanze essenziali per la crescita. Usano l' anidride carbonica nell'aria durante il processo di fotosintesi per formare composti organici come i carboidrati . Gli animali, tuttavia, devono ottenere nutrienti organici da fonti esterne. Poiché il contenuto proteico della maggior parte delle piante è basso, gli animali richiedono quantità molto elevate di materiale vegetale, come i ruminanti(ad es. mucche), che mangiano solo materiale vegetale per soddisfare il fabbisogno di aminoacidi. Gli animali non ruminanti, compresi gli esseri umani, ottengono proteine principalmente dagli animali e dai loro prodotti, ad esempio carne, latte e uova. I semi di legumi vengono sempre più utilizzati per preparare alimenti ricchi di proteine a basso costo.

Contenuto proteico negli animali

Il contenuto proteico degli organi animali è generalmente molto più elevato di quello del plasma sanguigno . I muscoli, ad esempio, contengono circa il 30 percento di proteine, il fegato dal 20 al 30 percento e i globuli rossi al 30 percento. Percentuali più elevate di proteine si trovano in capelli, ossa e altri organi e tessuti a basso contenuto di acqua . La quantità di aminoacidi e peptidi liberi negli animali è molto più piccola della quantità di proteine

Aminoacidi essenziali

Inoltre non tutti gli amminoacidi che costituiscono le proteine possono essere sintetizzati dal corpo, alcuni devono essere ottenuti con la dieta. Infatti I nove aminoacidi che gli umani non possono produrre da soli sono chiamati aminoacidi essenziali e sono: istidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano e valina.

Gli alimenti proteici che contengono tutti gli aminoacidi essenziali sono chiamati proteine complete che includono carne e latticini, quinoa, semi di canapa, semi di chia e soia.

per approfondimenti vedi anche:

Che cosa sono le proteine