Amminoacidi e Proteine: Una Relazione Essenziale per la Salute

Almeno una volta nella vita tutti ci siamo chiesti: “Ma cosa sono gli amminoacidi essenziali?”. Se per te il momento di questa domanda è arrivato ora, ecco una panoramica semplice di cosa sono gli amminoacidi essenziali, quanti sono e - soprattutto - a cosa servono.

Che cosa sono gli aminoacidi?

Gli aminoacidi (o amminoacidi) sono l'unità strutturale primaria delle proteine. Dal punto di vista chimico l'aminoacido è un composto organico contenente un gruppo carbossilico (COOH) ed un gruppo aminico (NH2). Oltre a questi due gruppi ogni aminoacido si contraddistingue dagli altri per la presenza di un residuo (R) conosciuto anche con il nome di catena laterale dell'aminoacido.

Che cosa sono gli amminoacidi essenziali?

Lasciando da parte le definizioni chimiche, possiamo definire gli amminoacidi essenziali come le uniche sostanze che compongono la struttura delle proteine che non possono essere sintetizzate dal nostro corpo.

Quanti sono gli amminoacidi essenziali?

Gli amminoacidi proteinogenici - cioè che sono utilizzati per la costruzione delle proteine - sono 20. Ma solo 9 di questi sono amminoacidi essenziali, perché solo 9 non possono essere prodotti dal nostro corpo in maniera autonoma.

Le proteine sono nutrienti base per l’organismo umano: per far sì che il nostro corpo sia in grado di sintetizzarle e ne abbia a disposizione nella quantità giusta, è importante assumere gli amminoacidi essenziali con dieta o integrazione.

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Nella sintesi proteica intervengono solo venti dei diversi aminoacidi esistenti in natura (attualmente oltre cinquecento). Dal punto di vista nutrizionale questi aminoacidi possono essere a loro volta divisi in due grandi gruppi: quello degli aminoacidi essenziali e quello degli aminoacidi non essenziali. Sono definiti essenziali quegli aminoacidi che l'organismo umano non riesce a sintetizzare in quantità sufficiente a far fronte ai propri bisogni.

Per l'adulto sono otto e più precisamente: fenilalanina, isoleucina, lisina, leucina, metionina, treonina, triptofano e valina. Sono considerati aminoacidi semiessenziali la cisteina e la tirosina, in quanto l'organismo li può sintetizzare a partire da metionina e fenilalanina. Sono definiti aminoacidi condizionatamente essenziali (arginina, glicina, glutammina, prolina e taurina) quegli aminoacidi che ricoprono un ruolo fondamentale nel mantenimento dell'omeostasi e delle funzioni dell'organismo in determinate situazioni fisiologiche.

Aminoacidi essenziali: quali sono e dove si trovano

Sapere quali sono gli amminoacidi essenziali è importante, ma lo è ancora di più conoscere gli alimenti che li contengono. Gli amminoacidi essenziali sono: fenilalanina, isoleucina, istidina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano e valina.

Tutti gli amminoacidi essenziali possono essere assunti da una proteina completa. Le proteine complete sono contenute quasi sempre in alimenti animali.

Tra gli alimenti più ricchi di proteine complete - dette anche nobili - troviamo:

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• manzo
• pollo e tacchino
• coniglio
• tonno
• sgombro
• uovo

Nell’uovo, in particolare nell’albume, troviamo la proteina completa con il più alto valore biologico: l’albumina. L’albumina contiene tutti gli amminoacidi essenziali e può essere facilmente assimilata e utilizzata dal nostro corpo per strutturare le proteine.

Perché è proprio a questo che servono gli amminoacidi essenziali!

A cosa servono gli aminoacidi essenziali?

Gli amminoacidi essenziali contribuiscono con vari ruoli, alla salute di muscoli, ossa e tessuti e al buon funzionamento del nostro corpo.

Quando assumerli e come?

Aminoacidi EAA vs BCAA

EAA in inglese significa niente più di Essential Amino Acid. Ma ci sono tre EEA che hanno caratteristiche speciali e per questo vengono raggruppati nella definizione di BCAA - branched chain amino acids (aminoacidi a catena ramificata). I BCAA sono leucina, isoleucina e valina.

Cosa cambia?

Gli amminoacidi BCAA si differenziano, nel gruppo degli amminoacidi EAA - di cui fanno parte - per due ragioni:

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• la loro struttura ramificata
• la capacità di essere assimilati direttamente dall’intestino senza dover passare dal fegato

Questo li rende migliori per aumentare la massa muscolare?

Gli aminoacidi ramificati BCAA trovano quindi grande applicazione in ambito sportivo, perché coinvolti nella prevenzione e protezione dei muscoli prima, nella fase di lavoro e superlavoro muscolare durante lo sforzo, e di ricostruzione e recupero dopo. La sostanziale differenza con gli altri tipi di aminoacidi essenziali sta nella fase di metabolizzazione: mentre gli altri, infatti, vengono sintetizzati già nell’intestino, i ramificati proseguono il loro “percorso” fino ai muscoli andando a sostenere la funzione plastica di ricostruzione del tessuto e della massa muscolare.

In molti sportivi e soprattutto nei bodybuilder, gli aminoacidi introdotti con il solo cibo possono non bastare a soddisfare il fabbisogno , ed è per questo che è necessario puntare all’integrazione nutrizionale.

• Leucina: latte, mais, pollo e uova sono le fonti principali di questo aminoacido che, a differenza degli altri AEE, si trova anche nei cereali e nei legumi che di solito ne sono poveri. Si può trovare anche in ricotta, sesamo, arachidi, lenticchie e pesce. Svolge un ruolo importante a livello muscolare perché accresce la resistenza.
• Isoleucina: è strettamente legata al fabbisogno di glucosio: in caso di carenza di glucosio dovuta, ad esempio, ad un’intensa attività fisica l’isoleucina viene utilizzata come fonte energetica sostitutiva. È in grado di stimolare le cellule che producono insulina: è pertanto ideale per i soggetti diabetici.
• Valina: svolge importanti funzioni di ricostruzione dei tessuti , soprattutto muscolari, motivo per il quale è particolarmente adatta nell’impiego sportivo laddove questo comporta uno sforzo fisico consistente e particolarmente degenerativo per i muscoli. Il rapido assorbimento da parte dell’intestino la rende quasi immediatamente disponibile.

Nel mercato degli integratori, l’azienda produttrice ha realizzato i BCCA con un rapporto in merito ai tre amminoacidi essenziali , differente. Quando parliamo di BCAA in rapporto 2:1:1 o 8:1:1, in realtà a cosa ci stiamo riferendo ? Semplicemente alle parti dei tre amminoacidi essenziali contenuti in ogni compressa.

• BCAA pre-workout e during-workout: In questo caso si punta a ottenere maggior energia, e non puntare prettamente sul recupero muscolare.

La regola generale è quindi che più aumenta il valore della leucina, migliore sarà la sintesi proteica ed il recupero e quindi l’assunzione preferibile sarà a fine allenamento (o durante), mentre minore è la leucina e maggiormente preferibile sarà l’assunzione prima dell’allenamento per avere maggiore energia.

Proteine: Funzioni e Struttura

La principale funzione degli aminoacidi è quella di costituire le proteine che sono delle strutture complesse che svolgono moltissime funzioni all’interno dell’organismo. Gli aminoacidi che sono alla base della sintesi proteica sono 20 e, a seconda di come si legano tra di loro in termini di numerosità e ordine, danno origine a determinate proteine. Alcune tra le proteine più conosciute, ad esempio, sono l’insulina, l’emoglobina, la cheratina, gli anticorpi.

Costituiscono alcuni ormoni (es. Trasportano altre molecole. Si trovano negli spazi intercellulari (al di fuori della cellula) e contribuiscono alla costruzione di strutture di sostegno.

Gli aminoacidi, però, anche considerati come molecola a sè stante hanno un ruolo. Quando il numero degli aminoacidi è relativamente piccolo la struttura viene definita oligopeptide, mentre se invece sono tanti polipeptide.

Fa riferimento a come la molecola lineare si ripiega su stessa in base alle interazioni tra aminoacidi.

Perchè avvenga la sintesi proteica muscolare servono tutti gli aminoacidi, in particolare quelli essenziali (AAE).

1. Per quanto riguarda la qualità, i prodotti (alimenti e integratori) di origine animale hanno uno spettro amminoacidico completo perciò non c’è bisogno di aggiungere anche l’assunzione di singoli aminoacidi, aminoacidi essenziali o BCAA (aminoacidi ramificati).
2. In riferimento all’introito proteico giornaliero, invece, va detto che non è un singolo pasto e le proteine presenti in questi che determinano o meno la crescita muscolare. Ciò che conta è, infatti, la quantità di proteine che assumi in totale durante la giornata. Il timing proteico è meno impattante in termini di risultati sulla sintesi proteica rispetto alla quantità totale di proteine assunte tramite i pasti fatti durante la giornata.

E’ quindi utile assumere 20-40 g di proteine ad elevato valore biologico, una quantità che è sufficiente a massimizzare la proteosintesi.

Tra aminoacidi e proteine, non c’è in termini assoluti uno meglio dall’altro, perchè dipende sempre dal contesto in cui sono inseriti.

Proteine Complete e Aminoacido Limitante

Si possono definire complete o nobili quelle proteine che contengono tutti gli AA essenziali in quantità e in rapporti equilibrati. In generale le proteine animali sono complete e quelle vegetali sono incomplete.

AMINOACIDO LIMITANTE: di una proteina o di una miscela proteica è l'aminoacido essenziale carente o del tutto assente che limita l'utilizzo di tutti gli altri aminoacidi anche se presenti in eccesso rispetto ai bisogni. Come abbiamo visto nelle proteine di origine vegetale questo aminoacido non è in genere sufficiente a garantire il fabbisogno e dev'essere introdotto tramite l'abbinamento con altri cibi.

INDICE CHIMICO: è dato dal rapporto tra la quantità di un dato aminoacido in un grammo della proteina in esame e la quantità dello stesso aminoacido in un grammo della proteina di riferimento biologica (dell'uovo). Più è alto questo indice e maggiore sarà la percentuale di aminoacidi essenziali.

Funzioni degli Aminoacidi Oltre la Sintesi Proteica

La funzione primaria degli aminoacidi è quella di intervenire nella sintesi proteica, necessaria per far fronte ai processi di rinnovamento cellulare dell'organismo. Oltre a quelli coinvolti nella sintesi delle proteine, molti altri aminoacidi svolgono funzioni molto importanti. creatina (utile per incrementare capacità e potenza anaerobica alattacida e lattacida) e la carnitina che facilita il trasporto dei lipidi all'interno del mitocondrio).

eccezione è rappresentata dai muscoli, dove una piccola aliquota di amminoacidi viene continuamente catabolizzata a scopo energetico.

possono indurre uno stato di malnutrizione. In linea di massima, le proteine animali sono complete, mentre quelle vegetali non lo sono. I cereali, per esempio, contengono poca lisina, mentre i legumi sono poveri di metionina.

Fabbisogno Proteico e Stress

Il fabbisogno proteico varia in base alle diverse condizioni, fisiologiche o patologiche, del soggetto. Aumenta, per esempio, durante la crescita, in gravidanza, durante l'allattamento, in seguito a traumi, ustioni, emorragie, interventi chirurgici e altri stress psicofisici.

Lo stress fa aumentare il fabbisogno di proteine, andando a stimolare la secrezione di ACTH da parte dell'adenoipofisi. Quest'ormone, detto adrenocorticotropo, aumenta la produzione di cortisolo a livello della corteccia surrenale. Tra le varie funzioni del cortisolo, vi è anche quella di aumentare il catabolismo proteico.

Gli amminoacidi derivanti dalla demolizione delle proteine vengono in gran parte indirizzati alla gluconeogenesi epatica, con lo scopo di sintetizzare il glucosio che cervello e globuli rossi utilizzeranno a scopi energetici.

Negli sportivi, il fabbisogno proteico è maggiore, in quanto necessario all'aumento o al mantenimento delle masse muscolari, al rimpiazzo delle proteine catabolizzate per produrre energia e per compensarne l'usura.

Proteina Ideale e Amminoacido Limitante nell'Alimentazione dei Suini

Nei suini, la deposizione proteica associata principalmente alla crescita muscolare ("tessuto magro") richiede l'apporto, la digestione e la metabolizzazione delle proteine come fornitore di aminoacidi (AA). Pertanto, definiamo Essenziali quegli AA che non vengono sintetizzati dall'organismo animale o non lo fanno in quantità o tasso sufficienti a soddisfare i fabbisogni e, pertanto, devono essere forniti con il mangime (Wang et al. 2014).

Quando un Amminoacido Essenziale non viene fornito in quantità adeguate nella dieta, la sintesi proteica è limitata alla disponibilità di quell’AA. Un modo per descrivere un Amminoacido Limitante è utilizzare il concetto di "barile di Liebig" basato su una funzione minima di Michaelis-Menten (Figura 1). La proteina è il barile di Liebig e gli amminoacidi sono le singole doghe che compongono il barile. Quando una doga è più corta delle altre, la botte può essere riempita solo fino al livello della doga più corta. In altre parole, quando un amminoacido essenziale è carente, le proteine possono essere sintetizzate solo al livello di disponibilità di quell’Amminoacido Limitante, il primo che limita l’utilizzo del resto.

Gli amminoacidi somministrati in eccesso verranno deaminati e l'urea risultante verrà escreta nelle urine (con un dispendio energetico legato al processo di deaminazione). Trovare un buon equilibrio tra l’offerta di AA e i fabbisogni o le raccomandazioni degli AA è importante per ragioni fisiologiche, metaboliche e produttive.

In queste condizioni, il fabbisogno di AA in termini di proteine ideali è espresso in relazione al fabbisogno di Lys (prendendo il fabbisogno di Lys DIS = 100%).

Struttura delle Proteine

Le proteine sono molecole biologiche che costituiscono oltre il 50% di tutto il materiale organico presente in ciascuna cellula, sono soggette ad un continuo rinnovamento mediante la loro demolizione e ricostruzione (turnover proteico), attraverso il quale l'organismo rinnova ininterrottamente le proprie proteine usurate, riciclando i loro componenti, gli aminoacidi, rimasti ancora integri, con un rinnovamento pari a 4 grammi di proteine per ogni kg di peso corporeo rinnovati quotidianamente: mediante il turnover proteico l'organismo adegua la sintesi proteica alle sue esigenze, utilizzando gli aminoacidi originati dalla demolizione delle proteine ingerite, e riassemblandoli per ricostituire le proprie peculiari proteine, che necessitano al corpo.

Parte degli aminoacidi vengono tuttavia distrutti ed eliminati, insieme a proteine provenienti da vari distretti del corpo: con le feci da cibo non totalmente digerito, dallo sfaldamento costante della pelle e dalla perdita fisiologica quotidiana dei capelli, fino a perdere dai 20 a 80 grammi al giorno.

Anche la struttura portante delle singole cellule, chiamata citoscheletro (dal greco cytos = cellula), è formata da proteine, ne determina la forma, che è variabile, e ne consente il movimento.

Classificazione delle Proteine in Base alla Funzione

In modo schematico possiamo suddividere le proteine, in base alla loro funzione, in:

• proteine di deposito: svolgono la funzione di immagazzinare sostanze utili, come ad esempio la ferritina, la proteina che cattura il ferro originato dalla distruzione dei globuli rossi ormai vecchi, oppure le proteine che alimentano l'embrione nella cellula uovo (es. il tuorlo d'uovo), o nell'embrione dei semi dei vegetali, ecc.
• proteine strutturali: danno struttura e supporto a tutto l'organismo, come il collagene presente nelle ossa, nei tendini, nei tessuti connettivi, o la cheratina di pelle, capelli e unghie, l'elastina che dà elasticità ai tessuti polmonari e alle pareti dei vasi sanguigni, ecc.
• proteine contrattili: come l'actina e la miosina dei muscoli, che consentono la contrattilità delle fibrille muscolari, permettendone l'accorciamento (con successivo ri-allungamento) per compiere il movimento muscolare.
• proteine catalitiche: presenti negli enzimi, sono sostanze indispensabili che agiscono da catalizzatori (= fattori acceleranti o ritardanti le reazioni chimiche) biologici nelle reazioni che determinano la scomposizione e la trasformazione di altre molecole (senza gli enzimi, che sono particolarmente specifici, tali reazioni sarebbero impossibili all'interno di un organismo vivente), come ad esempio gli enzimi digestivi.
• proteine di trasporto: come l'emoglobina, che nei globuli rossi si lega all'ossigeno o all'anidride carbonica, trasportandoli rispettivamente ai tessuti, o ai polmoni.
• proteine contenute nelle membrane cellulari: regolano selettivamente i flussi fra le sostanze presenti nella cellula e la matrice extracellulare.
• proteine messaggere: come quelle contenute negli ormoni che fungono da messaggeri delle varie attività dell'organismo, mediante segnali biochimici che ne influenzano e regolano l'attività.

Digestione e Sintesi delle Proteine

Le proteine ingerite con gli alimenti vengono scisse mediante la digestione nei componenti di base, gli aminoacidi, che l'organismo utilizza attraverso il suo metabolismo per sintetizzare le proprie specifiche proteine, peculiari per ciascun organismo e differenti da quelle di ogni altro essere vivente.

La sintesi delle proteine in un organismo avviene in ogni cellula mediante l'unione di vari aminoacidi in successione, secondo uno schema, un modello, predeterminato geneticamente dal DNA cellulare (unico, esclusivo e irripetibile di quell'organismo), che contiene le informazioni genetiche necessarie alla biosintesi di RNA e proteine, molecole fondamentali per l'adeguata crescita e il corretto funzionamento di quasi tutti gli organismi viventi.

La sequenza di aminoacidi (polipeptide) generata a seguito dell'informazione genetica fornita dal DNA e "tradotta" dalla molecola intermedia di mRNA (RNA messaggero), forma le proteine distintive e caratteristiche per ciascun organismo.

Aminoacidi Essenziali e Non Essenziali

Gli aminoacidi codificati dal codice genetico umano sono 20, suddivisi in aminoacidi essenziali e aminoacidi non essenziali. Gli aminoacidi essenziali sono così definiti perché il nostro organismo non è in grado di biosintetizzarli autonomamente, ma è indispensabile il loro apporto dall'esterno con gli alimenti: una proteina che contiene tutti gli aminoacidi essenziali è definita ad alto "Valore Biologico" (VB), cioè completo e superiore dal punto di vista nutrizionale.

Gli aminoacidi essenziali per un organismo adulto sono 8: fenilalanina, treonina, triptofano, metionina, lisina, leucina, isoleucina, valina. Fra essi, tre particolari aminoacidi essenziali, cioè leucina, isoleucina, valina, sono definiti "Aminoacidi Ramificati" (BCAA, Branched-Chain Amino Acid), poiché la loro struttura chimica forma delle ramificazioni; essi rappresentano circa il 35% degli aminoacidi essenziali presenti nelle proteine muscolari, ne migliorano il trofismo, poiché pervengono preferibilmente al tessuto muscolare, regolandone le funzioni biosintetiche, caratteristica che ne ha stimolato il grande uso in ambito sportivo per il loro ruolo metabolico, di regolazione sia della fase catabolica e soprattutto di quella anabolica.

Gli aminoacidi ramificati svolgono un ruolo significativo anche in alcune situazioni patologiche, o in caso di grandi traumi e ustioni, per favorire la rigenerazione dei tessuti grandemente danneggiati, visto il loro elevato turnover proteico.

I 12 aminoacidi non essenziali sono sintetizzati dall'organismo "ex novo" a partire da sostanze quaternarie più semplici; essi sono alanina, arginina, acido aspartico, cisteina, acido glutammico, glicina, prolina, serina, tirosina, asparagina, istidina, glutammina. Due di tali aminoacidi, l'arginina e l'istidina, da alcuni autori sono ritenuti essenziali, ma solo durante la fase della crescita, anche se altri autori li ritengono essenziali anche nell'adulto. Sono considerati semi-essenziali la cisteina e la tirosina, perché l'organismo li può sintetizzare a partire da altri aminoacidi (metionina e fenilalanina)

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