Le sostanze proteiche, note anche come proteine o protidi, sono i costituenti chimici più importanti degli organismi animali e vegetali. Esse costituiscono il materiale chimico sul quale si svolgono per la maggior parte i complessi fenomeni della vita.
Composizione delle Proteine
Tutte le sostanze proteiche sono costituite dai quattro elementi fondamentali: carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto. Quasi tutte le proteine contengono zolfo, alcune anche fosforo; poche altre contengono altri elementi, come il ferro nell'emoglobina.
Quando si riscaldano, si decompongono tutte a poco a poco, carbonizzandosi con sviluppo di gas, senza mostrare un netto punto di fusione. Alcune proteine sono solubili nell'acqua, altre sono invece affatto insolubili; alcune si disciolgono nelle soluzioni acquose di sali neutri oppure in soluzioni debolmente acide o alcaline.
Le soluzioni delle proteine sono sempre soluzioni colloidali. Alle proprietà colloidali delle sostanze proteiche è dovuta in gran parte l'importanza che hanno nella vita animale e vegetale. Dalle loro soluzioni le proteine possono essere fatte precipitare in opportune condizioni per aggiunta di certi sali neutri (solfato di sodio, solfato di ammonio, ecc.) in quantità conveniente.
Se si diluisce il liquido con acqua, il precipitato torna a disciogliersi. Se la salatura si fa a temperatura ordinaria, le proteine che si separano non sono affatto modificate perché dopo questa operazione esse conservano tutte le proprietà che avevano prima.
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Sotto l'influenza di svariati agenti fisici e chimici le proteine possono subire invece un cambiamento più o meno profondo: si trasformano in proteine denaturate. Una simile trasformazione avviene, per es., quando si riscalda una soluzione di una proteina. In queste condizioni (meglio di tutto a un determinato PH) molte proteine coagulano, cioè precipitano completamente dalle loro soluzioni. Le proteine coagulate non hanno più le stesse proprietà che avevano prima: esse sono cioè denaturate.
È importante notare che le proteine hanno proprietà acide e proprietà basiche nello stesso tempo: tanto con le basi quanto con gli acidi reagiscono formando sali. Ma il carattere acido e il carattere basico non sono sempre egualmente sviluppati nelle proteine. Mentre in alcune né il carattere acido né il carattere basico hanno una notevole prevalenza, in altre (per es., nelle protammine) prevale il carattere basico e in altre (per es., nelle globuline) prevale il carattere acido.
Anche certi acidi deboli (per es., l'acido tannico, l'acido picrico, l'acido fosfovolframico, ecc.) possono formare con le proteine composti salini, molti dei quali sono insolubili e servono qualche volta per la ricerca e per l'identificazione delle sostanze proteiche nei liquidi in cui sono contenute. In modo analogo i sali dei metalli pesanti (per es., solfato di rame, cloruro mercurico, nitrato d'argento, ecc.) possono far precipitare le proteine presenti in una soluzione allo stato di composti metallici insolubili (proteinati metallici).
Quando si tratta una proteina con un alcali forte a sufficiente concentrazione, essa passa in soluzione: neutralizzando la soluzione (che contiene un proteinato alcalino) si precipita la proteina denaturata (alcali-albumina o alcali-proteina). Per azione degli alcali o degli acidi in soluzione più concentrata oppure quando si riscaldano le soluzioni ottenute, la trasformazione che avviene non è più una semplice denaturazione: in tali condizioni la molecola proteica subisce un'idrolisi più profonda e si ottengono veri prodotti di scissione delle sostanze proteiche, cioè le albumose (o proteose) e i peptoni e infine, come prodotti ultimi di scissione, diversi amminoacidi, insieme con prodotti secondarî di decomposizione (acido solfidrico, ammoniaca, acido acetico, acido propionico, ecc.).
Ruolo degli Enzimi
Ma forse la funzione più importante delle proteine è quella regolatrice ed energetica svolta dagli enzimi, che agiscono accelerando le reazioni biologiche e trasformando reazioni lente in processi più veloci, con richieste energetiche più basse: agiscono quindi da catalizzatori. Gli enzimi si combinano con una sostanza specifica (detta substrato) che possiede una forma esattamente complementare alla parte di enzima in cui avvengono le reazioni (sito attivo). L'enzima non viene modificato né consumato dalla reazione, per cui alla fine di una reazione è pronto per la molecola di substrato successiva. Ne bastano, quindi, piccole quantità per controllare reazioni di un gran numero di molecole.
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L'attività enzimatica può essere influenzata da altre molecole. Esistono, infatti, sostanze in grado di inibirla e anche molecole in grado di attivare un enzima, aumentandone l'attività (molti farmaci e sostanze tossiche sono inibitori o attivatori enzimatici). Un esempio tipico sono i gas nervini, che inibiscono un enzima, l'acetilcolinesterasi, che non rimuove più l’acetilcolina, una sostanza che permette la trasmissione degli impulsi dal sistema nervoso al muscolo.
A Cosa Servono le Proteine?
Le proteine sono molecole biologiche fondamentali che svolgono una vasta gamma di funzioni nel corpo umano. La loro struttura unica a base di amminoacidi conferisce loro la capacità di agire come:
- Catalizzatori biologici: Gli enzimi accelerano le reazioni chimiche all’interno delle cellule.
- Componenti strutturali: Forniscono struttura e supporto ai tessuti e agli organi (es. collagene).
- Trasportatori: Trasportano molecole essenziali attraverso il corpo (es. emoglobina).
- Ormoni: Regolano i processi fisiologici nel corpo.
- Regolatori del sistema immunitario: Gli anticorpi neutralizzano gli agenti patogeni.
- Regolatori dell’espressione genica.
- Comunicazione cellulare: Trasmettono segnali tra le cellule.
Dove si Trovano le Proteine
Le proteine si trovano in una varietà di fonti alimentari sia di origine animale che vegetale.
Fonti di Proteine Animali
Le proteine animali sono considerate proteine di alta qualità perché contengono tutti gli amminoacidi essenziali di cui il nostro corpo ha bisogno:
- Carne: Manzo, pollo, tacchino, maiale e agnello.
- Pesce e frutti di mare: Salmone, tonno, sardine e merluzzo.
- Uova: Ricche di nutrienti essenziali come vitamina D, vitamina B12, selenio e colina.
- Latticini: Latte, yogurt e formaggi.
Fonti di Proteine Vegetali
Le proteine vegetali possono essere parte integrante di una dieta equilibrata:
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- Legumi: Fagioli, lenticchie e ceci.
- Soia: Tofu, tempeh e latte di soia.
- Cereali: Riso, quinoa, farro e avena.
- Noci e semi: Mandorle, noci, semi di chia e semi di lino.
Proteine Vegetali e Animali: Qual È la Differenza?
Le proteine in realtà sono tutte uguali per struttura e sono tutte composte da amminoacidi. La differenza tra proteine animali e proteine vegetali - sarebbe meglio dire “di origine animale e vegetale” - è data dalle caratteristiche degli alimenti che le contengono.
Innanzitutto, le proteine di origine vegetale non contengono tutti e venti gli amminoacidi di cui abbiamo bisogno. Questo non significa che non sia possibile consumare solo proteine vegetali, ma che servono alcune accortezze per assicurarsi di avere tutti gli aminoacidi a disposizione.
Un altro parametro che distingue le due provenienze si chiama biodisponibilità e si intende con questo termine quanto una proteina è capace di cedere i suoi amminoacidi alle nostre cellule e quanta percentuale di aminoacido viene ceduta all’organismo nei suoi elementi costituenti (azoto, per esempio). La biodisponibilità è legata a una caratteristica degli alimenti da cui provengono le proteine e quindi gli aminoacidi: la digeribilità.
Riassumendo, potremmo dire che le proteine di origine vegetale non siano sufficienti o adeguate al nostro fabbisogno, poiché non contengono tutti e venti gli amminoacidi e gli alimenti che le contengono hanno una digeribilità inferiore. Ovviare a questi inconvenienti è tuttavia semplicissimo: basta abbinare alcuni alimenti con proteine diverse, sempre di origine vegetale, che garantiscano una complementazione.
Il binomio pasta e legumi è un classico esempio di completamento: gli amminoacidi che mancano ai legumi sono presenti nella pasta e viceversa. Questo piatto, semplice e facile da preparare, contiene quindi proteine che nel complesso forniscono una composizione di amminoacidi simile a quella della carne o del pesce.
Valore Biologico delle Proteine
Il valore biologico (VB) di una proteina è stimato in base al contenuto di amminoacidi essenziali (AAE): più l’alimento proteico presenta una distribuzione amminoacidica simile a quella del corpo umano più il valore biologico è elevato. L’efficienza della biosintesi è ottimale quando tutti gli aminoacidi sono disponibili nello stesso momento e in quantità opportuna: se gli AAE non vengono introdotti in un quantitativo adeguato la sintesi proteica non avviene in modo efficiente perchè non può sintetizzarli e la “catena di produzione” proteica risulta bloccata.
Un indice più utilizzato e che considera la digeribilità è quello della utilizzazione proteica netta (NPU): azoto trattenuto dall’organismo/azoto ingerito; in una scala da 1 a 100, solo poche proteine hanno un valore superiore a 90 (come l’uovo).
Più una proteina assomiglia per composizione amminoacidica a quelle del corpo umano e più essa è considerata “utile” perchè completa dal punto di vista del fabbisogno organico.
Integratori di Proteine
Gli integratori alimentari di proteine sono diventati sempre più diffusi come un modo comodo per aumentare l’apporto proteico nella dieta. Esistono diverse tipologie di integratori di proteine disponibili, che variano per provenienza, concentrazione e formato.
Provenienza degli Integratori di Proteine
- Provenienza animale: Siero di latte, caseina e proteine dell’uovo.
- Provenienza vegetale: Piselli, riso, soia, canapa e altri vegetali.
Tipologie di Integratori di Proteine
- Proteine isolate: Contengono una concentrazione molto elevata di proteine, spesso intorno al 90-95%.
- Proteine concentrate: Contengono una percentuale inferiore di proteine e una quantità leggermente maggiore di carboidrati e grassi.
- Proteine idrolizzate: Sono state sottoposte a un processo di idrolisi, che consiste nella rottura delle proteine in peptidi più piccoli per una migliore digeribilità.
Formato degli Integratori di Proteine
- Proteine in polvere: Solitamente miscelate con acqua, latte o altri liquidi.
- Barrette proteiche: Offrono una miscela di proteine, carboidrati e grassi.
- Bevande proteiche: Disponibili in forma liquida e possono contenere proteine del siero di latte, proteine vegetali o altre fonti proteiche.
Tabella Riassuntiva delle Fonti di Proteine
| Fonte di Proteine | Esempi | Valore Biologico | Note |
|---|---|---|---|
| Animali | Carne, pesce, uova, latticini | Alto | Contengono tutti gli amminoacidi essenziali |
| Vegetali | Legumi, soia, cereali, noci e semi | Variabile | Possono richiedere combinazioni per ottenere tutti gli amminoacidi essenziali |
| Integratori | Siero del latte, caseina, proteine dell'uovo, piselli, riso, soia | Variabile | Concentrazione e formato variabili |