Le informazioni contenute nel DNA vengono utilizzate dalla cellula per sopravvivere ed esercitare le proprie funzioni attraverso la sintesi delle proteine, macromolecole che svolgono molti ruoli biologici (strutturale, catalitico, regolatorio…). Il passaggio dal gene all'unità funzionale del DNA alla proteina avviene in due fasi: la trascrizione del DNA genera l’RNA, e la traduzione dell’RNA porta alla sintesi della proteina.
Possiamo immaginare il DNA come il manuale di istruzioni della cellula, diviso in capitoli, i geni. È stato stimato che il genoma umano contenga circa 20.000 sequenze che forniscono alla cellula le istruzioni per sintetizzare proteine (in gergo si dice che “codificano una proteina”). La porzione di DNA non codificante è enorme e il suo ruolo non è ancora ben compreso. Si ipotizza che buona parte di questo abbia funzioni regolatorie ed è noto che i telomeri, porzioni di DNA non codificante poste alla fine dei cromosomi, servono a proteggere il DNA.
Trascrizione del DNA: L'Ordine di Produzione
Non tutte le proteine vengono sintetizzate in ogni cellula e/o in ogni momento. Il primo passaggio nella sintesi di una proteina consiste nella trascrizione del DNA, che possiamo considerare come un “ordine di produzione”. In questo processo, la sequenza del gene viene copiata mediante la sintesi di una molecola di acido ribonucleico (RNA).
Come il DNA, l’RNA è costituito da nucleoidi contenenti un gruppo fosfato, uno zucchero (il ribosio) e una base azotata (adenina, citosina, guanina e uracile [U], questo ultimo in sostituzione della timina presente nel DNA). Similmente a quanto avviene nella duplicazione, un filamento di DNA funge da stampo per la sintesi del nuovo acido nucleico: il filamento di RNA è quindi complementare al filamento di DNA.
L’enzima chiave della trascrizione è l’RNA polimerasi. Questo enzima, assieme a proteine accessorie, si lega al DNA in corrispondenza di una zona a monte del gene che deve essere trascritto, chiamata promotore. Sequenze chiamate enhancer controllano l’attivazione della trascrizione. Man mano che la doppia elica di DNA si svolge, l’RNA polimerasi aggiunge nucleotidi al filamento di RNA; la sintesi avviene in direzione 5’-3’.
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Nelle cellule umane esistono tre tipi di RNA polimerasi:
- L’RNA polimerasi II sintetizza l’RNA messaggero (mRNA) che codifica la sequenza della proteina.
- L’RNA polimerasi I e III sintetizzano l’RNA ribosomiale (rRNA) e l’RNA transfer (tRNA) coinvolti nel processo di traduzione.
Una sequenza di stop segnala alla polimerasi quando interrompere la sintesi dell’RNA. L’RNA messaggero subisce poi un processo di maturazione, in cui vengono eliminate alcune sequenze intercalanti (introni) e mantenute solo le sequenze codificanti (esoni); l’RNA maturo è perciò più corto di quello appena sintetizzato (pre-mRNA). Grazie al processo di splicing, da un singolo trascritto possono essere generati più mRNA maturi che codificano forme alternative di una stessa proteina.
Traduzione dell'RNA: L'Assemblaggio nei Ribosomi
Quando la cellula è in possesso dell’ordine di produzione (mRNA), può inviarlo alle fabbriche delle proteine, i ribosomi. È in questi organelli, costituiti da proteine e rRNA e localizzati nel citoplasma, che avviene l’assemblaggio della proteina. Il processo di traduzione dell’RNA si basa sull’esistenza di un codice genetico che mette in relazione la sequenza del DNA con la sequenza degli amminoacidi, le unità base delle proteine.
Esistono 20 tipi di amminoacidi (leucina, glicina, metionina…). Una sequenza di tre nucleotidi è detta codone e codifica l’informazione per un singolo amminoacido. Il codice è ridondante: più codoni possono codificare per lo stesso amminoacido. Un esempio per chiarire: sia il codone AAA che il codone AAG codificano per la lisina, ma sia il codone AAA sia il codone AAG codificano solo per la lisina. Esistono 3 codoni di stop, che segnalano la fine della sequenza codificante.
Gli amminoacidi arrivano nel ribosoma trasportati dai tRNA. Una porzione del tRNA (anticodone) si appaia al codone corrispondente e permette che sia il corretto amminoacido a legarsi alla catena di amminoacidi nascente. Mutazioni nella sequenza nucleotidica portano a mutazioni nella sequenza amminoacidica della proteina.
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Tipologie di Integratori Proteici
Esistono diverse tipologie di integratori proteici, ciascuna con caratteristiche specifiche:
- I gainer: sono dei mix di proteine e glucidi. L'obiettivo di questo prodotto è quello di apportare una grande quantità di calorie per favorire l'aumento della massa.
- La proteina whey: è un siero di latte e viene chiamata anche proteina del latticello. È costituita al 20% da proteine del latte. Si tratta di una proteina ad alta digeribilità e con un'alta percentuale di amminoacidi ramificati. È una proteina ad assimilazione rapida e ha un effetto piuttosto anabolizzante. Si distingue in:
- Il concentrato di whey: questo prodotto contiene circa 80g di proteine per 100g di polvere.
- L'isolato di whey: questo prodotto contiene 90g di proteine per 100g o più di polvere.
- L'idrolizzato di whey: questo prodotto contiene circa l'80% di peptidi (piccole proteine). È il prodotto che viene assimilato più rapidamente.
- La whey bio-attiva: Di solito si tratta di whey arricchite con peptidi con proprietà specifiche per la crescita muscolare.
- La caseina: è l'altro componente del latte e costituisce l'80% delle proteine del latte. La caseina è una proteina ad assimilazione lenta, con un effetto piuttosto anticatabolico. Si distingue in:
- Il caseinato di calcio: Di solito è un prodotto concentrato. In questo caso la caseina è denaturata ed ha perso la sua configurazione (le micelle) e quindi viene assorbita meno bene.
- La caseina micellare: è una sorta di caseina isolata. La proteina viene preservata, permettendo una lenta diffusione degli amminoacidi. Si trova anche nelle proteine del latte intero.
- Le proteine di soia: sono proteine utilizzate principalmente dai vegetariani e dai vegani, con proprietà piuttosto anticataboliche.
- Gli amminoacidi: vengono assorbiti relativamente in fretta, fatto che conferisce loro una proprietà leggermente anabolica, sebbene questa rimanga molto debole. Gli amminoacidi ramificati (BCAA) ottimizzano il recupero e l'aumento di massa muscolare se utilizzati durante l'attività.
Tabella Riassuntiva delle Proteine Whey
| Tipo di Proteina Whey | Contenuto Proteico (per 100g) | Caratteristiche |
|---|---|---|
| Concentrato di Whey | Circa 80g | Contenuto proteico standard |
| Isolato di Whey | 90g o più | Elevata concentrazione proteica |
| Idrolizzato di Whey | Circa 80% peptidi | Assimilazione molto rapida |
| Whey Bio-attiva | Varia | Arricchita con peptidi per la crescita muscolare |
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