Le proteine sono (dopo l’acqua) le molecole biologiche più abbondanti nel corpo umano e in tutti gli organismi viventi; si trovano in tutte le cellule e costituiscono almeno il 50% del loro peso secco. Queste macromolecole ubiquitarie costituiscono circa i tre quarti del peso secco della maggior parte dei tessuti animali e di conseguenza sono coinvolte nella struttura e nelle funzioni di ciascun organismo vivente.
Il termine "proteina" deriva dal greco "protos", che significa "primo" o "di primaria importanza", proposto da J.J. Berzelius e adottato per la prima volta dal chimico olandese G.J. Mulder. Le proteine sono uno dei tre macronutrienti di cui il tuo organismo ha bisogno per funzionare.
Composizione Chimica e Struttura delle Proteine
Le proteine sono formate da lunghe sequenze di amminoacidi (l'unità costitutiva della proteina), che si uniscono l'uno all'altro attraverso particolari legami, detti peptidici, a formare delle lunghe catene (catene polipeptidiche). Ogni proteina è il risultato del legame di più aminoacidi (legame peptidico): il gruppo carbossilico di un AA si lega al gruppo amminico (contenente azoto) di un altro AA tramite l’eliminazione di una molecola di acqua.
La formazione di un legame peptidico prevede la condensazione di due AA con produzione di una molecola d'acqua e formazione di un legame amminico. Questo legame covalente (molto stabile) si forma tra il gruppo carbossilico (-COOH) di un AA ed il gruppo amminico (-NH2) dell'AA adiacente nella catena peptidica in crescita.
La precisa sequenza degli amminoacidi nelle catene determina la forma e la funzione della proteina. Gli aminoacidi sono le unità base delle proteine e a seconda del loro numero e della loro sequenza (l’ordine è determinante!) danno origine a quella specifica proteina.
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Nel corpo umano ci sono decine di migliaia di proteine diverse e per sintetizzarle c’è bisogno di 20 aminoacidi. In modo autonomo, l’apparato enzimatico è in grado di fabbricare 11 aminoacidi, mentre gli altri 9 devono essere per forza assunti tramite l’alimentazione e sono definiti “essenziali”. Devono pertanto essere forniti dall'alimentazione, tramite gli alimenti contenenti proteine di alto valore biologico (VB).
Quando ci sono solo aminoacidi uniti tra loro la proteina è definita semplice, mentre se alla struttura peptidica vengono aggiunte unità tipicamente non di natura amminoacidica (zuccheri, grassi) è definita complessa.
Le proteine possono essere formate da una catena unica, oppure da due o più catene strettamente associate tra loro, e spesso unite da legami trasversali. Ciascuna catena ha una struttura e una disposizione tridimensionale che rappresenta la sua forma specifica: come un "nastro" assume certe “pieghe” o conformazioni (ad elica, a globo, a foglietto ripiegato) e, combinandosi con altre catene, può generare strutture più elaborate.
In realtà gli AA non si susseguono in maniera lineare ma, in uno spazio tridimensionale, si dispongono secondo un andamento a fisarmonica (struttura betafoglietto) o secondo spirali (alfaelica).
Struttura delle Proteine
Il primo stadio nell'indagine su di una proteina è la determinazione della sequenza degli amminoacidi chiamata struttura primaria della proteina. La struttura primaria, detta anche struttura covalente, è determinata dalla sequenza dei diversi amminoacidi costituenti la catena polipeptidica, senza alcun riferimento al suo arrangiamento spaziale; questa struttura riguarda l’insieme dei legami covalenti della molecola, sia il legame peptidico che unisce i singoli residui amminoacidici, sia gli eventuali legami disolfuro che possono stabilirsi tra residui di cisteina, anche distanti, all’interno della stessa catena polipeptidica.
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Con l'avvento di tecniche più sofisticate sono stati interpretati gli aspetti più dettagliati della struttura delle proteine. Questo include la natura della relazione spaziale fra gli elementi vicini e talvolta viene chiamata struttura secondaria della proteina. La struttura secondaria è determinata dalla disposizione strutturale, cioè dalle relazioni steriche, degli amminoacidi che si trovano vicini nella sequenza lineare e permettono alla p. di ripiegarsi a formare una struttura ripetitiva regolare.
Sono state determinate due forme conformazionali più comuni: l’α-elica (elica destrogira) e la struttura β (a foglietto ripiegato). A grandi linee, l’α-elica è una struttura che si riscontra più frequentemente nelle p. globulari, mentre la struttura β a foglietto ripiegato è caratteristica delle p. fibrose.
La disposizione grossolana della catena completa viene detta struttura terziaria e la relazione spaziale fra una catena polipeptidica e le altre viene definita struttura quaternaria. La struttura terziaria riguarda la disposizione spaziale delle p. ed è il prodotto dell’interazione tra le catene laterali degli amminoacidi costituenti la p. che assume, così, una ben definita conformazione tridimensionale.
Le p. che sono costituite da più di una catena polipeptidica possiedono un ulteriore livello di organizzazione strutturale, la struttura quaternaria, che si riferisce al modo in cui le catene si associano tramite interazioni non covalenti o legami covalenti trasversali.
Funzioni delle Proteine
Varie sono le funzioni delle proteine. Le p. sono essenziali per tutti i processi biologici legati alla vita, svolgendo un ruolo fondamentale per la struttura e la funzione cellulare, come nei processi di catalisi enzimatiche, di trasporto e deposito, di supporto meccanico, di protezione immunitaria, di generazione e trasmissione dell’impulso nervoso, di controllo della crescita e della differenziazione.
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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.
Altre proteine hanno una funzione di regolazione (ormoni) e poche altre partecipano al sistema immunologico che difende l'organismo (anticorpi).
Tuttavia, ciò non è un problema rilevante (amici vegetariani e vegani potete stare tranquilli), dato che dalla combinazione di più fonti e dell’aumento della quota proteica giornaliera puoi sopperire bene al medio-basso valore biologico che può avere un legume o una frutta secca rispetto ad un filetto di pesce.
Una grande differenza sta anche non nelle proteine in sé, ma anche negli alimenti in cui queste sono presenti. Infatti, gli alimenti proteici vegetali non contengono colesterolo e molti grassi saturi, come invece è per quelli animali in cui queste componenti lipidiche abbondano (soprattutto in carni e formaggi grassi). Inoltre, quelli vegetali sono ricchi di fibre, che invece sono assenti nei prodotti di origine animale.
Turnover Proteico
I protidi sono sottoposti ad un continuo processo dinamico di demolizione e sintesi, che richiede energia e prende il nome di turnover proteico. Inoltre, i protidi sono caratterizzati da un fenomeno chiamato turnover proteico: le proteine che in questo momento costituiscono il tuo tessuto connettivo, i tuoi enzimi digestivi o i tuoi capelli non sono le stesse di quando eri bambino.
Le proteine, invece perdono la loro struttura primaria tramite una demolizione graduale per idrolisi catalizzata da enzimi proteolitici (pepsina, tripsina). I prodotti sono prima peptidi e infine amminoacidi. Quindi, gli aminoacidi raggiungono il fegato e il circolo ematico, per essere utilizzati in base alle esigenze dell’organismo.
Dato che è fisiologico perdere amminoacidi, il cui azoto viene eliminato tramite l’urina, ma il turnover continua, è necessario assumere proteine, in modo che l’organismo abbia sempre a disposizione la materia prima per costruire o, anche meglio, costruirsi.
Quante Proteine Assumere?
Quindi, il fabbisogno proteico di un bambino rispetto a un adulto, di un soggetto in sovrappeso o muscolare rispetto ad uno normale, di un atleta rispetto a un sedentario, in caso di taglio calorico rispetto ad una normocalorica, può cambiare in maniera apprezzabile. Possiamo inoltre affermare che, rispetto al quadro accademico-internazionale, in Italia ci sia una minore predisposizione a consigliare alti livelli di questo nutriente.
Secondo i LARN, dalla prima infanzia alla terza età, si potrebbe applicare un range compreso tra 0,71 e 1,11 g/kg. Ci sarebbe poi da fare un distinguo tra: fabbisogno minimo tollerabile, range consigliato e massimo tollerabile.
L’International Society of Sports Nutrition (ISSN) consiglia 1,4-2,0 g/kg/die. Le RDA invece, suggeriscono 1,6-1,7 g/kg/die.
In una dieta ipercalorica il fabbisogno proteico cala. Circa 1,6-2,4 g/kg/die di peso reale sarebbero sufficienti. Tuttavia, usare le proteine per colmare il surplus di energia consente fino a 3,3 g/ kg/die consente di accumulare meno adipe. In termini percentuali sulle calorie totali, contestualizzato in una dieta ipercalorica, il fabbisogno proteico sarebbe compreso tra 25-30% kcal/die - aumenta quando le calorie scendono.
In caso di dieta dimagrante, il fabbisogno proteico aumenta al diminuire delle calorie - e, come abbiamo visto, ancor di più se si pratica attività fisica. L’obbiettivo dell’aumento proteico in caso di dieta ipocalorica dimagrante è, ovviamente, il preservamento della massa muscolare e del metabolismo basale. In caso di dieta dimagrante e soprattutto in presenza di attività fisica, al fine di preservare la massa magra, l’intervallo utile di intake proteico è di 1,6-2,4 g/kg/die.
Per i soggetti obesi, l’intervallo utile riferito al fabbisogno proteico per la conservazione della massa magra in caso di dieta ipocalorica è di 1,2-1,5 g/kg/die di peso reale. Non dimentichiamo che, al fine di perdere massa grassa, gli obesi devono spesso tagliare più calorie degli atleti - soprattutto in proporzione al consumo totale, ovviamente, perché inferiore è l’apporto normocalorico.
Ciò detto, l’adequate protein intake per i neonati da 0 a 6 mesi è fissato a 1,52 g/kg/die, mentre l’average protein intake per i bambini da 7 a 12 mesi sarebbe di 1,6 g/kg/die.
La RDA per le proteine riferite agli adulti > 50 anni è la stessa degli adulti più giovani: 0,8 g/kg/die. Tuttavia, alcuni dati suggeriscono che un coefficiente di 1,2-1,5 g/kg/die sarebbe più appropriato nell’ottica di maggior conservazione della massa muscolare dell’anziano. È stato anche dimostrato che raddoppiando l’assunzione di proteine da 0,8 a 1,6 g/kg/die si può ottenere un aumento della massa magra in questo genere di popolazione.
Per alcuni enti di ricerca, l’apporto consigliabile alle donne incinte dovrebbe essere di circa 1,66 g/kg/die durante la prima fase di gestazione (settimane 11-20) e 1,77 g/kg/die durante la tarda gestazione (settimane 32-38). Basandosi sul fabbisogno proteico degli adulti corretto per la secrezione di latte, la RDA per le nutrici è fissata a 1,3 g/kg/die.
Vegetariani e vegani hanno lo stesso fabbisogno proteico degli onnivori, anche se l’apporto consigliato può essere leggermente superiore. Per i latto-ovo-vegetariani il rischio è invece inferiore, a patto ovviamente che si scelgano i prodotti giusti, la frequenza e le porzioni adeguate.
Quando assumere le proteine? La distribuzione di proteine alimentari nell’arco della giornata ha un ruolo secondario rispetto alla quantità. Ricorda comunque che anche l’eccesso proteico può determinare liposintesi e deposito adiposo; meglio dunque non concentrarle eccessivamente, distribuendole uniformemente nell’arco delle 24 ore in misura di 20-40 g per volta.
Benefici di una Dieta Ricca di Proteine
Da quanto abbiamo riportato sopra, è quindi deducibile che una maggior frazione proteica della dieta possa giovare soprattutto a chi deve affrontare un percorso dimagrante. Maggior potere saziante: consente di instaurare naturalmente un bilancio energetico negativo, limitando l’assunzione alimentare nel rispetto degli stimoli fisiologici.
Per quanto riguarda le proteine per la massa muscolare, ribadendo il concetto del maggior turnover proteico e fabbisogno di AA degli sportivi, soprattutto in termini di AAE e BCAA, dobbiamo anche specificare che le attività di muscolazione si distinguono per una ancora superiore necessità di substrato plastico rispetto alle attività aerobiche. Ricalcando un po’ il concetto di anti-catabolismo e ottimizzazione dell’anabolismo indotto dall’attività di potenziamento muscolare, andiamo a sottolineare il fatto che il turnover e la sintesi proteica stanno alla base del recupero post-esercizio.
Anche gli anziani possono trarre un vantaggio dell’aumento della quota proteica rispetto alle linee guida dedicate alla popolazione generale. Sul piano fisiologico, lo sviluppo è la condizione che richiede il maggior apporto proteico in assoluto - con esclusione di certe attività atletiche di élite. L’allattamento e soprattutto la gravidanza sono condizioni fisiologiche speciali che sottopongono l’organismo femminile ad un maggior impegno metabolico.
Essendo composto per lo più da proteine, quello muscolare è il tessuto più “avido” di AA proteosintetici. Determinare “quanto” sia più elevato rispetto ad un sedentario rimane abbastanza complicato.
Le Proteine Fanno Male?
Le proteine non fanno male ai reni del soggetto sano. Ciò che può avvenire in condizioni di dieta iperproteica è che il rene aumenti la filtrazione glomerulare adattandosi fisiologicamente. Aumentano invece i rischi per i soggetti con insufficienza renale, epatica o altre patologie degli stessi organi - oppure, ovviamente, per chi ha un solo rene (solitamente, a seguito di nefrectomia). Questa è una delle ragioni per le quali è sconsigliabile applicare le diete iperproteiche in ambito clinico.
Le proteine non fanno male allo scheletro. Come spiegato sopra, sono proprio le proteine a comporre la matrice strutturale e organizzativa di idrossiapatite tipica delle ossa. Anzi, per dire il vero ne costituiscono una gran parte. In realtà, il metabolismo del calcio è finemente regolato a livello ormonale (soprattutto dalla vitamina D).
Le proteine non fanno venire il cancro. È vero che tendono ad aumentare i livelli di IGF-1 entro i parametri fisiologici, ma la relazione tra somatomedina e cancerogenesi è poco chiara.
Gli integratori di proteine in polvere più studiati e venduti sono quelli a base di peptidi del latte. In particolare, le whey (del siero) sembrano quelle dotate del maggior potere anabolico dimostrabile - addirittura superiore a quello degli EAA. Sono meno utilizzate le caseine, che per alcuni avrebbero il vantaggio di produrre un assorbimento degli AA più lento e dilazionato; vengono predilette per l’assunzione pre-nanna (utilità opinabile). Quelle dell’uovo vengono solitamente scelte dagli allergici alle proteine del latte. I vegani fanno un uso quasi esclusivo delle proteine vegetali in polvere della soia, qualitativamente ottime anche se appartenenti al regno vegetale.
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