Le proteine, note anche come protidi, sono sostanze organiche di alto peso molecolare, formate da catene di amminoacidi uniti tra loro da legami peptidici. Svolgono un ruolo fondamentale per la struttura e le funzioni delle cellule.
Composizione e Struttura delle Proteine
Tutte le proteine contengono carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto. Molte contengono anche zolfo, e alcune fosforo, zinco, ferro e rame. Il peso molecolare delle proteine varia da 6000 a circa 1 milione. Numerose proteine, come quelle costituenti i virus, esistono in natura sotto forma di complessi macromolecolari associati con acidi nucleici.
Per comprendere la complessa struttura delle sostanze proteiche, è necessario definire i concetti di struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria:
- Struttura primaria: La sequenza degli amminoacidi nella catena peptidica che determina l'orientamento della catena stessa lungo un asse direzionale.
- Struttura secondaria: Determinata da legami idrogeno e da interazioni di tipo elettrostatico che si stabiliscono tra le varie parti della catena polipeptidica, assumendo una disposizione a zig-zag o a spirale.
- Struttura terziaria: Conferita alla molecola dagli stessi legami idrogeno, dai legami di Van der Waals e da altre forze elettrostatiche, dando una specifica disposizione tridimensionale della catena polipeptidica. La conservazione della struttura terziaria è essenziale perché le proteine possano svolgere le funzioni biologiche a cui sono preposte.
- Struttura quaternaria: L'associazione di due o più monomeri proteici. Alcune proteine si trovano in natura associate in più unità uguali tra loro.
Classificazione delle Proteine
Le sostanze proteiche possono essere classificate in base alla struttura, alla composizione chimica o alle proprietà biologiche. In rapporto alla struttura si distinguono proteine fibrose e proteine globulari.
- Proteine fibrose: Lunghe e sottili, insolubili in acqua e nelle soluzioni saline. Comprendono sostanze di grande importanza biologica, come la cheratina o il collagene.
- Proteine globulari: Solubili in acqua, con una molecola a struttura compatta e forma generalmente sferica. Le catene polipeptidiche sono ripiegate più volte su se stesse e stabilmente mantenute da legami interni.
Vi sono infine proteine, come il fibrinogeno e la miosina, che hanno proprietà intermedie tra quelle fibrose e quelle globulari, possedendo struttura fibrosa e solubilità in acqua.
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In base alla composizione chimica le proteine si distinguono in semplici e coniugate.
- Proteine semplici: Formate esclusivamente da amminoacidi e si distinguono a loro volta in diverse categorie: protammine, prolamine, istoni, albumine, globuline, gluteline, scleroproteine.
- Proteine coniugate: Contengono, oltre alla frazione polipeptidica, un gruppo prostetico di natura non proteica, in base al quale esse vengono classificate in: nucleoproteine, lipoproteine, cromoprotidi e glicoprotidi; delle proteine coniugate fanno parte anche i fosfoprotidi, considerati esteri fosforici di proteine semplici, e le metalloproteine.
Funzioni delle Proteine
Le proteine sono i costituenti organici più caratteristici del protoplasma vivente e conferiscono ai vari tipi di cellule la loro specificità biologica. Le proteine sono presenti in tutte le cellule, in tutti i componenti cellulari e negli alimenti di cui quotidianamente ci cibiamo. Svolgono diverse funzioni, tra cui:
- Proteine strutturali: Forniscono il sostegno per l’organismo.
- Proteine di riserva: Sono considerate una fonte di amminoacidi.
- Proteine con funzioni enzimatiche: La maggior parte degli enzimi sono proteine.
- Proteine contrattili o mobili: Sono necessarie per tutti i movimenti dell’organismo.
Denaturazione delle Proteine
Particolari condizioni di temperatura e di pH, gli ioni metallici, i solventi organici, l'agitazione violenta e altre condizioni provocano il fenomeno della denaturazione delle proteine globulari. La denaturazione è la perdita dello stato nativo che si traduce nella diminuzione dell'idrosolubilità e nella perdita delle specifiche proprietà funzionali. La denaturazione modifica le strutture secondaria e terziaria della molecola, mentre lascia inalterata la struttura primaria.
Biosintesi Proteica
La biosintesi proteica avviene alla superficie dei ribosomi, partendo dal processo endoenergetico di polimerizzazione degli amminoacidi. Ogni cellula possiede un complesso apparato protidosintetico formato da ribosomi, acidi nucleici ed enzimi, con il quale effettua la sintesi graduale di tutte le sue proteine attraverso successive aggiunte dei singoli amminoacidi.
Un particolare tipo di RNA, il RNA messaggero (mRNA), è l'entità biochimica che programma sia la scelta degli amminoacidi da condensare durante la sintesi di una certa proteina, sia la sequenza con cui i singoli amminoacidi devono essere inseriti nella catena polipeptidica. L'informazione relativa al tipo, al numero e alla sequenza degli amminoacidi contenuta nel DNA nucleare viene trasmessa al mRNA che, a sua volta, fornisce il programma alle altre strutture intracellulari preposte alla sintesi delle proteine.
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Proteina Cationica Eosinofila (ECP)
La Proteina Cationica Eosinofila (ECP) è una proteina basica cationica rilasciata dai granulociti eosinofili, un tipo di globulo bianco. ECP è costituita da una singola catena polipeptidica contenente circa 133 aminoacidi. Presenta un forte carattere cationico (positivo) e ha un peso molecolare di circa 16-21 kDa, a seconda della sua glicosilazione.
ECP ha una gamma di funzioni biologiche predominanti legate alla difesa immunitaria, principalmente attraverso la citotossicità diretta. Monitorare i livelli di ECP può essere utile per valutare l'efficacia dei trattamenti, specialmente nelle malattie legate agli eosinofili. L'uso di ECP come biomarker sta diventando un'importante strumento nella gestione clinica di varie malattie infiammatorie e allergiche.
Proteine e Nutrizione
Le proteine derivano dall’unione di unità base chiamate amminoacidi e forniscono al nostro corpo non solo Carbonio e Idrogeno ma anche Azoto e Zolfo. In base all’origine animale o vegetale delle proteine, è possibile conoscere il loro valore biologico e ponderare la nostra alimentazione nel modo più corretto per ottenere un apporto energetico adeguato.
Diversi studi hanno dimostrato la superiorità della dieta iperproteica rispetto alla dieta normoproteica a più elevato contenuto di CHO nel miglioramento della composizione corporea, perdita di peso in breve tempo, miglioramento dell’ insulinoresistenza, del profilo lipidico e diminuzione del rischio cardiovascolare complessivo. Il supplemento proteico è risultato efficace anche per potenziare la massa magra muscolare se correlata ad un buon livello di attività fisica abituale, al contrario i risultati non sono risultati positivi per anziani e adulti con una vita sedentaria.
Quando i carboidrati e i grassi introdotti non sono sufficienti per produrre energia, l'eccesso di proteine viene utilizzato dall’organismo per produrre l'energia mancante ma questo comporta un aumento del lavoro dei reni che devono smaltire l'azoto contenuto in esse. Importante, infine, considerare sempre la qualità di proteine ingerite per non compromettere le funzionalità renali.
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