Sentiamo spesso parlare di proteine, cibi e bevande ricche di proteine sono giornalmente pubblicizzati in tv, ma sai realmente a cosa servono, come sono composte, e quante mangiarne.
Come sono fatte?
Le proteine o protidi (dal greco protos, “primario”) sono composti organici costituiti da amminoacidi, legati tra loro da legami peptidici. Alcuni amminoacidi sono essenziali per il nostro organismo, altri no.
Svolgono una vasta gamma di funzioni negli organismi viventi, principalmente grazie alla loro capacità di assumere strutture specifiche che permettono interazioni molecolari precise. Alcuni esempi di ruoli fondamentali includono:
- Catalisi enzimatica, mediata dagli enzimi;
- Contrazione muscolare, come avviene con actina e miosina;
- Regolazione dell’espressione genica;
- Gestione del messaggio ormonale, ad esempio l’insulina;
- Difesa contro agenti nocivi, come immunoglobuline, interferoni e fibrina;
- Trasporto e regolazione, come l’emoglobina (ossigeno), le lipoproteine (lipidi) e la transferrina (ferro).
Ogni proteina è unica nella sua composizione e sequenza di amminoacidi, e partecipa a quasi tutti i processi cellulari. La classificazione delle proteine può basarsi sulla composizione chimica, sulla configurazione molecolare o sulla solubilità.
Proteine semplici
Sono costituite esclusivamente da amminoacidi. Tra queste troviamo:
- Proteine fibrose insolubili: collagene (tessuto connettivo), elastina (fibre elastiche e pareti vasali), cheratina (epidermide e capelli). Queste sono spesso resistenti agli enzimi proteolitici.
- Proteine globulari: albumine (diffuse negli animali), globuline (parzialmente solubili in acqua, presenti nel sangue, nei tessuti e nei semi), e prolamine (tipiche del mondo vegetale).
Proteine coniugate
Sono costituite da una proteina semplice legata a un gruppo prostetico di natura non proteica. Esempi includono:
- Emoglobina (proteina + eme),
- Lipoproteine (proteina + lipidi),
- Glicoproteine (proteina + zuccheri),
- Nucleoproteine (proteina + acidi nucleici).
Le proteine possono anche essere classificate in base alla loro funzione:
- Strutturali: componenti permanenti dell’organismo con funzione meccanica;
- Di trasporto: legano e trasportano molecole poco solubili nei fluidi corporei;
- Enzimi: proteine catalitiche che accelerano le reazioni biochimiche;
- Regolatrici e di segnalazione: partecipano alla regolazione genica, al trasporto di segnali cellulari e alla gestione di ormoni;
- Difensive: immunoglobuline e interferoni;
- Tossine e allergeni: molte sostanze nocive per l’organismo sono proteine.
Le proteine sono costituite da 20 amminoacidi standard, di cui 9 essenziali per l’uomo (non sintetizzati dall’organismo e da assumere tramite alimentazione) e 11 non essenziali, presenti nelle proteine ma sintetizzabili dall’organismo.
Grazie a questa varietà di strutture e funzioni, le proteine sono elementi fondamentali per la vita e partecipano praticamente a tutti i processi cellulari, dalla replicazione e trascrizione del DNA, alla trasduzione dei segnali, al metabolismo e alla risposta immunitaria.
Amminoacidi essenziali (EAA)
Gli amminoacidi essenziali sono quelli che il nostro organismo non può sintetizzare autonomamente in quantità sufficienti e devono quindi essere assunti tramite l’alimentazione. Gli amminoacidi essenziali per l’uomo sono:
- Istidina
L’istidina è considerata essenziale nei bambini, perché non viene sintetizzata in quantità sufficiente dall’organismo. Negli adulti, di norma il corpo può produrne abbastanza, ma in alcune situazioni (stress metabolico, malattie, traumi o condizioni fisiologiche particolari) può diventare essenziale.
È precursore dell’istamina ed è importante per la crescita, la riparazione dei tessuti e la produzione di emoglobina. Nell’uomo la fonte principale è l’alimentazione: carne, pesce, latticini, legumi e cereali integrali. - Valina
- Isoleucina
- Leucina
- Metionina
- Fenilalanina
- Triptofano
- Treonina
- Lisina
Tra gli essenziali, valina, isoleucina e leucina sono noti come amminoacidi ramificati (BCAA).
Ogni amminoacido essenziale può essere un reagente limitante: se uno manca, la sintesi proteica si interrompe anche se tutti gli altri sono presenti in abbondanza.
Amminoacidi parzialmente essenziali
Alcuni amminoacidi possono essere sintetizzati dall’organismo, ma solo se sono disponibili in quantità sufficiente altri amminoacidi essenziali. Tra questi troviamo:
- Arginina
- Cisteina
- Tirosina
Questi amminoacidi sono considerati parzialmente essenziali, perché la loro produzione dipende dalla presenza di altri nutrienti e dalle condizioni fisiologiche dell’individuo.
Amminoacidi non essenziali
Gli amminoacidi non essenziali sono 11. Il corpo umano riesce a sintetizzarli autonomamente, e tra i circa 500 amminoacidi isolati, solo questi hanno un ruolo diretto nella sintesi proteica e nelle funzioni metaboliche principali:
- Acido glutammico: fondamentale per fornire energia, soprattutto al cervello.
- Alanina: naturale antiossidante, utile per ridurre la fatica muscolare.
- Arginina: importante durante lo sviluppo e la pubertà; regola il rilascio dell’ormone della crescita ed è un vasodilatatore naturale.
- Asparagina: coinvolta nel metabolismo dell’azoto e nella sintesi proteica.
- Cisteina: componente della cheratina, regola la crescita di peli e capelli; può diventare essenziale se la sintesi da metionina è insufficiente.
- Glutammina: fondamentale per la sintesi proteica e per la funzione digestiva di stomaco e intestino.
- Tirosina: precursore di neurotrasmettitori, importante per l’umore e le funzioni cognitive.
- Glicina: supporta il sistema nervoso e partecipa alla sintesi proteica.
- Acido aspartico: coinvolto nella sintesi proteica, aiuta a ridurre stanchezza e fatica.
- Prolina: utilizzata nella sintesi del collagene, essenziale per la salute ed elasticità della pelle.
- Serina: presente nel sistema nervoso, contribuisce all’integrità delle membrane cellulari.
È importante notare che alcuni di questi amminoacidi non essenziali possono diventare condizionatamente essenziali in particolari condizioni fisiologiche o patologiche, quando la loro sintesi endogena non è sufficiente.
Altra classificazione degli amminoacidi
Gli amminoacidi possono essere classificati anche in base alle loro proprietà chimiche:
- Acidi: acido glutammico e acido aspartico (amminoacidi monoamminodicarbossilici)
- Basici: arginina e lisina (amminoacidi diamminomonocarbossilici), istidina (anello imidazolico)
- Solforati: cisteina e metionina
- Aromatici: fenilalanina, triptofano e tirosina
Alimenti e amminoacidi
- Alimenti ricchi di amminoacidi essenziali: proteine di origine animale, come carne, pesce, uova, latte e formaggi.
- Alimenti poveri o carenti di alcuni amminoacidi essenziali: proteine di origine vegetale.
Esempi di carenze specifiche nelle farine vegetali:
- Farina di mais: povera di lisina e triptofano
- Farina di riso: povera di lisina e treonina
- Farina di grano: povera di lisina
- Farina di soia: povera di metionina
L’apporto proteico giornaliero ottimale per un adulto è di circa 0,8 g di proteine per kg di peso corporeo.
È importante sottolineare che il fatto che le proteine vegetali siano carenti di alcuni amminoacidi non significa che non possano soddisfare il fabbisogno proteico dell’organismo. L’equilibrio proteico dipende dalla varietà e combinazione degli alimenti e deve essere valutato individualmente.
Il giusto abbinamento vegetale
Se non si consumano carne e derivati, l’apporto di amminoacidi essenziali potrebbe risultare insufficiente. Un’alimentazione prolungata con carenza di questi nutrienti può portare a problemi di salute, più o meno gravi.
Per garantire l’apporto completo di tutti gli amminoacidi essenziali presenti normalmente negli alimenti di origine animale, è importante combinare correttamente gli alimenti vegetali.
I cereali
I cereali sono generalmente carenti di triptofano e lisina, amminoacidi essenziali. La carenza di lisina, ad esempio, può ridurre la sintesi di vitamina B3 (niacina). Per compensare questa carenza, è necessario abbinare i cereali con altri alimenti vegetali ricchi di questi amminoacidi.
I legumi
I legumi contengono proteine di buona qualità, ma sono spesso poveri di amminoacidi solforati come metionina e cisteina, importanti per la crescita di capelli, peli e unghie e per la sintesi di glutatione, un potente antiossidante che protegge le cellule dallo stress ossidativo.
Il modo migliore per ottenere tutti gli amminoacidi essenziali è combinare cereali e legumi, come nelle tradizioni culinarie mediterranee:
- Pasta e fagioli
- Zuppe di legumi con farro o orzo
- Riso con piselli
È importante ricordare che gli amminoacidi vegetali sono generalmente meno assimilabili e presenti in quantità inferiori rispetto a quelli di origine animale, quindi la varietà e la combinazione degli alimenti sono fondamentali per soddisfare il fabbisogno proteico giornaliero.
La seguente tabella riassume i fabbisogni giornalieri raccomandati dall’Organizzazione mondiale della sanità (OMS), accompagnati dalla lettera che li identifica.
| Amminoacido | mg per kg peso corporeo | mg per 70 kg | mg per 100 kg |
|---|---|---|---|
| H istidina | 10 | 700 | 1000 |
| I isoleucina | 20 | 1400 | 2000 |
| L leucina | 39 | 2730 | 3900 |
| K lisina | 30 | 2100 | 3000 |
| M metionina +C cisteina | 15 (totale) | 1050 | 1500 |
| F fenilalanina +Y tirosina | 25 (totale) | 1750 | 2500 |
| T treonina | 15 | 1050 | 1500 |
| W triptofano | 4 | 280 | 400 |
| V valina | 26 | 1820 | 2600 |
Contenuto degli amminoacidi negli alimenti
inizio fonte wikipedia.org
La seguente tabella riassume il contenuto di amminoacidi essenziali negli alimenti e nei regimi alimentari riportati, espresso in percentuale relativa del fabbisogno dello specifico amminoacido, secondo le razioni giornaliere, come meglio spiegato di seguito.
| Amminoacido o gruppo | Uovo | Manzo | Latte | Soia | Patata | Riso integrale | Mais | Grano | Manioca | Igname | Dieta inglese | Dieta indiana |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Lisina | 139% | 203% | 158% | 144% | 121% | 86% | 58% | 57% | 92% | 91% | 140% | 87% |
| Triptofano | 293% | 213% | 417% | 217% | 240% | 224% | 117% | 217% | 192% | 213% | 211% | 293% |
| Treonina | 223% | 202% | 191% | 191% | 167% | 153% | 157% | 127% | 115% | 157% | 177% | 143% |
| Am. contenenti zolfoMetionina, omocisteina | 225% | 182% | 164% | 114% | 131% | 176% | 132% | 203% | 124% | 125% | 174% | 182% |
| Am. ramificatiValina, isoleucina, leucina | 168% | 144% | 151% | 136% | 120% | 146% | 177% | 122% | 79% | 116% | 143% | 132% |
| Am. aromaticiFenilalanina, tirosina | 301% | 275% | 271% | 281% | 243% | 305% | 314% | 306% | 135% | 265% | 311% | 317% |
Calcolo
Ad esempio, il contenuto di amminoacidi essenziali nel riso si calcola con la seguente tabella nella quale si moltiplica il requisito di proteine giornaliero 0,66 g*70 kg = 46,2 g per persona di 70 kg. Poi si trova la quantità di riso integrale che contiene esattamente 46,2 g di proteine, che nel caso specifico è 612 g di riso. Infine si confronta con il valore raccomandato dall’OMS dei singoli amminoacidi essenziali e si trova la percentuale relativa all’amminoacido essenziale. Da notare che tale valore dipende dalla misurazione del contenuto di amminoacidi essenziali, che l’OMS calcola, in base alla nota 105 del documento citato (Rome, Food and Agriculture Organization of the United Nations, 1970 (FAO Nutritional Studies, No. 24)) mentre questa tabella usa dati USDA, per cui è soggetto a lievi differenze percentuali.
| Amminoacidi essenziali | Quantità [mg] in 612 g di riso integrale(pari 46,2 g di proteine) | Quantità [mg] raccomandata dall’OMSper una persona di 70 kg | Percentuale relativa al singolo amminoacido |
|---|---|---|---|
| istidina | 1236 | 700 | 176 |
| isoleucina | 2056 | 1400 | 146 |
| leucina | 4021 | 2790 | 144 |
| lisina | 1854 | 2100 | 88 |
| metionina | 1095 | 700 | 156 |
| fenilalanina | 2509 | 1750 | 143 |
| treonina | 1781 | 1050 | 169 |
| triptofano | 618 | 280 | 220 |
| valina | 2852 | 1820 | 156 |
Svolgimento di alcune funzioni delle proteine
Catalisi
Gli enzimi sono proteine che agiscono come catalizzatori biologici, accelerando reazioni chimiche che altrimenti avverrebbero molto lentamente.
Struttura e supporto meccanico
Alcune proteine conferiscono elasticità e resistenza a pelle, ossa e tendini. Cartilagine, capelli e unghie sono costituiti principalmente da proteine strutturali. Altre proteine, associandosi al DNA, ne facilitano l’organizzazione e il ripiegamento nei cromosomi.
Movimento
Le proteine sono fondamentali per il movimento muscolare, come actina e miosina, e per il movimento cellulare: ad esempio, il trasporto dei globuli rossi nei vasi sanguigni o degli spermatozoi nel liquido seminale.
Trasporto
Alcune proteine trasportano molecole e ioni tra organi e tessuti:
- L’emoglobina trasporta O₂ e CO₂
- Le lipoproteine trasportano trigliceridi nel circolo sanguigno
Riserva
Alcune proteine immagazzinano molecole o ioni per un uso futuro.
- La ferritina accumula ferro in fegato, milza e midollo osseo, rilasciandolo quando necessario per sintesi specifiche.
Protezione
Gli anticorpi sono proteine specializzate che proteggono l’organismo da molecole estranee (antigeni) capaci di danneggiarlo.
Controllo
Numerose proteine regolano con precisione la trasmissione dell’informazione genetica, assicurando il corretto passaggio dei caratteri ereditari da una generazione all’altra.
Tamponi
I gruppi acidi e basici delle proteine contribuiscono a mantenere stabile il pH dei fluidi biologici.
- Nel sangue, le proteine agiscono come tamponi, mantenendo il pH intorno a 7,35.
Accettori, conduttori e trasformatori di energia
Alcune proteine partecipano a complesse attività energetiche, rendendo l’energia utilizzabile dalle cellule.
- Ad esempio, una proteina associata alla vitamina A nella retina trasforma l’energia luminosa in impulsi elettrici, che vengono poi trasmessi al cervello.
Conclusioni: Le proteine sono composte prevalentemente da amminoacidi, sono elementi primari per la vita sulla terra, compreso il genere umano, devono essere ingerite in modo controllato e consapevole in una dieta variegata, la mancanza cronica e prolungata potrebbe portare problematiche anche gravi, come, anche, l’eccesso di proteine, che andrà a discapito di reni e fegato, trovare il giusto equilibrio è importante.