Proteine

Proteine o Protidi (dal greco proteios, “primario”) – ampio gruppo di composti organici, formati da una sequenza di molecole, chiamate amminoacidi, legate l’una all’altra da legami peptidici. Presenti in tutti gli organismi viventi, le proteine sono gli elementi costitutivi predominanti delle cellule e sono indispensabili per il loro funzionamento.

Struttura delle proteine

Le molecole proteiche possono avere forma fibrosa o globulare. Generalmente le prime hanno una funzione strutturale, come nel caso delle lunghe fibre insolubili del tessuto connettivo e dei peli, mentre le seconde svolgono in genere ruoli importanti nelle reazioni metaboliche cellulari. In entrambi i casi hanno dimensioni notevoli, con pesi molecolari dell’ordine delle migliaia o di qualche milione di dalton, e ciascuna specie presenta una serie di proteine caratteristiche. Secondo alcune stime, nell’uomo ci sono circa 100.000 proteine diverse, delle quali solo il 2% è stato finora descritto adeguatamente. Le proteine di origine alimentare vengono utilizzate essenzialmente per la costruzione e la manutenzione delle strutture cellulari, anche se in condizioni particolari possono essere impiegate per liberare energia metabolica (da 1 g di proteine si ottengono circa 4 calorie).

Molecole proteiche costituiscono anche le fibre responsabili della contrazione muscolare e tutti gli enzimi presenti nell’organismo, ad esempio quelli digestivi. Altre proteine importanti sono alcuni ormoni come l’insulina, gli anticorpi prodotti dalle cellule del sistema immunitario e l’emoglobina, che trasporta ossigeno e anidride carbonica in tutti i distretti dell’organismo. I cromosomi, che sono responsabili della conservazione dei caratteri ereditari all’interno dei geni e della loro trasmissione alle generazioni successive, sono formati da acidi nucleici e proteine.

Struttura primaria delle proteine

La struttura primaria di una proteina consiste di una lunga sequenza di amminoacidi legati per mezzo del cosiddetto legame peptidico: il gruppo carbossilico di un amminoacido (un atomo di Carbonio, due di Ossigeno e uno di idrogeno H) si lega al gruppo amminico di quello adiacente (un atomo di azoto N e due di idrogeno H) con la liberazione di una molecola d’acqua.

In una molecola proteica gli amminoacidi sono uniti tra loro in lunghi filamenti, detti catene polipeptidiche, grazie a speciali legami, chiamati legami peptidici (CO-NH), che si formano tra il gruppo amminico (NH2) e il gruppo carbossilico (COOH) di due amminoacidi adiacenti. Le combinazioni pressoché infinite in cui si possono allineare gli amminoacidi e la forma tridimensionale che può assumere il filamento proteico contribuiscono a spiegare la grande diversità di compiti svolti dalle proteine negli organismi viventi. La sequenza lineare degli amminoacidi determina la cosiddetta struttura primaria delle proteine e contribuisce alla loro forma tridimensionale. Tra i diversi amminoacidi presenti in vari punti della catena si possono, infatti, instaurare svariati tipi di legami chimici, i quali provocano l’avvolgimento o il ripiegamento della struttura della proteina nelle due possibili varianti della struttura secondaria:

• alfa elica
• foglietto beta.

Quando queste strutture di tipo secondario si ripiegano ulteriormente, si forma una proteina a struttura terziaria. Le proteine formate da più catene polipeptidiche, tenute insieme da legami chimici di diversa natura, presentano struttura quaternaria; esempi sono l’emoglobina e numerosi enzimi.

Quali sono le principali funzioni degli enzimi?

Principali tipi di funzioni svolte dagli enzimi:

• tra le proteine se annoverano gli enzimi, catalizzatori che, accelerando specificatamente le reazioni chimiche che si svolgono nella materia vivente, rendono la loro velocità compatibile con le esigenze di ciascun organismo
• la regolazione dell’espressione dei geni (cioè dell’utilizzazione dell’informazione in essi contenuta) è assicurata da proteine, dette fattori di trascrizione, che riconoscono e legano specifiche sequenze di DNA adiacenti ai diversi geni, favorendone o inibendone l’espressione
• le proteine strutturali costituiscono l’impalcatura interna delle cellule (citoscheletro) e buona parte delle strutture extracellulari che assicurano forma e solidità agli organismi animali
• le proteine contrattili sono in larga misura responsabili della capacità di movimento di tutte le cellule e degli organismi pluricellulari
• il trasporti di ioni e di gran parte dei composti organici attraverso le membrane biologiche è assicurato da proteine di membrana che costituiscono le pompe ed i canali ionici
• molti degli ormoni ed i fattori di crescita (composti che regolano il funzionamento e la proliferazione di altre cellule), sono costituiti da proteine
• la massima parte dei ricettori (molecole deputate a riconoscere gli ormoni ed i fattori di crescita e a stimolare le cellule stesse, modificandone il funzionamento) sono proteine
• negli organismi pluricellulari, il trasporto, tramite liquidi interni all’organismo, di sostanze insolubili nell’acqua è assicurato dalle proteine di trasporto
• proteine di deposito – deposito di materia e di energia o di particolari sostanze
• nei vertebrati, il riconoscimento e l’inattivazione di sostanze estranee all’organismo è mediato dagli anticorpi
• varie sostanze tossiche di origine biologica (tossine) sono proteine.