Capitolo 4 - Protidi

Generalità

I protidi, o proteine, sono la base di tutte le strutture viventi: esse costituiscono i cromosomi, gli enzimi, i pigmenti respiratori, alcuni ormoni, le strutture di sostegno e di protezione. Mentre glucidi e lipidi sono costituiti fondamentalmente da carbonio, idrogeno ed ossigeno, nei protidi è presente anche l'azoto; altre sostanze presenti in piccola quantità possono essere zolfo, fosforo, ferro, rame. Dal punto di vista chimico sono delle catene più o meno lunghe formate da unità elementari, dette aminoacidi, legati tra loro da legami peptidici (CO-NH-). Ogni proteina è stabile in un ambito limitato di temperatura e di pH; al di fuori di questo ambito la proteina si denatura, cioè va incontro ad una modifica, spesso irreversibile, della sua struttura.

Gli aminoacidi sono acidi organici in cui uno o più atomi di carbonio sono legati a gruppi aminici (NH₂). Quelli che costituiscono le proteine sono 20, e la maggior parte di essi può essere sintetizzata dall'organismo mediante la sintesi del rispettivo chetoacido ed il successivo trasferimento del gruppo aminico (transaminazione). Alcuni aminoacidi, invece, non possono essere sintetizzati dal nostro organismo, e devono essere introdotti con la dieta in quantità sufficiente a coprire il fabbisogno; per questo motivo vengono detti aminoacidi essenziali, in contrasto con gli altri, che vengono detti aminoacidi non essenziali. Da notare che la essenzialità o meno di un determinato aminoacido varia da specie a specie; nell'ambito della scienza dell'alimentazione, ovviamente , si fa riferimento alla specie umana.

Ogni aminoacido essenziale deve essere assunto in una determinata quantità; questa quantità varia, da un aminoacido all'altro, tra 250 e 1110 mg/die.

In relazione agli aminoacidi che la compongono, una determinata proteina ha una maggiore o minore utilità per l'organismo, detta normalmente valore biologico. In generale le proteine di origine animale hanno un maggiore valore biologico (proteine nobili), perché in esse sono presenti tutti gli aminoacidi essenziali in proporzioni adeguate. Al contrario, nelle proteine di origine vegetale sono generalmente presenti solo una parte degli aminoacidi essenziali; tuttavia, gli aminoacidi mancanti sono diversi da vegetale a vegetale, per cui, con combinazioni adeguate, è possibile coprire il fabbisogno di aminoacidi essenziali anche utilizzando solo proteine di origine vegetale. Per esempio, associando le proteine contenute nei cereali con quelle contenute nei legumi (pasta e fagioli!) si riescono a coprire le esigenze dell'organismo, anche se è necessario assumere una maggiore quantità totale di proteine.

Classificazione

Come per i lipidi, anche i protidi vengono suddivisi in protidi semplici e protidi complessi (o coniugati).

I protidi semplici sono composti unicamente da aminoacidi, e comprendono albumine, scleroproteine, globuline, glutenine, prolamine, protamine ed istoni.

I protidi complessi contengono nella loro molecola una sostanza non proteica, detta gruppo prostetico. Esse comprendono le nucleoproteine (acidi nucleici), le glicoproteine (mucine), le fosfoproteine, le lipoproteine, le cromoproteine (alcuni enzimi, emoglobina) e le flavoproteine.

Altre classificazioni possono essere fatte in base alla forma (proteine globulari, proteine fibrose) o in base alla funzione (proteine di deposito, proteine contrattili, enzimi, proteine di difesa, ecc.).

Metabolismo

Le proteine, prima di essere assorbite, vengono scisse a livello di singoli aminoacidi, che giungono prima al fegato e di qui a tutti gli altri organi, dove vengono variamente utilizzati. Va ricordato che, insieme agli aminoacidi presenti nel cibo, vengono anche assorbiti quelli che provengono dalla digestione delle cellule che si sfaldano nel tratto digerente e degli enzimi. Insieme agli aminoacidi assorbiti sono anche disponibili quelli derivanti dalla demolizione di strutture organiche, e tutti insieme costituiscono il cosiddetto "pool" di aminoacidi, dal quale l'organismo attinge per soddisfare le sue esigenze.

Ogni aminoacido può andare incontro a differenti destini: può essere direttamente utilizzato per la sintesi di nuove proteine, oppure può essere privato del gruppo aminico (desaminazione). Questo gruppo aminico può essere liberato sotto forma di ammoniaca (tossica per l'organismo) che viene convertita in urea, ed eliminata poi per via renale. Un'altra possibilità è che il gruppo aminico venga legato ad un chetoacido per formare un altro aminoacido (transaminazione); attraverso questo meccanismo l'organismo è in grado di produrre gli aminoacidi non essenziali che non sono presenti in quantità sufficienti.

Il residuo carbonioso dell'aminoacido può seguire due vie, a seconda del tipo di aminoacido in questione. Gli aminoacidi glicogenetici (glicina, alanina, valina, serina, treonina, cisteina, acido aspartico, acido glutammico, prolina, istidina, ornitina e arginina) entrano nel metabolismo dei glucidi e, a seconda delle condizioni, possono essere utilizzati per sintetizzare glicogeno o possono essere ossidati ad acqua ed anidride carbonica attraverso il ciclo di Krebs. Altri aminoacidi, detti chetogenetici, entrano invece nel metabolismo dei lipidi, e possono anche in questo caso essere utilizzati per la sintesi di nuovi acidi grassi o degradati per produrre energia.

Alcuni aminoacidi possono andare incontro ad un destino differente ed essere singolarmente utilizzati per la sintesi di molecole particolari. Questo avviene ad esempio per la glicina, utilizzata per produrre purine, porfirine e sali biliari, per la serina, che viene trasformata in acetilcolina, per la metionina, utilizzata per la sintesi dell'adrenalina, dell'ormone tiroideo e delle melanine, per il triptofano che dà origine alla serotonina.

I protidi introdotti con la dieta, quindi, possono essere trattenuti nell'organismo come materiale strutturale o possono essere desaminati ed utilizzati semplicemente per produrre energia. Si può ricostruire la quantità di protidi trattenuti dall'organismo confrontando la quantità globale dell'azoto introdotto e di quello eliminato dall'organismo, e calcolando quindi il cosiddetto bilancio azotato. La condizione di equilibrio del bilancio azotato è espressa dalla seguente formula:

in cui EN è l'equilibrio azotato, NI l'azoto introdotto con gli alimenti, NU l'azoto eliminato con le urine, NF quello eliminato con le feci, ed NC quello eliminato con lo sfaldamento cutaneo. Se EN è uguale a zero, viene eliminata una quantità di azoto uguale a quella introdotta, e quindi l'organismo sta utilizzando i protidi o per rinnovare le sue strutture o per produrre energia. Se invece EN risulta maggiore di zero (bilancio azotato positivo), vuol dire che non tutto l'azoto introdotto è stato eliminato, e quindi, evidentemente, è stato utilizzato per costituire strutture organiche che prima non esistevano; questa condizione è tipica dell'accrescimento e di tutte le condizioni che portano ad un aumento della quantità globale delle proteine presenti nell'organismo (gravidanza, aumento delle masse muscolari...). Al contrario, se l'organismo sta distruggendo una parte del suo patrimonio proteico (ad esempio, nel caso di digiuno prolungato, per produrre energia), il valore di EN sarà minore di zero (bilancio azotato negativo).

Distribuzione in natura

Come già accennato, le proteine sono presenti sia nel regno animale che in quello vegetale, ma è differente il loro valore biologico. L'uovo viene considerato l'alimento più bilanciato in assoluto dal punto di vista proteico in quanto contiene (soprattutto nell'albume) una miscela ottimale di aminoacidi essenziali e non. Anche il latte, e di conseguenza i formaggi, contengono buone quantità di proteine ad alto valore biologico. Le carni sono una delle fonti più comuni di "proteine nobili"; da notare che in questo senso non ci sono differenze molto rilevanti tra i vari tipi di carne. Notevole contenuto proteico si trova anche nel fegato e praticamente in tutti i tipi di pesce.

Nel regno vegetale sono presenti apprezzabili quantità di proteine, ma non nobili. Come già detto, gli aminoacidi essenziali mancanti sono differenti da vegetale a vegetale, e si può comporre una dieta completa in termini di aminoacidi essenziali combinando cibi "complementari". La frutta secca (in particolare le arachidi) ed i legumi (soprattutto la soia) sono i vegetali più ricchi di proteine. Discrete quantità sono anche presenti nei cereali, soprattutto nel frumento e nell'avena, mentre le verdure ed i tuberi ne contengono quantità molto modeste.