proteine

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Prime tra le molecole dei viventi

Le proteine sono tra le molecole più importanti della materia vivente. Sin dai primi dell’Ottocento si era intuito il loro primato nella struttura chimica di animali e piante. Svolgono funzioni enzimatiche, di sostegno, protezione, trasporto di gas. Sono costituite da sequenze di amminoacidi e hanno una struttura molecolare molto complessa, caratteristica per ciascuna proteina

La grande intuizione di Berzelius

Il chimico svedese Jöns Jacob Berzelius propose nel 1838 il nome proteine (dal greco pròtos, «primo») per indicare una categoria di sostanze organiche contenenti quattro elementi: carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto.

Prime, dunque, le proteine: perché? Si tratta, in effetti, di fondamentali costituenti del citoplasma e del nucleo della cellula, la vita non si può svolgere in assenza di proteine. Mentre nel mondo vegetale troviamo riserve di proteine in alcuni organi, come per esempio i semi, in tutti gli animali e nell’uomo, a differenza degli zuccheri e dei grassi, le proteine non si trovano mai come sostanze d’accumulo, per cui occorre rifornirsene in continuazione attraverso il cibo. Le principali fonti alimentari di proteine sono la carne, il pesce, le uova, il latte e i derivati, i legumi e in parte anche i cereali.

Le funzioni delle proteine

L’importanza di queste molecole dipende dalle loro numerose funzioni. Esistono proteine con funzioni di protezione (la cheratina delle unghie o dei peli), di sostegno (il collagene del tessuto connettivo) e proteine specifiche, che svolgono attività fondamentali per la vita. Tale, per esempio, è l’emoglobina dei globuli rossi del sangue, che serve per fissare l’ossigeno dell’aria che respiriamo e portarlo alle cellule di tutto il corpo. Altre proteine specifiche sono alcuni ormoni, come l’insulina, o come l’ormone ipofisario della crescita oppure quello della tiroide, tutti regolatori di processi metabolici vitali (metabolismo). Esistono poi proteine di difesa, come il fibrinogeno del sangue che ne permette la coagulazione, o gli anticorpi che l’organismo produce (immunitario, sistema) per difendersi dagli antigeni (batteri, virus, cellule estranee). Ma, forse, la funzione più importante che le sostanze proteiche compiono è quella enzimatica, per cui molte sono dette anche enzimi o catalizzatori organici.

Molecole complesse e delicate

Estratte dalle cellule ed essiccate, le proteine si presentano in genere come polveri bianche o giallo chiaro, insapori, inodori. Si sciolgono bene in acqua con cui formano una soluzione colloidale, diversa da una soluzione (solventi e soluzioni) vera e propria, come quella di acqua e sale per esempio, perché leggermente vischiosa e poco stabile alle alte temperature o in presenza di acidi e di basi forti. Ciò vuol dire che, in condizioni estreme, le proteine facilmente si denaturano e la loro struttura spaziale si trasforma perdendo qualunque capacità funzionale.

Le proteine sono molecole composte a loro volta di altre molecole più semplici, che si chiamano amminoacidi. Esistono centinaia di amminoacidi, ma nelle cellule ne sono presenti solamente una ventina, di cui nove sono quelli essenziali per il regno animale: gli amminoacidi essenziali sono quelli che gli organismi devono trovare nel cibo in quanto le loro cellule non sono in grado di sintetizzarli da sole.

Differenze strutturali

L’unicità fisica di qualunque essere vivente, per cui nessuno è uguale a un altro, dipende dall’unicità della sua composizione chimica e, in particolare, dalle sue proteine, che sono tra le molecole con maggiore variabilità, nel pur vasto e multiforme panorama molecolare.

Le differenze tra una proteina e l’altra dipendono dalla loro struttura, che è organizzata su quattro livelli: la struttura primaria, determinata dal tipo e dalla sequenza degli amminoacidi; la struttura secondaria, cioè la forma della molecola che può essere distesa o a spirale; la struttura terziaria, che dipende dal ripiegamento della catena proteica su sé stessa (a gomitolo o a elica); infine, la struttura quaternaria, presente in alcune proteine complesse formate da subunità unite tra loro in svariati modi (come nell’emoglobina). Basta un piccolo cambiamento, anche in una soltanto di queste quattro strutture, per avere proteine differenti, talvolta anomale e causa di malattie.