Funzioni delle Proteine nell'Organismo

Il termine proteina deriva dal greco proteios, che significa "al primo posto", a sottolinearne le funzioni di primaria importanza nei processi vitali.

Tra tutte le biomolecole (carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici), le proteine sono le uniche a possedere una gamma così ampia di funzioni biologiche.

Una gamma talmente ampia che quella che segue è soltanto una breve panoramica delle più importanti funzioni delle proteine nell'organismo umano.

Funzione Strutturale

Le proteine sono note soprattutto per il loro ruolo strutturale.

Il collagene, ad esempio, è la proteina più abbondante nell'organismo umano.

Il collagene è il componente principale dei tessuti connettivi ¹, che a loro volta compongono e danno sostegno a diverse parti del corpo, in particolare:

tendini,
legamenti,
pelle,
muscoli.

Se il collagene fornisce struttura e resistenza, un'altra proteina - chiamata elastina - contribuisce a formare la struttura connettiva, conferendole elasticità.

Come il nome stesso suggerisce, l'elastina è una proteina dotata di proprietà elastiche, che dona elasticità ai tessuti connettivi; si trova quindi in concentrazioni elevate nel cosiddetto "tessuto connettivo elastico", che costituisce le arterie di grosso calibro e alcune formazioni legamentose.

L'elevata elasticità dell'elastina consente a molti tessuti del corpo, come utero, polmoni e arterie, di tornare alla loro forma originale dopo lo stiramento o la contrazione ².

La cheratina è un'altra proteina strutturale, estremamente resistente, che si trova nella pelle, nei capelli e nelle unghie.

Funzioni Regolatrici

Le proteine consentono lo svolgimento di tutte le funzioni vitali di una cellula.

Oltre ad avere un ruolo strutturale, le proteine costituiscono i principali regolatori degli organismi viventi e sono in grado di ricoprire molteplici funzioni.

Enzimi

Gli enzimi sono sostanze di natura proteica che accelerano reazioni biochimiche specifiche, senza essere consumati e senza partecipare ai prodotti finali della reazione ³.

In pratica, gli enzimi sono dei catalizzatori biologici che favoriscono le migliaia di reazioni biochimiche che hanno luogo all'interno delle cellule.

Altri enzimi agiscono al di fuori della cellula, come gli enzimi digestivi (lattasi, tripsina, chimotripsina ecc.).

Esempi di funzioni corporee che dipendono dagli enzimi includono ⁴:

Digestione
Produzione di energia
Coagulazione del sangue
Contrazione muscolare

Gli enzimi non regolano soltanto la maggior parte delle reazioni coinvolte nel metabolismo, ma partecipano alla regolazione del DNA in processi come la replicazione, la riparazione e la trascrizione.

Ormoni

Tra le numerose funzioni delle proteine si ricorda quella endocrina.

Molti ormoni, infatti, hanno una struttura proteica.

Gli ormoni sono messaggeri chimici che aiutano la comunicazione tra cellule, tessuti e organi. Vengono prodotti e secreti dai tessuti o dalle ghiandole endocrine, quindi trasportati nel sangue per raggiungere i tessuti od organi bersaglio, dove si legano a specifici recettori (anch'essi di natura proteica) presenti sulla superficie cellulare.

Alcuni esempi di ormoni proteici includono ⁵:

hGH (ormone della crescita umano): stimola la crescita di vari tessuti, incluso l'osso.
Insulina: permette l'assorbimento del glucosio ematico nelle cellule.
Glucagone: induce la liberazione del glucosio immagazzinato nel fegato come glicogeno.
ADH (ormone antidiuretico): segnala ai reni di riassorbire l'acqua.
ACTH (ormone adrenocorticotropo): stimola il rilascio di cortisolo, un fattore chiave nel metabolismo

Recettori

Le proteine recettoriali sono presenti sulla membrana plasmatica o nel citoplasma; svolgono la funzione di recettori legando in modo specifico altre molecole.

Le proteine di membrana permettono alla cellula di captare i segnali provenienti dall'esterno.

La funzione principale di queste proteine è quella di legare una molecola di segnalazione e indurre una risposta biochimica nella cellula.

Ad esempio,il recettore dell'insulina è una proteina di membrana che lega l'insulina e permette di propagarne il segnale ormonale all'interno della cellula bersaglio.

Messaggeri cellulari e Fattori di crescita

I fattori di crescita cellulare sono proteine capaci di stimolare la proliferazione e il differenziamento cellulare, e di prevenire l'apoptosi (morte cellulare).

Similmente agli ormoni, si tratta di tipiche molecole segnale, usate per la comunicazione tra le cellule di un organismo e tra le varie strutture della stessa cellula.

Funzione Contrattile

Actina e miosina sono le proteine contrattili del muscolo, che permettono:

il movimento volontario attraverso la contrazione dei muscoli scheletrici striati;
la contrazione cardiaca;
la contrazione involontaria della muscolatura liscia;
le modificazioni del citoscheletro, che permettono alle cellule di cambiare la loro forma.

Funzioni di Trasporto

Alcune proteine sono deputate al trasporto di varie sostanze nell'organismo, anche attraverso le membrane cellulari (trasportatori e canali di membrana).

L'emoglobina, ad esempio, è una proteina del sangue che trasporta ossigeno.

La mioglobina è la proteina che lega l'ossigeno e ne permette la diffusione all'interno dei muscoli.

Le lipoproteine trasportano colesterolo e altri grassi nel sangue.

Le proteine di trasporto hanno funzioni specifiche. In altre parole, una proteina che trasporta il glucosio non trasporta anche il colesterolo ^{6, 7}.

Funzioni di Deposito

La ferritina è una proteina che immagazzina ferro ⁸.

Un'altra proteina di conservazione è la caseina, che è la principale proteina del latte che aiuta i bambini a crescere.

L'ovoalbumina, invece, è la proteina dell'albume d'uovo che nutre l'embrione in sviluppo.

Funzioni Immunitarie

Le proteine sono importanti anche per i sistemi di difesa dell'organismo da agenti estranei e potenzialmente patogeni.

Le immunoglobuline, meglio conosciute come anticorpi, sono proteine circolanti nel sangue che si legano in modo specifico a molecole estranee, favorendone l'eliminazione da parte dei globuli bianchi.

Equilibrio dei Fluidi

Le proteine sono molto importanti per mantenere l'equilibrio dei fluidi biologici.

L'albumina e la globulina sono proteine nel sangue che aiutano a mantenere l'equilibrio dei fluidi corporei attirando e trattenendo l'acqua ^{9, 10}.

Nei casi di grave carenza di proteine con la dieta, i livelli di albumina e globulina diminuiscono. Di conseguenza, queste proteine non riescono più a trattenere il plasma nei vasi sanguigni e questo fluido si accumula negli spazi tra le cellule.

Mentre il plasma continua ad accumularsi negli spazi extracellulari, si verificano gonfiore o edema, in particolare nella regione dello stomaco ¹¹.

Questo segno è tipico di una forma di grave malnutrizione proteica chiamata kwashiorkor, che si sviluppa quando una persona consuma abbastanza calorie ma non consuma abbastanza proteine ¹².

Il kwashiorkor è raro nelle regioni sviluppate del mondo e si verifica più spesso nelle aree più povere del pianeta.

Funzioni delle Proteine Alimentari

Funzione Plastica

La più nota funzione delle proteine contenute negli alimenti è la cosiddetta funzione plastica.

Questa funzione consiste nel sostituire le proteine invecchiate e nel ricostruire quelle soggette a maggior usura.

Nel periodo dello sviluppo, da zero a diciotto anni circa, le proteine devono anche fabbricare in continuazione nuove cellule per l'accrescimento delle ossa, dei muscoli, ecc.

In circostanze normali, l'organismo scompone la stessa quantità di proteine che utilizza per costruire e riparare i tessuti. Altre volte, scompone più proteine di quante ne possa creare, aumentando così le esigenze dell'organismo.

Ciò si verifica in genere nei periodi di malattia, durante la gravidanza e durante l'allattamento ^{13, 14, 15}.

Le persone che si stanno riprendendo da un infortunio o un intervento chirurgico, gli anziani e gli atleti richiedono più proteine per compensare il maggiore ricambio proteico (detto turnover proteico) ^{16, 17, 18}.

Funzione Energetica

In carenza di altri materiali “combustibili”, gli amminoacidi che costituiscono le proteine possono essere utilizzati (ossidati) per ricavare energia.

Questa ossidazione, però, non è completa e la loro parte amminica viene eliminata con le urine come urea.

In condizioni normali, la funzione energetica delle proteine è secondaria, ma diventa significativa in condizioni di carenza di carboidrati e durante l'esercizio fisico di durata ^{19, 20, 21}.