LE PROTEINE
Dott. Francesco Marcaletti
Le proteine, chiamate anche protidi, sono delle macromolecole biologiche complesse costituite da amminoacidi.
Gli amminoacidi rappresentano i mattoni costituenti queste macromolecole: essi sono a loro volta composti da atomi di carbonio, idrogeno, azoto, zolfo, strutturalmente disposti e caratterizzati dalla presenza di un atomo di carbonio al quale si legano un gruppo carbossilico (-COOH), un gruppo amminico (-NH2), un atomo di idrogeno e una catena laterale (gruppo R).
All’interno delle proteine esistono 20 amminoacidi che, grazie alla loro differente combinazione e sequenza, formano strutture particolari e uniche per ogni proteina cui prendono parte.
Le proteine sono essenziali per la vita e svolgono nell’organismo importanti funzioni, tra cui quella strutturale (come costituente delle cellule, dei tessuti e degli organi), quella della regolazione metabolica e del trasporto di molecole (svolte grazie agli enzimi e ormoni), quella della risposta immunitaria e di numerose altre funzioni.
A livello strutturale è possibile individuare quattro livelli: primario, secondario, terziario, quaternario.
Analizziamole quindi nel dettaglio:
- La struttura primaria è costituita dalla semplice sequenza lineare degli amminoacidi che formano la catena proteica.
- La struttura secondaria è invece più complessa della primaria, piegandosi e avvolgendosi formando tre diverse tipologie strutturali, α-elica, struttura β foglietto e tripla elica allungata.
- La struttura terziaria si caratterizza da una struttura più articolata, ripiegata e tridimensionale rispetto alla precedente, stabilizzata grazie alle interazioni tra gli amminoacidi che formano legami non covalenti quali ponti idrogeno, legami ionici e interazioni idrofobiche.
- La struttura quaternaria rappresenta la massima complessità, essendo costituita dalla combinazione di più catene proteiche tra loro che vanno a formare una proteina funzionale.
- Come vengono prodotte le proteine all’interno della cellula?
- Quali sono le funzioni delle proteine?
- Quali sono le fonti alimentari di proteine?
- Perché avere tutti gli amminoacidi è così importante?
- Quanti grammi di proteine assumere?
- Quante proteine in ogni pasto?
- Integrazione proteica: whey protein
Come vengono prodotte le proteine all’interno della cellula?
La sintesi proteica è un meccanismo complesso che avviene in ogni cellula: per sintetizzare le proteine viene attivato un processo di “decodificazione” del DNA. Il codice genetico presente nel nucleo delle cellule contiene tutte le informazioni per la codifica e la sintesi proteica. In questo processo intervengono il DNA stesso detto anche stampo, gli mRNA (RNA messaggero) responsabili della trasmissione del messaggio e i ribosomi che traducono tale messaggio, producendo gli amminoacidi e formulando le proteine vere e proprie.
Quali sono le funzioni delle proteine?
Le proteine svolgono una moltitudine di funzioni all’interno dell’organismo, tra le cui principali possiamo annoverare quelle di ruolo strutturale, funzioni di movimento, funzioni enzimatiche, funzioni di trasporto, funzioni difensive del sistema immunitario, funzioni di regolazione, funzione di comunicazione cellulare e funzione di regolazione genica.
Passiamo ora ad analizzarle nello specifico:
Funzione strutturale: le proteine prendono parte direttamente alla formazione delle strutture biologiche che danno struttura a tutte le cellule e agli organismi viventi. Ad esempio, basti pensare alle cellule per saggiare quanto le proteine siano importanti, esse infatti le troviamo all’interno degli organelli cellulari, disperse nel citosol, nella membrana cellulare, nel nucleo, praticamente le troviamo in ogni componente dell’organismo, incluse quelle più piccole e remote! Inoltre, le proteine prendono parte alla formazione di tessuti strutturali quali le ossa, i tendini, i vasi sanguigni, la pelle, le unghie, i peli, i capelli e tutte le strutture connettivali.
Funzione di movimento: le proteine che compongono le cellule muscolari, quali ad esempio actina e miosina, grazie al loro complesso funzionamento sono in grado di generare la contrazione e il rilassamento delle cellule e dei tessuti muscolari, consentendo al corpo di muoversi nello spazio.
Funzione enzimatica: gli enzimi presenti nell’organismo umano sono costituiti da proteine. Essi svolgono funzione di catalizzatori delle reazioni chimiche all’interno delle cellule, accelerando e velocizzando tutti quei processi e reazioni implicati nei meccanismi cellulari che garantiscono la vita degli organismi cellulari. Ogni enzima è altamente specifico e per tale motivo nel corpo umano ne troviamo una varietà elevatissima. Per citare alcuni esempi, gli enzimi possono essere ad esempio: la creatin-fosfo-chinasi (CPK) che catalizza le reazioni energetiche del metabolismo anaerobico, gli enzimi digestivi quali amilasi, lipasi, proteasi, altri enzimi quali transaminasi, ligasi, idrolasi e isomerasi.
Funzione di trasporto: all’interno della membrana cellulare e sulla superficie degli organuli cellulari troviamo le proteine carrier, i cosiddetti trasportatori e canali che permettono di veicolare le molecole da una parte all’altra, permettendone il trasporto attraverso le membrane lipidiche. Tali proteine di trasporto le troviamo anche nel sangue, ne sono un esempio l’emoglobina che grazie al suo gruppo eme è in grado di trasportare l’ossigeno a tutti i tessuti corporei e le lipoproteine circolanti nel torrente ematico.
Funzione difensiva immunitaria: proteine specifiche quali immunoglobuline o anticorpi vengono prodotte dalle cellule del sistema immunitario in risposta all’aggressione da parte di patogeni. Riconoscendo e legandosi all’antigene presente sulla superficie del patogeno, segnalano il bersaglio permettendone l’attacco da parte dei macrofagi che neutralizzano la minaccia.
Funzione di comunicazione cellulare: le proteine sono responsabili sia della comunicazione intracellulare, quindi all’interno della cellula, sia di quella intercellulare e di tutti quei meccanismi che permettono a due o più cellule di comunicare tra loro. Tali compiti vengono svolti dai recettori della membrana, costituiti dalle proteine stesse, che sono in grado di riconoscere e trasmettere i segnali chimici dall’ambiente esterno e/o dalle cellule circostanti e dalle proteine segnale, quali ad esempio le citochine.
Funzione di regolazione genica: alcune proteine svolgono un ruolo nella regolazione genica, esse hanno il compito di mantenere la struttura del DNA e permetterne la sua espressione.
Quali sono le fonti alimentari di proteine?
Le proteine sono uno dei macronutrienti, insieme a carboidrati e grassi, che costituiscono la nostra dieta. Esse sono fondamentali per la vita e pertanto la loro corretta assunzione influenza lo stato di salute e la vita dell’organismo, è pertanto fondamentale consumarne le giuste quantità, introducendo alimenti proteici che le contengono. Le proteine sono presenti in molti alimenti, sia di origine animale, sia di origine vegetale. Tra gli alimenti di origine animale troviamo la carne, il pesce, le uova, il latte e derivati, i latticini, mentre invece tra gli alimenti di origine vegetale troviamo i legumi, la frutta secca oleosa, i semi, i cereali. È bene considerare, infatti, che le proteine sono contenute in buona misura anche in quelle che spesso reputiamo esclusivamente come fonti di carboidrati, quali ad esempio le farine, il riso, la pasta, i cereali quali farro, quinoa, orzo e tutti quei derivati prodotti a partire da tali cereali, come ad esempio il pane.
Approfondiamo ora un concetto relativo alla fonte proteica, ossia il valore biologico dell’alimento. Esso è un parametro che serve a misurare la qualità delle proteine contenute in un dato alimento che dipende dalla composizione amminoacidica dello stesso: più una proteina si avvicina ad una proteina umana dal punto di vista della composizione e rapporto tra gli amminoacidi, più il valore di tale parametro risulterà elevato. Vien da sé, pertanto, che un alimento di origine animale possieda dei valori biologici più elevati rispetto ad un alimento di origine vegetale, proprio perché le proteine dei cibi animali si avvicinano di più alla composizione delle proteine umane. Scendendo più nel dettaglio, troviamo che il maggior valore biologico è riscontrabile nell’uovo, seguito poi dal latte, dalla carne, dai legumi e dai cereali. Ciò non significa che si debbano consumare solo uova o latte, bensì è utile imparare a sfruttare sapientemente le fonti vegetali, andando a completare il profilo amminoacidico grazie all’abbinamento ad altre fonti proteiche. Un esempio pratico è rappresentato dall’abbinamento tra cereali e legumi, i primi risultano infatti carenti di alcuni amminoacidi compensati invece dai secondi, che contengono gli amminoacidi limitanti dei cereali e che a loro volta risultano carenti degli amminoacidi presenti nei legumi. Spesso le fonti proteiche vegetali si compensano a vicenda, basta semplicemente saperle utilizzare ed abbinare nel modo corretto.
Perché avere tutti gli amminoacidi è così importante?
Gli amminoacidi sono i mattoni che costituiscono le nostre proteine; in natura ne possiamo contare oltre mezzo migliaio di tipologie diverse, tuttavia nelle proteine umane gli amminoacidi sono venti, composti da: alanina, arginina, asparagina, acido aspartico, cisteina, acido glutammico, glutammina, glicina, istidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, prolina, serina, treonina, triptofano, tirosina e valina. Tra di essi ne troviamo alcuni che non possono essere sintetizzati dall'organismo e pertanto prendono il nome di essenziali, essi sono rappresentati da: leucina, fenilalanina, isoleucina, metionina, lisina, treonina, valina, triptofano e istidina.
Quanti grammi di proteine assumere?
Possiamo dare indicazioni riguardo l’assunzione di proteine andando ad analizzare i fabbisogni di un soggetto sano. La quota e il fabbisogno proteico sono influenzati da una moltitudine di fattori quali: sesso, altezza, peso, livelli di attività fisica, sport praticato, obiettivi, quantità di massa muscolare e massa grassa. Le linee guida italiane, denominate LARN (livelli assunzione raccomandati di nutrienti ed energia) riportano i fabbisogni proteici per un soggetto sedentario: per la popolazione adulta viene indicata una quantità di 0.7-0.9 grammi di proteine per ogni chilo corporeo di peso, tale quantitativo risulta molto al di sotto della media di consumo della popolazione!
Parlando invece della quota proteica dello sportivo, esso necessita di un maggiore introito proteico sia per via della maggior massa muscolare, sia per garantire il turnover e riparazione cellulari che l’esercizio fisico innesca. Ricordiamo infatti che l’attività fisica, soprattutto quella con sovraccarico, va a danneggiare i tessuti muscolari che dovranno poi essere riparati dall’organismo. Se per il soggetto sedentario viene consigliato un apporto inferiore ad un grammo per chilo corporeo di peso, nel soggetto sportivo si può arrivare fino a 2.0-2.5 g/kg. Indicativamente è possibile dare un range di massima tra i 1.5 e i 2.5 g/kg, più verso la fascia bassa per gli atleti che praticano sport di endurance, mentre invece verso la fascia alta per coloro che praticano sport di forza e potenza quali ad esempio bodybuilding, powerlifting e weightlifting.
Inoltre, è bene ricordare che la quantità di g/kg di proteine è influenzata non solo dai fattori descritti in precedenza, bensì anche dalla quantità di calorie della dieta. In linea teorica il fabbisogno proteico è inversamente proporzionale alle calorie, pertanto, più una dieta sarà alta in calorie, minore sarà la quantità di proteine necessarie e viceversa più le calorie saranno basse, maggiore sarà la quota proteica. Vien da sé che in ottica bodybuilding, una fase di cut a deficit calorico e una fase di ipertrofia a surplus calorico necessiteranno di grammature differenti di proteine. Analizziamo ora il perché di questa correlazione. Le proteine rivestono prevalentemente ruolo plastico, andando a costituire i muscoli, permettendo la riparazione e il turnover delle cellule muscolari, ma in alcuni casi anche ruolo energetico. Ricordiamo infatti a tal proposito che un grammo di proteine fornisce quattro chilocalorie di energia. Nelle condizioni ideali di normo/surplus calorico, quasi tutta l’energia richiesta dall’organismo viene estratta dai nutrienti prettamente energetici quali grassi e carboidrati, destinando le proteine quasi ad uso plastico esclusivo. In condizioni invece di deficit calorico, il corpo non riesce a soddisfare le richieste energetiche esclusivamente sfruttando i carboidrati e grassi della dieta, bensì andrà a colmare tale deficit sia estraendo energia dal grasso corporeo o tessuto adiposo sia in minor parte “sacrificando” una quota di proteine destinandole al metabolismo energetico.
Quante proteine in ogni pasto?
Tra i frequentatori delle palestre si sente spesso discutere delle quantità proteiche sfruttabili dal nostro corpo, ossia quante proteine esso sia in grado di sfruttare per ogni singolo pasto, quei famosissimi 30 g sulla bocca di tutti.
Poiché il nostro corpo non possiede la capacità di immagazzinare e di stoccare le proteine in eccesso, ne consegue che tutte le proteine che non vengono utilizzate nel breve termine per scopi anabolici, verranno metabolizzate e scomposte per produrre energia. Alcuni studi di recente pubblicazione confermano tale ipotesi, infatti, si è visto che l’assunzione di dosi molto elevate di proteine nell’immediato post workout siano in termini anabolici meno efficaci rispetto allo stesso quantitativo proteico somministrato in porzioni più piccole e distanziate qualche ora le une dalle altre. Tale discorso non è solamente riferito all’integrazione post workout con whey protein, bensì estendibile anche alla quota proteica assunta nei pasti principali. Risulta pertanto poco utile consumare quantità ingenti di fonti proteiche nel pasto post allenamento, poiché la maggior parte dei soggetti riesce a sfruttarne al massimo 30-50 g; risulterebbe invece più utile e proficuo fornire più razioni proteiche distanziate temporalmente le une dalle altre. Naturalmente tale limite è influenzato da numerosi fattori quali: altezza, peso, quantità di massa muscolare, sesso e non per ultimo, dalla stimolazione anabolica innescata dall’allenamento con sovraccarico. Inoltre, è stato riscontrato che tanto maggiore è lo stimolo anabolico fornito al muscolo, tanto più esso sarà in grado di sfruttare porzioni e quote proteiche più ingenti.
Integrazione proteica: whey protein
Passiamo ora ad approfondire un altro dei temi caldi: l’integrazione proteica. Essa è sempre necessaria? Come dice l’etimologia della parola integrazione, essa va ad integrare la dieta colmando le eventuali carenze nutrizionali. Quando si parla di integrazione proteica, ci si riferisce nella maggior parte dei casi alle whey protein.
Le whey protein o proteine del siero del latte, rappresentano infatti l’integratore più utilizzato e diffuso in ambito sportivo, in particolar modo tra gli sport di forza e potenza. Esulando da quelle che sono le proprietà benefiche in termini di recupero e di anabolismo muscolare, ci soffermeremo ad analizzarne i potenziali effetti dannosi e di come un consumo smoderato possa andare ad impattare o meno sulla salute umana.
Partiamo dal principio: cosa sono le whey protein e da dove vengono estratte?
Le sieroproteine del latte sono a tutti gli effetti un integratore che, come dice la parola stessa, è costituito dall’isolamento e successiva concentrazione della frazione proteica contenuta nel siero del latte. Grazie a processi industriali è possibile andare ad estrarre ed isolare quasi ed esclusivamente la porzione proteica, formulando un prodotto in polvere comunemente chiamato “whey protein”.
Perché si usano?
Numerosi studi scientifici presenti in letteratura confermano che l’assunzione di proteine ad alto valore biologico contenenti buoni quantitativi di leucina, risultino efficaci nel favorire i processi di recupero muscolare nonché promuovere la crescita anabolica generata dallo stimolo allenante.
Sono dannose?
Tale isolato proteico (whey protein), se somministrato nei giusti dosaggi in un soggetto sano, non risulta di per sé dannoso per l’organismo, risultando al pari di altre fonti proteiche definite “solide” o derivanti da cibo/alimenti. Bisogna sempre considerare che l’integrazione va, come dice la parola stessa, ad integrare la dieta e non a sostituirla, concetto che va quindi tenuto ben in considerazione nella decisione dei dosaggi di assunzione nonché del timing di assunzione della stessa.
Vien da sé che assumere un quantitativo eccessivo di integratori proteici in un contesto di dieta già altamente iperproteica, vada a creare un “sovraccarico” per il fisico, che si troverà costretto a degradare l’eccesso di proteine ingerite, non potendole sfruttare tutte per costruire massa muscolare e convertendole quindi in energia. Quest’ultimo processo è caratterizzato dalla rimozione del gruppo amminico presente negli amminoacidi delle proteine, generando quindi un metabolita che dovrà essere escreto ed eliminato sotto forma di urea o acido urico.
In conclusione, è possibile affermare che un’assunzione eccessiva di proteine può affaticare gli organi imputati al metabolismo proteico, tuttavia, come appena menzionato, ci si riferisce ad un eccessivo apporto proteico globale della dieta. Vien da sé che il problema non è rappresentato dall’assunzione dell’integratore proteico (whey protein), bensì da un surplus proteico che può derivare dalla dieta, dall’integrazione o da una combinazione tra esse.
