Strutture e funzioni delle proteine

In tutte le cellule degli organismi, le macromolecole più diffuse sono le proteine.

Le proteine sono composti organici quaternari formati da idrogeno, ossigeno, carbonio e azoto. Le proteine sono polimeri formati dall’unione di molecole più piccole, gli amminoacidi, costituiti da atomi di carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto. In natura esistono 20 amminoacidi diversi, ma ciascuno ha la stessa struttura generale: al centro si trova un atomo di carbonio, a cui sono legati un gruppo carbossilico, -COOH, un gruppo amminico, -NH₂, e un atomo di idrogeno. Ciò che distingue i 20 aminoacidi l’uno dall’altro è il quarto gruppo, chiamato gruppo R, che può contenere catene idrocarburiche e diversi gruppi funzionali.

Gli amminoacidi, cioè i monomeri che formano le proteine, sono uniti tra loro da un legame peptidico. Per questo, le catene costituite a volte da centinaia o migliaia di amminoacidi sono dette anche catene peptidiche.

Una proteina può essere formata da una sola o da tante catene peptidiche, che si attorcigliano su se stesse o si ripiegano, assumendo forme particolari. In biochimica la struttura delle proteine viene descritta secondo quattro livelli:

• La struttura primaria è la sequenza degli aminoacidi che formano una singola catena peptidica;
• La struttura secondaria è il modo in cui una catena peptidica si dispone tridimensionalmente nello spazio, per esempio attorcigliandosi a spirale come il filo del telefono;
• La struttura terziaria è il risultato del ripiegamento di una catena peptidica in una forma tridimensionale più complessa, come quando il filo del telefono si aggroviglia ripiegandosi più volte su se stesso.
• La struttura quaternaria,  come quella dell’emoglobina che è il risultato dell’interazione fra più catene ripiegate.

Sono proteine sostanze come il collagene, la proteina che rende elastica la nostra pelle, la cheratina, che costituisce i capelli e le unghie e che è utilizzata nell’industria farmaceutica come rivestimento per le pillole gastro-resistenti, e l’emoglobina, presente nel sangue con funzione di trasporto dell’ossigeno.

Le numerose funzioni delle proteine dipendono non solo dagli amminoacidi che le compongono, ma anche dalla loro struttura e dalla loro forma: per esempio, se la forma di una proteina cambia, essa può non essere più in grado di svolgere la propria funzione.

Le proteine hanno un’importanza fondamentale per la vita e svolgono diverse funzioni:

• strutturali, come nel caso delle proteine che conferiscono rigidità o elasticità ad alcuni tessuti;
• enzimatiche, come accade per gli enzimi: le proteine che accelerano le reazioni chimiche negli organismi;
• trasporto, funzione svolta dalle proteine che formano canali per l’ingresso e la fuoriuscita di sostanze da una cellula o come l’emoglobina che trasporta l’ossigeno dai polmoni ai tessuti;
• di movimento come quella svolta dalle proteine actina e miosina, responsabili della contrazione muscolare;
• protezione come gli anticorpi che distruggono i microrganismi patogeni;
• riserva come la ferritina, una proteina in grado di trattenere ioni ferrosi nel fegato, nella milza e nel midollo osseo, per rilasciarli quando l’organismo ne ha l’esigenza;
• ormonale come l’insulina, il glucagone e il paratormone che sono ormoni di natura proteica;
• genica come le proteine che controllano i processi di trascrizione e traduzione;