A cosa servono le proteine: funzioni e legami

A cosa servono le proteine? Non ci soffermeremo sulle nozioni che oramai scrivono tutti e conoscono tutti. Oggi parliamo di biochimica per far capire il perché sono molecole fondamentali per la nostra vita e a cosa servono.

La biochimica permette di farci conoscere come funzioniamo e quali sono i processi fondamen, complessi e affascinanti e che ci governano.

 

A cosa servono le proteine

Le caratteristiche da conoscere

Biologi e chimici studiano la struttura tridimensionale delle proteine perché è da quest’ultima che si capisce la funzione della proteina presa in esame.

Quando si parla delle funzioni delle proteine, dobbiamo ricordare che queste dipendono dall’interazione di altre molecole. Detto semplicemente, per svolgere una funzione specifica, la proteina deve combinarsi con qualcos’altro. La proteina cambia la sua struttura e svolge una funzione precisa.

La combinazione con altre molecole è spesso reversibile – ma non è detto. La molecola che si lega reversibilmente con la proteina in esame si chiama ligando.

Ci sono funzioni delle proteine che vengono chiamate catalitiche, cioè attuate da enzimi. Approfondisci con l’articolo “enzimi: struttura e fuzioni“.

In sostanza, alla domanda: “a cosa servono le proteine?”, possiamo dire che le proteine assolvono a diverse funzioni, tra cui:

• trasporto dell’ossigeno;
• diffusione dell’ossigeno;
• regolazione del sistema immunitario;
• costituenti di tessuti.

 

Il trasporto dell’ossigeno

Una delle funzioni più importanti svolte da alcune proteine nel nostro organismo è sicuramente il trasporto dell’ossigeno.

L’ossigeno è una sostanza poco solubile in acqua e affinché possa essere di aiuto alla sopravvivenza delle nostre cellule deve essere legato ad una proteina specifica. Qui nasce un problema. Le proteine – in verità gli amminoacidi, cioè i mattoni costituenti le proteine – sono incapaci di legare reversibilmente l’ossigeno con le loro catene laterali.

Al contrario, i metalli di transizione, quali per esempio il ferro e il rame, ne sono capaci. Qui abbiamo un secondo problema. Il ferro non è in grado di legare l’ossigeno senza danneggiare i nuclei delle cellule e produrre un grande quantitativo di radicali liberi. In altre parole il ferro libero è tossico. Per tale ragione il ferro viene incorporato in alcune proteine specifiche per permettere il trasporto dell’ossigeno.

La proteina eme lega il ferro nel gruppo prostetico (cioè resta legato permanentemente con la proteina stessa). Anche in questo caso le questioni si complicano, perché non basta il ferro a legare l’ossigeno. Serve una forma di ferro specifica: il ferro ferroso o Fe2.

Perché serve il ferro ferroso e non basta una qualsiasi forma di ferro? Perché il ferro ferrico non lega l’ossigeno e questo renderebbe vano il tentativo da parte del corpo di utilizzare una molecola in grado di trasportare l’ossigeno.

Il gruppo eme è a sua volta inserito in profondità in una proteina, per evitare che il ferro ferroso venga ossidato a ferro ferrico.

 

 

La diffusione dell’ossigeno: quando il trasporto non basta

Abbiamo parlato dell’emoglobina, una delle proteine più studiate e famose del nostro corpo. Eppure, la complessità del nostro corpo non ha fine e si va ben oltre.

Non basta purtroppo trasportare l’ossigeno in maniera sicura per la sopravvivenza delle altre cellule, ma bisogna diffonderlo nelle stesse.

Per svolgere questo delicato compito abbiamo un’altra proteina importante: la mioglobina. Il nome rievoca l’emoglobina, ma in verità stiamo parlando di due cose diverse. Questa proteina è abbondante nel tessuto muscolare dei mammiferi e vediamo di capirne il suo ruolo.

La mioglobina è composta da 153 amminoacidi e il suo delicato compito non è immagazzinare l’ossigeno, ma di rilasciarlo al momento opportuno. Tralasciando nozioni biologico-matematiche relative al legame del ligando, possiamo dire che la mioglobina è poco sensibile a piccole variazioni nelle concentrazioni dell’ossigeno nella cellula.

Questo dettaglio rende la mioglobina particarmente adatta come serbatoio di ossigeno e diffusore al momento di necessità.

 

 

Regolazione del sistema immunitario

Tra le funzioni delle proteine si ha la regolazione del sistema immunitario. Per esempio le immunoglobuline prodotte dai linfociti B costituiscono il 20% delle proteine in circolo.

Esistono inoltre proteine che costituiscono i recettori presenti sulle cellule T.

Troviamo anche le proteine prodotte durante una risposta infiammatoria: le citochine.

La regolazione del sistema immunitario avviene per mezzo di tantissime proteine prodotte costantemente in ogni secondo della nostra vita.

Costituenti dei tessuti

Le proteine costituiscono anche i tessuti. Le funzioni di protezione, distinzione, differenziazione e specializzazione sono fondamentali per separare tessuti diversi che hanno scopi diversi.

Pensiamo alle proteine del tessuto muscolare, dall’actina alla miosina fino alle proteine regolatrici.

Ognuna di queste proteine può conferire elasticità (per esempio la titina) o le proteine coinvolte nella struttura e la contrazione muscolare.

CONCLUSIONE

Le funzioni delle proteine sono molteplici e bisognerebbe dedicarci probabilmente alcune decine di pagine per accennare solamente alcune delle loro complesse e affascinanti funzioni.

Conoscere la biochimica ci permette di comprendere la complessità del nostro sistema biologico o quantomeno di comprenderne il suo fascino.

A cura del Dr. Giulio Merlini