Aminoacidi essenziali e non essenziali: basi di chimica

Aminoacidi essenziali e non essenziali: basi di chimica

Oggi parliamo degli amminoacidi, collegandoli alla chimica ed alla biochimica. Prima di specificare il significato di termini come amminoacidi essenziali o amminoacidi ramificati, occorre fare una panoramica generale per comprendere la struttura ed il funzionamento di queste molecole.
Aminoacidi ABC di biochimica

Tutti i composti che conosciamo, sono costituiti da un insieme di particelle più piccole. Se scendiamo e ingrandiamo gli oggetti con la lente della chimica, vedremo che ogni cosa è composta da atomi. Gli atomi sono gli elementi che compongono la materia. Questi si associano tra di loro e possono formare legami veri e propri, oppure avere interazioni elettrostatiche.

Gli atomi uniti insieme, danno origine a delle strutture più complesse le molecole. Queste son caratterizzate da una serie di atomi. Siccome alcune molecole hanno atomi in comune, come per esempio l’azoto o lo zolfo, si classificano in gruppi funzionali, o strutture simili, i quali hanno comportamenti identici. Potremmo così creare e classificare famiglie di molecole.

Struttura degli amminoacidi e basi

Per quello che ci interessa possiamo incominciare ad imparare  partendo a studiare gli aminoacidi. Queste  molecole che hanno caratteristiche molto simili, in primis sono dotate tutte di due gruppi funzionali ricorrenti, il gruppo carbossilico e un’altro gruppo amminico.
La capacità di cedere o acquisire protoni con variazioni del pH è un altro fattore comune ed è molto importante negli amminoacidi.

Differenti tipi di aminoacidi

Qui si vede come nella prima figura ci siano due protoni H+. Nella seconda se ne va un protone. Nella terza  in verde se ne vanno due protoni. Questo comportamento dipende dal pH che è una misura della concentrazione degli ioni idronio in acqua, che tradotto in parole spartane vuol dire la misura dell’acidità o della basicità di una soluzione acquosa, come ad esempio un’aranciata, la candeggina, il sangue.

Un concetto semplice da capire è che se il pH è molto alto, cioè maggiore di 9, vuol dire che la soluzione è basica e allora prevarrà la struttura in verde, se il pH è invece minore di quello fisiologico vuol dire che la soluzione è molto acida e prevarra la struttura in rosa. Non fatevi trarre però in inganno dal fatto che sia sempre positiva una soluzione  basica, qui un esempio con la lisciva (pH 13,5)

Scherzi a parte la forma che prevale negli organismi animali come l’uomo è a pH 7-7,4 cioè il pH fisiologico,  in gergo scientifico si definisce la forma zwitterionica, per intenderci quella centrale nella figura di colore blu. Cioè una forma dove ci sono due cariche, una positiva localizzata sul gruppo amminico e una negativa localizzata sul gruppo carbossilico. L’alimentazione acida o basica influisce sulla nostra salute? In questo articolo abbiamo evidenziato se esistono correlazioni tra l’osteoporosi e la dieta alcalina.

Aminoacidi essenziali e non essenziali

I 20 aminoacidi di cui sopra, possono essere suddivisi in essenziali, e non essenziali. Quelli essenziali, si chiamano così perché è essenziale introdurli nel nostro organismo tramite il cibo e sono: triptofano, fenilalanina, lisina, metionina, treonina, valina, leucina, isoleucina.
Gli ultimi  tre, sono i famosi aminoacidi ramificati, o ancora meglio noti come BCAA= Branched Chain Ammino Acids=Amminoacidi a catena ramificata. Perché ramificati? Perché semplicemente se li osservate noterete delle ramificazioni e questo è tutto.

Aminoacidi essenziali

Gli aminoacidi dell’essere umano

Anzitutto, ecco due nozioni da sapere riguardo gli amminoacidi:

  1. Esistono molte centinaia di aminoacidi in natura, alcuni sono stati ritrovati anche nei meteoriti. Però nell’uomo ce ne sono solamente 20. Questi 20 aminoacidi, che ricordiamo:
    sono gruppi di atomi legati tra loro che formano molecole con due gruppi funzionali: amminico e carbossilico;
  2. hanno una forma prevalente a pH fisiologico che è quella in blu (pH 6-7,4)

Sono in grado di combinarsi tra di loro e creare quindi delle catene, le proteine. Queste catene possono essere formate di soli due aminoacidi, un dipeptide, fino ad contenere molti molti aminoacidi, con una distribuzione statistica dei vari aminoacidi che lo compongono che varia a seconda del caso. Giusto per avere un’idea, le proteine che si possono formare teoricamente, sono di più di tutti gli atomi dell’universo.

catene di aminoacidi

Ad ogni modo queste catene lineari di aminoacidi, sono il primo tipo di struttura polipetidica o proteica. Ci sono altre due strutture che si possono avere: l’alfa-elica, e il beta-foglietto: sono entrambe strutture la cui forma o conformazione dipende dalle particolari interazioni. Ad ogni modo, la combinazione di catene lineari unite anche da alcuni link di collegamenti chiamati loop, per farla semplice, danno via a strutture definite quaternarie. Per lo sportivo, è ben nota l’emoglobina, una struttura che ha la capacità di modificare la propria conformazione e di ospitare ossigeno. E’ un vero è proprio trasportatore. Un atleta che pratica sport di resistenza e che per natura ha molta emoglobina sarà avvantaggiato.

Struttura-proteine

Amminoacidi levogiri e destrogiri

Noterete nella figura qui in basso delle L davanti al nome dell’aminoacidi. Ho aspettato fino a qui per spiegarlo. L sta per levogiro , D per destrogiro. Noi umani possiamo solo mangiare i Levogiri, trivialmente. Perché destrogiro e levogiro? Perché fa riferimento alla chiralità di una molecola. Una molecola chirale è una molecola che se la mettiamo davanti a uno specchio non possiamo sovrapporla alla sua immagine riflessa. Sembra complicato, ma basta guardarsi le mani. Le mani sono chirali e non sovrapponibili. Se mettete il dorso della mano destra sul palmo della mano sinistra, vedrete che un pollice sta destra e l’altro pollice sta a sinistra. Cioè non sono sovrapponibili. Invece, due mani sinistre e due mani destre, sono sovrapponibili.

Aminoacidi levogiri

Questa differenza tra destra e sinistra vale anche per le molecole. Sembra una differenza banale, e invece fa tutta la differenza del mondo nel nostro organismo. Non siete convinti ancora? Ok. Prendete un arancia e un limone. Tagliateli in due. Spremeteli in due bicchieri diversi. Ora odorateli. Che odore hanno? Uno avrà odore di limone. L’altro odore di arancia. Soltanto che è la stessa molecola, il limonene. Solo che nell’arancia è R-limonene, nel limone S-limonene. R e S sono altri modi per definire molecole che sono speculari tra loro ma non sovrapponibili come la mano. Cioè il limonene ha gli stessi atomi, però R-limonene non è sovrapobinibile a S-limonene. Questa semplice differenza vi sia da modello per capire che se questa volta riguardava l’odore, in realtà molte altre differenze, anche importanti, avvengono nel nostro organismo, tra un L e un D.

Poi ci sono gli amminoacidi non essenziali. Si dicono non essenziali perché il nostro organismo li produce da solo grazie ad alcuni enzimi, che sono in grado di sintetizzarli partendo dagli altri aminoacidi o da altre molecole ,  quindi non dobbiamo introdurli forzatamente con l’alimentazione.
I non essenziali sono: Arginina, Asparagina, Lisina, Aspartato, Cisteina, Treonina, Glicina, Glutammato, Glutammina,  Istidina, Prolina, Serina, Tirosina, Taurina.

Aminoacidi essenziali e non essenziali

Aminoacidi, proteine e turnover

proteine e alimentazione

Ogni alimento che noi mangiamo, ha la sua percentuale di proteine, che sono sono composte da diversi amminoacidi. Quanti aminoacidi di un tipo o di un altro sono presenti? Siccome alla fine del processo digestivo al fegato arrivano direttamente aminoacidi sotto forma di dipeptidi (catene di due amminoacidi) e tripeptidi (catene di 3 amminoacidi), si capisce che se vogliamo introdurre più glutammina, ci conviene mangiare di più quei cibi che ne contengono in percentuale di più (salmone, latticini, frutta secca, spinaci, prezzemolo, ecc).

Per questo a volte è inutile mangiare i BCAA dopo aver mangiato il petto di pollo, perché il pollo ci fornisce i BCAA di cui c’è bisogno. Il concetto quindi si può semplificare così: voi mangiate le proteine, e queste alla fine, vengono disassemblate e assorbite sotto forma di singoli aminoacidi. Se introducete già molti alimenti ricchi di amminoacidi ramificati conviene integrarli? La risposta la trovate in questo articolo: BCAA sempre e comunque utili?

Le proteine del nostro organismo, anche quelle che costituiscono i muscoli, hanno un ciclo vita. Come quello del tagliando della macchina, per esempio. Le proteine muscolari hanno un ciclo che si chiama turnover, proteico cioè un ricambio che per i muscoli si fa ogni 180 giorni circa. Ora nel caso si faccia uno sport di ipertrofia muscolare che è mirato al danneggiamento dei muscoli, questo processo serve proprio ad accelerare il turnover delle proteine danneggiate, che quindi accelererà. Per concludere, unendo alla teoria la pratica, se il nostro obiettivo è aumentare la massa muscolare, non dobbiamo solo guardare alla quantità dei mattoni, ma anche a tutto quello che regola il turnover ma questo lo scopriremo nell’articolo: quante proteine servono per mettere su muscolo?

Aminoacidi: ABC di biochimica, è del Dott Valerio Pasqua
Valerio è un chimico con la passione dello sport, in particolare del Ghirisport. Lotta per diventare Master Sport in questa disciplina. Il suo contatto mail è: [email protected]

Qui sopra ti lascio un breve video che parla di proteine. Fammi sapere se ti è tornato utile!

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