Le proteine sono macromolecole essenziali che svolgono un ruolo cruciale nei processi biologici degli organismi viventi. Sono coinvolte in quasi tutte le funzioni cellulari, agendo come enzimi per facilitare le reazioni biochimiche, fornendo struttura attraverso il collagene nei tessuti e facilitando il trasporto tramite l'emoglobina nel sangue. Al cuore delle proteine si trovano i loro mattoni fondamentali chiamati amminoacidi.
Gli amminoacidi sono composti organici che contengono sia un gruppo amminico (-NH₂) che un gruppo carbossilico (-COOH). Sono collegati tra loro tramite legami peptidici per formare strutture lunghe simili a catene, note come polipeptidi. Esistono 20 diversi amminoacidi standard che si combinano in varie sequenze per formare le proteine. La specifica sequenza di amminoacidi determina la struttura e la funzione uniche di ciascuna proteina.
Questi 20 amminoacidi possono essere classificati in due gruppi: amminoacidi essenziali e non essenziali. Gli amminoacidi essenziali non possono essere sintetizzati dal corpo umano e devono essere ottenuti attraverso la dieta. Questi includono istidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano e valina. Gli amminoacidi non essenziali, d'altra parte, possono essere prodotti dal corpo e comprendono alanina, asparagina, acido aspartico, acido glutammico, serina e altri.
La disposizione degli amminoacidi in una catena proteica è dettata dal codice genetico nel DNA di un organismo. Durante la sintesi proteica, i ribosomi leggono la sequenza dell'mRNA e la traducono in una sequenza specifica di amminoacidi, che si ripiegano in una forma tridimensionale funzionale, fondamentale per la loro attività biologica. Questo ripiegamento può essere influenzato da vari fattori, tra cui l'ambiente chimico e le interazioni con altre molecole.
Le proteine svolgono funzioni diverse, tra cui la catalisi di reazioni metaboliche (come enzimi), la segnalazione all'interno e tra le cellule, la risposta immunitaria e il supporto strutturale. La diversità delle funzioni proteiche deriva dalla varietà di sequenze di amminoacidi e dalle strutture tridimensionali risultanti che adottano. Comprendere i mattoni fondamentali delle proteine è cruciale in campi come la biochimica, la biologia molecolare e la medicina, dove la conoscenza della struttura e della funzione delle proteine può portare a progressi nella progettazione di farmaci, nell'ingegneria genetica e nella comprensione di varie malattie.