La cellulosa è una molecola organica, formata da carbonio, ossigeno e idrogeno, largamente presente nelle piante, giacché ne forma la parete cellulare. Le molecole di cellulosa sono anche presenti nelle alghe. Non è, invece, presente negli animali o nei batteri poiché in essi non ha un ruolo strutturale o metabolico. Tuttavia, alcuni batteri sono capaci di sintetizzare la cellulosa per fini non strutturali giacché serve da costituente per i biofilm.
Struttura chimica
La cellulosa è un omopolimero formato da un elevato numero di molecole di glucosio, circa 17000, legate tra loro da ponti beta-1,4-glicosidici e legami 1-2 glicosidici. La cellulosa è strutturalmente simile all'amido con il quale condivide la lunghezza delle catene ma non il tipo di legame. L'amido, infatti, ha un legame alfa-glicosidico.
La molecola di cellulosa caratterizza la cellula vegetale e, in senso più grande, anche i vegetali. Costituisce la fibra di sostegno delle differenti strutture della pianta, grazie alla particolare resistenza offerta dall'elevato numero di legami che rendono il polimero molto stabile e resistente. Dal punto di vista chimico, inoltre, la cellulosa ha un carattere igroscopico e possiede una buona capacità di assorbimento dell'acqua.
Cellulosa nelle piante
La cellulosa è una tra le molecole più importanti della parete cellulare degli organismi vegetali. La molecola di cellulosa è presente in differenti distretti degli organismi vegetali e la sua organizzazione avviene su tre piani: fibrille elementari, microfibrille e macrofibrille.
Molecola di cellobiosio, componente fondamentale della cellulosa. Si noti il legame beta-1,4-glucosidico
Una fibrilla elementare è formata da centinaia di molecole di glucosio monomerico, legate in modo tale da formare una catena lineare. Su questa lunga catena si ramificano altre fibrille elementari. Più fasci di fibrille elementari formano le microfibrille che, a loro volta, ramificandosi formano le macrofibrille.
Struttura di una macrofibrilla di cellulosa
Distribuzione nella parete cellulare
La disposizione della cellulosa nella parete primaria è casuale, con una percentuale di presenza pari al 15%. A livello della parete secondaria la distribuzione delle macrofibrille cambia, giacché si osserva una apposizione ordinata delle stesse. La spiegazione della disposizione ordinata può essere ricercata nei rapporti contratti dalle “rosette” con il sistema citosolico dei microtubuli; le sintetasi sembrano legarsi ai microtubuli mediante ponti di actina.
Biosintesi della cellulosa
L'enzima che biosintetizza la cellulosa è presente nella membrana plasmatica ed è la cellulosa-sintasi. Probabilmente non esiste un enzima "libero", ma più enzimi che in parallelo, operano la biosintesi della cellulosa. L'associazione di più enzimi di sintesi della cellulosa è denominata formazione a rosetta. Durante la biosintesi della cellulosa più enzimi, quindi più rosette, lavorano in parallelo. In questo modo è possibile creare un consistente numero di legami in meno tempo.
L'origine del beta-glucosio, secondo un recente modello, è da ricercare nel saccarosio, uno disaccaride formato da glucosio e fruttosio. A livello del citoplasma, il complesso cellulosa-sintetasi, presenta una funzionalità capace di rompere il legame tra gli zuccheri appena indicati, fornendo il glucosio alle subunità catalitiche del multi-enzima.
Cellulosa alimentare
La cellulosa è presente in molti alimenti vegetali, o derivati, quali frutta, cereali e farine. La presenza di un legame beta-glicosidico impedisce la normale digestione poiché, nell'uomo manca l'enzima adibito alla demolizione della cellulosa, chiamato cellulasi. Per questa ragione, la cellulosa, non è un nutriente utilizzabile direttamente come fonte energetica poiché è impossibile separare le singole unità di glucosio dalla catena. L'uomo, in altre parole, non può digerire la cellulosa, se non una piccolissima aliquota, del tutto irrilevante ai fini della dieta o del quadro nutrizionale, grazie alla presenza di una flora intestinale presente nella parte terminale dell'intestino. Altri animali, tra cui gli erbivori, possiedono gli enzimi attraverso il microbiota adatto alla rottura del legame beta e alla "liberazione" dei monomeri di glucosio.
La cellulosa, organizzata in fibre, ha un effetto positivo sia sulla peristalsi sia sul senso di sazietà, poiché - all'interno dell'intestino - assorbe molta acqua e tende ad aumentare di volume.
L'assunzione di cellulosa e, in genere di fibre alimentari, pur non partecipando direttamente al metabolismo energetico è uno dei punti chiave di qualsiasi regime nutrizionale bilanciato. La cellulosa, difatti, può mantenere stabile il microbiota e favorire gli eventi di motilità durante la digestione, diminuendo la stitichezza.
Pagine correlate
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Organi della pianta: Radice, fusto, foglia.
Riproduzione delle piante: Riproduzione asessuata delle piante, ciclo aplodiplonte. Fiore, infiorescenza. Seme e frutto.
Fotosintesi clorofilliana: (fase oscura della fotosintesi, fase luminosa della fotosintesi), ciclo di Calvin, ciclo C4.
Evoluzione delle piante.
Suolo
Botanica sistematica
Briofite:
Epatiche,
antocerote ,
muschi.
Crittogame vascolari (Felci o pteridofite):
Licofite,
psilofite ,
sfenofite.
Gimnosperme: Cicadofite,
ginkgofite,
conifere,
gnetofite
Angiosperme: Poaceae, solanaceae, Leguminaceae, asteraceae, papaveraceae, rosaceae, crucifere, ombrellifere, liliaceae. :
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