La cellulosa è un omopolimero formato da numerose molecole di glucosio legate tra loro da legami beta. Il particolare tipo di legame che, a differenza dell'amido, ha una conformazione "beta", rende la cellulosa non direttamente digeribile dal pool di enzimi presente nella maggior parte degli animali. L'uomo, ad esempio, non può utilizzare la cellulosa come molecola energetica poiché non possiede i differenti enzimi capaci di idrolizzare la molecola nelle unità base che sono rappresentate dalle singole molecole di glucosio.
Struttura chimica della cellulosa.
L'enzima capace di demolire la cellulosa è chiamato cellulasi ed è presente in alcuni batteri. Alcuni animali, riescono a digerire la cellulosa e a utilizzarla come riserva energetica grazie al lavoro di questi microbi che, globalmente, prendono il nome di microbiota. I ruminanti, ad esempio, si affidano a una prima digestione del bolo da parte dei batteri che, idrolizzando la cellulosa, liberano le singole unità di glucosio.
Microbiota e digestione della cellulosa
Il microbiota è un complesso ecosistema di microrganismi, tra cui spiccani i batteri, i funghi ed i protozoi. Questo pool microbico vive in simbiosi con l'ospite, svolgendo numerosi ruoli fondamentali per la salute dell'organismo. Al tempo stesso, il microbiota è tale soltanto se non arreca danno all'ospite stipulando un rapporto positivo con esso (simbiosi) e neutro (commensalismo). Nel contesto della digestione della cellulosa, il microbiota intestinale svolge un ruolo cruciale, soprattutto negli animali erbivori come i ruminanti, che sono capaci di sfruttare la cellulosa come fonte energetica grazie all'attività di specifici batteri.
Batteri coinvolti nella digestione della cellulosa
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Fibrobacter succinogenes.Questo batterio è uno dei principali degradatori di cellulosa presenti nel rumine dei ruminanti. È in grado di aderire alle fibre di cellulosa e di scomporle in zuccheri più semplici, come il glucosio.
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Ruminococcus flavefaciens. Altro batterio predominante nel rumine, è particolarmente efficiente nel degradare la cellulosa e altre fibre vegetali. Produce enzimi cellulasi e emicellulasi che attaccano non solo la cellulosa, ma anche componenti della parete cellulare delle piante come l'emicellulosa. Questo batterio organizza gli enzimi in complessi multi-enzimatici chiamati "cellulosomi", che consentono una decomposizione più efficiente delle strutture complesse della parete cellulare.
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Butyrivibrio fibrisolvens. Microrganismo che degrada la cellulosa e la pectina, un altro componente della parete cellulare vegetale. È anche noto per produrre acidi grassi volatili, come il butirrato, che sono essenziali per la nutrizione dei ruminanti. Oltre alla produzione di cellulasi, questo batterio fermenta il glucosio liberato dalla cellulosa in acidi grassi, che sono poi utilizzati dall'ospite come fonte di energia.
Interazione tra i batteri
Questi batteri non lavorano in isolamento, ma piuttosto cooperano tra loro in un processo sinergico. Ad esempio, mentre Fibrobacter succinogenes è molto efficiente nel liberare glucosio dalla cellulosa, altri batteri come Ruminococcus flavefaciens e Butyrivibrio fibrisolvens possono fermentare questi zuccheri in acidi grassi, utilizzati direttamente dall'animale come fonte energetica. Inoltre, la produzione di acidi grassi altera le qualità del rumine, creando un ambiente favorevole per la crescita di altre specie batteriche.
Digestione nell'uomo
L'uomo non dispone dell'enzima cellulasi e, per questa ragione, non può digerire la cellulosa, rinunciando al potenziale apporto calorico fornito dai vegetali, dalla frutta e dai suoi derivati. La presenza di un microbiota confinato nella parte terminale dell'intestino permette di digerire soltanto una piccolissima aliquota di cellulosa che è del tutto ininfluente dal punto di vista nutrizionale. La cellulosa, assieme alle cosiddette fibre alimentari, è un importante elemento nutrizionale poiché può coadiuvare i movimenti di peristalsi e contribuire al bilanciamento della dieta grazie al senso di sazietà che genera.
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