Cellula vegetale

I metaboliti secondari

I composti prodotti dalle piante sono stati indicati come metaboliti primari e secondari. I metaboliti primari sono molecole che si ritrovano in tutte le cellule vegetali e sono indispensabili per la vita della pianta.

I metaboliti secondari, invece, hanno una distribuzione limitata sia all’interno della stessa pianta sia nelle differenti specie di piante. Essi agiscono come segnale chimico che permette alla pianta di rispondere agli attacchi ambientali, altri, invece, agiscono come sostanze di difesa contro gli erbivori o i patogeni. Inoltre vi sono metaboliti che forniscono alla pianta protezione contro le radiazioni solari e, infine, altri che la aiutano nella dispersione del polline e dei semi.

Vi sono tre classi principali di composti secondari: gli alcaloidi, i terpenoidi e i composti fenolici.

Alcaloidi

Gli alcaloidi sono tra i più importanti composti farmacologicamente attivi impiegati in medicina. Sono composti basici, dal sapore amaro e hanno un sorprendente effetto fisiologico e psicologico sugli uomini.

• La morfina, estratta dal papavero da oppio, viene usata in medicina come analgesico e sedativo della tosse (un uso eccessivo può portare però a una forte tossicodipendenza).
• La cocaina, estratta da coca, è stata usata come anestetico (anche per essa, un uso abituale può avere effetti fisici e psicologici devastanti).
• La caffeina, presente in alcune piante come il caffè, il tè e il cacao, è presente in bevande molto comuni e agisce come eccitante.
• La nicotina, si ottiene dalle foglie di tabacco, è un’altra sostanza eccitante ed è un alcaloide altamente tossico.
• L’atropina, si estrae dal giusquiamo egiziano, è usata come stimolante cardiaco, dilatante della pupilla e come efficace antidoto contro l’avvelenamento da alcuni gas nervini.

Terpenoidi

I terpenoidi, o terpeni, si trovano in tutte le piante, vengono sintetizzati in tempi differenti durante il suo sviluppo e sono localizzati in parti diverse della pianta con una varietà di funzioni.

• Gli oli essenziali (il mentolo nella menta), essendo altamente volatili contribuiscono al profumo o all’aroma delle piante che li producono. Sono sintetizzati nei peli ghiandolari (tricomi), allontanano gli erbivori, proteggono le piante dall’attacco di funghi e batteri e inibiscono la germinazione di altri semi nelle vicinanze [allelopatia].
• Il tassolo, si ricava dalla corteccia del tasso del Pacifico e dagli aghi del tasso europeo, ha proprietà anticancerogene, è stato infatti dimostrato che riduce il cancro alle ovaie e alla mammella.
• La gomma, è ottenuta commercialmente dal liquido lattiginoso, detto lattice, della pianta tropicale “albero della gomma” (Hevea brasiliensis).
• I glicosidi cardiaci, derivati dagli steroli, sono velenosi e possono provocare attacchi di cuore. Vengono usati in medicina per rallentare e rinforzare i battiti cardiaci.

Composti fenolici

I composti fenolici sono composti con un gruppo ossidrilico (-OH) legato a un anello aromatico. Sono presenti in quasi tutte le piante e si possono accumulare in ogni loro parte; la loro funzione non è ancora ben chiara.

• I flavonoidi, pigmenti idrosolubili presenti nei vacuoli delle cellule vegetali, sono responsabili del colore dei petali e di vari frutti con una funzione vessillare. Si suddividono in:
  • Antocianine, variano dal colore rosso al blu passando per il viola;
  • Flavoni e flavonoli, pigmenti dal colore giallastro o avorio. I flavoni e i flavonoli incolori possono modificare il colore di una parte della pianta, formando dei complessi con le antocianine e ioni metallici, questo fenomeno è chiamato co-pigmentazione (es. Commelina).

In questo fiore di Commelina le antocianine e i flavoni si legano con lo ione magnesio.

• I tannini, i più importanti deterrenti contro gli erbivori, sono presenti in concentrazioni abbastanza elevate nelle foglie di moltissime piante legnose. Il sapore stringente dei tannini è repellente per insetti, rettili, uccelli e animali superiori; i frutti maturi hanno spesso un’alta concentrazione di tannini negli strati cellulari esterni. Trovano impiego nella tintura e nella stampa dei tessuti, nella chiarificazione del vino, della birra e dei succhi di frutta.
• Le lignine vengono depositate sulla parete cellulare piuttosto che nel vacuolo. Dopo la cellulosa è il composto più abbondante sulla Terra. Sono polimeri formati da tre tipi di monomeri: l’alcol p-cumarilico, l’alcol coniferilico e l’alcol sinapilico. La principale funzione è quella di conferire forza di compressione e durezza alla parete cellulare. Si ritiene che la lignificazione, il processo di deposizione della lignina, abbia avuto un ruolo fondamentale nell’evoluzione delle piante terrestri. La sua presenza ha, quindi, consentito alle piante terrestri di aumentare la loro altezza e sviluppare sistemi di rami capaci di fare da supporto a grandi superfici fotosintetiche.

La lignina, inoltre, rende impermeabile la parete cellulare, e questo facilita il trasporto dell’acqua verso l’alto nelle cellule conduttrici dello xilema e permette a esse di resistere alla tensione generata dalla corrente di acqua. Un ulteriore ruolo è quello della sua deposizione in risposta agli attacchi da parte dei funghi o alla comparsa di ferite.

• L’acido salicilico, il principio attivo dell’aspirina, è noto da tempo per le sue proprietà analgesiche. È stato scoperto dagli antichi greci e dai nativi americani che lo ottenevano dalla corteccia di salice e lo usavano per alleviare il dolore. Solo recentemente è stata scoperta l’azione di questo acido fenolico nei tessuti vegetali, esso è un elemento essenziale per lo sviluppo della resistenza sistemica acquisita (SAR), che si manifesta in risposta a un attacco localizzato di patogeni; probabilmente stimola anche l’incremento di temperatura durante la fioritura di alcune specie di Araceae.

La cellula vegetale: parete cellulare

La cellula vegetale consiste di una parete cellulare più o meno rigida e di un protoplasto. La parola “protoplasto” deriva da protoplasma, termine con cui si indica il contenuto della cellula, cioè la materia vivente.

Il protoplasma consiste di citoplasma e nucleo. Il citoplasma include organelli ben distinti delimitati da membrana, sistemi di membrana e organelli sprovvisti di membrana. Il resto del citoplasma o matrice citosol è chiamato citosol.

Il citoplasma è delimitato dalla membrana singola, la membrana plasmatica. Essa svolge numerose importanti funzioni:

• Separa il protoplasto dall’ambiente esterno;
• Media il trasporto di sostanze all’interno e all’esterno della cellula;
• Coordina la sintesi e l’assemblaggio delle microfibrille di cellulosa della parete cellulare;
• Facilita le risposte a segnali ormonali coinvolti nel controllo della crescita e della differenziazione cellulare;
• Mantiene le condizioni per svolgere le funzioni metaboliche cellulari.