Biochimica

SOSTANZE PEPTICHE

Sono macromolecole derivate dalla polimerizzazione dell’acido galatturonico (derivato ossidato del galattosio): questo polimero di

acido galatturonico prende il nome di acido peptico.

Esistono diverse forme dell’acido peptico:

- pectine: si forma in seguito alla mutilazione dell’acido peptico.

- pectati di calcio e di magnesio: sono più catene di acido peptico legate tra loro tramite molecole di calcio e magnesio.

Le pectine sono le più importanti in ambito vegetale, in quanto costituenti della matrice della parete cellulare.

Le principali sono:

- ramnogalatturonani: sono catene di acido galatturonico e di ramnosio, con catene laterali di arabinani e galattani.

- omogalatturonani: chiamato anche acido poli-galatturonico in quanto è una catena di acido galatturonico.

- arabinani: sono catene ramificate di arabinosio.

- arabinogalattani: sono catene di acido galatturonico con catene laterali di arabinosio.

In ogni caso le pectine possono essere zuccheri acidi o neutri e sono i polisaccaridi più solubili della parete (presentano molte

ramificazioni di zuccheri con molti ossidrili liberi).

È importante sapere anche che le pectine formano gel idratati in cui i gruppi carbossilici delle molecole peptiche vicinali

(principalmente acido galatturonico) sono legate ionicamente tramite Ca2+: quindi grazie al gruppo COO- dell’acido galatturonico

che si lega agli ioni calcio, si formano dei complessi più o meno intrecciati che conferiscono rigidità della matrice peptica.

Inoltre, le pectine possono essere collegate anche tra di loro tramite legami covalenti (legami estere tramite dimeri fenolici).

Le pectine determinano la porosità della parete (anche grazie alla loro solubilità) e partecipano inoltre all’adesione cellulare (sono

anche delle riverse extracellulari di calcio).

PROTEINE STRUTTURALI

Sulla parete vi sono numerose proteine strutturali che formano legami nella parete.

In generale sono delle glicoproteine, ricche di idrossiprolina e lisina: sono infatti idrofiliche e possono formare legami idrogeno con le

altre componenti della parete (per esempio il gruppo NH3+ della lisina può legarsi con il COO- degli acidi peptici). Possono inoltre

formare anche legami covalenti, come tra la tirosina che compone le estensine (enzimi che permettono l’allargamento cellulare),

rendendo più compatta la componente cellulosica.

Ci sono diversi tipi di queste proteine:

- HRGP: contengono idrossiprolina.

- GRP: contengono glicina.

- PRP: contengono prolina.

- AGP: contengono catene di arabinogalattani.

Hanno diverse funzioni e caratteristiche:

- appena secrete sono relativamente solubili, diventando sempre meno solubili durante la crescita cellulare (o in seguito a ferito o ad

attacchi di patogeni): questa insolubilità che si presenta solo dopo è dovuta dal fatto che si iniziano a legare sempre di più (legami

indotti anche in caso di ferite).

- sono glicoproteine, quindi sono altamente glicosilate (90% della massa può essere composta da zuccheri).

- potrebbero essere importanti nella segnalazione durante le fasi di differenziamento cellulare (fungono da recettori di segnali).

- rappresentano meno dell’1% del peso secco della parete.

attività enzimatica:

Ma vi sono anche delle proteine che hanno

- enzimi ossidativi: come la perossidasi.

- enzimi idrolitici: come la pectinasi e la cellulasi.

- enzimi per l’estensione cellualre: come le espansine e le estensine.

LIGNINA

È un polimero molto importante nelle cellule vegetali in quanto rafforza ulteriormente la parete cellulare in piante che effettuano la

crescita secondaria.

In particolare, è un polimero formato da composti fenolici, specialmente fenilpropanoidi: essa si forma in seguito a polimerizzazione

di questi composti fenolici ad opera della perossidasi (proteina enzimatica presente nella parete cellulare).

Oltre a rafforzare la parete, ha un importante ruolo nella difesa in quanto conferisce resistenza all’attacco dei funghi e dei patogeni:

infatti, la sintesi di lignina favorisce l’eliminazione di acqua dalla parete, andando a formare una trama idrofobica che lega la

cellulosa e previene l’estensione cellulare. cere, suberina e cuticola,

Inoltre vi è la presenza anche di alcuni lipidi come che sono associati alla parete: queste riducono le

perdite di acqua e fungono come un ulteriore strato di protezione verso l’entrata di patogeni.

Infine, è bene ricordare che la parete cellulare è molto idratata: infatti è composta dal 75-80% di acqua, la quale rende la parete

flessibile ed estensibile. LIPIDI

Chiamati comunemente “grassi”: più precisamente, dal punto di vista fisico, i lipidi solidi a temperatura ambiente sono grassi, mentre

se sono liquidi prendono il nome di olii.

Costituiscono il 5-6% del peso secco della pianta (55-60% carboidrati, 15-20% proteine, 5-10% minerali): la maggior parte di essi

sono legati alle membrane (glicolipidi).

Sono delle importantissime biomolecole con delle caratteristiche peculiari:

- hanno piccole dimensioni rispetto alle altre biomolecole come proteine, acidi nucleici e polisaccaridi.

- sono fortemente idrofobici: possiedono infatti una quasi totalità insolubilità in acqua, mentre sono solubili in molte soluzioni

organiche (solventi come cloroformio, acetone, etere, benzene).

- hanno natura idrocarburica: infatti, una più o meno rilevante porzione della molecola è formata da catene di idrocarburi (quindi

formate da C e H).

Si possono distinguere in base alla loro funzione biologica, infatti hanno molte funzioni:

- sono le forme di conservazione (riserva) di energia per eccellenza: hanno infatti un contenuto energetico molto più elevato di quello

degli zuccheri (per unità di peso). Secondo una stima infatti, da una molecola di glucosio si liberano 30-32 molecole di ATP (0,18mol

di ATP per grammo di glucosio) mentre da una molecola di acido grasso si possono ottenere 106 ATP (0,42mol di ATP per grammo di

acido grasso).

- sono costituenti essenziali di tutte le membrane (cellulari, ma anche tutte quelle dei vari organuli), permettendo a queste di

mantenere le proprie funzioni essenziali per la vita della cellula.

- possono essere cofattori enzimatici, trasportatori di elettroni (nella clorofilla c’è un importante parte lipidica), pigmenti per

l’assorbimento della luce (carotenoidi), ormoni, agenti emulsionanti, metaboliti secondari.

Ma la classificazione più utile risulta quella in base alla struttura, dove si differenziano 2 tipologie di lipidi:

LIPIDI NON-SAPONIFICABILI

Chiamati anche lipidi semplici, sono molecole che non contengono acidi grassi.

Sono costituiti a partire dall’isoprene (molecola con 5C): sono infatti definiti come oligomeri di isoprene più o meno ramificate.

Appartengono a questa classe di lipidi gli steroidi, i terpeni, le vitamine e gli ormoni.

TERPENI

Sono formati da una struttura di base, l’isoprene, che si ripete più o meno tante volte formando così molecole lineari, cicliche o di

entrambi i tipi: queste unità di isoprene possono essere unite testa-coda o coda-coda.

Sono molto importanti nei vegetali: fanno parte di questo gruppo infatti i carotenoidi, in particolare il β-carotene è importante in

quanto precursore della vitamina-A.

Sono abbondanti negli olii essenziali (limonene, mentolo): questi hanno effetti antimicrobici, ma anche di attrarre o respingere insetti o

altri organismi. Questi si trovano principalmente nei tricomi ghiandolari localizzati.

Ma il terpenoide più importante è il fitolo, composto da 4 molecole di isoprene con la presenza di un OH terminale: è di rilevante

importanza in quanto costituisce la molecola di clorofilla, più precisamente è una catena laterale che permette il legame della

clorofilla con le superfici interne dei tilacoidi (senza questa coda la clorofilla sarebbe in soluzione, non capace di svolgere la catena di

trasporto degli elettroni).

STEROIDI

La loro struttura di base è costituita da un idrocarburo policiclico, il ciclopentano-peridro-fenantrene, modificato con la presenza di

un gruppo Oh, un doppio legame e una catena laterale alifatica.

La molecola più nota di questa classe è il colesterolo, che però non è presente nelle piante dove è sostituito dai fitosteroli: si legano

alle membrane andando a modificare la sua permeabilità.

LIPIDI SAPONIFICABILI

Chiamati anche lipidi complessi, sono i lipidi che hanno come unità di base gli acidi grassi, legati tra loro tramite legami covalenti.

Possono essere esterificati: il caso più importante riguarda l’esterificazione di 3 acidi grassi con il glicerolo e un gruppo fosfato che

porta alla formazione dei fosfolipidi (il più importante lipide per quanto riguarda il contenuto energetico).

Contenendo acidi grassi, questi lipidi possono reagire un una soluzione alcalina liberando le molecole di acidi grassi sotto forma dei

sali corrispondenti (saponi): nel caso dei fosfolipidi, si scinde il legame tra la molecola di glicerolo e gli acidi grassi, liberando così

questi ultimi che si legheranno con il catione presente (base), per poi precipitare formando poi un sapone.

A livello metabolico, sono molto più importanti questa tipologia di lipidi rispetto a quella non-saponificabile.

ACIDI GRASSI

Sono l’unità di base dei lipidi saponificabili.

Sono essenzialmente degli acidi monocarbossilici, formati da una lunga catena alifatica che termina con un gruppo carbossilico: la

maggior parte degli acidi grassi sono formati da 16-18C, o in ogni caso da un numero pari di C (a parte rare eccezioni).

La struttura di base è quindi:

Quindi, hanno sia una parte apolare (la coda idrocarburica) che una polare (il gruppo carbossilico).

Sono molto abbandonati negli esseri viventi come costituenti dei lipidi complessi, mentre sono poco presenti come molecole libere

(non esterificati): in questa forma libera, sono presenti solo dove vengono utilizzati a scopo energetico o nei luoghi dove vengono

sintetizzati i lipidi più complessi.

Si distinguono 2 tipologie di acido grasso:

- acidi grassi saturi: non presentano doppi legami.

- acidi grassi insaturi: presentano doppi legami. In particolare si osserva che in tutti gli acidi grassi insaturi presenti negli esseri

viventi, il doppio legame si trova in configurazione -cis (la catena continua dallo stesso lato): questo doppio legame prova un

ripiegamento nella catena alifatica. Possono essere presenti anche più di un doppio legame, provocando altrettanti ripiegamenti.

Il doppio legame impedisce la libera rotazione attorno ad esso, cosa che non accade nei legami singoli che perciò sono liberi di

ruotare: questa rotazione libera, nei composti completamente saturi, conferisce alla molecola un’elevata flessibilità che permette a

queste di organizzarsi in strutture molto compatte, quasi cristalline, nelle quale si originan