Biologia vegetale e botanica farmaceutica

Le componenti chimiche dei viventi:

1.​ acqua

2.​ sostanze inorganiche

3.​ sostanze organiche

Acqua : è una sostanza inorganica, le cui reazioni metaboliche avvengono in

soluzione acquosa; è il reagente di molte reazioni chimiche (fotosintesi, scissione

di polimeri…). Nei frutti carnosi e nelle foglie abbiamo un contenuto di acqua circa

del 90%, nei frutti secchi e nei semi abbiamo invece un contenuto in acqua tra

1-5%

Sostanze inorganiche : sono presenti come ioni in soluzione nell’acqua

+ ++ ++ ++ +++ ++ 4+

-​ cationi = K , Mg , Ca , Fe / , Mn , NH

4- 4- - 3- 3-

-​ anioni = H PO , SO , Cl , HCO , NO

2

Sostanze organiche :

1.​ proteine

1.​ carboidrati

2.​ lipidi

3.​ acidi nucleici

Proteine : sono polimeri costituiti da amminoacidi e sono caratterizzati da un gruppo –NH amminico, un gruppo

2

–COOH carbossilico e una catena laterale R.

Le proteine ad attività enzimatica come quelle di papaina (papaya), bromelina (ananas) e ficina (fico) sono caratteri

diagnostici. Il frutto maturo dell’ananas contiene acidi organici, vitamina A,B,C , zuccheri e l’enzima proteolitico

bromelina, che facilita la digestione ed ha azione antiinfiammatoria. Nella papaya la droga è costituita da latice di

frutti immaturi (bacche) ed è ricco di papaina, un enzima proteolitico utilizzato in caso di insufficienze gastriche e

duodenali; tale enzima si usa nell’industria per rendere tenera la carne e favorire la digestione. Nel fico la droga è

costituita da frutti e foglie a proprietà bechiche (bechico: combattono la tosse e facilita l’espettorazione) ed

emmenagoghe (emmenagogo: ristabilisce o rende regolare il ciclo mestruale); i frutti sono ricchi di zucchero (fino al

60% del peso secco) e vitamine (A, B1, C), se ingeriti a digiuno hanno effetti lassativi; discorso a parte per il latice,

che si ottiene per incisione del fusto, all’aria rapprende e costituisce la ficina, miscuglio di proteasi ad attività simile

alla papaina.

Carboidrati : sono sostanze formate da carbonio ed acqua, aventi formula (CH20)n.

-​ I monosaccaridi sono zuccheri semplici

(glucosio e fruttosio: esosi ; ribosio: pentoso);

se contengono un gruppo aldeidico (H-C=O)

prendono il nome di aldosi, se invece

contengono un gruppo chetonico (C=O)

prendono il nome di chetosi; in soluzione, il

gruppo aldeidico o chetonico reagisce con il

gruppo -OH, formando una molecola ad

anello. Svolgono la funzione di combustibili

della cellula

-​ I disaccaridi sono costituiti dall’unione di due

zuccheri semplici tramite reazione di

condensazione, per la quale si forma un

legame covalente (glicosidico) tra due

monosaccaridi. Esempi sono il maltosio, il

quale si forma con l’unione di due molecole di

glucosio, e il saccarosio, il quale si forma

tramite unione di una molecola di glucosio e

una molecola di fruttosio.

-​ I polisaccaridi sono polimeri prodotti dall'aggregazione di più di dieci molecole di monosaccaridi uguali o diversi e

legati da legami glicosidici; le catene possono essere lineari o ramificate e sono insolubili in acqua. Svolgono la

funzione di: materiali di riserva (amido nelle piante, glicogeno in animali e funghi), elementi strutturali (cellulosa),

riconoscimento tra cellule (associati a proteine e lipidi). Quelli di maggiore importanza sono l'amido e la cellulosa

per le piante, e il glicogeno per animali e funghi.

L’amido esiste in due forme: amilosio e amilopectina. L’amilosio è una catena lineare (200-2000 unità) di alfa-

→​ glucosio, uniti da legame alfa 1-4 glicosidici, e presenta una catena ripiegata regolarmente su se stessa a

formare un’elica. L’amilopectina è una catena ramifica (centinaia di migliaia) di alfa-glucosio e presenta legami

alfa 1-4 glicosidici (per le ramificazioni abbiamo legami 1-6 alfa glicosidici).

La cellulosa è formata da catene lineari di beta-glucosio (da 300 a 15000 unità), possiede legami beta 1-4

→​ glicosidici e legami idrogeno tra le molecole per formare robuste microfibrille.

Emicellulose: sostanze a scheletro celluloso che presentano ramificazioni di mannosio e xilosio, le più diffuse sono

gli xiloglucani

La barbabietola (Beta vulgaris L. Chenopodiaceae), che viene coltivata nei paesi a clima temperato, è una pianta a

ciclo biennale: nel primo anno nella radice si accumulano riserve sotto forma di zucchero, nel secondo si sviluppa il

fusto fiorifero. In coltura, per l’estrazione dello zucchero, la pianta viene raccolta al completamento dello sviluppo del

primo anno.

Il Saccarum officinarum L. Gramineae è una pianta tropicale perenne, di ambiente umidi e caldi, che raggiunge in

media 4-5 metri d’altezza. Il caule (fusto) di 4-6 cm di diametro è utilizzato per estrarre saccarosio, che si accumula

nel midollo che riempie il fusto chiamato culmo, tipicamente cavo e di interesse alimentare, anche come correttivo e

veicolo di farmaci.

Lipidi : sono un gruppo di sostanze che pur

avendo strutture molto diverse, hanno in comune

la caratteristica di derivare dagli acidi grassi,

solubili in solventi organici come cloroformio,

acetone, etere, certi alcoli e benzene, ma non in

acqua. Gli acidi grassi sono formati da lunghe

catene di atomi di C con un unico gruppo

carbossilico.

-​ Trigliceridi : grassi di riserva (se ossidati, a parità di peso, danno il doppio di energia dei carboidrati). Si parla di oli

liquidi quando siamo di fronte a trigliceridi costituiti da acidi grassi insaturi (acido oleico, linoleico, linolenico); si

parla di grassi solidi in riferimento a trigliceridi in cui sono presenti acidi grassi saturi (acido palmitico, stearico). In

senso generale gli acidi insaturi sono più frequenti nei vegetali, mentre quelli saturi negli animali. Inoltre, negli

animali tendono a predominare acidi grassi a catena lunga e saturi (quindi solidi a temperatura ambiente), mentre

nei vegetali troviamo acidi grassi a catena breve o insaturi (quindi liquidi oleosi). Oli e grassi sono importanti

componenti per l’alimentazione: l’80% degli oli prodotti in commercio sono utilizzati in campo alimentare, un

ulteriore 6% per l’alimentazione degli animali. Il resto è impiegato per la produzione di saponi, detergenti e

creme, sia per uso cosmetico che terapeutico

-​ Lipidi complessi : comprendono fosfolipidi, steroidi e glicolipidi

i fosfolipidi sono costituiti da 1 molecola di glicerolo, 2 molecole di acidi grassi, 1 molecola di acido fosforico e

→​ 1 molecola variabile polare; presentano una testa polare (idrofila) e una coda non polare (idrofoba), in acqua

formano doppi strati e hanno funzione strutturale

i glicolipidi sono costituiti da 1 molecola di glicerolo, 2 molecole di acidi grassi, 1 molecola di zucchero e 1

→​ molecola variabile polare; sono fondamentali nelle interazioni cellulari

gli steroidi comprendono il colesterolo, il quale ha una funziona strutturale, e gli ormoni, che sono regolatori

→​ metabolici

-​ Cutina, suberina e cere : hanno una prevalente funzione strutturale e di protezione contro la perdita di acqua, ma

sono importanti anche per la difesa contro agenti patogeni e agenti nocivi (piogge acide, gas inquinanti). La cutina

e la suberina sono dei miscugli di polimeri di acidi grassi esterificati; nella suberina compare anche una

componente polifenolica, mentre le cere presentano alcoli alifatici.

La cutinizzazione è l’impregnazione delle pareti esterne delle cellule epidermiche con cutina, lo strato che si

→​ forma è detto cuticola.

La suberina forma le pareti cellulare suberificate (sughero).

→​ Le cere per la loro struttura alifatica satura sono insolubili in H2O e chimicamente inerti; tali proprietà

→​ conferiscono alle cere funzioni protettive, che esplicano sulle epidermidi di molte piante, in particolare su quelle

delle foglie e molti frutti. INTRODUZIONE ALLA CELLULA VEGETALE

Teoria cellulare (1839): ‘tutti gli esseri viventi sono formati interamente da cellule, le quali sono considerate le più

piccole unità indipendenti della vita”

Importante è il concetto di superficie relativa (rapporto tra superficie e volume) : con la divisione dell’organismo in

cellule la superficie attraverso quale possono avvenire gli scambi con l’esterno è fortemente aumentata. Altre

strategie per aumentare la superficie relativa delle cellule sono:

1.​ forma ancora isodiametrica: l’aumento di superficie è ottenuto attraverso rientranze e sporgenze;

2.​ superficie liscia, ma forma allungata prevalentemente in una sola direzione;

3.​ forma estesa in due direzioni (larga e piatta);

4.​ sfera massiccia isodiametrica, superficie liscia senza rientranze o sporgenze;

5.​ sfera cava all’interno (si può considerare derivata dalle 3 e si è ripiegata in modo da delimitare uno spazio chiuso),

un esempio è il vacuolo

La cellula degli Eucarioti : forma e dimensioni della cellula sono legate alla funzione che essa deve svolgere. Tra le

cellule vegetali, la forma sferica è assai rara, mentre la più frequente è quella poliedrica. Al microscopio si

distinguono cellule a sezione ellittica, quadrangolare, poligonale, stellata, allungata; ognuna di queste forme è

determinata dalle modalità di genesi della cellula e soprattutto dalla funzione a cui questa è deputata. Le dimensioni

variano tra 10 e 40 micron di diametro. La barriera chimica selettiva che avvolge la cellula è la membrana

→

plasmatica.

Il citoplasma è un materiale semifluido nel quale sono sospesi gli organelli cellulari; è

sede di importanti vie metaboliche (non a caso i costituenti chimici più abbondanti sono

proteine, ad attività enzimatica…), come la glicolisi e la sintesi degli acidi grassi.

Il nucleo è delimitato da una doppia membrana con numerosi pori. Contiene i cromosomi,

costituiti in massima parte da DNA e proteine, ed è sede dell’informazione genetica.

Un’altra delle sue funzioni è produrre ribosomi, sintetizzati a livello dei nucleoli (zone del

nucleo particolarmente ricche di DNA) e trasferiti nel citoplasma attraverso i pori nucleari.

Il reticolo endoplasmatico è costituito da membrane

(simili alla membrana plasmatica) che formano canali

o sacchi appiattiti, che delimitano cavità chiuse, dette

cisterne. Esiste il reticolo endoplasmatico liscio (ha

funzioni specializzate e connesse col metabolismo

lipidico), e il reticolo endoplasmatico ruvido (le

proteine sintetizzate dai ribosomi vengono scaricate

nelle cisterne, dove verranno trasferite per

destinazioni cellulari varie; le proteine nelle cisterne

subiscono l’aggiunta di catene oligosaccaridiche).

L’apparato di golgi (dictiosoma) è costituito da sacchi

membranosi appiattiti e impilati, da cui si distaccano

la