Vacuolo

Dal punto di vista chimico le sostanze che potenzialmente presenti sono:

  • ioni minerali 
  • acidi organici 
  • glucidi 
  • glicosidi
  • alcaloidi 
  • lipidi
  • oli essenziali 
  • resine
  • proteine

Ioni minerali

I più rappresentati sono K+, Ca+ per quanto riguarda ioni positivi e Cl- per quelli negativi. Una differenza fondamentale con la cellula animale è che solitamente (poche eccezioni) Na+ è tossico per la cellula vegetale, ed in quanto tale la pompa Na+/K+ è sostituita dalla pompa idrogeno-potassio, H+/K+. In generale la concentrazione di ioni minerali all'interno del vacuolo è relativamente bassa, e se questi possono essere importanti per la fisiologia cellulare, raramente lo sono dal punto di vista antropico.

Acidi organici 

Gli acidi organici sono molecole organiche recanti almeno un gruppo carbossilico. Sono sostanze generalmente di rifiuto accumulate nel vacuolo per impossibilità di fare esocitosi. D'altro canto possono essere anche sostanze ad attività fisiologica ed un illustre esempio è dato dal loro ruolo quando presenti nella frutta immatura.

In questo caso infatti vengono accumulati per far sì che il frutto (struttura finalizzata alla dispersione del seme) non venga mangiato prima che il seme abbia la possibilità di germinare. Per dirlo con parole più semplici, è importante che gli animali mangino soltanto il frutto maturo, così che quando disperderanno i semi con le feci questi saranno pronti a colonizzare il terreno.

Tuttavia, gli acidi organici non possono essere accumulati indefinitamente all' interno del vacuolo, perché il pH precipiterebbe portando inevitabilmente a danni di varia natura (ad esempio inattivazione pH dipendente di enzimi).

Quando gli acidi organici vengono accumulati in grandi quantità quindi, secondo un processo biochimico comune a tutte le piante, vengono trasformati in acido ossalico; questo , in presenza di calcio, dà origine ad un precipitato di ossalato di calcio (non solubile in acqua).

Questo sale può formare quattro tipi diversi di cristallo, ogni pianta, però, ne produce sempre e solo un tipo (in rare eccezioni ne vengono prodotti due diversi in organi diversi), per cui può avere valore diagnostico (per il riconoscimento delle droghe,descritti in farmacopea):

  1. Rafidi → fascio di cristalli aghiformi, che assumono tale conformazione per motivi di spazio (se una cellula ha forma allungata i cristalli non possono essere disposti trasversalmente). In alcuni casi sono avvolti da una guaina mucillaginosa.
  2. Druse → cristalli a forma di stella.
  3. Cristalli prismatici → non nell'accezione geometrica del termine ma in quella cristallografica. Possono essere di varia forma (es: piramidale, bipiramidale, tetraedrica etc.). L'importante è che siano grandi e poco numerosi.
  4. Sabbia cristallina → stesse forme dei cristalli prismatici, ma molto più piccoli e numerosi.

Glucidi (carboidrati)

I glucidi possono essere accumulati nel vacuolo come sostanze di riserva energetica. Vi si possono trovare monosaccaridi, disaccaridi, oligosaccaridi o polisaccaridi.

Di grande importanza alimentare è il saccarosio ricavabile da canna da zucchero e barbabietola da zucchero.

Non vi troviamo mai: l’amido (accumulata in strutture apposite, chiamate amiloplasti), la cellulosa (prodotta direttamente quando la si necessita), alcuni zuccheri che sono prodotti dalle cellule animali (ex: lattosio).

Tra quelli interessanti dal punto di vista farmaceutica possiamo trovare:

Inulina: è un oligosaccaride del fruttosio presentante una singola molecola iniziale di glucosio. Conferisce un lieve sapore dolce, per cui è adatta anche per chi è intollerante o presenta disturbi della nutrizione legati al glucosio, può mangiare ciò che contiene inulina che troviamo ad esempio nei carciofi o nel topinambur. Nelle piante in cui è presente l’inulina, non è presente l’amido (questo vale per tutte le piante, ovvero è sempre presente un solo tipo di riserva energetica).

Mucillaggini: sono eteropolisaccaridi ramificati. Non hanno la funzione di riserva energetica. Presenti naturalmente nei vacuoli di alcune piante adattate alla vita in ambienti aridi o prodotti in condizioni di stress.  La loro struttura permette di trattenere efficacemente acqua legandone le molecole tramite ponti a idrogeno. Una volta sintetizzate, le mucillagini, non possono essere riciclate, perché le piante non possiedono l’enzima necessario per la loro depolimerizzazione; questo è il motivo per cui vengono sintetizzate solo in condizioni estreme (aridità e temperature molto alte).

Glicosidi

Sono molecole organiche costituite da una parte zuccherina e una non zuccherina chiamata aglicone (il legame tra le due parti dal punto di vista chimico è di tipo acetalico). Qualora la parte zuccherina fosse costituita da glucosio possiamo parlare di "glucosidi".

Spesso sono sostanze amare e tossiche, che svolgono una funzione limitante dal punto di vista della predazione animale. Celebre esempio è rappresentato dalla Digitale (nome botanico: Digitalis Purpurea), che accumula nelle sue foglie glicosidi cardioattivi che fungono da deterrenti per capre e bovini.

L'associazione tra glicosidi e tossicità non è tuttavia una regola. Tra i glicosidi più diffusi e di maggiore interesso farmaceutico troviamo:

Flavonoidi: possono essere ulteriormente distinti in Flavoni, Flavonoli e Antociani. Sono sostanze non tossiche, possono essere usate dalle piante per colorarsi (uno dei tre metodi) e svolgono un azione di protezione nei confronti dell'azione dei radicali liberi, quindi aiutano a prevenire invecchiamento e degenerazione cellulare. Alcuni tipi di flavonoidi poi hanno attività specifiche di vario genere, come i flavonoidi della camomilla (azione calmante) o possono essere usati ad altri scopi (antociani come indicatori di pH).

Tannini: composti polifenolici che hanno la particolare capacità di combinarsi con le proteine a formare complessi insolubili, di precipitarle. Le loro proprietà sono di grande importanza nell'industria conciaria, dove sono alla base della trasformazione in cuoio delle pelli animali. Hanno proprietà astringenti (cui è dovuta ad esempio la sensazione di allappamento data dal vino) e possono essere usati per via orale come antidiarroici. In altri casi vengono utilizzati per trattare le pelli grasse o per combattere piccole emorragie. Dalle piante vengono usati per la protezione da funghi e batteri (è il caso ad esempio del Duramen dei fusti, dove le pareti cellulari delle cellule morte ne vengono impregnate). Se presenti nel vacuolo sono da soli, ovvero si trovano in vacuoli particolari specifici per i tannini.

Alcaloidi

Sostanze organiche che presentano atomi di azoto di tipo amminico (quindi con un doppietto elettronico libero) che complessivamente conferiscono alla molecola carattere basico.

Sono sostanze amare e di solito a piccoli dosaggi possono svolgere attività terapeutiche. A concentrazioni ulteriormente inferiori possono essere impiegate nella liquoreria per conferire sapore amaro.
Dal punto di vista farmaceutico sono di importanza estrema e spesso costituiscono il principio attivo di una droga.

Oli essenziali e resine

Miscuglio di sostanze organiche non solubili in acqua, non acidi grassi, fenoli e idrocarburi. Sono sostanze profumate, volatili ma di quelli eventualmente presenti all'interno del vacuolo l' odore non può essere percepito. Per questo motivo infatti si trovano relativamente di rado nel vacuolo, dato che in genere la loro funzione primaria è quella odorosa. Possono svolgere anche un ruolo di disinfettante. Le resine hanno composizione chimica grossolanamente simile a quella degli oli essenziali ma sono di consistenza viscosa. Anch'esse hanno funzione odorosa e di disinfettanti (es: in caso di ferite).

Proteine

Sono accumulate nel vacuolo come sostanze di riserva. Sono molecole poco solubili e originano facilmente dei precipitati. Possono avere importante funzione diagnostica (riconoscimento pianta o parte di essa). I precipitati vengono chiamati granuli di aleurone o corpi proteici. Non è tanto importante constatare la presenza dei granuli di aleurone all'interno di un vacuolo quanto la possibilità di metterne in evidenza determinate parti eventualmente presenti:

  • Cristalloidi

Derivanti dalla precipitazione di globuline. Forma bipiramidale.

  • Globoidi

Non si tratta in realtà di proteine (fitine) ma possono precipitare con esse. Danno origine a strutture sferoidali.

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