Come avviene la Formazione della Parete Cellulare

Come già detto in precedenza, in questa serie di 5 articoli andremo a trattare tutte le caratteristiche della parete cellulare, dai suoi componenti, alla sua biosintesi fino alle sue proprietà e funzioni.

In questo articolo, andremo a trattare la biosintesi dei suoi vari componenti, e come uno dopo l’altro vanno a regalare a questo organulo la sua forma, caratteristiche e funzionalità.

è un argomento al quanto complesso, proverò a semplificarlo il più possibile, per renderlo paradossalmente una gradevole alla lettura (cosa che sarà impossibile).

  1. Introduzione alla patere cellulare
  2. Componenti della parete cellulare
  3. Biosintesi dei componenti della parete cellulare
  4. Specializzazioni della parete cellulare
  5. Proprietà e funzioni della parete cellulare




Indice

 

Biosintesi della Cellulosa

Come prima cosa, dobbiamo concentrarci su un concetto abbastanza semplice, tutti i componenti della parete cellulare, si sintetizzano in luoghi differenti.

La cellulosa per esempio, è sintetizzata direttamente nell’area di sintesi della parete cellulare, mentre altri componenti vengono sintetizzati in altri distretti, come nel citoplasma ad opera del Golgi o del Reticolo endoplasmatico.

Nel secondo caso, ovvero dove vengono sintetizzati lontani dal loro luogo funzionale, queste sostanze dovranno muoversi, per giungere nell’area desiderata; tutto ciò avverrà tramite delle piccole vescicole di trasporto.

Tutta la biosintesi della cellulosa, avviene grazie a un complesso enzimatico, chiamato rosetta.

Questo insieme di enzimi è presente sulla membrana plasmatica, con la caratteristica base di essere intrinseco ad essa; ovvero l’attraversa completamente, da un lato all’altro.

Il complesso della rosetta, è formato da 6 subunità, disposte in maniera circolare, infatti proprio da questa disposizione, è nato il nome di “rosetta”.

Ognuna di queste subunità a sua volta, è composta da 6 proteine, che vengono chiamate cellulosa sintetati, e sono direttamente solo che svolgono il processo di creazione della cellulosa.

In pratica, ognuna di queste proteinesintetizza una singola catena di glucano, avendo cosi ben 36 molecole di glucano per rosetta.

Queste molecole, durante la loro sintesi, iniziano ad associarsi fra di loro, andando a creare quelle che vengono definite microfibrille.

All’inizio si associano in 6 catene, provenienti da una subunità, successivamente si uniscono alle altre subunità, arrivando cosi a microfibrille di 36 catene.

In questo momento, le microfibrille potranno associarsi ad altre microfibrille, andando a creare una fibra di cellulosa.




Fibrilla di cellulosa

Quindi come abbiamo potuto ben comprendere, partendo da una singola catena di glucano, associandosi ad altre poco per volta, siamo arrivati ad una catena complessa di molti glucani, che a tutti gli effetti è una fibra di cellulosa.

Per rendere possibile tutto ciò, bisogna porre attenzione a un fatto abbastanza deducibile; le rosette devono essere poste principalmente in delle zone vicine fra loro.

Infatti da un punto di vista fisiologico, se fossero distribuite in maniera omogenea per tutta la membrana cellulare, assisteremmo al fenomeno di una parete cellulare non resistente, svantaggioso per la vita della pianta.

Da un punto di vista biochimico invece, questa fibrilla di cellulosa è possibile grazie a un grande numero di legami ad idrogenointerazioni deboli come quelle idrofobiche fra le tantissime catene di glucano.

Inoltre sorge una nuova distinzione, a livello strutturale nella fibra di cellulosa; infatti non tutta la fibra è uguale, ma si vengono a creare due zone differenti:

 

Zona Cristallina e Amorfa

In pratica, nella zona centrale della fibra, le catene di glucano saranno ordinate e ben disposte fra loro, e ciò è chiamata zona cristallina.

Mentre nella zona esterna della fibra, le catene di glucano saranno disordinate, e ciò è chiamata zona amorfa.

Ciò è spiegato semplicemente dai collegamenti fra glucano e glucano, infatti una singola catena possiede fino a decine di migliaia di molecole di glucosio.

Avendo una lunghezza definita, per allungare di più la fibra di cellulosa, si verrà a creare il fenomeno di filato, ovvero nuove catene andranno a unirsi a quelle precedenti, legandosi in zone differenti e randomiche.

Ciò va a spiegare perché si vanno a creare zone ordinate e disordinate, dato che molto spesso ritroveremo catene che terminano nel nulla, ovvero in caos nella zona amorfa, e catene che continueranno ordinate nella zona cristallina.

Ogni fibra di cellulosa varia in base alla pianta d’appartenenza, ma varia anche in base all’età della pianta o all’organo che stiamo analizzando.

Già a questo stadio, si ha la presenza di un inizio di resistenza meccanica, data dagli innumerevoli legami chimici fra le varie catene; però questi legami sono solo l’inizio, in quanto arriveranno ulteriori componenti a rendere più robusta la cellulosa.




Emicellulose nella fibrilla di cellulosa

Come abbiamo già visto in precedenza, le emicellulose sono catene ramificate di polisaccaridi, esattamente di xilani e xiloglucani.

Si creano nell’apparato del golgi, e successivamente a sintesi compiuta arrivano tramite vescicole fino alla zona adiacente alla parete cellulare, dove svolgono il loro compito.

Infatti, nel momento in cui la fibrilla di cellulosa è stata sintetizzata, ed è in fase di allungamento, intervengono le emicellulose.

Esse penetrano letteralmente all’interno della fibra, aumentando notevolmente la zona amorfa, in quanto non si dispongono parallele ai glucani.

Questi strati di emicellulosa vanno a rendere possibile la creazione di nuovi legami chimici fra le varie catene, andando ad aumentare notevolmente le proprietà chimico fisiche della nostra cellulosa.

Dopo questo procedimento, la fibra di cellulosa inizia a essere depositata in maniera non casuale in quella che poi verrà chiamata parete cellulare.

Fra l’altro, l’apparato del golgi produce anche altri composti, di tipo peptici, che raggiungeranno la matrice della parete cellulare.

 

Proteine nella parete cellulare

Come possiamo ricordare dagli articoli precedenti, la parete cellulare possiede anche una componente proteica, che differisce fra proteine strutturali o proteine con una attività enzimatica.

Come ogni proteina, viene sintetizzata all’interno del citoplasma, esattamente a livello del citosol.

Sono normali proteine che si creano grazie al processo di traduzione e trascrizione del DNA in RNA; con la caratteristica di dover attraversare la membrana cellulare per poter arrivare alla parete cellulare.

Semplicemente si verificherà una associazione fra ribosoma nel citosol e il reticolo endoplasmatico-golgi che medieranno lo spostamento delle proteine durante la fase di creazione al di fuori della membrana cellulare.

Ovviamente il metodo col quale attraverseranno al membrana cellulare, sarà quello della creazione di vescicole, ovvero esocitosi.




Lignina nella fibra di cellulosa

Infine, nella parete cellulare vegetale, si può verificare il fenomeno di deposito di lignina.

Ciò può avvenire solamente per quei tessuti che sono considerati secondari, ovvero tessuti che vanno a specializzarsi nel sistema di trasporto di liquidi e di sostegno della pianta.

Ovviamente esiste anche una componente difensiva agli agenti chimici, ambientali esterni; ma anche ai piccoli insetti e parassiti vari.

Infatti bisogna comprendere che con la crescita della pianta, ciò che prima era solamente una parete cellulare, con scopo di struttura, si può evolvere in un sistema più ampio e complesso.

Da un punto di vista della biosintesi, la lignina è formata da polimeri di lignoli.

lignoli si ritrovano ad attivarsi in seguito a processi enzimatici ad opera della parete cellulare, andando incontro al fenomeno di polimerizzazione.

Tali polimeri, hanno forme chimiche ben stabilite ripetute in continuazione, ciò dona una estrema complessità alla molecola.

Da questo polimero chiamato lignina, si vanno a creare un alto numero di legami covalenti, che donano estrema resistenza alla nostra parete cellulare giù ricca di legami fra i glicani stessi, e i glicani ed emicellulose.

In questo modo ci ritroviamo un ennesimo strato di legami forti, (essendo covalenti) che aumentano la resistenza meccanica, di trazione, chimica, e donano idrofobicità.

Nel momento in cui avviene una totale idrofobicità, la cellula muore, potendo successivamente andare a creare canali, per i sistemi vascolari.

é doveroso anche citare la presenza di infiltrazioni di alcol cumarilino e alcol coniferilico, che cambiano la conformazione alla parete cellulare.

 

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