La cellulosa e le proteine sono macromolecole essenziali, ma con ruoli e strutture distinti.
Cos'è la Cellulosa?
La cellulosa è un carboidrato complesso (polisaccaride) costituito da oltre 3.000 unità di glucosio. È la componente principale di tutte le specie vegetali, dove svolge una funzione strutturale, conferendo stabilità e resistenza. La cellulosa è un omo-polisaccaride strutturale costituito da lunghe catene di glucosio (3000-12000) legate da vincoli β-1,4 glicosidici. Escludendo le due unità terminali, la cellulosa ha formula grezza (C6H10O5)n.
La cellulosa gode di spiccate proprietà igroscopiche, assorbendo l'umidità ambientale e aumentando fino a 10 volte il proprio peso. Questa capacità di inglobare notevoli quantità di acqua fa sì che dopo l'ingestione, giunta nel tratto gastrointestinale, si rigonfi, aumentando il volume ed il peso delle feci, ma anche la sazietà ed i movimenti peristaltici.
La cellulosa viene digerita facilmente dagli animali erbivori come i ruminanti (es. mucche e pecore) o i cavalli, grazie alla presenza di microbi dotati di particolari enzimi (cellulasi e cellobiasi), capaci di trasformare la cellulosa in zucchero. Al contrario, l'organismo umano non riesce a digerirla, in quanto privo di enzimi capaci di scinderla in sostanze più semplici ed assimilabili.
Cellulosa vs Amido
Amido e cellulosa, pur condividendo l'origine vegetale ed essendo entrambi costituiti da glucosio, sono polisaccaridi piuttosto differenti, sia in termini strutturali che funzionali. L'amido costituisce una riserva energetica per i vegetali e si trova in grandi quantità in tuberi, semi e radici. L'amido è la riserva energetica della pianta, mentre la cellulosa rappresenta la base della sua struttura (radici, fusti e foglie). Dal punto di vista chimico, però, tale differenza è molto sottile e semplicemente riconducibile alla maniera in cui le varie unità di glucosio sono unite tra loro.
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La cellulosa, infatti, è un polisaccaride, esattamente come l'amido. Si distingue perché formata da una catena lineare (anziché ramificata) di vari monomeri di B-glucosio (α-glucosio nell'amido), legati tra loro attraverso un legame B 1,4. Sono proprio questi legami a risultare inscindibili per gli enzimi digestivi umani (che riescono invece a spezzare quelli α-glicosidici dell'amido). Nell’uomo, l’amido viene digerito facilmente lungo il tratto digestivo grazie all’azione dell’enzima amilasi.
Cosa sono le Proteine?
Le proteine sono macromolecole ubiquitarie che costituiscono circa i tre quarti del peso secco della maggior parte dei tessuti animali e di conseguenza sono coinvolte nella struttura e nelle funzioni di ciascun organismo vivente. Queste macromolecole ubiquitarie costituiscono circa i tre quarti del peso secco della maggior parte dei tessuti animali e di conseguenza sono coinvolte nella struttura e nelle funzioni di ciascun organismo vivente. Proposto da J.J. Berzelius e adottato per la prima volta dal chimico olandese G.J.
Varie sono le funzioni delle proteine. Altre proteine hanno una funzione di regolazione (ormoni) e poche altre partecipano al sistema immunologico che difende l'organismo (anticorpi). Anche altre specie di animali superiori hanno un analogo numero di proteine e la maggior parte di queste differisce da una specie all'altra; alcune fra esse differiscono anche da individuo ad individuo della stessa specie.
Struttura delle Proteine
Il primo stadio nell'indagine su di una proteina è la determinazione della sequenza degli amminoacidi chiamata struttura primaria della proteina. Con l'avvento di tecniche più sofisticate sono stati interpretati gli aspetti più dettagliati della struttura delle proteine. Questo include la natura della relazione spaziale fra gli elementi vicini e talvolta viene chiamata struttura secondaria della proteina. La disposizione grossolana della catena completa viene detta struttura terziaria e la relazione spaziale fra una catena polipeptidica e le altre viene definita struttura quaternaria.
Il peso molecolare delle proteine varia da 6000 per l'insulina a 41 000 000 per la porzione proteica del virus del mosaico del tabacco. I polipeptidi naturali possiedono la capacità di condurre le loro funzioni biologiche in virtù delle sequenze specifiche e della esatta disposizione tridimensionale dei loro amminoacidi.Le proteine possono alterarsi molto facilmente a causa di modificazioni di pH, per effetto di radiazioni U.V., del calore, o per azione di solventi organici. Tali alterazioni vengono comunemente denominate come denaturazione delle proteine.
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Proteina Microbica
La sintesi di proteina microbica (MPS) nel rumine rappresenta la fonte più economica ed efficiente di proteina metabolizzabile per la vacca da latte, grazie al suo profilo aminoacidico. Il rapporto tra degradabilità della fibra (NDFD) e crescita microbica è molto stretto, specialmente per la popolazione cellulosolitica, a cui fornisce energia e scheletri carboniosi necessari per MPS.
Diversi studi evidenziano che i fibrolitici (Fibrobacter, Ruminococcus spp.) rispondono positivamente ai peptidi, soprattutto quando crescono su substrati come cellobiosio. Il solo NH₃ non è sufficiente, anche se la sua carenza aumenta la peptidolisi. Altro capitolo riguarda gli isoacidi (isobutirrico, isovalerico, 2-metilbutirrico) degli aminoacidi a catena ramificata, che sono fattori di crescita essenziali per diversi batteri ruminali.
La Proteina Microbica contiene solo il 15% di NPN ed ha un ottimo profilo aminoacidico, tranne una lieve carenza di istidina rispetto alla proteina del latte, mentre le fonti proteiche bypass (es. glutine, canola, soia trattata termicamente) mostrano una variabilità significativa della quota proteica bypass digeribile (dRUP), in quanto principalmente legata alla qualità del processo termico.
Tabella Comparativa
| Caratteristica | Cellulosa | Proteine |
|---|---|---|
| Struttura | Polisaccaride di glucosio | Polipeptide di amminoacidi |
| Funzione | Strutturale (piante) | Strutturale, enzimatica, ormonale, immunitaria |
| Digestione umana | Non digeribile | Digeribile |
| Fonti | Verdure, frutta, cereali | Carne, pesce, uova, legumi |
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