Composti fenolici

Le piante producono una gran varietà di prodotti secondari contenenti un gruppo fenolico, cioè un gruppo ossidrilico legato ad un anello aromatico. Queste sostanze sono classificate come fenoli e rappresentano un gruppo chimicamente eterogeneo di circa 10000 molecole. Secondo la loro diversità chimica i fenoli rivestono ruoli diversi nella pianta. Alcuni servono come difesa da erbivori e patogeni; altri come sostegno meccanico, come fonte di attrazione per gli impollinatori e per la dispersione del frutto o come inibitori di crescita sulle piante in competizione che crescono nelle vicinanze dalla pianta che li produce. In generale, i fenoli vegetali sono biosintetizzati seguendo diverse vie. Due vie biosintetiche di base sono coinvolte: la via dell'acido scichimico e la via dell'acido malonico. La via dell'acido scichimico converte semplici precursori carboidrati derivanti dalla glicolisi e dalla via ossidativa dei pentosi fosfati per formare amminoacidi aromatici (fenilalanina, tirosina e triptofano). Uno degli intermedi metabolici è l'acido scichimico che dà il nome all'intera via. Comunque, la maggior parte delle classi di composti fenolici secondari vegetali deriva dalla fenilalanina tramite l'eliminazione della molecola di ammoniaca per formare acido cinnammico. Questa reazione è catalizzata dalla fenilalanina ammoniaca liasi (PAL). L'attività della PAL è aumentata da fattori ambientali, quali la bassa concentrazione di nutrienti, luce e l'infezione fungina. Ulteriori reazioni oltre a quelle catalizzate dalla PAL portano all'addizione di più gruppi ossidrilici e altri sostituenti. L'acido trans-cinnammico, l'acido p-cumarico ed altri derivati sono fenoli semplici definiti fenilpropanoidi poiché contengono un anello benzenico e una catena laterale composta da tre atomi di carbonio. I fenilpropani sono dei mattoni importanti per costruire composti fenolici più complessi. Per esempio, dopo la cellulosa la sostanza organica più abbondante nelle piante è la lignina, un polimero altamente ramificato. Quest'ultima è generalmente formata da tre differenti alcoli fenilpropanici, l'alcol coniferilico, l'alcol cumarilico e l'alcol sinapilico, che sono sintetizzati a partire dalla fenilalanina attraverso derivati vari di acidi cinnammici. Comunque, la lignina si trova nelle pareti cellulari di diversi tipi di tessuti di sostegno o di conduzione come le tracheidi e i vasi xilematici. Si deposita principalmente nella parete secondaria ispessita, ma si può anche trovare nella parete primaria in stretto contatto con le cellulose e le emicellulose. La rigidità meccanica della lignina rafforza i fusti e i tessuti vascolari, permettendo la crescita verso l'alto e concedendo all'acqua e agli elementi minerali di essere trasportati attraverso lo xilema senza il collasso dei tessuti anche sotto pressioni negative. Oltre alla lignina, una delle classi più vaste appartenenti ai fenoli vegetali è quella dei flavonoidi. Lo scheletro carbonioso di base di un flavonoide contiene 15 atomi di carbonio disposti con una struttura costituita da un ponte a 3 atomi di carbonio. Comunque, i flavonoidi sono classificati in gruppi differenti basati principalmente sul grado di ossidazione del pote a tre atomi di carbonio. I più importanti sono: le antocianine, i flavoni, i flavonoli e gli isoflavoni. Le prime sono flavonoidi colorati che attraggono gli animali. Infatti, come sappiamo i pigmenti colorati delle piante sono principalmente di due tipi: i carotenoidi, che sono pigmenti terpenoidi, e i flavonoidi che sono invece composti fenolici. Il gruppo di flavonoidi più diffuso è quello delle antocianine, responsabili della maggior parte dei colori rosso rosa, porpora e blu che possiamo osservare nelle piante. Colorando i fiori e i frutti le antocianine risultano di vitale importanza nell'attrarre gli animali per l'impollinazione e la disseminazione. Un altro gruppo di flavonoidi sono i flavonoli che di solito assorbono la luce a lunghezze d'onda più corte di quelle assorbite dalle antocianine e per questo motivo non sono visibili all'occhio umano, ma non a quello di insetti come le api, che vedono più profondamente nelle regione dell'ultravioletto e permettono l'impollinazione. Infine, gli isoflavonoidi sono un gruppo di flavonoidi nei quali la posizione di uno degli anelli aromatici (l'anello B) è spostata. Quest'ultimi si trovano principalmente nei legumi e hanno un attività fortemente insetticida. Infine, oltre alla lignina un secondo tipo fenolico vegetale con proprietà difensive è rappresentato dai tannini. Questi sono delle tossine generiche che riducono in modo significativo la crescita e la sopravvivenza quando vengono aggiunti alle diete di molti erbivori. I mammiferi come bovini, i daini e le scimmie, evitano distintamente le piante o le parti di piante con un alto contenuto di tannini. Frutti immaturi, per esempio, hanno di solito un alto contenuto di tannini che possono agire da deterrenti fino a quando il frutto non è maturo. Altri animali invece hanno subito degli adattamenti e presentano degli enzimi salivari o digestivi che eliminano questi composti.