Potenziale Idrico nelle Piante

Separazione cellulare

• Esistono diverse tecniche come l'uso di enzimi che rompono la matrice extracellulare separando i diversi tipi cellulari, i citometri a flusso che separano le cellule in base a caratteristiche come quelle dimensionali e tecniche omiche su singola cellula. Nonostante ciò, non si ottiene mai un campione di cellule totalmente puro.
• Le membrane cellulari sono composte da un doppio strato lipidico con proteine intrinseche ed estrinseche, e glicoproteine.
• I glicani delle glicoproteine nella membrana plasmatica sono esterni, mentre quelli nel vacuolo sono interni.
• La membrana nucleare è in continuità con il RE e possiede un lume con strutture proteiche che consentono la comunicazione con il citosol.
• La membrana plasmatica assorbe, trattiene o esclude sostanze.

Reticolo Endoplasmatico (RE)

• Il RE è una rete di collegamento delle membrane interne che partecipa alla maturazione delle proteine, alla sintesi di lipidi e al trasporto proteico.
• È composto da tubuli e cisterne appiattite che avvolgono il materiale nucleare.
• Il RE liscio è il sito di sintesi dei lipidi e di processi biochimici che modificano le proteine.
• Il RE rugoso è associato ai ribosomi, i siti di sintesi delle proteine da esportazione.
• I polipeptidi nascenti vengono fatti passare tramite la membrana del RE, dove l'N-terminale del polipeptide possiede una sequenza segnale idrofobica che viene tagliata durante il trasferimento.
• La proteina matura (senza sequenza segnale) si trova nel RE e se non ci sono altri segnali, verrà secreta.
• Per entrare in altri compartimenti, una proteina necessita di altre sequenze segnali di riconoscimento.
• Le proteine che entrano nei mitocondri o in altri plastidi hanno sequenze diverse.

DNA alla proteina

• Nel nucleo avviene la trascrizione del DNA, producendo mRNA che, dopo una serie di modificazioni, abbandona il nucleo e viene traslocato nel citosol dove avverrà la traduzione a livello dei ribosomi.
• Durante la sintesi della catena polipeptidica, nella catena nascente emerge una sequenza segnale N-terminale.
• Per la sintesi proteica sui ribosomi legati al RER, il polipeptide entra nel lume del RE.
• La sequenza segnale viene riconosciuta da un fattore SRP che si lega al recettore SRP.
• Dopo il riconoscimento, la catena polipeptidica attraversa il traslocone ed entra nel RE.
• Terminata la traduzione, una peptidasi del segnale rimuove la sequenza segnale N-terminale, rendendo la proteina matura.
• La proteina matura viene immagazzinata in una vescicola di trasporto diretta verso l'apparato di Golgi, dove avverranno ulteriori modificazioni.

Potenziale Idrico

• È un'espressione quantitativa dell'energia libera associata all'acqua per unità di volume.
• Si misura in joule/m cubo (unità equivalente a MPa).
• Rappresenta il potenziale dell'acqua a compiere lavoro.
• È l'energia per unità di volume necessaria per trasportare l'acqua reversibilmente e isotermicamente da un punto a un altro.
• Il potenziale idrico è espresso come la differenza tra il potenziale idrico in uno stato specifico e il potenziale idrico in condizioni standard.
• Questi tre termini (concentrazione, pressione, altitudine) dipendono dalla concentrazione dell'acqua, dalla pressione relativa e dall'altitudine dell'acqua.
• Le differenze di potenziale idrico determinano la direzione del flusso idrico attraverso le membrane cellulari e i tessuti e gli organi della pianta.
• Il delta psi è analogo al deltaG.
• L'acqua si muove spontaneamente da regioni a potenziale idrico più alto a regioni a potenziale idrico più basso.
• All'equilibrio i potenziali idrici sono uguali.
• Il potenziale idrico consente di valutare lo stato idrico della pianta.
• Quando il potenziale idrico si abbassa, le piante vanno incontro allo stress idrico.
• Il delta psi è la forza motrice per il movimento dell'acqua.

Plastidi

• Si sviluppano dai proplastidi o mediante differenziamento dei cloroplasti.
• I leucoplasti sono coinvolti nella sintesi di lipidi e metaboliti.
• Sono incolori e privi della struttura membranosa complessa dei cloroplasti.
• Contenono plastoglobuli (gocce lipidiche) e sono circondati da un RE liscio che collabora alle biosintesi.
• Gli amiloplasti (statoliti) sono non pigmentati, privi di tilacoidi e contengono grossi granuli di amido.
• Nelle cellule statociti della cuffia radicale, gli amiloplasti (statoliti) percepiscono la gravità.
• Gli ezioplasti si sviluppano in piantine cresciute al buio.
• Contengono il precursore incolore della clorofilla (protoclorofillide) e hanno una struttura membranosa cospicua ma non tilacoidale.
• Possiedono tubuli detti corpo pro-lamellare.
• Quando sono sottoposti alla luce, il corpo pro-lamellare si dissolve e le membrane si organizzano a formare i grana e le membrane intergranali, formando il cloroplasto.

Divisione dei Plastidi

• Le cellule che si dividono rapidamente (meristematiche) hanno meno cloroplasti con un alto numero di copie del genoma.
• Le cellule che si dividono lentamente hanno un numero maggiore di cloroplasti ma meno copie del genoma.

Parete Cellulare

• Circonda il protoplasto e presenta uno spessore variabile a seconda dello stadio di sviluppo.
• È composta da polisaccaridi (90%), proteine e composti fenolici.
• La parete secondaria è depositata dopo la parete primaria ed è più vicina alla membrana plasmatica.
• È molto robusta e spessa e fornisce supporto meccanico.
• Contiene più cellulosa rispetto alla parete primaria, ma meno emicellulosa e pectine.
• Contiene lignina, cere, cutina e suberina, rendendola poco idratata.
• È spesso depositata a strati con le fibrille di cellulosa orientate parallelamente o in modo diverso.

Composizione della Parete Cellulare

• Il Golgi è il sito di biosintesi dei polisaccaridi che formano pectina ed emicellulosa.
• La fase microfibrillare è costituita da cellulosa circondata da una matrice amorfa.
• La fase di matrice è costituita da un cemento amorfo, emicellulose e pectine.

Zuccheri Importanti nella Parete

• Glucosio: aldozucchero a 6 atomi di C che può ciclizzare formando la forma a sedia.
• Il carbonio aldeidico può presentare due configurazioni: alfa (OH del C1 sotto il piano dell’anello) e beta (OH del C1 sopra il piano dell’anello).
• Galattosio: differisce dal glucosio solo al C4.
• Acido galatturonico: simile al galattosio, ma con il carbonio al C6 sotto forma di gruppo carbossilico (COOH).
• Fruttosio.

Cellulosa

• È un beta 1,4 glucano, con residui di glucosio legati tramite legami glicosidici beta 1,4.
• Le catene di cellulosa formano microfibrille.

Emicellulose e Pectine

• Sono molto eterogenee e complesse.
• Contengono molti zuccheri diversi con molti tipi di legami glicosidici.

Fragmoplasto

• Una volta completato il setto, il fragmoplasto scompare e ricompare il citoscheletro corticale.
• I microtubuli che formavano il fragmoplasto si riorganizzano in microtubuli corticali.
• Il fragmoplasto è una struttura reticolata che serve per la formazione della piastra cellulare.
• I microtubuli non sono continui tra le due estremità, solo alcuni sono collegati e diventeranno i desmotubuli dei plasmodesmi.

Differenze tra Cellule Animali e Vegetali

• A differenza delle cellule animali dove si forma il setto contrattile, nelle piante si forma un setto che si sviluppa dal centro alla periferia.

Dinamicità della Parete

• La parete è dinamica e soggetta a continua degradazione e rimodellamento durante la germinazione dei semi, la maturazione dei frutti, la formazione delle radici e lo sviluppo dei tessuti.
• I patogeni possono degradare la parete utilizzando enzimi come le cellulasi, le peptidasi e le pectinasi, creando un varco per invadere il tessuto.
• Gli enzimi pectici degradano le pectine, ma non quelle metilate.
• L'acqua nelle piante erbacee genera il turgore che dà la forma alle piante e ne mantiene la struttura.

Questo quiz esplora il concetto di potenziale idrico nelle piante, inclusi i metodi di misura e i fattori che influenzano questo importante aspetto fisiologico. Analizzeremo anche come il delta psi si relaziona al potenziale idrico e le conseguenze dello stress idrico sulle piante.