BOTANICA PDF - Appunti di Botanica

2 ottobre 2024 Definizione e caratteristiche di un vegetale È un organismo autotrofo, ossia in grado di produrre in maniera autonoma il proprio nutrimento partendo da sostanze semplici, attraverso processi come la fotosintesi. Questa capacità è ciò che distingue un animale da un vegetale. Le pian...

2 ottobre 2024 Definizione e caratteristiche di un vegetale È un organismo autotrofo, ossia in grado di produrre in maniera autonoma il proprio nutrimento partendo da sostanze semplici, attraverso processi come la fotosintesi. Questa capacità è ciò che distingue un animale da un vegetale. Le piante non possono muoversi, per questo motivo hanno la possibilità di estendere le proprie superfici creando un contatto con l’esterno (radici, foglie…). Tale concetto è fondamentale all’interno della botanica, in quanto la pianta si modifica parallelamente al clima e al bisogno di nutrimento. Tali modificazioni sono a carico degli organuli caratterizzanti la cellula vegetale. La pianta subisce un accrescimento continuo verso l’alto (tramite le foglie per ricevere luce) e verso il basso (tramite le radici che diventano sempre più profonde per assorbire acqua e nutrimento). L’organizzazione della pianta è detta decentrata, in quanto un “organo” svolge più funzioni e la sua circolazione è definita aperta in quanto l’acqua in circolo non è mai la stessa. L’eccesso viene eliminato tramite vapore acqueo e viene poi riassorbita nuova acqua tramite le radici. Definizione di materia vivente Substrato su cui si esplica la vita essa è fondata sulle proprietà chimiche del carbonio ed è sempre legata alla presenza di acqua. Senza acqua le reazioni metaboliche non possono avvenire. Ogni atomo di carbonio può formare fino a 4 legami con altrettanti atomi. Questo si traduce nella possibilità di ottenere catene di atomi di carbonio in una varietà enorme di molecole = molecole organiche. Composizione della materia vivente Le categorie di composti che formano gli esseri viventi sono le stesse per tutti. Essi sono divisi in composti organici (glucidi, lipidi…) ed inorganici (sali minerali e acqua). Metabolismo della materia vivente Viene svolto da tutte le cellule esso è un insieme di: - reazioni anaboliche (producono sostanze complesse consumando energia) - reazioni cataboliche (degradano sostanze complesse liberando energia). Esempio del processo di fotosintesi, ossia un processo anabolico che tramite una fonte di energia produce sostanze complesse partendo da sostanze semplici. Esempio della respirazione cellulare (inverso alla fotosintesi) e quindi catabolica. Se prevalgono reazioni anaboliche si arriva alla morte della cellula: è per questo che deve essere presente sempre un equilibrio tra le reazioni. Organicare vs Organizzare Organizzare = “rimodellare” la materia vivente tramite le reazioni metaboliche. Gli animali sono esclusivamente in grado di organizzare molecole acquisite dall’esterno, prendendo ad esempio composti prodotti dai vegetali. Ciò consente loro di accrescersi, riprodursi, rispondere all’ambiente. Organicare = Alcuni organismi riescono a trasformare sostanze inorganiche in composti organici. I vegetali sono in grado sia di organizzare che di organicare. Nutrizione Autotrofa: generalmente i vegetali utilizzano la luce come fonte di energia facendo la fotosintesi, ma esistono anche organismi inferiori, in genere batteri che producono reazioni chimiche liberando energia per organicare derivante da una reazione esoergoniche (fanno la chemiosintesi) Eterotrofa, ossia acquisiscono sostanze preformate. Ne esistono varie tipologie Saprofitismo = ad esempio funghi e batteri che ricavano nutrimento da sostanze organiche morte (es. foglie cadute) Parassitismo = organismi eterotrofi che si nutrono di sostanza organica viva (es. funghi della pelle) Simbiosi = convivenza tra due organismi in genere avviene tra eterotrofi e autotrofi (pianta da nutrimento al batterio e batterio riesce ad attivare la fissazione dell’azoto nella pianta) capitolo 2 CELLULA VEGETALE Possiede 3 organuli in più rispetto a quella animale ed è in grado di comunicare con l’ambiente esterno, maggiore è la sua superficie maggiore è lo scambio che avviene. Essa è immobile, non striscia, non nuota. La cellula vegetale si è evoluta arrivando ad avere un volume più ampio: grazie il vacuolo che occupa il 90% del volume cellulare, il citoplasma contenente gli organuli viene spinto verso la parte più esterna della cellula favorendo il contatto con l’esterno. Citoplasma (in grigio) Vacuolo (in bianco) Cloroplasti Rappresentazione grafica degli organuli fondamentali: Morfologia cellula vegetale giovanile All’apice del germoglio e all’apice della radice sono presenti cellule giovanili/ meristematiche che hanno come unica funzione quella di fare la divisione cellulare (mitosi). Esse sono di piccole dimensioni ed isodiametriche (facce tutte delle stesse dimensioni, come un dado). Sono indifferenziate e totipotenti (tutte le potenzialità di dare origine a cellule adulte di qualsiasi tipo). Alto rapporto N/C nucleo/citoplasma, nucleo molto grande che gestisce bene la cellula, gli organuli non sono ancora differenziati (pro plastidi = plastidi non differenziati). Una volta raggiunte le dimensioni della cellula madre da cui hanno avuto origine non riescono più a riprodursi e assumono specifici compiti funzionali (dettati da genetica e ambiente). Morfologia cellula vegetale adulta Le cellule adulte non riescono più a compiere mitosi. Esse sono differenziate e svolgono un compito preciso. Sono grandi e allungate con vacuolo molto grande 90% del volume e plastidi differenziati. Le piante hanno una crescita infinita, crescono per tutta la vita in maniera geotropicamente positiva e negativa. Nelle cellule vegetali adulte il differenziamento cellulare è accompagnato da un notevole allungamento della cellula, chiamato allungamento per distensione. capitolo 3 LA PARETE CELLULARE “mi è particolarmente cara” ci saranno diverse domande nell’esame La parete cellulare è una caratteristica distintiva delle cellule vegetali, tuttavia in alcune di esse questa struttura non è presente. Possono essere un esempio: - le zoospore - le cellule gamiche nelle Piante superiori - i gameti di Alghe e Funghi Funzioni principali della parete cellulare Le funzioni fondamentali della parete cellulare sono 4, di seguito elencate: protegge il protoplasto svolge una funzione meccanica conferisce alla cellula una forma controbilancia la pressione di turgore Caratteristiche principali della parete cellulare La parete cellulare presenta 3 caratteristiche fondamentali: possiede una struttura dinamica presenta un complesso intreccio molecolare appartiene al comparto apoplastico (integra da lezione e capisci cos’è) Biogenesi della parete cellulare La parete cellulare è sintetizzata ex novo. Inizia quando la cellula meristematica si entra in divisione e forma due cellule figlie (entrambe metà di essa) 1/4 della sua parete in maniera autonoma, mentre 3/4 sono della madre. Le formazione avviene in 3 fasi 1 Formazione lamella mediana In anafase i cromosomi si trovano condensati ai poli della cellula. In questo momento si forma il fuso mitotico, formato da microtubuli. In quanto deve avvenire la citodieresi, ai microtuboli del fuso mitotico si aggiungono altri microtuboli più corti, dall’interno all’ esterno (direzione centrifuga) per formare un’impalcatura detta fragmoplasto. Il fragmoplasto con i suoi microtuboli permette alle vescicole del Golgi di posizionarsi in senso centrifugo. La mitosi continua, si dissolvono fuso mitotico e fragmoplasto. Rimangono le vescicole Golgiane circondate dalla loro membrana. Esse si fondono tra loro. Quando arrivano a livello della membrana plasmatica si fondono con essa (ciò può succedere perché sia la membrana plasmatica che le vescicole del Golgi sono formate da un doppio strato fosfolipidico). In telofase, a livello equatoriale della cellula si è formata quindi la lamella mediana. ESSA NON CORRISPONDE ALLA PARETE CELLULARE. È una struttura che si trova in mezzo alle cellule figlie incollandole insieme (funzione cementante) per formare un tessuto. Non fa parte di nessuna delle due cellule figlie. La lamella mediana è formata da ciò che era contenuto nelle vescicole Golgiane ed è delimitata dalle membrane delle vescicole Golgiane. Essa è formata da: -acqua -proteine -sostanze peptiche -> sostanze chimiche, sono polimeri dell’acido galatturonico. Si dividono in: pectine semplici (semplici polimeri dell’acido galatturonico) pectati (il polimero dell’acido galatturonico è salificato con ponti di calcio e magnesio) 2 Formazione della parete primaria Quando le cellule figlie si accrescono per distensione, internamente alla lamella mediana producono la propria parete primaria, che le accompagnerà nella crescita fin quando non raggiungeranno le dimensioni di una cellula adulta. - componente fibrillare -> fibrille di cellulosa (polimero del ß-glucosio) - matrice -> materiale in cui è immerso il componente fibrillare La cellulosa è un materiale fibrillare, essa è un polimero del ßglucosio e i monomeri ßglucosio sono legati tra loro da legami ß(1,4). Se due monomeri si legano formano un dimero chiamato cellobioso. I filamenti di cellulosa sono legati da ponti di idrogeno (legami H deboli). La parete cellulare primaria si forma esternamente alla membrana plasmatica. La cellulosa si forma a livello della membrana plasmatica grazie ad un sistema multienzimatico chiamato celluloso sintetasi posizionato sul plasmalemma (membrana plasmatica). Tale sistema permette la sintesi dei filamenti di cellulosa che fuoriescono. Tali fibrille sono formate da cellulosa. Nella parete primaria la matrice è preponderante rispetto alla componente fibrillare. Ci sono poche fibrille / micro fibrille di cellulosa in quanto la parete deve essere elastica per non contrastare la crescita cellulare. Le fibrille di cellulosa sono disposte senza un ordine definito e hanno funzione strutturale. Il concetto di tessitura indica la maniera in cui sono disposte le micro fibrille. Essa è detta tessitura dispersa, in quanto la tessitura non ha una direzione particolare. La distensione della cellula è favorita da: - prevalenza della matrice - tessitura dispersa delle micro fibrille di cellulosa Conseguenze: - le micro fibrille possono riorientarsi in base alla crescita della cellula - è possibile inserire nuovi materiali rispetto a quelli già presenti. 3 Formazione parete cellulare secondaria Quando la cellula vegetale si differenzia e non riesce più a dividersi, si forma la parete cellulare secondaria, ma solo quando la cellula ha terminato l’accrescimento per distensione. Questa struttura deve dare rigidità alla cellula. Si depone ALL’INTERNO DELLA PARETE PRIMARIA, ma ha la stessa composizione chimica (materiale fibrillare + matrice). Essa inizia però a dare rigidità alla cellula in quanto qui prevale il materiale fibrillare al posto della matrice. Il materiale fibrillare si dispone in maniera regolare dando una tessitura parallela. Per dare maggiore rigidità si formano 3 strati di parete secondaria, uno interno all’altro. - fibrosa = fibrille parallele all’asse più lungo della cellula - elicoidale = fibrille disposte secondo un angolo acuto - anulare = fibrille disposte secondo un angolo di 90 gradi Riassunto schematico struttura parete cellulare Modificazioni parietali Le cellule che formano un tessuto (che quindi hanno la stessa funzione) fanno scambi tra loro. Sulle pareti di cellule adiacenti esistono punti di contatto che le mettono in comunicazione. Tali interruzioni della parete cellulare sono chiamati porocanali (o punteggiature) mentre il flusso di materiali scambiati è chiamato plasmodesma all’interno del quale c’è un microtubolo. Sono spesso chiamate modificazioni secondarie in quanto avvengono in un secondo momento rispetto alla formazione della parete della cellula. Esse sono importanti in quanto sono caratterizzate da alcune caratteristiche favorevoli alla pianta: - aumentata capacità di sostegno - ottimizzazione del trasporto dell’acqua dalle radici alle foglie - limitazione delle perdite d’acqua per evaporazione