Botanica PDF - Lezione 1 24/09/2024

BOTANICA Lezione 1 (24/09/2024) Alimento funzionale= elemento con sostanze bioattive che riduce il rischio di malattie (alle dosi normalmente consumate) Estratti= partendo da una pianta si estraggono sostanze con proprietà benefiche (come spirulina dal cianobatterio). Anche alcuni farmaci veterin...

BOTANICA Lezione 1 (24/09/2024) Alimento funzionale= elemento con sostanze bioattive che riduce il rischio di malattie (alle dosi normalmente consumate) Estratti= partendo da una pianta si estraggono sostanze con proprietà benefiche (come spirulina dal cianobatterio). Anche alcuni farmaci veterinari derivano da piante Agroecologia= applicazione di principi ecologici alla progettazione e gestione di agrosistemi sostenibili Novel food= non consumati regolarmente dall'uomo, come le alghe e gli insetti Nutraceutico= nutrizione + farmaceutico (integratori) La cellula è l'unità morfofunzionale di tutti gli esseri viventi, i quali possono essere divisi in unicellulari e pluricellulari. Venne identificata per la prima volta da Robert Hooke nel 1665, osservando delle fettine di sughero con un microscopio ottico, individuò quelle che presero il nome di cellette. **TEORIA CELLULARE** 1. tutti gli organismi viventi sono composti da cellule 2. la cellula è l'unità fondamentale della struttura e della funzione degli organismi viventi. Le cellule sono responsabili della crescita, del metabolismo e della riproduzione 3. esse derivano da cellule preesistenti Ad oggi la teoria cellulare moderna ha subito delle espansioni: - DNA come materiale ereditario (contiene i geni). Con la sintesi proteica si formano le proteine - flusso di energia sotto forma di ATP - attività cellulare regolata da segnali chimici le cellule vengono classificate in due grandi categorie: - procarioti - eucarioti Tra di loro ci sono alcune caratteristiche in comune: la presenza di una membrana cellulare, materiale genetico sotto forma di DNA, citoplasma e ribosomi. Una delle differenze è la localizzazione del materiale genetico: nei procarioti il DNA è libero nel citoplasma, mentre nelle cellule eucariotiche è localizzato all'interno di un nucleo circondato da una membrana. L'altra grande differenza riguarda la dimensione di queste cellule: quelle procariotiche sono grandi 5-10 micrometri, mentre quelle eucariotiche 10-100 micrometri. **I PROCARIOTI** - non possiedono organuli - le funzioni cellulari sono espletate da complessi enzimatici analoghi a quelli delle cellule eucariotiche - possono presentare ciglia e flagelli - alcuni presentato una parete esterna - alcuni sono sporigeni Un esempio di cellule procariotiche sono i cianobatteri. I progenitori dei viventi erano procarioti (3 miliardi di anni fa). La teoria endosimbiotica gli eucarioti sono nati dall'inglobamento di un batterio con un altro. **GLI EUCARIOTI** I primi eucarioti si formano a partite da organismi procarioti che avevano dominato gli oceani per quasi 2 miliardi di anni. Possono essere unicellulari o pluricellulari. Presentano un'organizzazione complessa. Gli eucarioti sono divisi in organelli, grazie ai quali possono avvenire simultaneamente più reazioni, anche se diverse le une dalle altre. Si parla anche di suddivisione in zone funzionali. Esistono delle differenze nella sintesi proteica tra procarioti ed eucarioti, dovuto al coefficiente di sedimentazione dei ribosomi (70 S, 80S). Si tratta di un numero adimensionale, che misura il rapporto di sedimentazione tra un corpo ideale e uno in esame, a parità di condizioni di riferimento. Più sono grandi le particelle più sarà grande la velocità di sedimentazione e quindi avranno un più alto valore in unità di SVEDBERG. La velocità di sedimentazione è proporzionale alla massa e alla forma della molecola, ma non in modo lineare. Le particelle legate perdono superficie. I mitocondri (degli eucarioti) hanno ribosomi piccoli 70S che vengono sintetizzati in loco e sono diversi da quelli più grandi presenti nel citoplasma. Questa osservazione ha suggerito l\'ipotesi che i mitocondri (e così pure i cloroplasti nelle cellule vegetali) siano in realtà dei batteri che sono stati catturati all\'interno di cellule più evolute all\'inizio dell\'evoluzione delle cellule eucariote. **TEORIA ENDOSIMBIOTICA** IPOTESI: alcuni organismi furono ingeriti da altri organismi. Poiché ne trassero un VANTAGGIO EVOLUZIONISTICO di sopravvivenza reciproco, svilupparono una relazione simbiotica permanente che nelle generazioni è divenuta indissolubile e imprescin,dibile. L'ipotesi è che un batterio aerobico fu ingerito da un batterio anaerobico, acquisendo un vantaggio reciproco. Si instaurò una relazione mutualistica che risultò vantaggiosa per entrambi sia per la sopravvivenza che per la competizione con gli altri organismi nell'ambiente. I mitocondri e i cloroplasti diverrebbero da antichi procarioti che si sono introdotti in cellule più grandi. Gli endosimbionti cedono evoluzionisticamente parte delle loro informazioni genetiche all\'ospite che dedica parte del proprio materiale genetico per codificare proteine dedicate al simbionte permanente che inoltre perde parte delle informazioni (e funzioni) non necessarie alla sua condizione di organismo stabilmente ospitato (a differenza dei simbionti che mantengono il proprio codice integro). I mitocondri deriverebbero da questo meccanismo per diversi motivi: il loro DNA è diverso da quello cellulare, si replicano in maniera indipendente, attraverso la scissione binaria e possono essere inibiti dagli antibiotici senza danneggiare la cellula ospitante. Inoltre, tra le loro membrane, quella interna contiene cardiolipina al posto del colesterolo. **LA CELLULA VEGETALE** Sono grandi per via del vacuolo e della parete cellulare: le loro dimensioni si avvicinano ai 100 micron. Il vacuolo va a ridurre la differenza dello spazio tra esterno e interno e va ad aumentare la superficie di assorbimento. Non tutte le parti del suo DNA codificano per le proteine, come gli introni, DNA ripetitivo e sequenze spaziatrici. [Parete cellulare] È la parte più esterna della membrana. È rigida, determina la forma della cellula e conferisce protezione chimica e meccanica. Inoltre, regola la pressione osmotica e interviene attivamente in molti processi fisiologici, come l'assorbimento, la diffusione e il trasporto d'acqua. Esistono dei punti, detti plasmodesmi, i quali garantiscono contatti con le cellule adiacenti. La componente principale è la cellulosa: essa è composta dall'emicellulosa, dalla pectina, da glicoproteine. Viene sintetizzata dalla membrana plasmatica ad opera di complessi enzimatici, detti cellulosa sintasi. La parete delimita il **protoplasto**, che è la parte cellulare contenuta all'interno della parete di forma sferica.  La parete secondaria sintetizza alcune sostanze secondarie: - **mineralizzazione:** per deposito di carbonato di calcio, ossido di silicio conferiscono durezza - **pigmentazione:** tannini ed i polifenoli hanno forti proprietà antisettiche - gelificazione: la cellula assume un aspetto mucillagginoso per la presenza di sostanze peptiche. È presente nelle cellule dei peli radicali per ridurre l'attrito. - **lignificazione:** deposito di lignina nella matrice a livello delle emicellulose e delle sostanze pectiche. La lignina sostituisce la componente amorfa della parete; non interessa i plasmodesmi e conferisce resistenza alla pianta. Quando l'accrescimento e la lignificazione sono finiti la cellula muore. - [suberificazione ] - [cuticolarizzazione] 1. **INCROSTAZIONE**: infiltrazione di materiali tra gli spazi interfibrillari. 2. [APPOSIZIONE]: sulla parete di materiali che aumentano l'impermeabilizzazione. La cutina conferisce impermeabilità ad acqua e gas, mentre la suberina conferisce impermeabilità e coinvolge tutta la parete. Le cellule suberificate sono morte. **I PLASMODESMI** Sono fori nella parete con dimensioni ridotte. Possono essere traportate molecole di piccole dimensioni. Mettono inoltre in comunicazione cellule adiacenti tra di loro. I citoplasmi di tutte le cellule di una pianta sono interconnessi, tramite i plasmodesmi e possono rappresentare un'unica entità funzionale: **SIMPLASTO**. Tutto ciò che è esterno, costituito da pareti cellulari, spazi intercellulari e cellule morte viene detto **APOPLASTO**.  **IL VACUOLO** È una cavità citoplasmatica circondata da una membrana e piena d'acqua e di soluti, che viene definito succo vacuolare. Solitamente una cellula immatura ha più di un vacuolo, mentre quelle più vecchie ne hanno solo uno. Esso è delimitato da una membrana, che viene chiamato tonoplasto: le proteine presenti vengono chiamate acquaporine. Il turgore cellulare è una situazione di disidratazione in cui la membrana si stacca dalla parete - riserva di acqua e soluti - crescita per distensione - funzione di riserva - sequestra sostanza dannose - funzione digestiva - metaboliti secondari della pianta Molto importante è il mantenimento di un pH acido: per questo sono presenti pompe ATP, pompe a pirofosfato inorganico. **I PLASTIDI** Sono essenziali per la vita della cellula: in questi organuli si svolgono diverse reazioni, tra cui la fotosintesi, la biosintesi degli acidi grassi, degli aa, dell'amido. I plastidi possiedono: - ribosomi 70S - nucleoidi - duplicazione per scissione binaria Hanno una doppia membrana unitaria: una membrana esterna, uno spazio intermembrana, una membrana interna. Si differenziano dai **protoplastidi** che si trovano nell'embrione e nelle cellule meristematiche degli apici apicali; sono piccoli, incolori e con un sistema di membrane ridotto. Vengono classificati in: - cloroplasti - leucoplasti - cromoplasti Se una pianta cresce al buio, i proplastidi della foglia diventano elaioplasti e quelli della radice amiloplasti. Se la radice viene esposta alla luce, diventano cloroplasti.  **I CLOROPLASTI** Possono spostarsi per assorbire la luce: \- quando ridotta si dispongono lungo tutta la parete cellulare \- quando abbondante si concentrano verso le pareti perpendicolari rispetto alla superficie della foglia. È delimitato da due membrane a doppio strato fosfolipidico: una membrana esterna, permeabile per la maggior parte delle molecole, e una interna, più selettiva. I due strati sono separati dallo spazio inter-membrana. Il fluido interno al cloroplasto è chiamato stroma: esso contiene molti enzimi coinvolti nel metabolismo dell\'organulo (fotosintesi, sintesi di amido...), granuli di amido, il DNA circolare e i ribosomi. Il sistema tilacoidale è formato dai tilacoidi, organizzate in sacculi. Possono presentarsi: -dischi impilati (i grani) -semplici membrane esposte allo stroma La fase luminosa avviene nei tilacoidi; la fase oscura avviene nello stroma, che avviene sempre in presenza di luce ed è contemporanea alla fase luminosa. Piccole quantità di amido possono essere usate come fonte di carboidrati alle parti della pianta che non effettuano la fotosintesi. **I LEUCOPLASTI** Sono i plastidi che svolgono la funzione di accumulo le sostanze di riserva, in genere amido o goccioline di oli o proteine. Sono meno differenziati dei cloroplasti e privi di tilacoidi e di qualunque tipo di pigmento fotosintetico. Nei leucoplasti si accumula l'amido secondario (AMILOPLASTI). I prodotti della fotosintesi (glucosio) vengono condensati in amido (polisaccaride del glucosio) all\'interno del cloroplasto; questo viene detto amido primario. L\'amido primario viene poi idrolizzato e trasportato, sotto forma di saccarosio (disaccaride del glucosio) fino ai tessuti di riserva, dove viene ricondensato come amido secondario all\'interno dei leucoplasti (amiloplasti), abbondanti in tali tessuti. - AMILOPLASTI: molto sviluppati nel tubero della patata; i granuli d'amido assumono forme differenti in funzione di quale specie vegetali si trovano. In particolare, si trovano negli apici radicali, nella cuffia. Hanno la funzione di percepire la gravità come degli statoliti **I CROMOPLASTI** I cromoplasti sono di colore giallo-arancio o rosso grazie all\'accumulo e alla sintesi di pigmenti carotenoidi e sono coinvolti nella pigmentazione di fiori (calendula, ranuncolo), frutti (peperone, pomodoro) e radici (carota, barbabietola). Sono plastidi colorati per la presenza di pigmenti come i carotenoidi o xantofille. Non sono fotosintetici. Generalmente, i cromoplasti si formano a partire dai cloroplasti per degradazione delle clorofille e dell\'apparato fotosintetico e contemporaneamente per accumulo di carotenoidi in piccole gocce lipidiche. [Nutrimento] Eterotrofi → hanno bisogno di introdurre sostanze organiche prodotte da altri organismi Autotrofi → introducono sostanze per produrre molecole organiche - nutrimento - produzione di ossigeno - riduzione dell'anidride carbonica La respirazione cellulare ha come composto di partenza il glucosio, e comporta la liberazione di energia. [Organizzazione mondo vegetale] Senza strutture: alghe Ben differenziate all'esterno, ma senza all'interno: muschi Strutture differenziate esternamente e internamente: piante superiori Lezione del 01/10/2024 **LE ALGHE** Le alghe non presentano delle strutture differenziate. Non vengono considerate piante acquatiche (cormofite) in quanto hanno delle caratteristiche che le differenziano da queste. Possono svolgere la fotosintesi e possono essere divise in **alghe unicellulari** e **alghe pluricellulari**, chiamate anche **tallofite**. Le caratteristiche in comune alle piante acquatiche sono: - cellula vegetale - effettuano la fotosintesi - possiedono pigmenti per la colorazione - vivono in ambiente acquatico. Le alghe sono degli organismi **autotrofi**, quindi utilizzano la luce per fare la fotosintesi. Sono degli **eucarioti** (nucleo, ribosomi 80S, sintesi proteica, organelli per lo svolgimento simultaneo di più funzioni). Trasformano l'anidride carbonica e l'acqua in sostanze organiche che vengono utilizzate dall'organismo quale nutrimento (**fotosintesi**). Possiedono dei pigmenti fotosintetici, come la clorofilla a, b, c; non tutte soni verdi perché ci sono altri pigmenti che vanno a mascherare quello della clorofilla. **Non** possiedono tessuti di **trasporto specializzati**, gli organi sono infatti costituiti da **cellule** **interconnesse** che muovono nutrienti e metaboliti tra diversi siti all'interno dell'organismo. Immagine che contiene testo, schermata Descrizione generata automaticamente Le dimensioni sono variabili. L'unico differenziamento si vede nell'adesione a superfici rocciose nelle alghe che si riproducono attraverso la via sessuata. Vivono in tutti gli ambienti, l'importante è il residuo d'acqua per un po' di tempo. TALLO è il corpo vegetativo NON DIFFERENZIATO di organismi unicellulari, coloniali o anche pluricellulari: filamentoso, ramificato, piatto. [Relazione con l'ambiente] Le alghe vegetali ubiquitaria vanno da quelle microscopiche, chiamate **diatomee**, a quella macroscopiche, come le alghe Kelp. Si possono trovare in **acqua dolce e salata**, ma anche nelle pozze, d'acqua e di fango, nei tronchi, nelle rocce. Alcune possono essere **parassiti** di altri organismi, oppure possono essere **simbiotiche**: un esempio è l'alga con il fungo che compone il lichene. Si nutrono di soluti, che entrano per diffusione dall'ambiente. Le alghe microscopiche formano il **fitoplancton** e sono indispensabili per la vita di tutti gli ambienti acquatici: senza di loro tali ambienti diverrebbero inospitali per qualsiasi altro organismo. Il fitoplancton è anche alla base delle catene alimentari di questi ambienti perché fonte primaria di nutrimento per tutti gli organismi animali che vi vivono, dal microscopico zooplancton alle forme più complesse. Sono in grado di produrre ossigeno, importante soprattutto in acqua. **CLASSIFICAZIONE** - macroalghe → pluricellulari, immobili e ancorate ad una superficie; quelle che si muovono lo fanno in maniera passiva - microalghe → fonte di proteine alternative per uomo e animali; possono vivere da sole oppure aggregate in colonie. Possono essere immobili, in forma coccale, oppure mobili e si muovono con i flagelli o in forma ameboide Immagine che contiene verde, schermata, pisello Descrizione generata automaticamente [Metodo di propagazione] - asessuata: può avvenire per scissione, frammentazione o per mezzo di spore - sessuata (isogamia, anisogamia, oogamia) **COLORE** - **clorofite**: verdi, più vicine alla superficie. Contengono clorofilla e possono essere sia unicellulari che pluricellulari. Comprendono forme flagellate o coccidioidi. - **cromofite**: marroni, fase intermedia. Contengono le xantofille. Sono unicellulari, come le diatomee e dinoficee - **rodofite**: rosse, in profondità. Contengono la ficocianina e la ficoeritrina, le quali assorbono lunghezze d'onda del rosso e del blu I pigmenti che utilizzano nell'apparato fotosintetico permettono di separare le alghe in funzione del colore - clorofille come le a, b, c, d, e. La clorofilla-a è presente in tutte le classi di alghe - carotenoidi: xantofille e caroteni - biloproteine: ficocianina, ficoeritrina e alloficocianina I cloroplasti delle alghe hanno una disposizione in pile nei tilacoidi (come apparati fotosintetici). [Prodotti di riserva stoccati] Tutte producono glucosio, ma la natura dei nutrienti di riserva può differire a causa della durata della vita delle alghe (amido, glicogeno, laminarina). Sono osmoticamente attive. Nelle alghe non ci sono amiloplasti, ma ci sono corpi pirenoidi, i quali sono tondeggianti a composizione proteica dove sono conservate le sostanze di riserva. **LE DIATOMEE** Sono microalghe unicellulari, composte da uno scheletro in silice. Vivono in tutti gli ambienti, in colonie o libere. Il loro diametro va dai 10 ai 200 micron. Sono rivestite da un involucro esterno rigido, detto frustolo, formato da due metà. È provvisto di piccoli fori. Le diatomee vengono suddivise in: 1. **centriche**: simmetria raggiata, forma circolare, ovale, triangolare, tipicamente planctoniche 2. **longitudinale** Le Diatomee, insieme ad altre alghe unicellulari, formano il **fitoplancton** e di solito galleggiano sull\'acqua, anche se non mancano forme che vivono sui fondali, su altre alghe o su piante. Quando queste alghe muoiono, la parte interna degenera, mentre i frustoli di silice si accumulano nei fondali marini. Questo processo, protrattosi per milioni di anni, ha determinato la formazione di grossi depositi di rocce sedimentarie farinose che, in seguito a lunghi processi geologici, possono emergere e vengono sfruttati dall\'uomo per ottenere la \'farina fossile\', o **terra di diatomee** (fonte di silice, materiale isolante, da imballaggio, come sostanza assorbente per la costruzione di filtri, cosmetica e nutrizione). Immagine che contiene testo, schermata, Carattere, informazione Descrizione generata automaticamente **L'EUTROFIZZAZIONE** A causa di un eccesso di alghe viene ridotto lo scambio tra superficie acquatica e parte aerea. Si sviluppano in questo modo dei batteri anaerobi: le alghe possono morire, andando incontro a processi putrefattivi, fermentativi che liberano grandi quantità di ammoniaca, metano e acido solfidrico, rendendo l'ambiente inospitale anche per altre forme di vita; pesci e la fauna presente possono morire. Le cause legate a questo fenomeno derivano dall'eccessivo uso di fertilizzanti agricoli: essendo in eccesso, il suolo non riesce più ad assimilarle; quindi, le sostanze vengono trasportate dalle piogge nei fiumi e nelle acque sotterranee che confluiscono nei laghi e nei mari.  [Applicazioni] - fertilizzanti: utilizzate come concime per fertilizzare il suolo perché mettono a disposizione delle piante i sali minerali che ne favoriscono la crescita - sistemi integrati di allevamento: produzione di biogas - produzione di agar: alcune alghe rosse producono l'agar - alimento: in Giappone, in Cina e nelle isole del Pacifico, sono diffuse come alimento perché ricco di vitamine e di Sali minerali Immagine che contiene testo, schermata, Carattere Descrizione generata automaticamente L'industria delle alghe è in crescita; gli ambienti variano in base a fattori di salinità, nutrienti, temperatura, luce e i sistemi di raccolta sono diversi a seconda della specie. Vengono commercializzate come farina di alghe: essicazione e macinazione. Le alghe hanno un grande potenziale sia come alimenti funzionali che come base per estratti funzionali: contengono fibra, che permette di creare un film protettivo usata nelle diete dei cani in sovrappeso. Contengono pochi lipidi ma quelli contenuti sono omega-3. Contengono carotenoidi naturali con attività antitumorale; le proteine contenuto sono ad alto valore biologico.  **I TESSUTI VEGETALI** - insieme di cellule vive o morte - strutturalmente simili - originate dalla divisione di altre cellule che si sviluppano nelle tre direzioni dello spazio - associati per funzione e deputato a svolgere un ruolo determinante all'interno di un organismo Le cellule totipotenti (**meristematiche**) contengono le caratteristiche della cellula vegetale che andrà a differenziarsi: la funzione della cellula dipende dalla sua posizione nella pianta. Al termine si possono formare fino a 70 tipi diversi di cellule. I tessuti adulti sono i tessuti tegumentari. I tessuti vegetali presentano dei caratteri distintivi: - presenza di lamella mediana - stratificazione della parete - caratteristiche punteggiature (plasmodesmi) - presenza di spazi intercellulari (parenchima aerifero) Tessuti meristematici embrionali → tessuti adulti o definitivi (in seguito al differenziamento) 1. **TEGUMENTALI**: protezione degli urti, dai patogeni, dispersione dell'acqua 2. **CONNETTORI**: linfa grezza (H~2~O e sali minerali, dalle radici alle foglie). Detto legno o xilema, svolgono la loro funzione dopo la morte. La linfa elaborata (prodotti fotosintetici), distribuzione multidirezionale attraverso il floema 3. **MECCANICI**: sostegno, resistenza. Sclerenchima (cellule morte) e collenchima (cellule vive). Sono distribuiti sotto l'epidermide nel fusto e nella radice midollare 4. **PARENCHIMATICI**: negli animali sono i connettivi  **TESSUTI MERISTEMATICI O EMBRIONALI** Sono composti da cellule totipotenti. Le piante crescono fino alla morte. Possono differenziarsi e dare origine a nuove cellule. Si parla di **meristemi**, perché le piante presentano tessuti le cui cellule si possono dividere indefinitamente. Costituiscono gli embrioni e poli apicale e basale della pianta adulta. Le cellule derivate dai meristemi crescono di dimensioni e poi si differenziano, acquisendo forme e funzioni diverse. L'accrescimento per divisione comporta un aumento del numero di cellule, mentre l'accrescimento per distensione comporta un aumento della dimensione della cellula. La fase di sviluppo vegetale che porta alla formazione di nuovi organi e alla struttura di base vegetale è definita **accrescimento primario**, il quale è il risultato dell'attività dei meristemi apicali, nei quali la divisione cellulare segue un **progressivo espandersi** della cellula, tipicamente per allungamento. Dopo il completamento della distensione, avviene **l'accrescimento secondario**, che implica la presenza di due **meristemi laterali**, il cambio cribro-vascolare e quello subero-fellodermico. Nella parte apicale di ogni radice è sempre presente un apice meristematico rivestito distalmente dalla cuffia. La cuffia svolge diverse funzioni: - protezione dell'apice - gavitropismo - facilita la penetrazione della radice nel terreno [La cuffia] La cuffia è prodotta da un **proprio meristema**, situato alla base della cuffia stessa, che produce in continuazione cellule che si spostano distalmente e lateralmente e che infine si distaccano nel terreno. Le cellule della cuffia sono cellule parenchimatiche particolari che assumono morfologia e funzioni differenti durante la loro vita: le cellule che si differenziano dal meristema contengono **grossi granuli d\'amido**, gli **statoliti**, che sono implicati nella **percezione della gravità**, ma quando le stesse cellule giungono vicino alla superficie della cuffia iniziano a produrre sostanze **mucillaginose**, che favoriscono la penetrazione della radice nel terreno. [L'apice vegetativo]  Nella parte apicale di un fusto (e quindi di ogni rametto) è sempre presente una **gemma** **apicale** che è formata da un apice meristematico avvolto dalle giovani foglioline che esso stesso ha prodotto. Poco al di sotto dell\'apice le cellule degli strati cellulari superficiali si dividono dando origine alle **bozze fogliari**, che gradualmente si allungano e le foglioline che ne derivano si ripiegano al di sopra dell\'apice, proteggendolo. All\'ascella delle foglioline si formano i **primordi dei rami**, organizzati in modo identico alla gemma apicale, che sviluppandosi daranno origine ai rami laterali. **TESSUTI TEGUMENTALI O CUTANEI** Rivestono la pianta e hanno la funzione di proteggerla da: - parassiti, agenti atmosferici - regolano gli scambi gassosi - **le parti aeree** impediscono una **traspirazione** troppo elevata, che provocherebbe l'avvizzimento della pianta; perciò, sono costituiti da **cellule a stretto contatto tra loro**, senza spazi intercellulari, e hanno le pareti impregnate da polimeri impermeabili - [TESSUTI PRIMARI ESTERNI]: il tessuto tegumentale che riveste le **parti non legnose** della pianta è **l'epidermide** - [TESSUTI SECONDARI ESTERNI]: il tessuto tegumentale che riveste le **parti lignificate** è il **sughero** - Il tessuto che riveste le radici viene detto **rizoderma**, con funzione di assorbire acqua e sali minerali dal terreno. Le cellule sono strettamente a contatto tra di loro ma hanno **parete molto permeabile** e alcune cellule possiedono delle estroflessioni, i **peli radicali**, che servono per aumentare la superficie assorbente [L'epidermide] Riveste le foglie, i fusti erbacei, i fiori e i frutti. Le sue funzioni principali sono: - il controllo del movimento dell'acqua tra interno ed esterno - protezione contro altri organismi - contro agenti non biologici Una componente importante è la **cutina**, che oltre ad essere impermeabile, riflette le radiazioni solari e non viene digerita da alcun organismo. All'esterno della cuticola si trova la **cera**, che va ad accrescere l'impermeabilizzazione dell'epidermide. Le cellule dell'epidermide sono delle **cellule vive**, in stretto contatto tra loro; generalmente, mancano di cloroplasti e sono trasparenti in modo da non ostacolare il passaggio della luce. Tra le cellule epidermiche si trovano gli **stomi**, che si trovano al di sopra di uno spazio intercellulare, la **camera sottostomatica**. Gli stomi sono importanti per la traspirazione e gli scambi di gas tra interno ed esterno. Ogni stoma è composto da **due** **cellule di guardia**, che delimitano il **poro stomatico**.  La distribuzione degli stomi è una caratteristica distintiva. Nelle monocotiledoni le cellule ordinarie dell'epidermide sono allungate, con forma rettangolare e gli stomi sono orientati con la rima stomatica parallela all'asse lungo della foglia. Nelle dicotiledoni possono essere: - anisocitici - anomocitici - diacitici - paracitici Le cellule accessorie sono: - tricomi o peli: strutture costituite da più cellule che si proiettano al di fuori del piano dell'epidermide - cellule vive con funzione di secrezione - cellule morte con funzione di isolamento termico - unicellulari o pluricellulari (lineari o ramificate) Possono avere funzione protettiva, come i **peli di rivestimento**, i quali proteggono la pianta dall'eccessiva **radiazione solare**, e **rallentano** la perdita di acqua sotto forma di vapore, che normalmente fuoriesce dagli stomi, oppure possono produrre **sostanze di vario tipo**, come oli essenziali, sostanze urticanti, enzimi proteolitici (**peli ghiandolari**). [Il sughero] È il tessuto che riveste le parti lignificate. A mano a mano che la pianta invecchia, l'epidermide del fusto viene sostituita da **cellule suberificate** che vanno a costituite la **corteccia**. Il rivestimento esterno è il sughero. Si tratta di un tessuto lacunoso, con ampi spazi intercellulari, composto da cellule morte, stomi sostituiti da lenticelle, ed è presente nelle parti adulte della pianta. **I TESSUTI CONDUTTORI** Svolgono la funzione di trasportare la **linfa grezza** dalle radici alle parti aeree e la **linfa elaborata** dalle foglie a tutte le altre parti della pianta. Sono tessuti complessi, cioè, costituiti da più tipi cellulari (xilema o legno e il floema o tessuto cribroso). **Xilema** → tessuto vascolare che trasporta a lunga distanza la linfa grezza, dalle radici alle foglie. Le cellule morte sono prive di protoplasma, con parete ispessita: in essi la linfa viene risucchiata verso l'alto dall'evaporazione che si verifica nelle foglie e perciò è sotto tensione. **Floema** → tessuto cribroso trasporta la linfa elaborata; le cellule vive, anche se profondamente modificate in cui il trasporto della linfa è principalmente attivo e la linfa è sotto pressione. [ ] [Xilema] Costituito da cellule morte con pareti lignificate, che formano vasi a lume ampio, sovrapposte le une alle altre a formare colonne continue che dalle radici alle foglie permettono la risalita dell'acqua e dei sali minerali in essa disciolti. Si possono distinguere le **trachee**, a lume ampio, dove le pareti trasversali delle cellule mancano completamente, e le **tracheidi**, a lume più ristretto con pareti trasversali presenti e perforate. differenti tipi di lignificazione: - anulati - anulo spiralati - spiralati - reticolati - punteggiati Gli ispessimenti di lignina hanno un diverso andamento a seconda della posizione del vaso. [Floema-libro-cribro] Le cellule vive presentano un nucleo e un protoplasto ridottissimi, le cui funzioni vitali vengono svolte dalle **cellule compagne,** addossate ad ogni posizione del vaso. Le cellule, poste le une sulle altre, formano lunghi cordoni che dalle foglie trasportano linfa elaborata a tutte le parti della pianta. Le pareti laterali permettono la diffusione della linfa verso l'esterno dei vasi, **grazie alla presenza dei plasmodesmi**. Le pareti trasversali presentano piccole perforazioni, che d'inverno si otturano, permettendo alla linfa di ristagnare nella porzione di vaso sovrastante; esse rallentano il flusso regolandone la distribuzione. GLI ELEMENTI VASCOLARI E QUELLI CRIBROSI DECORRONO FIANCO A FIANCO NELLO STESSO CORDONE: FASCI CRIBRO-VASCOLARI. **I TESSUTI MECCANICI** Funzioni: - resistenza a torsioni, trazioni - sostegno [Il collenchima] CELLULE NON LIGNIFICATE Costituito da **cellule vive** con un grosso vacuolo centrale, addossate, con pareti ispessite, lungo tutta la loro lunghezza o solo in alcuni punti, con cellulosa. Il collenchima è il tessuto di sostegno tipico delle **parti giovani** dei fusti e delle foglie che si accrescono per distensione; infatti, le sue cellule sono in grado di allungarsi insieme ai tessuti circostanti e di sostenere l\'organo in cui si trovano grazie alle pareti cellulari ispessite e alla pressione di turgore che si genera al loro interno. Presente normalmente sotto l\'epidermide. Nei fusti giovani il collenchima è in **posizione periferica** e può formare uno strato continuo al di sotto dell\'epidermide (es. sambuco) o dei cordoni longitudinali che formano costole sporgenti: questo accade ad esempio nelle labiate (salvia, menta,..) dove il fusto ha sezione quadrangolare per la presenza di quattro cordoni sporgenti di collenchima. [Lo sclerenchima] È costituito da cellule morte, con pareti ispessite dalla lignina. È presente nelle pareti adulte della pianta o in strati lamellari, o in fibre. Le sue cellule possiedono una **parete secondaria** che frequentemente subisce un processo di lignificazione (più rigida, robusta e impermeabile). Le **pareti pectocellulosiche** sono permeabili all\'acqua e alle sostanze disciolte, mentre le **pareti lignificate** sono **impermeabili**: quindi, affinchè le cellule con parete lignificata possano scambiare tra loro acqua, nutrienti ed altre sostanze, alcune zone della parete primaria non sono rivestite dalla parete secondaria e formano dei \"canali\", le **punteggiature**, attraverso i quali avviene il passaggio di sostanze tra cellule adiacenti. Al termine del processo di differenziamento, la maggior le cellule sclerenchimatiche muore ed il protoplasma degenera. I tipi principali sono: \- **sclereidi** = cellule brevi, a volte ramificate (noce di cocco) \- **fibre** = cellule lunghe, mai ramificate Immagine che contiene testo, schermata, fiore Descrizione generata automaticamente Radice → forze di trazione verso il basso, no torsioni: il tessuto meccanico si trova al centro della radice Fusto → torsioni, piegamenti: il tessuto meccanico si trova alla periferia del fusto Lezione del 15/10/2024 **TESSUTI PARENCHIMATICI** Sono sempre costituiti da cellule vive con pareti permeabili e citoplasma organizzato in modi differenti in relazione alle funzioni che le cellule svolgono. Le cellule indifferenziate sono quelle meristematiche. Sono l'analogo dei connettivi nel mondo animale. Occupano la maggior parte dello spazio della pianta. Il parenchima fondamentale presenta cellule di forma poliedrica e parete sottile. La maggior parte del citoplasma è occupato dal vacuolo, ed è compresso tra la membrana e il nucleo cellulare. - [PARENCHIMA FOTOSINTETICO O CLOROFILLIANO]: al suo interno avviene la fotosintesi, si trova in particolare nella foglia perché è l'organo deputato alla fotosintesi. Sono cellule con grande vacuolo centrale e le cellule verdi sono i cloroplasti. Tra le cellule vi sono ampi spazi intercellulari, il parenchima fotosintetico può quindi venire considerato un aerenchima. - [PARENCHIMA AERIFERO]: le cellule hanno delle cavità piene d'aria e hanno la funzione di convogliare l'aria dall'esterno all'interno della pianta. È abbondante in molte piante acquatiche, perché favorisce il galleggiamento. - [PARENCHIMATICO DI RISERVA]: possono accumulati sostanze come amido, proteine, grassi. L'amido si trova all'interno dei plastidi (amilopalasti). Alcune sostanze possono essere libere oppure nel vacuolo. Il parenchima amilifero si trova ad esempio nei semi di cereali e nei tuberi di patata. Alcune piante possono stoccare non soltanto l'amido, ma anche monodigliceridi, come il saccarosio nella barbabietola, oppure l'inulina ni topinambur; essa è un'oligosaccaride, che non viene digerito dagli animali ma ha un ruolo nutrizionale come prebiotico, ovvero quelle sostanze che vengono introdotte nella dieta e possono essere substrato per la crescita del bioma intestinale. - [PARENCHIMA CHE ACCUMULA PROTEINE]: come i semi di ricino. - [PARENCHIMA CHE ACCUMULA OLI]: avocado e semi di ricino. All'esterno del frumento troviamo un parenchima di riserva per le proteine. Il cuore del frumento è amido. La crusca porta fibra insolubile e proteine. È la base di crescita degli insetti. - [PARENCHIMA ACQUIFERO]: si trova nelle piante grasse. L'acqua è trattenuta da sostanze mucillagginose che trattengono acqua ed è contenuta nel vacuolo centrale. **TESSUTI SECRETORI** SECRETO: qualcosa che viene prodotto e portato all'esterno perché ha un'utilità ESCRETO: qualcosa che non serve più Possono essere classificati in diverso modo: possono essere esterni o interni, costituiti da cellule, canali o cavità. Gli idatodi riversano all'esterno acqua e sali minerali in eccesso ad esempio. - PELI GHIANDOLARI Le piante carnivore si procurano composti azotati catturando piccoli insetti, attirati con l'inganno sulla pianta stessa successivamente digeriti. All'interno della pianta ci sono i canali resiniferi e sono molto diffuse negli organi delle conifere. Sono tappezzati internamente dalle cellule secretrici, cellule vive che producono e secernono la resina nei dotti stessi, e delimitati da una guaina con pareti ispessite. Questi canali hanno origine schizogena, ciò significa che il lume del canale si è formato in seguito alla lisi della lamella mediana che univa le cellule secretrici e al loro allontanamento in seguito alla secrezione della resina. Le tasche lisigene si presentano in prossimità dell'epidermide. Si formano in seguito alla morte di cellule secretrici contenenti oli essenziali. **METABOLITI SECONDARI VEGETALI** Alcune piante sono in grado di produrli. Il metabolismo secondario non è strettamente coinvolto con la sopravvivenza della pianta ma permette di produrre sostanze che migliorano la sopravvivenza della pianta in un determinato contesto. - proteggere la pianta da erbivori - da patogeni - possono attrarre insetti impollinatori - attrarre animali, essenziali nelle disseminazioni dei semi della pianta - prodotte per mantenere la competizione tra una pianta e quella adiacente (segnali semiochimici) Rientrano nel linguaggio della pianta con l'ambiente che la circonda. La produzione in termini quantitativi può essere influenzata da fattori biotici o abiotici. Alcuni vengono emessi per attrarre gli animali, come fiori e frutti, oppure per difendersi o per proteggere l'embrione come semi, fusto e foglie. SEMIOCHIMICO → composti chimici che regolano le interazioni tra organismi viventi che possono portare modifiche di ordine fisiologico, anatomico o etologico. Ci sono due classi: - feromoni: comunicazione intraspecifica tra animali - allelochimici: coinvolti nella relazione tra pianta e pianta o pianta insetto/animale. - allomoni: beneficiano solo l'emettitore - cairomoni: beneficiano il ricevente - sinomoni: relazione mutualistica I metaboliti secondari non sono presenti in tutte le piante e la loro produzione varia a seconda di condizioni di stress o in base alla stagione. Sono sostanze aromatiche, coloranti, sostanze ad interesse farmacologico e nutraceutico. Le classi principali sono: - i **terpeni**: originano dall'unione di unità isopreniche a 5 atomi di carbonio. Le unità si legano tra loro con una sequenza testa-coda. - Importanti sono gli **oli essenziali**, prodotti dalla pianta per inibire la crescita di altre. Sono monoterpeni e sono molto comuni nella flora mediterranea (menta, origano, salvia). - Il **limonene** e il **mentolo** - I carotenoidi sono politerpeni e si possono divide in due classi: **caroteni** e **xantofille**. Sono simili, ma le xantofille, oltre a C e H presentano anche O. Tra i caroteni troviamo il beta-carotene e il licopene, con attività antiossidante importantissima. L'antiossidante contrasta i radicali liberi, che possono innescare processi infiammatori, displasici. Il beta-carotene è precursore della vitamina A (il cane non è in grado di farlo). Il licopene ha una funzione antitumorale importante e si trova all'interno dei pomodori, nella pelle e nel mesocarpo. - i composti fenolici possono avere funzione strutturale, attrattiva per gli impollinatori o di difesa dai fitopatogeni. - le furano cumarine quando vengono esposte alla luce solare diventano tossiche. Sono presenti nel sedano, prezzemolo, che potrebbero indurre delle lesioni alle mani dei raccoglitori. Il cumadin è un anticoagulante, è derivato dal dicumarolo che fa parte della famiglia delle cumarine. - i flavonoidi possono essere divisi in: - antociani - flavoni e flavonoli: nei petali richiamano gli insetti impollinatori. Sono studiati all'interno degli alimenti perché svolgono attività antiossidanti che riducono l'insorgenza delle patologie - Il **resveratrolo** viene prodotto in seguito a eventi stressanti, ma anche in seguito all'esposizione alla luce e da alcuni autori viene considerato l'antibiotico naturale di alcune piante. Viene prodotto nella parte superficiale dell'epidermide. Ad esso è attribuita una possibile azione antitumorale, antinfiammatoria e di fluidificazione del sangue, che può limitare l\'insorgenza di placche trombotiche. - **tannini** e **lignina**: i primi sono polifenoli solubili in acqua. Sono presenti nei frutti acerbi, nei frutti maturi le mucillaggini ne impediscono la percezione. Sono utilizzati in alimentazione animale per le proprietà antimicrobiche. Altre sostanze fenoliche sono all'interno delle spezie - **l'acido salicilico** fa parte della famiglia dei fenoli. - i composti azotati: - **alcaloidi**: funzione di difesa, riserva di azoto, vengono impiegati in ambito clinico. Sono presenti nelle dicotiledoni, come soia, fagioli, che all'interno l'embrione contiene due foglioline embrionali dette cotiledoni. Un esempio è la colchicina, detta anche falso zafferano, molto tossico. La segale può essere rischiosa per avvelenamento accidentale. Un esempio di alcaloide è anche la nicotina, la solanina nella patata, la morfina, la codeina. La teobromina nella pianta di cacao, tossicissima per il cane e il gatto - **glicosidi**: prodotti per difesa e detossificazione.  Immagine che contiene testo, schermata Descrizione generata automaticamente L'antibiotico è in grado di uccidere i batteri. Sono molto importanti e devono essere utilizzati se gli animali stanno male. Il problema connesso è l'antibiotico resistenza: problematica globale che sta avanzando significamente. Venne scoperto da Fleming. - ridurre antibiotico - rimpiazzarlo con soluzioni alternative - ripensare il sistema delle produzioni animali Le piante possono essere utilizzate come antiossidanti, antimicrobici, antinfiammatori, immunostimolanti. Vado a potenziale l'organismo, quindi, sarà più potente nei confronti dei patogeni. **PIANTE VELENOSE** Ci sono dei fattori che predispongono all'avvelenamento: - clima sfavorevole - pratiche agricole - carenze nutritive - animali assetati ed affamati in luoghi con presenza di piante tossiche - giovani animali possono assumere piante tossiche per curiosità o noia - errori di fienagione Bisogna lavorare sulla prevenzione, quindi evitare che questo accada. Ad esempio, andando a fornire foraggio sicuro, evitare l'accesso ad aree trattate con erbicidi, non fornire come alimento le potature, conoscere la situazione in cui ci si trova e conoscere le variazioni stagionali e il ciclo delle piante. La diagnosi: - anamnesi: chiedere al proprietario i cambi di alimentazione, periodo di digiuno/sete - di laboratorio: non tutti sono conosciuti e non tutti hanno gli strumenti per detectare - detossificazione: lavanda gastrica - identificazione delle piante assunte dagli animali, induzione del vomito, carbone attivo per assorbire sostanze tossiche Le informazioni importanti da rilevare: - identificare la sostanza con cui l'animale è entrato in contatto - caratteristiche macroscopiche - una possibile dose - il luogo di esposizione - la durata e la modalità - il tempo tra l'esposizione e la comparsa dei sintomi Le tossine possono essere: epatotossiche, nefrotossiche, cardiotossiche, neurotossiche, tossicità gastroenterica, emorragiche. **Il tasso** L'arillo è l'unica parte non tossica, però il seme al suo interno è velenoso. Le specie sensibili sono il bovino, equino, suino, ovino, cane e pesci. Esso contiene la tassina, che ha un effetto sul cuore con dissociazione del ritmo atrio-ventricolare; olio di tasso ha più azione irritante. Il ruminante è quasi sempre più resistente a dei principi tossici. Sintomatologia: - forma iperacuta: morte per arresto cardiaco - forma acuta: sintomi come vomito e diarrea, tremori, dispnea, ipotermia, aritmia - forma tardiva: diminuzione produzione di latte oppure sintomi a livello gastro enterico **La digitale rossa** Tutta la pianta e anche l'acqua del vaso può essere tossica. I principi attivi sono la digossina e digitossina: comporta inibizione pompa sodio-potassio. Sintomatologia: - xantopsia: visione gialla, nausea, vomito, arresto cardiaco, morte **L'oleandro** Le porzioni tossiche sono la pianta, i fiori, le foglie e i germogli. Come principi attivi contiene l'oleandrina e la nerilina, con blocco della conduzione del ritmo cardiaco. Molti composti contengono questi glicosidi radioattivi. Tossicità equino: - tachipnea, dilatazione pupilla: o, oo5% del peso può causarne la morte **La felce** Le porzioni tossiche sono le foglie e le radici. L'avvelenamento può derivare da errori di fienagione. I principi attivi sono la tiaminasi, la ptaquiloside che causa anemia aplastica, senza rigenerazione di cellule da parte del midollo osseo, fattore di ematuria. Tossicità nel bovino: - anemia aplastica progressiva: diminuzione cellule del sangue, fragilità capillare, febbre, stomatite, depressione - sindrome emorragica - ematuria enzootica cronica: anemia, tumori alla vescica, morte Tossicità ovino: - cecità per stenosi vasale Tossicità equino: - carenza di tiamina - anoressia, tachicardia, convulsioni, opistotono. In caso di mancato trattamento la morte sopraggiunge in 2-10 giorni **Le rosaceae** I semi se rotti possono rilasciare i glucosidi cianogenetici, andando a bloccare l'azione della citocromo ossidasi. **La belladonna** Tutta la pianta è tossica ma soprattutto le bacche di colore scuro. Sintomatologia: - depressione, allucinazioni - convulsioni e arresto cardiaco **La cycas revoluta** La parte tossica sono le noci. I principi attivi sono la b-metilalamino-L-alanina e la cicasina. Sintomatologia: - insufficienza epatica: transaminasi elevate - vomito, diarrea - coagulopatia: perdita di sangue attraverso il naso, emottisi con colpo di tosse - melena sangue nelle feci, digerito, quindi interno, per questo di colore bruno **Il ciclamino** I bulbi sono tossici. I principi attivi sono le saponine Sintomatologia: - vomito - diarrea **La stella di Natale** Le porzioni tossiche sono le foglie, stelo, linfa. I principi attivi sono i terpeni tetraciclici Sintomatologia: - lacrimazione. Congiuntivite - dermatite - irritazione orofaringe ed esofago **Il bosso** La porzione tossica sono le foglie. Contiene un mix di alcaloidi, che possono causare alcuni sintomi Sintomatologia: - nausea, vomito diarrea - disturbi respiratori **Piante che contengono ossalati** - ossalato di calcio problema a livello di tubuli renali, con necrosi tubulare - ipocalcemia - inattivazione di enzimi - contrazioni di tipo tetanico - squilibri dell'accrescimento osseo Sintomatologia: - acuta: ipocalcemia, ipopotassemia, depressione, vomito, alterazioni cardiache. Morte per blocco renale dopo 9-11 ore circa - sub-acuta o cronica: aumento minzione, nefrosi tubulare, alterazioni scheletriche **Il ricino** Contiene alcaloidi, come la ricina Sintomatologia: - disturbi gstroenterici - tachicardia **Il mughetto** Tutta la pianta, anche i fumi che derivano dalla combustione Sintomatologia: - vomito, dolori addominali - bradicardia, arresto cardiaco **Il narciso** Tutte le parti del fiore. I principi attivi sono alcaloidi come narcisina, narcissina Sintomatologia: - nausea, vomito - diarrea - sbilancio elettrolitico **L'azalea** le foglie di alcune specie. Il principio attivo è un terpene la grainotossina sintomatologia: - scialorrea aumento salivazione - aumento defecazione - deglutizioni ripetute - anoressia **Il croton** Fusto e foglie. I principi attivi sono lattice e fitotossina Sintomatologia: - eczema da contatto Lezione del 22/10/24 **LE PIANTE** La pianta è un organismo pluricellulare, autotrofo, formato da cellule eucariotiche. Possono essere suddivise in: - vascolari: hanno il corpo a "cormo", cioè, presentano radici, fusto e foglie - non vascolari: non hanno radici, fusto e foglie I tessuti si possono organizzare a costituire gli organi, i quali svolgono una particolare funzione. Ad esempio, la foglia per la fotosintesi, la radice per ancorare la pianta e assorbire il nutrimento. Organogenesi → sviluppo di organi [Anatomia vegetale] - radici: ancoraggio e nutrimento - fusto: conduzione e sostegno delle foglie verso la luce - foglie: fotosintesi, respirazione e traspirazione - fiore: riproduzione - seme: permette alla pianta di propagarsi **LA FOGLIA** La foglia è un'appendice laterale del fusto ad accrescimento limitato e di forma generalmente laminare preposta alla funzione della fotosintesi clorofilliana (sintesi di sostanze organiche a partire dall\'anidride carbonica) ed alla traspirazione, essenziale per la risalita della linfa grezza nei vasi del legno.  Ci sono particolarità di foglie che le differenziano: il mais*, Zea mays*, le foglie non hanno il picciolo e aderiscono direttamente allo stelo. Ad ogni nodo corrisponde una foglia. Un'altra foglia modificata è quella di *Pisum sativum.* Nel sedano il gambo è una grossa guaina e si utilizzano i piccioli. Dal punto di vista istologico all'esterno troviamo due epidermidi, una superiore e una inferiore, costituita da cellula strettamente stipate, in quella superiore c'è una cuticola che impedisce l'eccessiva perdita di acqua. Le cellule possono essere interrotte dagli stomi, con cellule di guardia che in base alla quantità di acqua possono aprire o chiuderli. Il numero delle cellule di guardia è maggiore nella parte volare della pianta. Il numero di stomi può arrivare anche a 1000 per 1000 mm^2^. Sotto troviamo il mesofillo: tessuto a palizzata costituito da cellule che sono disposte perpendicolarmente rispetto alla superficie dell'epidermide e sono ricchissime di cloroplasti e sono vicine alla superficie perché deputata alla cattura dell'energia luminosa. Al di sotto il parenchima aerifero, che controllo lo scambio di ossigeno e anidride carbonica. Nelle piante succulente si tratta di parenchima acquifero. Ci sono altri tipi di cellule: - i cotiledoni sono le foglie embrionali, prime foglie che ci sono dopo la germinazione del seme e che troviamo anche all'interno del seme. Possono essere 2 e hanno funzione di immagazzinare sostanze nutritive, sono unici nelle monocotiledoni - squame: sono presenti nei bulbi e nei rizomi oppure nelle gemme. Proteggono l'organo che ricoprono - brattee: negli organi aerei della pianta, vicino ai fiori - viticci: sostengono la pianta - spine: foglie trasformate in spine con ruolo di difesa della pianta e la trasformazione delle foglie in spine pare che sia stata la causa di scomparsa di alcuni animali erbivori in Africa - antofilli: petali e sepali - sporofilli: stami e pistillo **IL SEME** In senso botanico è l'embrione. In senso agronomico è la parte della pianta per la propagazione delle piante coltivate. Non tutte le piante hanno un seme ed esse vengono chiamate pteridofite. Le spermatofite sono quelle che possiedono un seme. - angiosperme: seme protetto dal frutto. Possono essere arboree, come la palma e l'acero, oppure erbacee, come riso e soia. A loro volta possono essere suddivise in dicotiledoni e monocotiledoni, a seconda che l'embrione si sviluppi in uno o due cotiledoni. - le monocotiledoni sono prevalente erbacee e sono piante alimentari come cereali, ortaggi, piante da frutto, bambu, canna da zucchero - le dicotiledoni come le leguminose, il cavolo, la rapa, l'arancio, il limone e il mandarino  Contiene l'embrione che deriva da uno zigote ed è una giovane pianticella. Nel seme può essere presente tessuto connettivo che può contenere diverse sostanze a seconda della pianta che lo contiene. Il tessuto nutritivo è formato dall'endosperma o albume: contiene glucidi, proteine, lipidi. La protezione esterna viene chiamato tegumento, il quale va a proteggere il seme dagli agenti esterni. Il frutto viene chiamato pericarpo: esocarpo buccia, mesocarpo polpa e endocarpo che racchiude il seme. Il seme del frumento è composto dal germe, che è l'embrione, la parte esterna è la crusca molto ricco di fibra. Si trova lo strato aleuronico al di sotto del tegumento. Endosperma: fondamentale per l'umidità, perché l'acqua aiuta il seme a mantenere lo stato di quiescenza. Il seme è una struttura di dispersione. - semi albuminati - semi extralbuminati: endosperma non risulta visibile Il seme: - struttura di dispersione: per disperdere i nuovi individui nell'ambiente - struttura di resistenza: sopravvivenza in determinati condizioni ambientali avverse [Germinazione del seme] Devono esserci delle condizioni favorevoli. Per non farli geminare 4 gradi, al secco e al buio. Possono essere dispersi per via abiotica oppure attraverso gli animali Lezione del 29/10/2024 **GLI OGM** Dal punto di vista normativo sono organismi diversi da un essere umano il cui materiale genetico è stato modificato rispetto alla ricombinazione genetica che avviene in maniera naturale. Naturale → qualunque ambiente senza l'intervento dell'uomo. Ad esempio, il pomodoro inizialmente era come delle bacche, per poi essere modificato come lo conosciamo oggi ed è stato in passato portato dall'America. È avvenuta una **domesticazione**, quindi ha selezionato una pianta ornamentale, normalmente le bacche erano gialle per poi diventare rosse, come il pomodoro che conosciamo oggi. L'uomo ha massimizzato la resa delle colture. L'obiettivo era l'ottenimento di un prodotto con caratteristiche come il gusto più piacevoli. La domesticazione è iniziata insieme all'agricoltura, perché l'uomo ha iniziato a coltivare le specie che risultavano più produttive e vantaggiose. Nel grado, nelle coltivazioni antiche, esso crodava, perché i semi venivano lanciati lontano e quindi questo metteva in difficoltà i coltivatori; quindi, mantenerli chiusi nella spiga è stato un vantaggio notevole. Anche gli animali da reddito sono stati selezionati dall'uomo, soprattutto quelli a crescita più rapida. Nella normativa **non sono inclusi i mutanti**: fonte di raggi gamma centrale in maniera concentrica a diversa distanza in cui vengono fatti degli esperimenti e coltivate diverse specie vegetali. I raggi gamma hanno potere mutageno: alcune piante muoiono, alcune subiscono modifiche non compatibili con la vita, altre hanno caratteristiche utili. Un esempio è il grano creso ottenuto dall'esposizione ai raggi gamma, partendo dal grano senatore cappelli e si è sviluppato mutante nano. Un grano con l'altezza più bassa diminuisce la lunghezza dello stelo, poco utile, in quanto interessa la parte apicale, la spiga. Un grano alto può essere soggetto a fenomeni di allettamento, e ovviamente il raccolto può essere difficoltoso, e se si abbassa a terra può entrare in contatto con i patogeni del terreno. Questo però non è un OGM. Gli OGM possono essere utilizzati come strumento per la produzione di farmaci. Tra gli esempi più importanti abbiamo l'insulina, che serve per diminuire il livello di glucosio ematico. Una volta l'insulina veniva estratta dai cadaveri e poi estratta dal pancreas di suino. È prodotto dalle cellule B delle isole Langerhans del pancreas, sebbene siano omologhe a quelle umane, sono un po' diverse. Si sono inseriti i geni che codificano l'insulina nei batteri, che producono l'insulina specifica umana: questo riduce il rischio di contaminazioni. Tantissimi altri farmaci sono ricombinanti, quindi prodotti con la tecnologia del DNA ricombinante: ormone della crescita, eritropoietina, fattori della coagulazione.  **PRODUZIONE OGM** Vengono ottenuti attraverso la tecnologia del **DNA ricombinante**: in natura esistono barriere di specie ben precise, in quanto una specie è formata da individui che possono dare origine a prole feconda. Tuttavia, il DNA ricombinante permette di superare tutte queste barriere: tratti di materiale genetico possono essere trasferiti potenzialmente da qualunque organismo donatore e qualunque organismo ricevente. In questo caso il DNA trasferito è un DNA che si ricombina con il DNA del microrganismo ricevente e dà origine a una proteina di tipo ricombinante. Il DNA è universale è letto e interpretato da tutti gli organismi viventi. È fondamentale avere un donatore e un ricevente, con qualche vettore che veicoli il gene che voglio che venga espresso. La maggior parte degli OGM attualmente in commercio sono xenogenici, cioè quello che viene inserito è un gene sintetico. Non è propriamente corretto di organismi transgenici. **PROPAGAZIONE IN VITRO DELLE PIANTE** Hanno delle caratteristiche che le rende facilmente propagabili, cioè quando da una pianta si possono ottenere dei cloni di quella pianta. Le cellule vegetali messe sotto condizioni ormonali specifiche possono tornare indietro rispetto al processo di embrionizzazione: si parla di embriogenesi somatica, tornando alle cellule meristematiche. Si può fare anche la micropropagazione, che permette di ottenere individui uguali alla pianta di partenza: coltivati in brodo di coltura, i frammenti di organi di pianta posti in adatte condizioni di temperatura e umidità in presenza di alcuni ormoni vegetali formano un callo, ammasso di cellule indifferenziate. [Metodi di trasformazione cellule vegetali]: - **impiego dei protoplasti**: sono cellule trattate con enzimi che degradano la parete cellulare, per dare origine ai protoplasti, che hanno forma tondeggiante. Possono essere messi in coltura attraverso l'impiego di cellule nutrici. Possono essere geneticamente modificati, inserendo il DNA esogeno che voglio trasferire nella cellula vegetale, oppure il DNA esogeno può essere inserito per elettroporazione, in cui le cellule vegetali sono messe all'interno di cuvette dove si crea un gradiente elettrico che crea uno shock sulla superficie di membrana, creando delle alterazioni di potenziale che permettendo l'ingresso del DNA esogeno. Il glicole polietilenico è un denso polimero organico che viene utilizzato come vettore chimico per il trasporto di DNA. - **microiniezione**: il DNA viene iniettato attraverso una siringa sotto al microscopio, direttamente nel DNA della cellula. L'apparecchiatura è molto costosa, può essere trasformata una sola cellula per volta e il tutto dipende anche dall'abilità dell'operato. Nel settore animale è ancora usata - **metodo biolistico**: questo metodo viene chiamato cannone a particelle. Dei microproiettili di metallo, oro o tuxeno, vengono rivestiti dal tratto di DNA che voglio inserire all'interno della cellula. Nella parte superiore c'è una compressione del gas all'interno e queste particelle poste sul trasportatore, vengono sparate verso il basso, dove si trovano le cellule vegetali che devono essere trasformate. Le lesioni create si rigenerano velocemente. - **cannoni a particelle di DNA**: è un sistema semplice e economico, realizzabile sia in tessuti che piante, inefficiente nel garantire l'integrazione stabile del costrutto. - *Agrobacterium tumefacies*: è un batterio non sporigeno che si trova nei terreni ed è un gram negativo ed è uno il più utilizzato. È capace di indurre dei tumori nelle piante, chiamate galle del colletto. Il plasmide Ti è dove risiede l'abilità del batterio di indurre il tumore, ma su questo plasmide ci sono tanti geni e la parte più interessante è che viene trasferita nel genoma vegetale quando il batterio infetta le piante. La patogenicità è nel **plasmide**, un suo **tratto t-DNA** è responsabile della formazione del tumore nella pianta. È un batterio mobile che si muove in base alla presenza di aceto siringone: è una sostanza prodotta dalle cellule vegetali in seguito ad una lesione. Nel t DNA sono presenti due tipi di geni: - uno che induce la produzione di **auxine** e **citochine**, geni oncogeni - altro gene che produce le **opine**, che sono delle sostanze prodotte dalle piante usate come fonte di nutrienti dal batterio stesso, che non utilizza la pianta. Questo t DNA viene trasferito all'interno della pianta in maniera casuale, e questo potrebbe essere un limite, perché non so in che tratto di DNA esso va ad inserirsi. Ci sono due borders domati da 25 paia di basi, che permettono ai sistemi di trasferimento di riconoscere e sono i segnali chiave. I border permettono al meccanismo di riconoscere ciò che devo inserire, se tolgo poi la parte di geni oncogeni e al suo posto ci metto il gene che voglio trasferire, sfrutto l'abilità naturale di trasferire geni esogeni nella pianta, mettendo quello che voglio che la pianta esprima. Questi ceppi vengono detti **disarmati** dai geni oncogeni e delle opine, che permettono di mantenere i geni volti al trasferimento del t DNA all'interno della cellula vegetale. Ci sono diversi tipi di biotecnologie.  Le piante geneticamente modificate possono essere suddivise in due categorie: - [1° generazione:] resistenza a stress abiotici (freddo, caldo, siccità), biotici (virus, batteri, funghi) - [2°/3° generazione:] nutrienti e nutraceutici, fibre e polimeri, enzimi, molecole farmaceutiche Quelle di prima geni che conferiscono resistenza a stress di tipo biotico e abiotico e migliorano la resa della pianta stessa. Alcuni esempi sono quelle resistenti a erbicidi, stress abiotico, oppure stress biotici, resistenza gli insetti, virus. La seconda generazioni quando non si pensa a migliorare la resa, ma per la produzione di output traits per farmaci, vaccini, platiche o arricchite di componenti nutrizionali non normalmente presenti. Nel mais manca la lisina, quindi sono stati prodotti mais esprimenti la lisina. - Pomodoro Flavr Savr: è entrato in commercio nel 1994, ed è stato sviluppato perché il pomodoro ha una vita commerciale relativamente breve per il processo di rammollimento. Aumento della poligalatturonasi; l'ideale era avere un prodotto dolce che non rammollisce. Infatti, ora vengono raccolti verdi ma concludono la maturazione attraverso il trattamento con l'etilene. Gli scienziati hanno applicato un gene antisenso: il gene verrà trascritto su un mRNA, a livello ribosomiale prodotto l'enzima. Se però oltre al gene senso, metto l'analogo antisenso: in questo modo dopo la trascrizione, questi geni si appaiano. Prevede l'inserimento all'interno del genoma del gene antisenso della poligalatturonasi: questo permette che al momento in cui comincia la sua trascrizione avverrà anche la trascrizione dell'antisenso. Per il principio di appaiamento delle basi, essendo complementari i due mRNA si appaieranno, con il blocco della trascrizione, di conseguenza non si avrà la trascrizione della poli, implicata nel processo di rammollimento. Nel 97 però è uscito dal commercio perché gli scienziati hanno sbagliato la progettualità: la scelta del pomodoro iniziale non è stata fatta sulla base di pomodoro di qualità, con determinate caratteristiche organolettiche. Non era molto gradito, quindi non sono state superate le paure nei confronti del nuovo. Monsanto ha deciso di ritirare il pomodoro, ma la tecnologia antisenso l'ha applicata in altri prodotti. Gli erbicidi nell'agricoltura per le grandi produzioni sono insostituibili. Si è pensato di razionalizzare il loro uso: la soia roundup ready, prima coltura resistente al glifosato. Il glifosato è stato riscoperto come addolcitore delle acque, approvato in agricoltura ma il suo uso è caduto in disuso, perché era efficace ma poco selettivo. La sua diffusione è avvenuta negli anni 2000, in seguito alla commercializzazione di piante resistenti ad esso. Questo erbicida ha un profilo tossicologico favorevole, inibisce **epsp sintati** per la sintesi di amminoacidi aromatici. C'era un ceppo di agrobacterium con l'enzima psp simile a quello delle piante, su cui il glifosato non funzionava. Hanno preso il gene e con il metodo biolistico inserito nella foglia, in questo modo è risultata resistente. Quando le coltivo usando il glifosato, le altre piante vengono uccise ma la soia no. Ha una bassa tossicità.  I vantaggi: - Maggiore resa - Piante più efficienti - Sulle grandi coltivazioni è stato visto che riducendo il numero di trattamenti, diminuito l'uso del carburante per il loro utilizzo Dopo la soia tante altre varietà vegetali sono state introdotte sul mercato. Il glifosato nonostante lo associno all'ogm, non ne è sinonimo. Il suo utilizzo a livello europeo e mondiale si è alzato indotto dagli ogm; tuttavia, in Europa gli ogm possono essere coltivati in Spagna, Portogallo e Repubblica Ceca, rimane il primo prodotto erbicida commercializzato. Lo IARC ha inserito il glifosato come probabile carcinogeno nell'uomo. Il rischio correlato alla dose, qualsiasi sostanza può indurre tossicità, anche quelle più innocue. È una sostanza chimica e bisogna valutare qual è il livello di esposizione. **PIANTE RESISTENTI AGLI INSETTI** La piralide è una farfalla che depone le uova sulla superficie volare delle foglie, dove si sviluppano larve che scavano gallerie nello stocco dello stelo, nel tutolo della spiga. In ogni stagione ci sono due o tre generazioni e vengono controllate tramite l'impiego di insetticidi, costoso e indirettamente ci possono essere danni collaterali. Dalle lesioni possono instaurarsi dei miceti, che producono micotossine. Sono state sviluppate piante resistenti a stress biotici, come il maid bt. *Baciluss turingensin* produce una protossina, che viene attivata dall'intestino alcalino della piralide, con lisi osmotica di tutte le cellule, andato incontro a morte. È un batterio he veniva usato come base per l'agricoltura biologica, come sistema naturale di protezione delle colture. I È stato identificato il gene per la proteina, messo nel genoma del mis, in modo da renderlo resistente. Essendo un prodotto antico, metodo biolistico, la pianta del mais esprime la proteina BT in tutti i suoi tessuti quindi dalla radice allo stocco, alla foglia, alla spiga. L'evoluzione di questo è stato il Mais macimizer, con doppia resistenza: alla piralide e all'erbicida, nell'ambito del ogm di prima generazione sono la novità, resistenti sia agli insetti che all'erbicida. Oltre al mais, altri esempi la papaya, resistente al virus PRSV.  [Seconda generazione piante ogm] Uno è il golden rice, che ha determinato un riso in grado di esprimere nella parte edibile il b-carotene e che ha promosso come risultore di problemi vitaminosi. Per coprire il 50% del fabbisogno di vitamina A fossero necessari circa 1 kg di riso. Adesso il contenuto è piuttosto elevato e 70 g sono sufficienti. È autorizzata negli USA, Canada, Australia. La mela artict, sviluppata nel 2017 ma commercializzata nel 2020, con la stessa tecnologia del pomodoro. Quello che non si vuole dalla mela è l'imbrunimento dovuto al poli fenolo ossidasi. Inserito un gene complementare, si è ottenuta una mela che non imbrunisce. **CRISPR-CAS9** Tecniche di seconda generazione. L'editing genetico si intende tutto ciò che è una modificazione genetica in cui si può andare o su una delezione, inserimento, oppure la sostituzione con l'introduzione di un gene. Rispetto a prima è targeting sito-specifico: tradizionalmente si trasformava un vegetale con un gene che dava una certa caratteristica, e il gene si integrava nel genoma in maniera casuale. Si può integrare o no, parzialmente o in maniera multipla. Non è detto che il gene immesso venga espresso, perché la pianta ha dei fenomeni di protezione, cercando di silenziare il gene. La differenza dell'editing riguarda il fatto che la modifica avviene a livello di gene; quindi, so la porzione della pianta in che posizione vado a trasformare. Ha rivoluzionato le scoperte scientifiche. Prima veniva messo sotto controllo di un promotore, che promuove l'espressione di un gene: esso si attiva e dà inizio alla trascrizione. Per selezionare le piante si utilizzava l'antibiotico, tramite la resistenza. Nell'editing viene trasformata una determinata sequenza. Il termine crispr: brevi ripetizioni palindromiche raggruppate e separate a intervalli regolari, in senso opposto l'una con l'altra. Il crispr è un sistema immunoadattativo dei batteri, i quali possono essere attaccati da patogeni; quindi, hanno sviluppato un sistema per riconoscere il patogeno. Sono localizzate nel locus crispr, dove si trovano queste sequenze. Cas 9 è una proteina di 160 chilo dalton, e lavora con questo sistema cispr: sono enzimi che vanno a tagliare a eliminare. Immagine che contiene testo, schermata, Carattere, linea Descrizione generata automaticamente Spacer → ripetizioni uguali che si ripetono che derivano da attacchi patogeni Leader → è una sequenza ricca di basi azotate A e T Cas genes → geni associati al CRISPR, generalmente codificato per delle nucleasi, elicasi e RNA binding proteines I batteri possono essere attaccati e anche loro riescono a riconoscerli. Il meccanismo di immunizzazione dei batteri avviene in tre fasi: - Adattamento - Espressione - Interferenza 1. La cellula batterica viene attaccata da un patogeno: il fago immette il DNA virale quindi il sistema immunitario si attiva. Il leader attiva i geni cas, formano il cas complesso, il quale incontra il DNA del patogeno e tagliano il DNA virale negli spacer. A loro volta inseriti nella crisper locus intervallato dai repeats. 2. Dopo un po', il batterio incontra ancora il patogeno, che immette in DNA virale, ma il batterio era già venuto in contatto, quindi trascrive il crispr locus, producendo un pre,crisp rna transcription, che è la trascrizione di tutti gli spacer inglobati all'interno del crispr locus, che è l'insieme di tutti i repeat, che derivano dai patogeni contratti in precedenza. Viene prodotta anche la cas9 e si lega al pre crspr rna, in corrispondenza di ogni repeats. Viene tagliata ogni cas con ogni repeatsper ogni patogeno., si formano complessi repeats + cas 9 e girano finché non trovano il DNA virale. La corrispondente si lega al DNA virale e lo taglia, disattivandolo.  Questa tecnica è stata sfruttata per fare la trasformazione, per modificare il gene di una pianta, animale; in questo modo si modifica una determinata sequenza di un gene, dobbiamo riconoscere il tipo di mutazione che vogliamo fare. Creeremo un mrna guida, sulla base di quello che vogliamo modificare, verrà associato a cas 9, immesso nella cellula: questo complesso scorre lungo mrna della cellula, riconosce la zona per cui è stato creato e taglio. Meccanismo di protezione, il cui DNA va a ricucire unendo due estremità oppure gli diamo l'imput di riparare il DNA in un determinato modo: inserendo o togliendo in quella posizione e quindi avremo qualcosa di diverso. Serve: -enzima cas 9 che taglia il dna in un punto preciso, indicato dal rna target, guida e ci si rivolge a delle ditte e poi viene immesso nella cellula: rna guida + cas9. Sxorre lungo il dna della cellula, trova la sequenza omolgoa e taglia. Vantaggi - Modificati più tratti contemporaneamente - Modifiche precise e prevedibili - Economico e veloce - Modiche ereditabili Svantaggi - Gli effetti delle modificazioni non sono specifiche e non volute possono alterare ka funzione di un gene, causare rottura doppia elica di DNA con riarrangiamenti che provocano alterazioni del corredo genetico Nel 2020 premio nobel per la scoperta di questo sistema Nel 1987 identificato crispr locus e poi negli anni sempre più notizie di questo sistema Le potenziali applicazioni sono in campo medico per la cura di malattie che derivano da disordini genetici come la talassemia, l'emofilia e la fibrosi cistica. Può essere applicato anche su cellule animali. Nella biotecnologia verde Immagine che contiene testo, schermata, design Descrizione generata automaticamente Ci sono dei problemi etici legati a questa ricerca: le cellule embrionali non possono essere modificate Lezione del 05/11/2024 La patata amflora è stata geneticamente modificata per la produzione di carta. Il meccanismo su cui si basa deriva dal fatto che la patata contiene l'amido, composto da amilosio e amilopectina. L'amilosio forma un gel, mentre l'altra è usata nella produzione di carte, tessuti. Hanno prodotto una pianta in cui è stato inibito il gene che determina la produzione dell'amilosio, ottenendo un prodotto quasi unicamente a base di amilopectina. Questo gene è stato silenziato. Dal punto di vista autorizzativo è stata coltivata in Europa e nel 2009 in diversi paesi come anche la Svezia, la Germania sono state condotte delle prove. Sono stati fatti dei grandi investimenti, che sono stati abbandonanti perché l'opinione pubblica nei confronti degli OGM hanno mostrato grande dissenso. Non è però una tecnologia del DNA ricombinante. Le piante vengono considerate come nuovo sistema di produzione: ad esempio, per gli anticorpi, siero dell'antitetanica. Le piante possono in questo modo essere ingegnerizzate. Il vantaggio è che sono economiche dal punto di vista della produzione, sono sicure perché non esistono patogeni che posso creare problemi alla pianta o all'animale, sono di facile stoccaggio e sono eucariote, quindi posso produrre delle sostanze complesse.  Vaccini edibili → sono piante che esprimono nei loro tessuti edibili parti di microorganismi, in grado di indurre una risposta immunitaria specifica. Il primo che è stato studiato risale alla fine degli anni '90. Le piante che possono essere utilizzate sono molte, ma bisogna tenere in considerazione a chi sono destinate e il tipo di proteina che voglio esprimere all'interno della pianta. La cottura è un limite perché può denaturare gli antigeni. I cereali vanno bene, hanno dei tempi di crescita lunghi, vanno coltivati in campo e sono la base alimentare dell'uomo e degli animali e questo può essere un problema, per la difficoltà nel distinguere il vaccino dal non. Pomodoro e banana andrebbero molto bene, tuttavia vanno incontro a rammollimento facilmente, non hanno un alto contenuto proteico. La pianta di tabacco contiene alcuni alcaloidi, come la nicotina che sono tossici, ma che non sono presenti nel seme. Per questo tramite i promotori, geni che si trovano sul DNA permettono di regolare l'espressione laddove si volesse. I fattori di virulenza sono fattori che se diversi o mutati perdono la capacità di indurre la malattia: sono state inserite tramite *Agrobacterium tumefacies*. Con il vaccino si stimola la risposta immunitaria, quindi si richiede l'intervento dell'organismo. Con l'anticorpo si somministra già qualcosa che blocca il batterio. Immagine che contiene testo, aria aperta Descrizione generata automaticamente Gli OGM possono contribuire alla sostenibilità ambientale: - aumento popolazione - superficie agricola che non è superabile, ma anzi rischia di essere ridotta. Bisogna cercare di ottenere il massimo da quello che si ha, che però non comporti l'uso di fertilizzanti. La resa è il rapporto tra la quantità globale del prodotto utile e la superficie sulla quale è stato ottenuto. L'unità di misura della resa può essere data dal numero di fiori, steli, foglie ecc... - scarsità d'acqua: l'agricoltura ne richiede tanta (1 kg sostanza secca = 300 litri). Un passo potrebbe essere quello di scegliere varietà che hanno una più bassa esigenza di acqua. Bisogna puntare alla pianta ideale: resistenza ai parassiti, fornisce carboidrati e proteine la varietà geneticamente modificata più coltivata al mondo è la soia. Seguono il mais, il cotone e la colza. Il cotone serve ad uso tessile e alimentare. Se si considera la superficie in relazione ai miglioramenti genetici apportata, come la tolleranza ad erbicidi, ad insetti ma negli ultimi anni piante che hanno una doppia resistenza. Se si rapporta la superficie mondiale, biotech e la paragoniamo a quella non biotech: 78% soia mondiale geneticamente modificata, 76% cotone, 30% mais e colza.  In Europa c'è il **principio di precauzione**, quindi quando c'è un dubbio tutto si ferma. Da un certo punto di vista ci tutela. Il parere sigli OGM viene espressa dall'Efsa, che esprime pareri su tutti i prodotti che troviamo nei supermercati e quelli per gli animali. La commissione europea, dopo che l'Efsa ha espresso un parere scientifico e positivo, può dire sì o no in base ad un'opinione politica. In Europa possono circolare solo i prodotti autorizzati dalla commissione, con parere positivo dell'Efsa. L'autorizzazione vale per 10 anni, quindi l'azienda deve ripresentare la domanda, con i documenti e un piano di monitoraggio che è per sempre. Bisogna produrre analisi tossicologiche, prove allergiche, non c'è rischio di trasferimento genico, no resistenza agli antibiotici e bisogna dimostrare la sostanziale equivalenza. Le diverse varietà convenzionale e geneticamente modificata devono essere sovrapponibili in termine di effetti sulla produzione, nutrizione. Non sussiste riscontro della presenza di DNA ricombinante e di proteine transgeniche in latte, carne, uova e tessuti provenienti da animali alimentati da mangimi OGM. L'etichetta serve per la tutela del consumatore, per la facoltà di scegliere. Deve essere indicato se contiene OGM o se derivati: nel settore animale di usa la farina di estrazione di soia, prodotto derivato che deve essere indicato. Essendo che non si può trasmettere il DNA ricombinante, non è necessario indicare. I trasporti delle materie prime avvengono sugli stessi mezzi, può esserci una contaminazione. Il legislatore ha stabilito che, se non voluta, può essere al massimo dello 0,9%. Questa percentuale non è considerata sul peso di un determinato prodotto ma su quello di una materia prima. Immagine che contiene testo, schermata, Carattere Descrizione generata automaticamente - alimenti biologici o per bambini= 0 - OGM free= inferiore allo 0,5% - convenzionali o non OGM= \0,9% In Europa sono autorizzati cotone, mais, soia, barbabietola da zucchero, colza, unici ad essere commercializzabili. Per quanto riguarda la coltivazione, dal 2006 ogni stato è libero di scegliere se coltivarli o no. A livello europeo solo in Spagna e Portogallo. In Italia c'è stato un caso: se un prodotto è autorizzato a livello europeo viene considerato sicuro. I paesi europei che coltivano prodotti OGM non li può esportare e vengono usate come nutrimenti per animali o per biogas. L'UE è il maggior importatore di soiaGM. Per tutelare la biodiversità vengono alternate coltivazioni biotech con quelle convenzionali. Lezione del 12/11/2024 **ALIMENTI DI ORIGINE VEGETALE** I vegetali sono alimenti che vengono utilizzati in tutte le specie. Il ruolo che svolgono nell'alimentazione di un animale dipende dal tipo di animale. La percentuale di inclusione è differente nella razione giornaliera. Gli alimenti vegetali non sono tutti uguali: differiscono per caratteristiche morfologiche, fisico chimiche e nutrizionale. Immagine che contiene testo, schermata, Carattere, linea Descrizione generata automaticamente Nutrienti → macrocategorie caratterizzate da carboidrati, lipidi, proteine, fibra, vitamine e minerali. Nell'ambito nutrizionale nutrizione e alimentazione sono diversi. La nutrizione è legata all'utilizzo dei nutrienti, mentre l'alimentazione è l'insieme dei nutrienti e come questi vengono somministrati. Gli alimenti possono essere distinti in due parti: - 95% contiene acqua che è il primo nutriente essenziale, maggiore costituente dell'organismo - il resto, la sostanza secca, è l'insieme dei nutrienti. Amido e fibra hanno un ruolo diverso dal punto di vista nutrizionale e possono essere utilizzati in maniera diversa dalle diverse specie animali. Sebbene ci siano degli alimenti caratterizzati dalla presenza di un determinato nutriente, all'interno dei vari alimenti vegetali si trova un po' di tutto in percentuali diverse. Glucidi o carboidrati possono essere strutturali o non strutturali. [L'acqua] Viene trovata nelle etichette sotto forma di "umidità". È un contenuto presente all'interno di una materia prima che appare secca, ma in realtà c'è. Un ambiente troppo umido stimola la crescita di batteri e funghi. Anche il fieno contiene circa un 10% d'acqua e livelli superiori al 14% ne determinano una cattiva conservazione. **Alimento= acqua + sostanza secca** Per calcolare, si prende un campione di un alimento, si macina e si pesa. Dopo di che, si mette in stufa a 65° fino a quando l'acqua è evaporata totalmente. Lo si capisce quando in due pesate successive non determinano una variazione di peso.  Peso iniziale -- perdita peso nell'essicazione / peso prima dell'essicazione x 100 Il tempo in cui si lascia in stufa dipende dal tipo di campione. I foraggi e insilati ci rimangono 24-48h. Una sostanza liquida come il latte può avere più nutrienti rispetto a un alimento solido. Nell'olio non è presente acqua, nonostante sia liquido, quindi ha una sostanza secca al 100%. La sostanza secca è quella parte del campione che residua dopo l'allontanamento dell'acqua. La sostanza secca determina: - densità energetica dell'alimento - soddisfacimento dei fabbisogni nutrizionali - scopi commerciali - salubrità e sanità del prodotto La composizione chimica dell'alimento deve essere scritta su ogni etichetta di un alimento o mangime commercializzato. Devono essere indicati le proteine, i grassi, la fibra e i minerali. Nei mangimi complementari l'umidità sotto il 14% può non essere indicata in etichetta. Per tal quale si intende l'elemento così com'è. Le proteine grezza si misurano in laboratorio con il **metodo Kjeldahl**: viene determinato l'azoto totale, moltiplicato per 6,25 che è un fattore che è stato scelto perché il tenore di azoto nelle proteine sia circa il 16%. Immagine che contiene testo, Carattere, schermata, algebra Descrizione generata automaticamente I lipidi vengono determinati tramite la misurazione dell'estratto eterico: il campione viene trattato con etere e viene misurato tutto quello che è solubile in etere, quindi i grassi, ma nella percentuale di grassi sono presenti le vitamine liposolubili (A, D, E, K). I grassi e gli oli hanno un contenuto energetico elevato. I carboidrati includono sia la cellulosa che l'amido, dal punto di vista nutrizionale devono essere separati in strutturali, come la cellulosa che rappresenta le fibre, digeribili sono dagli erbivori, e non strutturali come l'amido, che è una fonte energetica importante anche per i non erbivori. La fibra si misura con il metodo Weende, che dà il valore della cellulosa e della lignina. La fibra è nei foraggi, meno nei semi eventualmente nel tegumento di alcuni semi. Per la fibra metodo che permette di avere una visione di quelle che sono tutti i componenti della fibra. Si prende un campione, si sottopone a un detergente neutro e si ottiene NDF. Viene sottoposto a una detersione acida, che rimuove le emicellulose. Si ottiene l'ADL. Andando a considerare il peso delle varie fazioni, si può determinare la percentuale dei vari componenti. È importante perché la lignina non è digeribile, in quanto aumenta nei fieni che vengono raccolti tardivamente; quindi, il suo contenuto va a ridurre il valore nutrizionale di un alimento. L'amido viene determinato tramite l'impiego di un polarimetro, uno strumento che permette di misurare il potere rotatorio di sostanze otticamente attive, come gli zuccheri ed in particolare il glucosio. Dall'effetto della deviazione della luce polarizzata è possibile risalire alla concentrazione di glucosio. Le ceneri si riferiscono al contenuto di minerali, tramite la combustione in muffola a 550° possono essere determinati. Nelle leguminose si trova un elevato contenuto di calcio: bisogna somministrarle con attenzione nelle bovine alla fine della gravidanza, in quanto posso determinare l'ipercalcemia post-parto. Nella crusca c'è molto fosforo. **CLASSIFICAZIONE DEGLI ALIMENTI** - **alimenti fibrosi**: solo di origine vegetale, alla base dell'alimentazione dei cavalli e dei ruminanti e importanti nel mantenimento della salute intestinale degli animali domestici. Possono essere freschi/verdi oppure conservati tramite due approcci che riguardano la riduzione del contenuto di acqua - **alimenti concentrati**: hanno un ruolo principalmente energetico. L'energia di un alimento è l'energia che gli organismi animali possono utilizzare in seguito all'assunzione di un determinato alimento. L'unità di misura solitamente sono le chilo calorie Lezione del 19/11/2024 **I FORAGGI** Sono delle piante coltivate oppure utilizzate talquali per l'alimentazione degli erbivori. Al loro interno si possono trovare dei semi o comunque delle parti che vengono considerati come trinciati. Un foraggio di erba medica ha delle caratteristiche diverse rispetto a un foraggio di graminacee - **leguminose**: ricche di **proteine** con fibra meno degradabile (erba medica, trifoglio\...). hanno una struttura che presenta una grande quantità di stelo. Più la pianta invecchia più si arricchirà di ogni lignina, considerato un fattore anti-nutrizionale. - **graminacee**: ricche di **carboidrati** con fibra più degradabile (mais, frumento, orzo, riso...). Hanno uno stelo centrale che termina con una spiga. Caratteristiche dei foraggi: - **caratteristiche del terreno e del clima**. In Finlandia usano il selenio, essenziale perché ha un'importante attività antiossidante e quindi si è soliti ad arricchirlo in modo che le colture ne sian ricchi e possano essere utilizzati come integratore - **stadio vegetativo**: meglio la pianta giovane - **pratiche colturali** - **forme di utilizzo.** Il foraggio fresco è più nutritivo rispetto ad un foraggio conservato **IL FORAGGIO VERDE** Può essere consumato direttamente al **pascolo** dagli animali oppure può essere tagliato ed essere portato in stalla. Al pascolo l'animale mangia ciò che gli piace, quindi può prediligere alcune specie rispetto ad altre. Quello portato in stalla riduce quell'aspetto in quanto l'animale ha minore possibilità di scelta. Con la conservazione si perdono principi nutritivi: - le vitamine si ossidano e sono sensibili - carboidrati perché una volta tagliata la pianta la produzione di CO~2~ continua e per farlo utilizza degli zuccheri - perdita meccanica Ha rispetto a quello essiccato un contenuto di acqua importante e bisogna per questo prendere in considerazione il volume: un limite di assunzione è dato dal volume gastrico; quindi, l'erba fresca andrà ad occupare più spazio. Viene dato ai bovini da lette, piccoli ruminanti, conigli e possibile anche per le scrofe. **IL FIENO** Prima tecnologia che permette di conservare il foraggio verde - diminuisce l'acqua da 80% a 20% - aumenta la sostanza secca da 20% a 80% - abbassamento nutritivo Metodi per ottenerlo: - **ad un tempo**: taglio, essiccato in campo, balle, fienile. I rischi di sviluppo di funghi a causa delle piogge sono molto elevati. Il tempo masso dal taglio alle balle è di circa 7 giorni - **a due tempi**: taglio, essiccato in campo, essiccatoi. È un metodo costoso soprattutto per il trasporto e l'energia impiegata per essiccarlo Le perdite per il processo di fienagione sono: la respirazione cellulare (consumo di carboidrati della pianta), meccaniche ed eventuali fermentazioni che sono indotte dalla presenza di alcuni batteri che se c'è acqua possono proliferare. Se non è conservato bene c'è anche il rischio di autocombustione. La qualità del fieno: - raccolta a inizio fioritura: maggiore biomassa ma il valore nutritivo è inferiore - colore: più verde possibile, altri colori possono indicare una pianta vecchia - odore: gradevole per gli animali, no di catrame o di vecchio - tracce di muffa - sabbia o terra: possono causare contaminazioni, insabbiamento del rumine, alterazione del tratto gastro enterico I **fieni polifiti** con 85-90% di leguminose e graminacee **INSILATO** L'insilamento è un metodo di conservazione dei foraggi che garantisce minori perdite del valore nutritivo rispetto alla fienagione. È più ricco di acqua rispetto al fieno - **erba-silo**: subito dopo tagliata viene insilata - **fieno-silo**: dopo l'essiccamento in campo 1. il foraggio viene trinciato 2. ben compresso in trincee o silos orizzontali 3. ambiente anaerobico (coperto) 4. consumo di ossigeno (respirazione cellulare), fermentazione acetica (breve) poi fermentazione lattica pH 3,5 I foraggi che si conservano facilmente con questa tecnica sono: - mais (pianta intera o granella) - orzo (raccolto prima che si formi l'ariste) - segale - loiessa - prato polifita - erba medica [Loiessa] (foraggio verde) Produce un ottimo foraggio con elevate caratteristiche nutrizionali e, soprattutto, molto appetibile da parte degli animali. Si tratta della graminacea di maggior impiego, è di facile impianto e ha uno sviluppo rapido. È una specie annua o biennale. Le foglie sono larghe con orecchiette e ligure pronunciate. Rappresentato da delle spighette. [Erba medica] È una leguminosa, avrà quindi baccelli. Il contenuto di proteina di erba medica aumenta nel fieno, ha un contenuto di proteine molto elevato. [Mais ] È una pianta erbacea annuale, che ha subito il processo di domesticazione, quindi una selezione da parte dell'uomo. L'infiorescenza femminile che porta le cariossidi, si chiama correttamente spadice o spiga (pannocchia). La pannocchia propriamente detta è l'infiorescenza maschile posta sulla cima del fusto della pianta. Le cariossidi sono fissate al tutolo e il tutolo è fissato alla pianta. Utilizzo in nutrizione animale: - insilato di mais (foraggio) - pastone di mais - granella intera (farina o fiocchi) [Silomais] - non si ha un completo indurimento della granella e tutta la pianta del mais viene usata nella sua produzione - ricco di amido ma contiene una buona quantità di fibra, con un contenuto energetico bilanciato per i ruminanti - dopo la trinciatura viene compattato in silos o trincee per la fermentazione anaerobica - ideale per bovini da latte e da carne, grazie al buon apporto energetico e alla digeribilità per i ruminanti Il mais viene raccolto 40-45 giorni dopo la fioritura. Il taglio deve essere fatto con una distanza dal terreno di 20-30 cm. La sostanza secca è ricca 33-35% quindi siamo in una situazione intermedia. È un alimento che porta energia e fibra, bisogna stare attenti allo sviluppo di micotossine. **ALIMENTI CONCENTRATI** - energetici (granelle) - by-products (farina di estrazione) - di origine animale Il mais è una pianta erbacea annuale che proviene dalla famiglia delle graminacee. Lo stelo, chiamato anche cumulo o stocco, è formato da nodi e internodi. Le foglie sono alterne e opposte. L'apparato radicale, che può essere di tipo fascicolato-espanso, assicura un solido ancoraggio al terreno. È una pianta minoica: i fiori unisessuati sono raccolti in infiorescenze distinte: - infiorescenza maschile: posta all'apice dello stelo, è una pannocchia, comunemente detta pennacchio - infiorescenza femminile: posta in uno dei nodi mediali dello stelo, è uno spadice o spiga; alla fioritura i primi steli emessi sono quelli basali Le spighette femminili sono inserite sul rachide, chiamato tutolo. La pannocchia è avvolta da foglie modificate, chiamate brattee. Il frutto varia in forma, dimensione e colore in base alla varietà. Endosperma costituisce 75-80% del seme e contiene amido e proteine. La prolamina era chiamata in passato Zeina ed è la più importante frazione proteica. Può essere una fonte di alimenti concentrati. Si può usare la spiga intera per produrre il pastone integrale. La granella umida può essere conservata tramite il silamento. - silomais dalla pianta intera - i pastoni sono concentrati: integrali e di granella. La granella può essere essiccata e macinata per fare la farina di mais. Dal mais si ottengono tantissimi sottoprodotti: glutine, semole glutinara, olio [Il pastone di mais] - granella: suini, raccolto con le mietitrebbie dotate di testa spannocchiatrice - integrale: bovini, comprende granella + tutolo raccolto con trincia L'insilamento può avvenire nelle stesse trincee del trinciato, lo scopo di questa tecnica è l'eliminazione dei costi d'essiccazione della granella di mais, di cui ne è sostituto. Negli animali giovani è meglio usare prodotti molto fini perché hanno un sistema digestivo non completamente sviluppato. I fiocchi hanno subito un processo termico:la fioccatura è un trattamento costoso che permette di spezzettare le macromolecole dell'amido in molecole più piccole. Dal germe di mais si estrae l'olio: quello che rimane è il panello di germe di mais. L'estrazione dell'olio avviene attraverso la spremitura. Dalla stessa soia si possono usare dei solventi e quello che rimane è la farina di estrazione: estrazione componente oleosa tramite solventi chimici. La farina di estrazione ha un contenuto di olio minore rispetto al panello. I controlli qualitativi: il contratto nazionale prevede che la granella abbia un peso di 70-78 kg per ettolitro. Il mais che ha un peso specifico maggiore può significare che ci sia presente della sabbia. Non devono essere presenti micotossine. Alcune inducono il vomito dell'animale e questo è un problema perché 'animale dopo non mangia più. 14% massimo di umidità, 5% di chicci spezzati e 2% presenza di altri cereali. [Orzo] - distici portano sulla spiga solo due file di chicchi e danno più chicchi uniformi e più grandi di dimensione - esastici sulla spiga 6 file di chicchi - tetrastici 4 file di chicchi Può essere commercializzato talquale, tostato, decorticato quindi si tolgono i tegumenti esterni, la fioccatura ne aumenta la digeribilità. Ha un peso specifico più basso rispetto a quello del mais. Ha un contenuto di amido elevato ma leggermente più basso rispetto a quello del mais. [Soia ] È una leguminosa, erbacea annuale, i frutti sono dei baccelli all'interno dei quali può esseri un numero variabile di steli. Le foglie sono trifogliate e i fiori, riuniti in gruppi di 2-5 a formare delle infiorescenze, dette racemi, di colore bianco o viola, sono caratterizzati da fecondazione autogama. Il numero di baccelli e il numero di semi influenza la resa della pianta (prodotto utile x superficie coltivabile). I semi vanno dal giallo al bruno e hanno un elevato contenuto di proteine. Hanno anche dei fattori antinutrizionali: - inibitori della tripsina - lectine - saponine - glicosidi isoflavonici - ureasi Se viene somministrata ad un animale una soia integrale, non digerisce in maniera efficace le proteine e tutto ciò che non è assorbito può dare problemi gastroenterici. Viene per questo usata la farina di estrazione di soia, che è quello che rimane dall'estrazione chimica dell'olio ma per fare questo trattamento termico avviene l'inattivazione dei fattori antinutrizionali perché termosensibili. È universalmente riconosciuta come completa fonte di proteine vegetali e quindi Le leguminose hanno un elevato contenuto proteico per i batteri azoto fissatori **I BATTERI AZOTOFISSATORI** Sono dei **chemioautotrofi** e vivono all'interno dei **noduli** delle radici delle leguminose, che sono la sede dei rizobi. Questi batteri sfruttano l'azoto atmosferico che la pianta non utilizza e trasformarla in una forma di azoto assorbibile dalla pianta stessa. La zona interna dei noduli è rossa per la presenza di **leghemoglobina**: lega l'ossigeno per la respirazione e limita l'ossigeno a livelli che non inattivano la **nitrogenasi**. [La reazione chimica di trasformazione] Quando c'è la simbiosi i rizobi aumentano anche di 30 volte. I *Rhizobium* cedono alla pianta il 90% dell'azoto fissato e secerne alcuni aa nel terreno. La pianta fornisce carboidrati, proteine, minerali. Questi batteri si avvolgono di una membrana plasmatica di origine vegetale e si trasformano in **batteroidi** iniziando il rapporto simbiotico che comporta un controllo da parte della pianta nella loro riproduzione. 1. Le piante producono i **flavenodi** che richiamano i batteri. I batteri producono la proteina nod che stimola l'attivazione dell'apparato radicale 2. Si forma un canale dove i batteri entrano nel momento in cui le cellule radicali iniziano a dividersi e i peli radicali si accrescono 3. Ad una concentrazione critica, la pianta inibisce la formazione di nuovi noduli e la riproduzione batterica induce la fase di trasformazione dei batteri in batteroidi: si formano organi per azoto-fissazione 4. i batteroidi fissano l'azoto attraverso un complesso multi-enzimatico Leghemoglobina= il gruppo EME è sintetizzato dal batterioide, la parte globinica è prodotta dalla cellula vegetale. La fissazione avviene attraverso la nitrossigenasi Il nodulo simbiotico può essere valutato per capire se la simbiosi funziona in maniera negativa o positiva. Se rosa funziona bene. Se il nodulo è bianco all\'aglio significa che ci sono i batteriodi ma non avviene la fissazione dell'azoto. Le leguminose arricchiscono il terreno di azoto: quando la pianta va incontro a morte libera quantità d\'azoto superiori alla decomposizione della pianta stessa. L