Concetti Chiave
- Il plastoma deriva da un cianobatterio ancestrale fagocitato, con il genoma originario ridotto e trasferito al nucleo cellulare, essenziale per la fotosintesi.
- I mitocondri, sede della respirazione cellulare, sono dinamici con fissione e fusione, e hanno un genoma variabile a seconda dello stadio cellulare.
- I microcorpi, come perossisomi e gliossisomi, sono compartimenti specializzati in reazioni di ossidazione, evoluti per funzioni metaboliche specifiche nelle piante.
- Gli gliossisomi, presenti nei semi oleosi, trasformano acidi grassi in zuccheri per i germogli in crescita, accumulando anche trigliceridi in oleosomi.
- Il vacuolo, occupando la maggior parte del volume cellulare, regola l'osmolarità e la pressione di turgore, fondamentale per la crescita e il sostegno delle piante.
Indice
Origine evolutiva del plastoma
- Teoria dell’endosimbionte: cianobatterio ancestrale fagocitato dall’ospite eucariotico destinato ad evolvere nella cellula eucariotica fotosintetica (più di 1.2 bilioni di anni fa).- Intenso processo di riarrangiamento del DNA, il genoma originale del cianobatterio (codificante parecchie migliaia di geni) è stato drasticamente ridotto (l’attuale plastoma contiene 100-250 geni).
-Una grossa porzione dei geni del cianobatterio ancestrale è stata trasferita nel genoma nucleare e quindi numerose proteine necessarie per la funzionalità del plastidio devono essere translocate nell’organello.
- La maggior parte dei geni rimasti nel plastidio codifica per funzioni dell’apparato fotosintetico e trascrizione/traduzione.
Mitocondrio
- Sede cellulare della respirazione.- Strutture altamente dinamiche (fissione e fusione).
- Membrana esterna liscia e membrana interna fortemente estroflesso a formare creste nella matrice.
- Genoma mitocondriale vegetale: circa 200 kb.
- Il numero di copie di genoma mt è più elevato nelle cellule meristematiche e tende a diminuire con il differenziamento e con l’età della cellula poiché i mitocondri continuano a dividersi in assenza di sintesi di DNA.
Microcorpi: perossisomi e gliossisomi
Compartimenti circondati da una singola membrana che svolgono funzioni metaboliche specializzate. Poiché entrambi svolgono reazioni di ossidazione, si ritiene si siano evoluti da organuli primitivi coinvolti nei processi respiratori e poi sostituiti dai mitocondri.
Perossisomi
: presente in tutti gli organismi, nelle piante si trovano nelle cellule che svolgono fotosintesi.Rimuovono atomi di H da substrati organici in una reazione di ossidazione che consuma ossigeno molecolare: RH2 + O2 → R + H2O2.
Il perossido di H citotossico è rimosso dall’enzima catalasi nella reazione:
H2O2 → H2O + ½ O2.
Gliossisomi
- Presenti in semi (in particolare in quelli di tipo oleoso)che accumulano lipidi.
- Contengono gli enzimi del ciclo dell’acido gliossilico che serve a convertire acida grassi di riserva in zuccheri.
- Gli zuccheri sono poi traslocati ai germogli in crescita.
Nei semi in via di sviluppo di alcune specie si accumulano anche quantità elevate di trigliceridi in forma di olio che si localizza in organuli definiti oleosomi o corpi lipidici o corpi sferici.
Come si formano:
- i corpi oleosi gemmano dalle membrane del RE;
- l’oleosoma circondato da un monostrato fosfolipidico contenente la proteina (oleosina);
- questa proteina stabilizza l’oleosoma prevenendo eventuali fusioni con altri corpi.
Vacuolo
Struttura subcellulare che ha molte funzioni.Le cellule vegetali mature contengono grandi vacuoli pieni di acqua che occupano 80-90% del volume totale cellulare.
L’accumulo di soluti genera la forza motrice osmotica per l’assorbimento di acqua, necessario a sostenere la crescita cellulare per distensione.
Pressione di turgore: pressione che agisce contro la parete, necessaria per mantenere il portamento eretto delle piante erbacee privi di tessuti lignificati.
Il vacuolo è circondato da una membrana (tonoplasto). Il vacuolo può svolgere una funzione di riserva. Il tonoplasto contiene trasportatori proteici che regolano i flussi di ioni e molecole organiche.
Domande da interrogazione
- Qual è l'origine evolutiva del plastoma?
- Quali sono le caratteristiche principali del mitocondrio?
- Quali funzioni svolgono i perossisomi nelle piante?
- Come si formano e quale funzione hanno gli oleosomi nei semi?
L'origine evolutiva del plastoma è spiegata dalla teoria dell'endosimbionte, secondo cui un cianobatterio ancestrale è stato fagocitato da un ospite eucariotico, evolvendosi nella cellula eucariotica fotosintetica. Questo processo ha portato a un riarrangiamento del DNA, riducendo il genoma originale a 100-250 geni, con molti geni trasferiti nel genoma nucleare.
Il mitocondrio è la sede della respirazione cellulare, caratterizzato da strutture dinamiche di fissione e fusione. Ha una membrana esterna liscia e una interna con creste. Il genoma mitocondriale vegetale è di circa 200 kb, con un numero di copie più elevato nelle cellule meristematiche.
Nei perossisomi delle piante, si svolgono reazioni di ossidazione che rimuovono atomi di idrogeno da substrati organici, consumando ossigeno molecolare. Il perossido di idrogeno citotossico prodotto è rimosso dall'enzima catalasi, convertendolo in acqua e ossigeno.
Gli oleosomi si formano gemmando dalle membrane del reticolo endoplasmatico e sono circondati da un monostrato fosfolipidico contenente la proteina oleosina, che stabilizza l'oleosoma. Nei semi, gli oleosomi accumulano trigliceridi e servono a convertire acidi grassi di riserva in zuccheri per i germogli in crescita.
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