Biologia vegetale

Cellula vegetale

Citologia vegetale: è la scienza che studia la cellula vegetale.

Istologia vegetale: è la scienza che studia i tessuti vegetali.

Tutti gli esseri viventi possiedono un carattere comune: essere formati da corpi microscopici chiamate cellule. Le cellule costituiscono le pietre elementari di qualsiasi individuo, sia esso unicellulare, formato da una sola cellula eucariote, e pluricellulare, più cellule eucariote. Parlando di cellula la prima distinzione va fatta tra cellula eucariote e cellula procariota.

Le piante costituiscono sostanze chimiche, non sono sostanze nutrienti ma sono importanti per la salute, privo di kcal.

Cellula procariota

Cellula procariota: sono le cellule più antiche, le prime comparse come forma di vita. Sono più piccole, più semplici e più resistenti delle cellule eucariote. È privo di organuli delimitati da una membrana. Hanno funzioni metaboliche simili all’eucariote però non risultano compartimentate, ribosomi 70s. Non contiene DNA, l’apparato del Golgi, ecc. abbiamo solo citoplasma che contiene una zona dove c’è il DNA che non è racchiuso nel nucleo ma sparse. Anche i ribosomi sono sparsi nel citoplasma. I ribosomi procarioti si dicono 70s, quelli eucariote, i nostri, si dicono 80s.

Cellula eucariote

Cellula eucariote: si è evoluta da cellule procariote, ma presenta un’efficienza superiore. Hanno dato origine agli organismi pluricellulari. Negli anni 70 è stata elaborata la teoria endosimbiotica.

Teoria endosimbiotica: ipotizza che le cellule eucariote si siano originate da un grosso battere inglobando batteri più piccole. Non le ha digerite perché alcune hanno cominciato a fare la respirazione cellulare, cioè produzione di energia, le piante consumano ossigeno sotto forma di ATP, e fotosintesi, processo partendo da anidride carbonica e acqua capace di riprodurre glucosio. Nel corso degli anni sono divenuti mitocondri e cloroplasti formati da una membrana interna e una esterna.

Cianobatteri chiamate alghe azzurre

Cianobatteri: capacità di svolgere processo fotosintetico e capaci di fissare l’azoto atmosferico, contengono l’enzima nitrogenosi che trasformano l’azoto atmosferico in azoto ammoniaco. Appartengono a regno dei batteri. Il nome di alghe azzurre sta per il loro colore blu-verdastro.

I cianobatteri sono formati dalla parete cellulare di 4 strati: 1° strato, risultano Gram negativi, i Gram positivi hanno una parete più semplice mentre i negativi più complessa; mureina, 2° strato, che contiene amminoacidi che le proteine non hanno; lipidi e proteine, 3°-4° strato, non hanno molta importanza. Sopra la parete troviamo guaina, vi è il muco polisaccaride. Dall’ultimo strato troviamo i pili, possono essere lunghi e sottili, vivono anche sulle rocce, o tozzi e corti.

All’interno abbiamo due parti:

• Cromato plasma: più periferica.
• Centroplasma: più interna.

Composti del cianobattere:

• Tilacoidi: sono color verde perché abbiamo pigmenti fotosintetici e contiene puntini chiamati ficobilisomi contenenti sostanza colorate chiamate ficobiline.
• Centro cellula: puntini chiamati ribosomi, avviene la formazione della proteina, e filamenti, DNA.
• Vacuolo gassoso: bolle d’aria che si formano all’interno con 2 funzioni: regolano il galleggiamento e attenuano le radiazioni solari nocive.
• Corpo poliedrico: formato da blocchi e contiene l’enzima rubisco, il più presente sulla terra.

Divisione cianobatterica: forme unicellulari si moltiplicano per scissione binaria, dalla cellula madre in due cellule figlie. Possono formarsi in: ormògoni, si spezza e vaga fino a dare un filamento; alineti sono molto resistenti.

• Spirulina: alimento ricco di proteine e povero di grassi di origine vegetale. Sono in grado di captare azoto trasformandolo in proteine.

Cellula animale

Membrana molto sottile. Secondo alcuni studi la membrana è formata da un doppio strato lipidico formata da una serie di proteine e fosfolipidi. Tra una cellula e l’altra troviamo l’acqua.

• Proteine intrinseche: doppio strato lipidico.
• Proteine estrinseche: un po’ strato lipidico e fosfolipidico. Essi sono anche chiamate proteine canale da cui attraverso passa l’acqua o altro. Per cambiare forma usa l’energia capovolgendola e rilasciandociò che doveva trasportare. La cellula che vuole portare qualcosa all’interno lo fa attraverso le proteine.

Troviamo anche le ramificazioni formati da carboidrati.

Fosfolipidi: costituiti da molecola di glicerolo, 3 atomi carbonio, che lega 2 acidi grassi e un gruppo fosferico. L’acido fosforico + glicerolo formano la testa, parte polare; gli altri formano due code di acidi grassi, parte apolare.

Acido grasso saturo senza doppio legame rimane lineare. Se ci sono doppi legami, quindi acido grasso insaturo, si piega e sono in continuo movimento grazie alla presenza di colesterolo, si trova all’interno del doppio strato lipidico.

• Colesterolo: presente solo in cellula animale.
• Beta sistoterolo: lo troviamo nella cellula vegetale, uno dei più importanti seisitostiroli.

Citoplasma: contiene acqua, proteine principalmente enzimatiche, utili per far avvenire le reazioni chimiche. È amorfa, cioè forma irregolare. La cellula è pervasa da tuboli, vesciche, etc., prende il nome di reticolo endoplasmatico.

Reticolo endoplasmatico

1) Reticolo endoplasmatico.

Rugoso: entrambe le cellule, formato da globuli neri chiamati ribosomi tipici degli eucarioti. Vi si aggiunge il carboidrato.

Liscio: in entrambe le cellule ha come funzione la produzione di acidi grassi. All’interno del liscio si accumulano tra i due strati lipidici, nello spazio di membrana. Si gonfia dando origine a una sfera piena di acidi grassi, detti oleosomi.

Apparato del Golgi

2) Apparato del Golgi:

• Cellula: animale e vegetale.
• Forma: sono cisterne appiattite che insieme formano l’apparato. Incontra vescicole dell’apparato rugoso.
• Descrizione: incontra vescicole nell’apparato rugoso. Una volta che si saldano nell’apparato si forma la glicoproteina che una volta completata lascerà l’apparato attraverso vescicole che si fonderanno o con altri organuli rilasciando e proteine dove servono, compito di produrre energia. Nelle vegetali avviene una cosa in più nell’apparato, produce anche sostanze che formeranno la parete cellulare.

Mitocondri

3) Mitocondri:

• Cellula: animale e vegetale.
• Forma: allungata, doppia membrana, l’esterna è ricca di proteine canale; l’interna si lascia attraversare da proteine che consumano energia che si produce attraverso l’ossigeno.
• Descrizione: nelle vegetali hanno cisterne più compatte e rotonde. Sono in grado di fare una loro sintesi proteica formando proteine che servono a loro stessi.

Lisosomi

4) Lisosomi:

• Cellula: animale.
• Forma: organuli delimitati da una membrana contenente perossidasi.
• Descrizione: serve per digerire grosse molecole, inglobandole e digerendole. Digeriscono tutte le molecole morte non più utilizzabili.

Perossisomi

5) Perossisomi:

• Cellula: animale e vegetale.
• Forma: membrana sola.
• Descrizione: fanno reazioni di ossidazione, ma non producono energia. Trasformano l’acqua ossigenata per non essere tossica, trasformandola in acqua e eliminandola attraverso sudorazione e altri metodi.

Ribosomi

6) Ribosomi:

• Cellula:
• Forma: organuli, puntini neri.
• Descrizione: formati all’interno del nucleo, RNA, e si stabiliscono nel citoplasma o nel reticolo endoplasmatico rugoso, verrà trasportato fuori dalla cellula. Mentre quelli nel citoplasma la rilasciano nel citoplasma che rimane nella cellula. Nel reticolo endoplasmatico viene aggiunto il carboidrato.

Citoscheletro

7) Citoscheletro:

• Cellula: animale e vegetale.
• Forma: scheletro della cellula creandosi e distruggendosi di continuo.
• Descrizione: i microtubuli sono i più resistenti. I microfilamenti formati di actina. Filamenti intermedi costituiti dalla proteina tubulina. Formano impalcatura per membrana nucleare.

Nucleo

8) Nucleo:

• Cellula: animale e vegetale.
• Forma: avvolta da doppia membrana che presenta pori ed esce l’RNA messaggero, informazione genetica.
• Descrizione: nei nucleoli si formano 3 tipi di RNA. Contiene proteine istaminiche che hanno come funzione spiralizzare i cromosomi. Contiene anche DNA.

Nelle cellule animali troviamo anche i centrioli, sono strutture costituite da microtubuli, 27 coppie, da dove prende origine il fuso mitotico, i centrioli nella cellula vegetale non ci sono e né anche i lisosomi, mentre il fuso mitotico è presente.

La cellula vegetale e la parete cellulare

Quando guardiamo al microscopio vediamo che le cellule sono ben definite perché prima della membrana cellulare hanno un altro involucro chiamato parete cellulare, più esterna. La membrana cellulare è costituita da lipidi e proteine, la parete cellulare è costituita da carboidrati, è spessa e ben visibile, questo è il motivo per cui le cellule vegetali sono state le prime a essere viste e studiate. La parete cellulare è fondamentale perché se non ci fosse la cellula vegetale adulta esploderebbe perché assorbirebbe troppa acqua. La parete cellulare è una strada su cui si muove l’acqua e tutto ciò che è sciolto nell’acqua, chiamata via apoplastica. L’acqua si muove camminando nelle pareti che formano i tessuti o passando per cellule in cellule.

La parete cellulare è qualcosa di robusto e difende la cellula dall’attacco di predatori che vogliono entrare dentro la cellula. La parete è in grado di emettere legami chimici affinché la pianta si accorga. È implicata nel riconoscimento delle cellule dello stesso tessuto, cioè le cellule dello stesso tessuto si riconoscono.

Le cellule vegetali adulte hanno un organulo molto grande, delimitato da una membrana cellulare chiamata tonoplasto, che nel complesso è chiamato vacuolo, 90%. La cellula vegetale adulta può avere un solo vacuolo o 2-3 vacuoli in tutto. Prende origine da elementi chiamati provacuoli e questi caratterizzano le cellule meristematiche, si trovano nella punta della pianta o anche nelle radici. Se noi guardiamo qualsiasi pianta è formata da cellule adulte differenziate ed è formata da cellule molto giovani.

Le cellule meristematiche sono le uniche che si dividono, mentre le cellule adulte perdono capacità di dividersi e anche di cambiare forma perché nelle vegetali hanno la parete cellulare robusta mentre in quella animale, che non presentano la parete cellulare, si dividono tutte. Nelle piante solo le meristematiche formano due cellule: una rimane meristematica e una fa il processo di crescita per distensione e differenziazione diventando adulta, aumenta di V, e andrà a far parte di un tessuto per il quale lei è geneticamente programmata. Nelle cellule meristematiche ci sono i provacuoli, durante la trasformazione in cellule adulte i provacuoli formano un unico vacuolo. Anche i tessuti fatti da cellule morte sono funzionali, da noi non esiste un tessuto fatto da cellule morte.

Il provacuolo è pieno di una soluzione acquosa e vi si dà il nome di succo cellulare o succo vacuolare. Il vacuolo permette il concetto nelle cellule vegetali adulte, di grandi dimensioni con poche sostanze, cioè che mentre una cellula animale può avere un diametro massimo di 20 micrometri, una vegetale adulta raggiunge intorno i 100 micrometri di diametro. *Una cellula così grande come fa ad assicurarsi gli scambi all’interno della cellula e ambiente esterno? Farebbe fatica ma non sussiste il (?) perché la cellula è occupata dal vacuolo che spinge i materiali.

Il vacuolo è vuoto di citoplasma. In realtà è tutto vicino alle membrane cellulari, quindi gli scambi si fanno tranquillamente. Questo concetto spiega il contenuto di calorie in un elemento vegetale. Concetto di grandi dimensioni con poca sostanza, esempio una cellula di lattuga contiene il 94% di acqua, ha cellule molto grandi piene di vacuolo, quindi piene di acqua e sono poco calorici, mentre la verdura nutre poco perché sono acqua, succo vacuolare dove troviamo amido, e parete cellulare, un po’ sali minerali e vitamine. Negli organi di riserva troviamo amido, alfa glucosio; zucchero, quindi le patate, etc.

• Alimenti vegetali molto calorici: semi, mandorle, noci, etc., non contengono acqua quindi non vi sono vacuoli. Sono pieni di lipidi, grassi, proteine e zuccheri e vi è il 5% di acqua. Tutto è legato al discorso del vacuolo presente nella cellula.
• Altri organuli: globuli lipidici o sfereosomi, solo cellula vegetale. Sono organuli delimitati da membrana liscia che contiene uno strato di lipidi. Frutti come le olive, l’avocado, sono vegetali molto grassi. La pianta sintetizza i grassi, li mette nei semi che è importante per l’embrione (?) a cui dà energia e si deve sviluppare.

Plastidi

Plastidi: sono un’unica grande famiglia di organuli con diverse funzioni:

• 1. Cloroplasti: si trovano nelle parti delle piante color verde, foglie, fusti, etc., sintesi clorofilliana;
• 2. Cromoplasti: sono plastidi di color giallo e rosso, sintesi carotenoide;
• 3. Leucoplasti: sono di color bianco contenendo materiale di riserva.

Nei cloroplasti riusciamo a vedere dentro il cloroplasto com’è fatto, ci sono tilacoidi, i grani sovrapposizioni di vescicole appiattite chiamate tanti tilacoidi formano, strutture nei cloroplasti costituiti da tilacoidi uno sopra l’altro. I grani sono collegati tra loro da tilacoidi intergrana. I tilacoidi dentro i cloroplasti sono importantissimi perché nella loro membrana si trovano i filamenti fotosintetici, clorofille A, B e il beta carotene. Nella loro membrana avviene la fase luminosa della fotosintesi.

Stroma: sono sostanze amorfe ed è definito citoplasma all’interno dei plastidi. Nello stroma, o citoplasma del cloroplasto, avvengono le reazioni della fase oscura, che può avvenire senza luce, durante questa fase l’anidride carbonica viene trasformata in zuccheri grazie all’energia e al potere riducente che si è formato nella fase luminosa.

All’interno del cloroplasto è presente un organulo di amido primario perché mentre si fa la fotosintesi si produce molto glucosio, quello che si forma nelle foglie arriva anche alle radici, ma durante il giorno produce Alfa glucosio e quello che non viene consumato si accumula come amido primario nel cloroplasto. Il primario produce solo durante la fotosintesi, quando la luce non c’è più diventa glucosio e viene distribuito nelle parti che ne hanno bisogno. Quello che rimane viene portato ai leucoplasti come amido secondario, di riserva, e si trova nei tessuti di riserva, chiamati anche amiloplasti o leucoplasti.

Clorofilla

Clorofilla: molecola organica costituita dall’anello porfiridico che si trova nelle membrane dei tilacoidi. Esistono due gruppi: clorofilla A, CH3, e clorofilla B, CHO.

Anello porfiridico: al centro dell’anello della clorofilla c’è il magnesio. Le clorofille si attaccano alle membrane dei tilacoidi attraverso una catena chiamata fitolo, incastra le clorofille al doppio strato lipidico delle membrane dei tilacoidi.

• 1. Carotenoide: molecole terpeni, terpeniche, a loro volta costituite da altre molecole ciascuna e 5 atomi di carbonio chiamate Sopreme. Formate quindi da 40 atomi di carbonio e 8 di Sopreme.
• 2. Beta carotene: difende le molecole dall’ossidazione della clorofilla per non essere rovinate dalla luce del sole.

Dentro i cloroplasti c’è il DNA, serve per fare la sintesi proteica; infatti, lui si fa molte proteine e ci sono proteine che vengono fatte in collaborazione della cellula che ospita il cloroplasto. (?)

Rubisco: proteine fatte da 16 parti, serve per fare la fase oscura della fotosintesi trasformando anidride carbonica in zucchero. 16 elementi = subumità = 8 definite leggere ovvero stesso peso molecolare.

Leggere = sintetizzate dal nucleo della cellula.

Pesanti = sintetizzate dal DNA del cloroplasto.

Leucoplasti e amiloplasti

Leucoplasti: i più importanti sono gli amiloplasti e sono plastidi bianchi piene di amido secondario, si trovano nella parte in cui non arriva la luce. Le radici, ad esempio, sono piene di amiloplasti con dentro l’amido che serve per ricreare le foglie.

Questi plastidi diventano piene di amido e diventano granuli di amido e si possono riconoscere esempio studiando una farina. In un granulo di amido c’è ilo, granulo di amido con forma diversa, da dove partono gli strati di amido secondario.

Cromoplasti

Cromoplasti: organizzati come i cloroplasti, non ci sono più i tilacoidi, il grana e gli intergana ma ci sono solo vescicole disordinate. Rappresentano una forma invecchiata di cloroplasto quindi non ho più il sistema di tilacoidi e la clorofilla si è degradata. Ha una doppia membrana con lo spazio tra loro. Quando le foglie invecchiano i cloroplasti degenerano e le foglie diventano organi dei carotenoidi, ecco perché le foglie sono arancioni.

• Gerontoplasto = non avviene più la sintesi;
• Cloroplasto = avviene la sintesi dei carotenoidi.

Gli amiloplasti possono essere:

• Semplici: quando l’amiloplasto diventa un unico granulo di amido;
• Composti: costituito da più granuli di amido, riso, sono più digeribili e aumenta il picco glicemico.

Si riempiono di amido secondario, il primario si forma nelle ore di luce, quando diventa buio si scissa in Alfa glucosio trasportato in tutti i tessuti e in quelli che avanza va negli amiloplasti. Si riempiono tanto trasformandosi in un granulo di amido, semplici.

*Come si analizzano i granuli? C’è un colorante a base di iodio che quando è a contatto con l’amido diventa viola l’organulo.

Amido

Amido è un carboidrato costituito dall’unione di tante molecole di Alfa glucosio. Esiste anche il Beta glucosio.

*Come le riconosco? Nell’Alfa glucosio il gruppo H e O