Appunti Botanica - primo parziale

AA 2025/26 BOTANICA

Indispensabilità delle piante

Le piante e i suoi derivati possono avere utilizzi diretti o indiretti. Esempi di derivati delle piante sono il

gruppo del latte e dei formaggi, il gruppo della frutta e il gruppo dei cereali.

Durante il corso degli anni, le persone hanno

iniziato a selezionare varie piante, tra cui quelle che

producono il mais: la pianta di mais selvatica, detta

teosinte del Messico o Euclena, produce intorno ad

ogni chicco di mais una copertura rigida, per

proteggerlo. L’uomo ha iniziato a selezionare tali

piante, arrivando ad oggi ad avere una pianta di

mais che non produce tale copertura rigida. È stata

selezionata anche la grandezza della pannocchia

del mais, rendendola più grande→ è avvenuta in

circa 6500 anni.

Embrioni somatici→ sono embrioni creati a partire da cellule somatiche (cellule non riproduttive)

attraverso la coltura in vitro, senza la necessità di fecondazione. Questo processo, chiamato embriogenesi

somatica, permette di ottenere piante geneticamente identiche alla pianta madre, utili per la clonazione, la

ricerca, la crioconservazione e la trasformazione genetica.

Le piante influiscono sul clima e sulla costituzione dell’atmosfera:

• Fotosintesi; Respirazione; Traspirazione; Nutrizione minerale

• Contrastano l’effetto serra→ riscaldamento della superficie terrestre e della bassa atmosfera;

• Riducono l’inquinamento.

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Nascita del fitorimedio

Il fitorimedio è una tecnica di bonifica naturale dei terreni contaminati che sfrutta la capacità che hanno

certe piante di catturare sostanze inquinanti come metalli pesanti e idrocarburi, degradando questi ultimi.

Può essere utilizzata su aree industriali dismesse e ha diversi vantaggi: non causa dispersioni di sostanze

nocive, non produce emissioni di CO e non causa effetti di disturbo per l’ambiente e le persone.

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Funzionamento→ Il territorio inquinato viene analizzato e vengono individuate piante autoctone che si

sono dimostrate in grado di sopravvivere su quel terreno. Queste specie vengono quindi messe a

dimora su tutta la superficie da trattare e la loro crescita viene incentivata con ammendanti (una

combinazione di nutrienti e batteri). Queste piante, attraverso le radici, assorbono sostanze dal

terreno. In particolare, possono catturare i metalli pesanti in eccesso, riportando la loro

concentrazione entro i limiti di legge. Non solo: grazie ai microorganismi che vivono in simbiosi con

l’apparato radicale, i vegetali possono degradare gli idrocarburi dispersi nel terreno, riutilizzandoli nei

propri cicli biologici per ricavare energia. Nel primo caso si parla di fitoestrazione, nel secondo

di fitorizodegradazione. Quando l’azione delle piante viene sostenuta da particolari batteri promotori

della crescita, si entra nel campo del fitorimedio assistito ed è esattamente questo l’ambito in cui

concentriamo la nostra ricerca. Questi batteri benefici, quindi, vengono coltivati e inoculati nel terreno

insieme alle specie vegetali più adatte, ottenendo un potenziamento generale dell’azione di

fitorimedio.

➔ Studiando i terreni contaminati, sono stati individuati

i microorganismi più adatti per aiutare le piante a

catturare e degradare gli inquinanti presenti.

Le piante vengono utilizzate anche come fonte di energia per

→

la produzione di carbone, petrolio, gas e alcool

Biodiesel→ Ė un biocombustibile, cioè un combustibile

ottenuto da fonti rinnovabili quali oli vegetali e grassi animali, analogo al gasolio derivato dal petrolio.

Biogas→ è una miscela di vari tipi di gas, composti principalmente da metano, prodotti dalla fermentazione

batterica in anaerobiosi (assenza di ossigeno) dei residui organici provenienti da residui vegetali o animali.

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Le piante vengono utilizzate anche come fonte rinnovabile di materiali di costruzione e vestiario. Per

esempio, il cotone o il lino.

Piante medicinali→ vengono utilizzate in circa il 40% dei farmaci. Vista la grande richiesta di piante

medicinali, alcune di esse sono state portate all’estinzione. Ad oggi vengono coltivate in bioreattori.

CARATTERISTICHE DELLE PIANTE

➔ Autotrofismo fotosintetico: per cui è indispensabile la clorofilla, H₂O, CO₂ e luce;

➔ Immobilità:

➔ Immobilità: Il suo “cibo” (CO₂) è distribuito uniformemente nell’ambiente ed è sufficiente costruire

un apparato assorbente ed uno traspirante. La diffusione è tanto più veloce quanto maggiore è la

superficie attraverso la quale le molecole possono diffondere.

TAPPE EVOLUTIVE

➔ Organismi unicellulari (procarioti ed eucarioti): possono essere singoli, mobili o immobili, oppure in

colonie;

➔ Organismi pluricellulari, inizialmente colonie, successivamente specializzazione:

• Compare il tallo (scarsa specializzazione)→ corpo vegetativo di piante inferiori (come alghe

e funghi) non differenziato in radici, fusto e foglie.

• Compare il cormo (specializzazione)→ Tipicamente la cellula vegetale si differenzia per

assumere forma e funzione diversa all’interno dell’organismo adulto costituendo gli organi

tipici di una pianta: le radici,

il fusto e le foglie.

Accrescimento indefinito→ conquista di una

posizione migliore.

AUTONOMIA TRA GLI ORGANI→ Non c’è

bisogno di risposte veloci come negli animali:

risposte agli stimoli lente e localizzate dovute

al solo sistema ormonale (non esiste un

sistema nervoso). Presenza di pochi ormoni

con attività tessuto specifica.

ADATTAMENTO PASSIVO ALLE INFLUENZE ESTERNE→ per esempio, in inverno ed in estate il metabolismo

può ridursi quasi a zero; dormienza nei semi e nelle gemme. Questo è un fenomeno diverso dal letargo

animale. →

Scelta della materia prima dalla quale partire per tutte le sintesi, obbligatoriamente un composto del C

La scelta è caduta su una molecola di carbonio, la CO₂, una molecola piccola, allo stato di massima

ossidazione e quindi stabile, facilmente reperibile, ma molto difficile da organicare e scarsa nell’ambiente

sia gassoso che acquatico. 6CO₂→ C₆H₁₂O₆

COMPOSIZIONE ARIA ATMOSFERCA

• Azoto (78,084%)

• Ossigeno (20,946%)

• Altri gas

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Scelta della fonte di energia indispensabile per costruire materia organica partendo da materia

inorganica→ La scelta è caduta su di una fonte extraterrestre, proveniente dal sole: la luce. Per la sua

utilizzazione le piante hanno dovuto inventare una sostanza ed un apparato capace di catturarla e

convertirla in energia chimica (di legame): la clorofilla ed il cloroplasto.

Le strutture che fanno fotosintesi devono realizzare il più esteso ed intimo rapporto con l’ambiente esterno

per far sì che tutte le cellule verdi catturino CO2 e luce, ed occorre che siano tutte ben rifornite di H2O.

Queste esigenze hanno guidato e guidano tutta l’evoluzione degli organismi vegetali: progressivo

potenziamento dell’efficienza fotosintetica.

Tappe evolutive delle piante:

• Specializzazione→ da molecolare a istologica (da procariotica a eucariotica); cloroplasto,

mitocondri. La maggior parte delle reazioni avviene nel plastidio.

• Pluricellularità→ l’individuo è fatto da più cellule. È graduale, causa separazioni delle funzioni in

cellule, tessuti e organi diversi.

• Aumento progressivo della superficie→ per catturare più CO₂. Da forme sferiche unicellulari a

forme complesse, anche all’interno di un organismo (es. parenchima a palizzata).

Tra gli organismi più antichi troviamo le alghe azzurre, procarioti con specializzazione molecolare. Si sono

poi evoluti a livello istologico→ all’inizio si ha un unico cloroplasto grande che occupa tutto il lume

cellulare; ad oggi sono tanti e piccoli (fino a 80). Sono mobili (si spostano a seconda della quantità di luce

che c’è).

Tutte le alghe sono talliformi.

Le epatiche sono gli organismi più antichi, poi i muschi, i funghi, le felci, tra le spermatofite (prima

gimnosperme, semi nudi non all’interno di un frutto, angiosperme, che si dividono in monocotiledoni e

dicotiledoni, in base al n. di foglioline embrionali).

Embriofite: piante che presentano un embrione, che diventa zigote dopo la fecondazione.

➢ Cornofite o tracheofite

➢ Tallofite

Viene abbandonato l’ambiente acquatico e si inizia a colonizzare l’ambiente terrestre→ si passa da un

ambiente omogeneo ad uno eterogeneo (sia da un punto di vista fisico sia da un punto di vista chimico).

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Una pianta che vive nell’ambiente deve inventarsi sistemi meccanici di sostegno, quelle acquatiche no,

possono anche spostarsi con la corrente.

Spostandosi da un ambiente favorevole (acqua) a uno meno favorevole (terra) è stata una scelta

importante, che ha portato ad un ulteriore specializzazione per adattarsi al nuovo ambiente. Hanno

sviluppato la resistenza alla sete, alle alte intensità luminose (raggi UV), pressione osmotica, patogeni

(funghi, batteri, nematodi)→ per vincere queste sfide è aumentata la complessità cellulare, la complessità

dell’espressione genica e la comparsa dei metaboliti specializzati (vecchi metaboliti secondari).

Cicli metagenetici

Si sono enormemente modificati in contemporanea all’evoluzione delle piante. Sono di 3 tipi:

• Aplonte→organismo aploide (n). se avviene una mutazione non c’è altro allele che può sopperire→

la modificazione si manifesta sempre, indipendentemente dal gene recessivo o dominante. Non è

idoneo alla vita sulla terra, vivono in ambiente omogeneo.

• →

Aplodiplonte strutture pluricellulari o individui sia aploidi, sia diploidi. Non si distingue

morfologicamente la generazione aploide o quella diploide.

• Diplonte→ come l’uomo (organismo diploide; 2n). Riservato a pochi organismi acquatici.

Generazione aploide→ gametofito (muschi e piante meno evolute)

Generazione diploide→ sporofito (dalle felci in poi)

Gametofito→ sia in angiosperme, sia in gimnosperme→ polline.

Meiosi

Due divisioni cellulari:

• Sintesi dei cromosomi

• Sintesi dei cromatidi

Ciclo aplonte

Per capire che ciclo stiamo osservando bisogna

cercare due cose: gamia e meiosi.

• La gamia avviene dopo la fusione dei

gameti, da cui si forma lo zigote (2n): va

incontro immediatamente a meiosi, da

cui produce 4 cellule ed ognuna va

incontro a mitosi e produce un

organismo→ queste sono spore,

gametofito. Sul gametofito si formano le

strutture che producono i gameti, detti

gametangi. I gameti che si fondono tra loro e non vanno incontro a meiosi. Non si ha alternanza di

generazione.

Ciclo aplo-diplonte

Si parte dalla gamia: i gameti si fondono e si forma lo zigote, che non va incontro a meiosi, ma a mitosi,

producendo lo sporofito. Su di esso avviene la meiosi, attraverso strutture idonee per produrre le spore→

sporangi. Dopo avviene meiosi da cui si formerà il gametofito. Si ha alternanza di generazione.

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Ciclo diplonte

Dalla gamia, i gameti producono uno zigote (2n), si divide per meiosi e forma lo sporofito→ sporangi, poi

per meiosi le spore, che si trasformano immediatamente in gameti. Manca la generazione gametofitica.

Emersione dall’acqua→ le epatiche hanno struttura laminare aploide, verde, poco o niente differenziata.

L’uscita è avvenuta per migliorare la fotosintesi, rimangono attaccate al suolo perché non hanno sviluppato

strutture che li permettono di sopravvivere al di fuori di essa. Vivono in ambienti umidi e ombrosi. Grande

innovazione→ lo sporofito è quasi tutto sporangio, ma viene sollevato dal suolo, le spore vengono disperse

dal vento→ si può colonizzare un terreno a pochi metri di distanza. Si riproducono anche per via vegetativa

e non solo sessuale.

I gametangi sono sia femminili (arcogonio), sia maschili (anteridi)→ fecondazione→ embrione→ meiosi→

spore→ divisione→ gametofito pianta verde)→ due linee separate (maschile e femminili)→gametangi→

gameti maschili e gameti femminili.

Sulle epatiche (mono evolute dei muschi) si trovano delle

strutture sferiche dette propaguli→ può essere

disseminata e dare origine a una nuova pianta→ ciclo

vegetativo.

Ciclo dei muschi→ hanno una forma ad alberino, con

foglioline: la pianta verde è il gametofita.

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Ciclo vitale muschio

I muschi hanno migliorato la capacità di dispersione delle spore e aumentato la distanza tra gametofito e

sporangio per migliorare la dispersione.

Nelle pteridofite si vedono strutture specializzate, con cellule specifiche per la conduzione (acqua dalle

radici alle foglie; linfa elaborata stoccata nelle radici) per la crescita della pianta; si sollevano dal terreno

nell’aria e si disperdono.

Il ciclo delle felci→ gli sporangi vengono riuniti in gruppi (sori), possono essere protetti da una membrana

detto indusio. Dalla germinazione delle spore, attraverso meiosi si forma una struttura fatta a cuore detta

protallo (è la generazione aploide). Su di esso si formano i gametangi (archegonio e cellula uovo). Vivono

giusto in tempo per riprodursi. La cellula uovo, dopo fecondazione, forma lo zigote ….. la pianta è lo

sporofito perché deriva da divisioni mitotiche. Le foglie si chiamano fronde perché si possono allungare e

crescere. Sono verdi e fanno fotosintesi, nell’epidermide inferiore si formano gli sporangi (nudo o coperto

dall’indusio) e attraverso meiosi diventano spore che vengono disperse nell’ambiente.

Le fronde possono essere semplici o composte. Nella parte inferiore si trovano i sori.

• Tassonomicamente possono essere divisi in molti gruppi. Slide 2 pag.21

Nelle felci avviene la comparsa dei tessuti specializzati e il ribaltamento del ciclo genetico (la pianta è lo

sporofito).

GIMNOSPERME

Ci sono diversi raggruppamenti:

• Cicadee

Le Cycas revoluta sono piante a sessi separati, sono piante dioiche. Si riconoscono dai marker molecolari e

la pianta maschile presenta fiori maschili e la pianta femminile il fiore femminile. Sono spermatofite (le più

antiche). Nella nostra zona esistono solo coltivate.

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Presentano diverse caratteristiche primitive come gli spermatozoidi flagellati mobili. Sono a crescita

estremamente lenta, sono però in grado di fare simbiosi con alghe azzurre (cianobatteri), i quali sono

azotofissatori e tale azoto viene convertito in azoto organico. le strutture riproduttive sono rappresentate

da foglie ridotte