Cellula eucariote vegetale, approfondimento membrana plasmatica, trasporti

Cellule vegetali

Le cellule vegetali non hanno bisogno di desmosomi per irrobustirsi, perché sono fornite di parete cellulare, la quale però isolerebbe le cellule impedendo loro di comunicare. Per questo motivo, le cellule vegetali necessitano di connessioni funzionalmente equivalenti alle giunzioni comunicanti delle cellule animali.

I plasmodesmi sono canali larghi da 20 a 40 nanometri che attraversano le pareti di cellule adiacenti connettendone il citoplasma. Le membrane plasmatiche di cellule adiacenti sono quindi continue le une con le altre grazie ai plasmodesmi. Molti di essi contengono una struttura membranosa cilindrica, il desmotubulo.

I plasmodesmi generalmente permettono alle molecole e agli ioni, ma non agli organuli, di passare da una cellula all’altra attraverso le aperture. Il movimento di ioni attraverso i plasmodesmi fa sì che nei vegetali si abbiano deboli segnali elettrici. Mentre i canali delle giunzioni comunicanti hanno un diametro fisso, le cellule vegetali sono in grado di dilatare i canali dei plasmodesmi.

Tutte le cellule eucariotiche vegetali hanno

Parete cellulare

• Parete cellulare: la cellulosa circonda la membrana plasmatica; è rigida, costituita da cellulosa, dà forma e protezione alla cellula.
• È prodotta nel citoplasma e poi viene escreta all’esterno.
• È definita anche come matrice extracellulare, ma differisce dalla cellula animale nella composizione chimica di questa matrice extracellulare in quanto è costituita da cellulosa.
• Le micro fibrille di cellulosa vengono sintetizzate dalla cellulosa sintetasi e secrete nello spazio extracellulare.
• Nei vegetali la parete cellulare si forma nel momento in cui la cellula deve dividersi, infatti non avviene la citodieresi perché la parete è rigida e non può dividersi.
• La cellula vegetale per dividersi crea un tramezzo fatto da actina, si forma una piastra proteica che divide le cellule, e le vescicole sintetizzate dall'apparato di Golgi si dispongono lungo queste piastre e andranno a formare la lamella mediana.
• L'insieme della parete primaria, che è molto elastica, costituita da cellulosa, pectina, acqua, emicellulosa, glicoproteine, lipidi. Qui le fibrille di cellulosa sono disperse e formano un reticolato, che permette l'accrescimento della cellula vegetale, fino a quando le estensine, gli ioni calcio e il pH neutro o basico stabilizzano la parete primaria e non la fanno più crescere; parete secondaria, che è più resistente, ed è costituita da tre strati a tessitura parallela di fibrille di cellulosa, significa che le fibrille di cellulosa sono parallele l'uno accanto all'altro e formano tre strati che sono perpendicolari tra di loro, rendendo così la superficie impermeabile. A garantire la disposizione delle fibrille è la direzione dei microtubuli all'interno del citoplasma; e della lamella mediana, che è costituita da sostanze proteiche, le pectine, lunghe catene di acido poligalatturonico, galattosio in cui OH è stato sostituito con COOH, costituiscono la parete definitiva di una cellula vegetale.
• Lamella mediana, parete primaria e parete secondaria presentano delle punteggiature attraverso cui si inseriscono i plasmodesmi.
• I plasmodesmi semplici: sono dei semplici pori, che non sono ostruiti e permettono il passaggio di sostanze.
• I plasmodesmi areolati: presentano delle valvole che regolano l'apertura e la chiusura.
• Queste punteggiature metteranno in comunicazione il simplasto, l'insieme di tutti i protoplasti.
• Protoplasti = cellula vegetale senza parete.
• La parete primaria si accresce in distensione perché deve permettere l'accrescimento delle cellule, mentre la parete secondaria si accresce nel senso spessore perché deve rinforzare la struttura interna delle cellule.
• La parete secondaria può subire l'aggiunta di sostanze che le conferiscono delle determinate caratteristiche: lignificazione, lignina dà più resistenza; suberificazione, suberina dona impermeabilità; cutinizzazione, cutina dona difesa; cerificazione, cere donano impermeabilità; mineralizzazione, gelificazione, facilitare l'assorbimento di acqua; pigmentazione.

Plastidi

I plastidi si differenziano in base alla funzione che dovranno svolgere in:

• 1) Cromoplasti: contengono pigmenti colorati. In particolare i carotenoidi che conferiscono colore giallo, rosso o arancione. Le arance non mature sono verdi perché stanno facendo la fotosintesi. Le arance mature diventano arancioni perché i cloroplasti hanno finito di fare la fotosintesi e si sono trasformati in cromoplasti che contengono il betacarotene.
• I frutti rossi sono rossi perché il colore glielo danno le cianidrine che sono idrofobe, infatti se mi macchio con la mora non se ne va.
• Si possono formare anche per invecchiamento dei cloroplasti.
• Il cromoplasto diventa amiloplasto, quando il frutto matura sempre di più e diventa dolce.
• 2) Leucoplasti: sistema di doppia membrana che nello stroma accumulano sostanze di riserva.
• Come gli amiloplasti che immagazzinano amido secondario, nelle cellule come le patate. Le patate esposte alla luce diventano verdi, perché i leucoplasti diventano cloroplasti, la patata fa fotosintesi e produce energia per fare germogli.
• Si trovano in parti della pianta non esposti alla luce: come nelle radici, nei semi.
• Elaioplasti: accumulano lipidi e possono contenere gocce di olio nell’oleosoma, quando si rompe esce l’olio.
• Nelle olive, che prima sono verdi e poi iniziano a sbiancare, i cloroplasti si convertono in elaioplasti che contengono acido oleico, un acido grasso che si forma dopo che con la fotosintesi l’oliva è cresciuta e la restante energia la usiamo per creare l’acido grasso.
• Proteoplasti: accumulano proteine, in particolare proteine cristallizzate come nei legumi.
• Contenuti anche nei semi vegetali, come la soia dalla quale faccio olio di soia e proteine.
• 3) Cloroplasti: nelle piante destinate alla fotosintesi. Il cuore dell’insalata, quello più tenero, è di colore bianco perché contiene plastidi, man mano che ci si allontana dal cuore le foglie dell'insalata diventano sempre più verdi perché i plastidi si differenziano in cloroplasti che hanno assorbito la luce, essendo esposte, e hanno assunto il colore verde.
• Se copro la lattuga, e non faccio passare la luce, anche le foglie esterne diventeranno bianche perché i cloroplasti involvono in plastidi, non essendoci la luce la fotosintesi non può avvenire.
• Quando la clorofilla si degrada restano i pigmenti carotenoidi, che prima erano mascherati dalla clorofilla, che difendono la pianta dalla troppa luce altrimenti si brucia. Più le foglie sono scure più contiene carotenoidi.
• 4) Ezioplasti: sono plastidi che non sono riusciti a evolversi in cloroplasti e sono rimasti in uno stadio immaturo, privo di clorofilla.
• 5) Proplastidi: sono i plastidi indifferenziati.

Cloroplasti

• Cloroplasti: sono organuli che trasformano l’energia luminosa in energia chimica del glucosio e altri carboidrati, fotosintesi clorofilliana: luce + H2O + CO2 = glucosio + O2.
• Contengono pigmenti verdi, tutto ciò che è verde ha cloroplasti, la clorofilla che intrappola l’energia luminosa per la fotosintesi. Contengono anche pigmenti carotenoidi, pigmenti gialli e arancioni, che assorbono la luce nei fotosistemi 1 e 2.
• Sono costituiti da membrana interna, che contiene un liquido, lo stroma in cui sono immersi dischi appiattiti chiamati tilacoidi, sacchetti membranosi, sede della fase luminosa, che tutti insieme si impilano e costituiscono i grana, e membrana esterna, separate da uno spazio.
• Contengono inoltre ribosomi e DNA propri, nel nucleoide, e si riproducono autonomamente.
• Fotosintesi: durante la fase luminosa, il glucosio prodotto da tessuto fotosintetico nei cloroplasti deve essere trasportato a tutta la pianta, e l’eccesso di tale glucosio viene conservato in forma di granuli di amido primario nei cloroplasti. Nella fase oscura l’amido primario viene usato e scomposto. Prima il glucosio viene isomerizzato in fruttosio, poi glu + fru = saccarosio riversato nella linfa e portato a tutti i tessuti periferici. Quando arrivano negli organi di riserva, come nelle radici, viene immagazzinato nei leucoplasti sotto forma di amido secondario, amilosio + amilopectina, quello che poi assumiamo quando mangiamo le patate.
• Abbiamo cloroplasti a nastro o a stella, la loro disposizione serve ad utilizzare al meglio l’esposizione ai raggi solari e aumentare l’efficienza del processo fotosintetico.

Vacuoli

Vacuoli: cavità acquose all’interno della cellula con funzione di demolizione delle sostanze nutritive o tossiche, come i lisosomi nella cellula vegetale; immagazzinamento di sostanza di riserva e di acqua. La membrana del vacuolo è il tonoplasto che conferisce turgore alla pianta, in quanto riempiendosi di acqua spinge la parete cellulare e si allarga.

Plasmodesmi

Plasmodesmi: piccoli canali che forando la parete cellulare permettono alle cellule vegetali di comunicare fra loro scambiandosi acqua e altri