Concetti Chiave
- La teoria dell'endosimbionte suggerisce che i plastidi derivino da un cianobatterio fagocitato, evolutosi in organelli fotosintetici con una significativa riduzione del genoma originale.
- I plastidi contengono geni principalmente coinvolti nell'apparato fotosintetico e necessitano di proteine trasferite dal genoma nucleare per funzionare correttamente.
- I mitocondri, sede della respirazione cellulare, presentano una struttura dinamica e un genoma mitocondriale vegetale di circa 200 kb, variabile con la differenziazione cellulare.
- I perossisomi, presenti in tutti gli organismi, svolgono reazioni di ossidazione e sono fondamentali nelle cellule vegetali fotosintetiche.
- I corpi oleosi si formano dal reticolo endoplasmatico e sono stabilizzati dalla proteina oleosina, prevenendo fusioni con altri corpi lipidici.
Indice
Teoria dell'endosimbionte
- 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).
Quali sono le funzioni del plastidio?
-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.
Struttura dei mitocondri
- 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.
Funzioni metaboliche specializzate
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.
Reazioni di ossidazione
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.
Accumulo di lipidi nei semi
- 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.
Formazione dei corpi oleosi
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.
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 la base della teoria dell'endosimbionte?
- Quali sono le principali funzioni del plastidio?
- Qual è la struttura dei mitocondri e la loro funzione principale?
- Come si accumulano i lipidi nei semi?
- Come si formano i corpi oleosi nelle cellule vegetali?
La teoria dell'endosimbionte suggerisce che un cianobatterio ancestrale sia stato fagocitato da un ospite eucariotico, evolvendo poi nella cellula eucariotica fotosintetica, con un significativo riarrangiamento del DNA (più di 1.2 miliardi di anni fa).
I plastidi, derivati dal cianobatterio ancestrale, svolgono funzioni cruciali per l'apparato fotosintetico e la trascrizione/traduzione, con molti geni trasferiti nel genoma nucleare per la loro funzionalità.
I mitocondri, sede della respirazione cellulare, presentano una membrana esterna liscia e una membrana interna fortemente estroflessa, formando creste. Il loro genoma mitocondriale vegetale è di circa 200 kb e il numero di copie diminuisce con l'età cellulare.
Nei semi, in particolare quelli oleosi, si accumulano lipidi grazie agli enzimi del ciclo dell'acido gliossilico, che convertono i grassi di riserva in zuccheri, traslocati poi ai germogli in crescita.
I corpi oleosi si formano gemmando dalle membrane del reticolo endoplasmatico e sono circondati da un monostrato fosfolipidico con la proteina oleosina, che stabilizza l'oleosoma e previene fusioni indesiderate con altri corpi.
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