Appunti completi del corso di Fisiologia vegetale

Formazione di zuccheri monosaccaridi e disaccaridi

Ricordiamo che il flusso di energia sul nostro pianeta prevede origine dai fotoni emessi dal sole, la domanda che ci si pone è come il prodotto della fotosintesi, cioè la PGAL, possa essere la principale forma di energia chimica di tutti gli esseri viventi? La PGAL è convertita dalle cellule vegetali in un carboidrato molto versatile, il glucosio; la conversione avviene grazie a una serie di reazioni biochimiche sequenziali ben coordinate. Le cellule vegetali dei parenchimi clorofilliani sono provvisti di un abbondante numero di cloroplasti che svolgono fotosintesi dove, essa stessa, fornisce energia alle cellule vegetali:

• a breve termine, come ATP e NADPH
• a medio termine, come saccarosio e glucosio, zuccheri stabili per poterli traslocare a tutti gli organi della pianta
• a lungo termine, come l'amido che può essere conservato sotto forma di granuli

La PGAL è quindi il primo prodotto della fotosintesi.

Il trasporto dell'acqua è un processo legato a degli aspetti chimico-fisici dell'acqua stessa, dove quest'ultima ha peculiarità di base e caratteristiche fondamentali; l'acqua è un costituente di tutti gli organismi viventi in concentrazioni differenti nelle diverse porzioni dell'organismo vegetale stesso, a partire dalle cellule, tessuti, organi e apparati. Tutti gli organismi, a partire dai batteri e dai microorganismi fino alle forme di vita più complesse, sono basati sull'acqua dove variano le percentuali nei vari organi e tessuti; nella granella di mais, essendo un seme, ha un contenuto di acqua basso aggirandosi tra il 5/10% essendo strumento riproduttivo delle piante devono superare condizioni particolari annuali, dove in primavera si ha una produzione di frutti e fiori rigogliosi, ma in inverno i semi stessi devono pur "proteggersi" dalle avversità esterne tendendo a evitare il deterioramento mediante.

essiccamento con percentuale di acqua quasi nulla; nelle radici di carota abbiamo una percentuale di acqua che si aggira intorno all'80/85%; negli ortaggi come lattuga e cicoria abbiamo un incremento ulteriore della quantità di acqua arrivando al 95%.

L'importanza dell'acqua nella vita delle piante è fondamentale, di fatto costituisce tra il 70% e il 95% di ogni cellula vegetale, consente il trasporto di linfa grezza e linfa elaborata, interviene in processi principali metabolici, come la fotosintesi, determina il turgore cellulare dove le piante erbacee sfruttano tale fenomeno per mantenere la propria stazione eretta, inoltre è fondamentale per le colture agrarie e rientra nei fondamentali cicli biogeochimici. L'acqua è il fattore più limitante per la produttività agricola e delle biomasse di tutti gli ecosistemi naturali e antropizzati (come un bosco); le grandi civiltà sono sorte sulle sponde dei fiumi per l'importanza.

che l'acqua riveste per l'uomo relativamente a tutti i suoi usi civili, agricoli e industriali, come gli egizi, babilonesi e civiltà cinesi, partendo da luoghi con grandissime disponibilità dell'acqua, tendendo ad essere anche un fattore assai pericoloso dove alcune popolazioni nel deserto della Atacama vivono in condizioni con precipitazioni azzerate scoprendo successivamente delle mummie le quali presentavano neonati morti precocemente a causa proprio dell'area dove accrescevano con presenza di acqua diluito con arsenico provocando intossicazione accumulandosi negli organi provocando la morte decimando popolazioni già in vite primarie; l'arsenico era presente a causa dei suoli i quali accumulavano veleni mediante dilavamento a partire dalle montagne trasferendolo fino all'acqua a valle di cui si fornivano le popolazioni presenti.

Nel grafico è evidente quanto l'acqua abbia potuto contribuire nell'accrescimento delle

Possibilità di instaurare numerosi legami a idrogeno; ha inoltre proprietà termiche fondamentali: elevato calore specifico, elevato calore latente di evaporazione, elevata tensione superficiale e elevata coesione. Si parla di elevata tensione superficiale nell'interfaccia aria-acqua, di elevata coesione dettata da legami a idrogeno, elevata capacità di adesione sulle superfici che bagna; nell'immagine C l'acqua in funzione dell'idrofobiita o idrofilicità è in grado di determinare una differenza tipologia di angolo, che si acuto a superfici idrofiliche o angolo ottuso a superfici idrorepellenti, nell'epidermide ad esempio essendo un tessuto composto da cere, quali cutina e cere cuticolari, è estremamente idrofobico e le gocce di acqua si dispongono in modo particolare formando angoli ottusi.

L'acqua è un solvente eccellente per la maggior parte di ioni e composti, inoltre definita come solvente universale.

incui vanno in soluzione tutti i composti idrofili diffondendo in essa; una soluzione inoltre diffonde in acqua in base al proprio gradiente di concentrazione e in relazione al tempo secondo la legge di Fick

FATTORI CHE CONTRIBUISCONO AL POTENZIALE IDRICO:

• concentrazione o attività: la concentrazione di acqua nelle piante non varia di tanto, anzi, soprattutto con l'aggiunta di soluti (e con variazione di temperatura) la concentrazione non è importante per la diffusione dell'acqua nelle piante
• temperatura: l'acqua allo stato liquido diffonde da zone calde a zone fredde
• pressione: nelle piante è estremamente importante perché esistono forti differenze di pressione in tessuti diversi
• concentrazione dei soluti: l'acqua diluisce i soluti presenti in una soluzione, passa da una soluzione meno concentrata a una più concentrata (suoli argillosi, importanti per l'assorbimento dei soluti)

MOVIMENTO DELL'ACQUA ATTRAVERSO LE

MEMBRANE: L'OSMOSI

La diffusione di sostanze nelle cellule avviene per osmosi e non per diffusione passiva in quanto le cellule sono provviste di una membrana che è semipermeabile e molto selettiva permettendo il passaggio dei soluti spesso con un dispendio di energia sottoforma di ATP; le cellule sono come degli osmometri e l'acqua diffonde secondo potenziali di concentrazione dal più alto al più basso in quanto attraversa abbastanza facilmente la membrana plasmatica essendo molto piccola e polare, inoltre il suo ingresso/uscita dalla cellula è favorita da specifici canali finemente regolati detti acquaporine.

IL POTENZIALE DELL'ACQUA

La termodinamica ci dice che l'acqua si sposta secondo un potenziale chimico, ovvero l'energia libera per mole, ma difficile da stimare; l'acqua si sposta sempre da un punto a elevata energia verso un punto a bassa energia, a questo punto possiamo stimare l'energia dell'acqua? Si, e si

misura mediante il calcolo del potenziale idrico: storicamente l'acqua viene misurata come volume, quindi il potenziale chimico dell'acqua riferito al volume di una mole di acqua non è altro che il rapporto dell'energia dell'acqua sul volume: L'unità di misura di Psi è Jmol alla -1/m3 mol alla -1 e quindi J m3, ma J= N x m e quindi Jm3= N x m alla -2= Pa= Psi, in conclusione diremo che l'unità di misura di Psi è la pressione, di conseguenza le unità di misura sono Bar, Mega,Pascal e le Atmosfere; Psi è una quantità relativa e viene espresso tra Psi dell'acqua in un dato stato e Psi dell'acqua pura, nelle stesse condizioni di temperatura e pressione (25 gradi e 0 atm); lo Psi dell'acqua pura è pari a 0 e, come per le reazioni chimiche, l'acqua quindi si sposta da uno Psi maggiore a uno Psi minore.

In un sistema osmotico ci sono due componenti importanti:

Il potenziale di pressione (Psi p) e il potenziale osmotico (Psi π) sono due misure del potenziale idrico di un sistema.

Il potenziale idrico è una grandezza che indica la disponibilità di acqua in un sistema e dipende da diversi fattori, tra cui la pressione e la concentrazione di soluti.

Il potenziale di pressione (Psi p) è legato alla pressione idrostatica esercitata dall'acqua all'interno di un sistema. Esso può essere positivo o negativo a seconda della direzione del flusso dell'acqua.

Il potenziale osmotico (Psi π) è legato alla concentrazione di soluti all'interno di un sistema. Esso dipende dalla differenza di concentrazione tra due soluzioni separate da una membrana semipermeabile.

Il potenziale idrico totale (Psi tot) è dato dalla somma del potenziale di pressione e del potenziale osmotico.

I valori del potenziale idrico possono variare a seconda delle condizioni ambientali e delle caratteristiche del sistema considerato. Ad esempio, in una pianta, il potenziale idrico può essere influenzato dalla presenza di radici, dalla traspirazione e dalla concentrazione di soluti nel suolo.

È importante comprendere il potenziale idrico per capire come l'acqua si muove all'interno di un sistema e come questo influisce sui processi biologici.