Appunti di Biologia vegetale

RE

è una rete di membrane ripiegate su loro stesse che formano cavità (cisterne) in cui

si accumulano le proteine. può essere rugoso, dove si trovano i ribosomi e dove

avviene la sintesi proteica, oppure liscio dove avviene la sintesi lipidica, la

modificazione di proteine e il metabolismo dei carboidrati.

apparato del golgi

è un insieme di membrane lisce atte alla conservazione e al trasporto di

macromolecole. è diviso in un lato cis ricevente proteine e lipidi dal RE in cui si

formano le macromolecole, e un lato trans in cui maturano e vengono esocitate nella

membrana citoplasmatica.

mitocondri

sono la sede del sistema respiratorio della cellula e la sua centrale energetica. sono

delimitati da due membrane, la più interna delle due forma delle invaginazioni dette

creste mitocondriali riempite di un liquido detto matrice mitocondriale in cui

avvengono le reazioni di produzione di atp.

perossisomi

contengono enzimi in grado di catalizzare le reazioni di formazione di h2o2 e di

scinderla in h2o e o2 quando c’è un eccesso. possono utilizzare o2 per scindere gli

acidi grassi per essere utilizzato come energia nella respirazione cellulare.

strutture peculiari vegetali

plastidi

Capitolo 3: Citologia 5

NB: cromoplasti e amiloplasti possono convertirsi in cloroplasti se lasciati alla luce.

cloroplasti:

i più importanti, sono simili a procarioti come strutture e rientrano nella teoria

endosimbiontica assieme ai mitocondri.

contengono la clorofilla, pigmento verde, e altri enzimi e molecole che permettono la

fotosintesi. sono costituiti da due membrane lisce, al cui interno esiste un ulteriore

sistema di membrane dette tilacoidi, strutture appiattite e impilate in grana, deputate

alla fotosintesi. essi sono immersi in una matrice fluida chiamata stroma che

contiene il dna del cloroplasto, ribosomi 70s, enzimi, e amido primario (che viene poi

idrolizzato perché ostacolerebbe la fotosintesi).

cromoplasti:

contengono i pigmenti che colorano fiori e frutti, oppure rappresentano la forma

senescente dei cloroplasti (ad esempio conferiscono il colore alle foglie in autunno).

non oresentano il sistema tilacoidale. contengono carotenoidi disciolti in goccioline

lipidiche (plastoglobuli).

leucoplasti:

Capitolo 3: Citologia 6

plastidi incolori che immagazzinano amido (amiloplasti) a livello di organi di riserva

(radici, tuberi, rizomi), proteine (proteinoplasti), o lipidi (lipidoplasti).

vacuolo

contribuisce al mantenimento dell’omeostasi. sono vescicole ripiene di liquido detto

succo vacuolare, circondate da una membrana detta tonoplasto.

il tonoplasto è assimetrico: accumula glicoproteine verso l’esterno, predominano

glicolipidi sui fosfolipidi, contiene acquaporine.

tra le varie funzioni:

escretrice di sostanze di rifiuto o dannose

difensiva grazie ai metaboliti secondari

riserva, possono contenere

acqua

metaboliti secondari, acidi organici, sali minerali, glucidi il forma liquida

granuli di aleurone (proteine di riserva) es. semi

cristalli di ossalato di calcio (carattere diagnostico) es. sabbia cristallina nella

genziana, prismi nella liquirizia, druse nella cannella

digestiva idrolitica (come i lisosomi, assenti in piante e funghi)

distensione cellulare

mantenimento della pressione osmotica

parete cellulare

ha funzione protettiva, idroretentrice, strutturale.

si forma già durante la divisione cellulare, quando avviene la citodieresi delle

vescicole provenienti dal golgi rilasciano nel fuso mitotico del materiale amorfo

(emicellulose e pectine) che si accumulano nella zona della piastra cellulare

dividendo il fuso mitotico in due porzioni di fragmoplasto. grazie ai microtubuli la

piastra si allunga e riesce a raggiungere le membrane e a dividere le due cellule.

i diversi strati che la costituiscono sono: piastra cellulare, lamella mediana, parete

primaria, parete secondaria.

Capitolo 3: Citologia 7

lamella mediana

divide fisicamente le cellule, è lo strato comune tra due cellule adiacenti: le tiene in

contatto fisicamente all’interno dei tessuti. è costituita dal materiale amorfo di cui

sopra.

parete primaria

tipica delle cellule in accrescimento, deve assecondare le dimensioni del vacuolo

man mano che cresce pertanto deve essere elastica. è costituita da materiale

amorfo prevalente sul materiale fibrillare, la cellulosa, sintetizzata a livello della

membrana dal complesso della cellulosa-sintasi, è disposta a tessitura dispersa

ovvero in maniera disordinata.

nell’allargarsi gli spazi vuoti vengo riempiti da altro materiale amorfo permettendole

di mantenere sempre lo stesso spessore.

parete secondaria

irrobustisce la parete una volta che la cellula ha finito di crescere.

la robustezza le deriva da un’alta componente di cellulosa che è disposta a tessitura

parallela su 3 strati concentrici ortogonali fra loro. il primo è il più esterno, il secondo

quello più spesso, il terzo e più interno, a volte detto anche parete terziaria, non è

sempre presente.

la sua sintesi è uguale alla parete primaria con l’unica differenza nella disposizione

ordinata delle fibre di cellulosa.

punteggiature

sono interruzioni della parete che creano canali di comunicazione fra le cellule

(plasmodesmi). possono talvolta essere attraversati da filamenti di RE (desmotubuli,

filamenti fibrosi).

modificazioni della parete

1. lignificazione: tipica del fusto e dei rami, conferisce maggiore durezza e

resistenza grazie alla lignina (polimero fenolico) che sostituisce il materiale

amorfo in un processo continuo che porta la cellula ad una progressiva

diminuzione del proprio lume fino a portarla alla morte programmata, funzionale

all’irrobustimento del fusto.

2. suberificazione: modificazione data dalla suberine, sostanza grassa che si

insinua negli spazi vuoti della cellula (plasmodesmi compresi). la cellula muore

Capitolo 3: Citologia 8

isolando l’interno dagli attacchi patogeni e moderando le escursioni termiche.

3. cutinizzazione: realizzata da cutina, sostanza che ricopre l’esterno delle parti più

giovani della pianta. è idrofobica ma consente passaggi gassosi. effetto

coibentante ma tipico dei periodi primaverili, estivi e autunnali. è grassa e

talvolta ricoperta ulteriormente da cere.

4. mineralizzazione: a seguito dell’introduzione di sali minerali nella pianta

(tipicamente silicati o carbonati) le pareti si incrostano e ne vengono aumentate

durezza e affilatezza. hanno proprietà remineralizzanti (es equiseto).

Capitolo 3: Citologia 9

Chapter 4: Metabolismo

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il metabolismo è l’insieme di reazioni chimiche che avvengono dentro la cellula al

fine di procurarle energia.

queste reazioni prevedono l’interazione di vari substrati (reagenti) che, grazie

all’intervento di diverse proteine, enzimi, ed energia, vengono trasformati nei prodotti

desiderati (vettori energetici, ATP).

l’energia di partenza che viene immessa nel sistema è energia luminosa che viene

usata poi per produrre molecole organiche, le quali servono a produrre vettori

energetici. quest’energia giunge alla sua forma finale sotto forma di calore e viene

emessa dalla cellula alla fine del ciclo.

l’energia solare viene prima trasformata in zucchero tramite la fotosintesi, e poi

questo zucchero convertito in atp tramite respirazione cellulare.

respirazione cellulare e fermentazione

il primo step è la liberazione delle sostanze nutritive: le sostanze e gli zuccheri

vengono principalmente accumulati sotto forma di amido che deve essere digerito

per arrivare al composto più semplice, il glucosio.

il glucosio è la molecola più energetica che entra nel ciclo di respirazione cellulare e

produce numerose molecole di atp, ma anche lipidi e proteine possono entrare in

questo processo di traformazione.

fasi:

1. glicolisi

Chapter 4: Metabolismo 1

la glicolisi è il processo di scissione del glucosio in due -2ATP per rottura

molecole di piruvato. +4 ATP, + 2NADH

questa reazione avviene nel citoplasma. da qui può totale: 2ATP,

prendere due strade: 2NADH

fermentazione se l’ambiente è privo di ossigeno: il

piruvato non entra nel mitocondrio e va incontro alla

fermentazione alcolica nelle piante (piruvato instabile,

perde co2, diviene acetaldeide, nadh viene usato per

trasformarla in etanolo poiché tossica per le cellule),

o nella fermentazione lattica negli animali (piruvato

viene ridotto in lattato da nadh con formazione di

acido lattico).

respirazione cellulare se l’ambiente cellulare

contiene ossigeno il piruvato entra nel mitocondrio e

la respirazione procede come di seguito.

2. ossidazione del piruvato

qui perde una molecola di co2 e si lega all’enzima a,

divenendo acetilcoenzima a

3. ciclo di krebs

in matrice mitocondriale si innesca un complesso ciclo di

reazioni chimiche, con perdita di co2 e produzione di

numerosi vettori energetici: 3 nadh, 2 fadh2, 1 atp (per

ogni molecola di acetilcoenzima a)

4. fosforilazione ossidativa

a livello della membrana mitocondriale interna grazie a

fadh2 e nadh viene creato un gradiente di ioni h+ nello

spazio intermembrana grazie all’intervento dell’atp-sintasi.

il gradiente genera un flusso spontaneo di protoni che

viene poi sfruttato dalla stessa proteina per produrre atp.

fotosintesi

Chapter 4: Metabolismo 2

la fotosintesi è un processo tramite il quale vengono sintetizzate molecole organiche

a partire da energia luminosa.

6co2 + 12h2o → c6h12o6 + 6o2+ 6h2o

(*luce)

pigmenti e radiazioni

la luce consiste di radiazioni luminose possono essere di alte frequenze e basse

lunghezze d’onda o viceversa, le ultime hanno un’energia più elevata.

per essere assorbite dalle cellule è necessaria la presenza di molecole specifiche, i

pigmenti, ciascuno caratterizzato da un proprio spetto di assorbimento.

clorofilla a: 400-450 (viola, blu), 620-700 (arancio, rosso) → non assorbe il verde

perciò la vediamo verde

clorofilla b: supporta la clorofilla a

carotenoidi: 400-520 (viola, blu, verde) → non assorbono giallr, arancio e rosso

perciò le vediamo di quel colore

in particolare ciò che appare verde sono i tilacoidi i quali contengono i pigmenti

fotosintetici, soprattutto la clorofilla.

molecola di clorofilla:

nucleo porfirinico (testa): struttura ciclica che complessa uno ione mg, è

responsabile dell’assorbimento di luce solare perciò rappresenta la parte attiva

della molecola. capace di inserirsi nelle membrane dei tilacoidi.

fitolo (catena idrocarburica): permette l’ancoraggio della molecola nelle

membrane dei tilacoidi.

fotosistemi