Biologia vegetale

COMUNICAZIONE TRA LE CELLULE

La parete secondaria è formata quasi esclusivamente da fibrille di cellulosa (60-70% al 90-95% del peso secco,

con tessitura parallela molto stretta, altrimenti non starebbe in piedi). Matrice: emicellulosa. 14

Parete primaria si distende facilmente.

Tipi di tessitura della parete secondaria

Tessitura parallela fibrosa si trova nelle cellule che andranno a costituire delle fibre

- Tessitura parallela anulata (nei tessuti di conduzione)

- Tessitura parallela elicoidale

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MODIFICAZIONI DELLA PARETE SECONDARIA

(parte più importante perché più consistente)

Cutinizzazione: modificazione che avviene a livello delle cellule epidermiche. Al poso della matrice

- viene infiltrata cutina (molecola a lunga catena formata da acidi grassi più o meno esterificata,

altamente idrofobica). Sulle foglie l’acqua scorre perché c’è la cutina. La cutina impartisce

impermeabilizzazione sia da acqua che da gas, ma lascia passare la luce (es. nelle foglie)

Mineralizzazione: arricchimento con carbonato di calcio o con biossido di silice (ci si taglia con l’erba).

- Il ruolo di queste modificazioni è la difesa passiva delle piante (es. grano funzione di tipo strutturale

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perché la spiga morta viene tenuta eretta grazie a questa modificazione in modo che disperda i semi

con il vento, mais, ortica).

Suberificazione: è una deposizione di strati di suberina al posto della parete secondaria. La suberina

- è un polimero di acido cinnamico esterificato con acidi grassi, è un ESTERE, è altamente impermeabile

ai gas, all’acqua e alla luce. La troviamo nelle cortecce degli alberi e delle radici oppure nella buccia

della patata.

Lignificazione: modificazione fatta con lignina. La lignina è un polimero complesso formato da acido

- coniferilico, acido sinapico, alcool cumarico. È un polimero auto-assemblante. È un’infiltrazione di

lignina tra le microfibrille di cellulosa, fa una struttura durissima. Oltre all’impermeabilizzazione

conferisce caratteristiche come compattezza e resistenza. Tessuti con parete molto lignificata sono i

tessuti meccanici, lo sclerenchima (della noce di cocco), o nei tessuti di conduzione come il legno.

Gelificazione: componente di matrice molto sviluppata, sintetizzati degli etero-polisaccaridi tipo

- mucillagini (è avido di acqua, la trattiene e la rilascia pianino, se la rilascia). Esempi sono l’aloe o

piante del deserto. Questa modificazione ha importanza in farmacia per le creme idratanti.

Pigmentazione: modificazione rara, impregnazione con sostanze pigmentate (flobafeni rosso,

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- flavoni giallo e tannini marrone). Si trovano nelle pareti delle cellule dei legni pregiati (es.

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mogano, ebano). Infiltrazione di queste molecole al posto della matrice, servono per proteggere la

cellula, impediscono ai funghi di attaccare la parete. Nelle piante, la parte più scura del tronco viene

chiamata durame e qui è presente questa modificazione.

IMPORTANZA FARMACEUTICA DELLA PARETE

Cotone idrofilo si ricavano da una pianta chiamata Gossypium, è il pelo accessorio del frutto, sono

- cellule morte. Esistono due tipi di cotone: idrofilo (vanno tolti i lipidi) e idrofobo (quello grezzo)

Acido alginico: dalle mucillagini alghe brune (fucus e sargassum) si ricava l’acido alginico usato in

- farmacia come emulsionante, stabilizza le emulsioni, eccipiente. 15

Agar agar: da alghe rosse, usato come addensante, eccipiente ed emulsionante in cosmetica, ma

- anche in campo alimentare per il gelato. Componente base per colture di cellule. Favorisce la

cristallizzazione dell’acqua in microcristalli.

Gomme: spesso usati come eccipienti, lassativi meccanici ed emulsionanti. È una componente

- patologica della parete (es. incenso, gomma arabica)

Mucillagini: polisaccaridi avidi di acqua, lassativi meccanici, antidiarroici, decongestionali come la

- malva. Aloe vera come emolliente per uso esterno, l’uso lassativo non è dovuto alle mucillagini.

Cutina: sostanza grassa molto pregiata.

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IL VACUOLO

È un comparto cellulare pieno di liquido (acqua soprattutto) ed avvolto da una sola unità di membrana (un

doppio strato fosfolipidico) chiamato tonoplasto. Ci sono moltissimi trasportatori perché c’è un grande

traffico di molecole, sali e ATP verso il vacuolo. Solitamente occupa circa il 30 % del volume, ma nelle cellule

altamente specializzate occupa fino al 90% dello spazio. Nascono da processi di differenziazione di altri sistemi

membranosi. Ci sono due teorie:

Reticolo endoplasmatico rugoso perde i ribosomi e le vescicole si fondono insieme, formando il

- vacuolo. (più probabile)

Il reticolo endoplasmatico liscio si avvolge su sé stesso a gomitolo, si fondono e rimane solo la

- membrana esterna.

Come si differenzia il vacuolo: nella cellula giovane (di tipo meristematica) ci sono i provacuoli, tanti piccoli

vacuoli che si ingrandiscono e si fondono prima in due o tre vacuoli, poi in uno unico. La cellula a destra è un

parenchima clorofilliano (della foglia).

FUNZIONI DEL VACUOLO

OSMOTICA

Il processo di osmosi avviene attraverso uno stretto

semipermeabile (=lascia passare solo il solvente). Date due

soluzioni con diversa concentrazione, l’acqua si sposterà da A a

B finché le due soluzioni avranno la stessa concentrazione o

finché la forza peso non impedirà il processo. Pressione osmotica

= pressione che occorre applicare ad una soluzione (B) per

impedire che avvenga il processo di osmosi.

Invece la diffusione avviene con un setto permeabile, fra due

soluzioni con diversa concentrazione, il soluto si muove verso

quella con concentrazione più bassa. 16

:

a) supporto meccanico In una soluzione isotonica la cellula resta la stessa; in un ambiente ipertonico,

grandi quantità di acqua escono dalla cellula e si raggrinzisce; in un ambente ipotonico la cellula si

gonfia e può anche scoppiare. Tutto ciò avviene per osmosi. Per quanto riguarda la cellula vegetale,

se è in ambiente ipertonico grandi quantità di acqua escono e la membrana plasmatica si raggrinzisce

(plasmolisi) mentre la parete resta integra. In ambiente

ipotonico, entra tanta acqua, ma la cellula non scoppia

perché c’è la parete, la pressione del citoplasma contro la

parete viene chiamata pressione di turgore. La pressione di

tutte le cellule insieme gonfia i tessuti ed è grandissima. Le

piante hanno sempre cellule turgide in condizioni normali.

[l’erba del prato sta eretta grazie alla pressione di turgore]

b) Forza motrice per la distensione cellulare: il vacuolo è sempre in pressione,

ha sempre turgore. La parete primaria è morbida perché ha una tessitura

fogliata solo sui lati, mentre nelle altre ha una tessitura di tipo parallelo

luminoso, dove la pressione di turgore non trova resistenza si dilata. Il ruolo

del vacuolo è fondamentale per la crescita cellulare. Nella parte alta

dell’immagine c’è una cellula meristematica, mentre in quella bassa c’è la

cellula adulta.

c) Forza motrice per l'apertura e chiusura degli stomi: gli

stomi sono aperture regolabili a livello dell’epidermide

delle foglie. Le due cellule che lo formano sono chiamate

cellule di guardia e il buco si chiama rima stomatica e le

cellule che circondano la guardia si chiamano cellule

compagne. La rima stomatica può essere aperta o chiusa. Ciò accade mediante una pompa potassio

(con uso di ATP) vengono pompati dentro il vacuolo tanti ioni K+ e l’acqua per osmosi entra dentro il

vacuolo, la rima stomatica si apre. Al contrario, se si pompano fuori gli ioni K+, l’acqua esce e la rima

si chiude. Questo succede perché la parete sulla rima stomatica è più spessa e rigida, quando si

gonfiano, lo fanno verso la parte più morbida, aprendosi. Questo meccanismo è importante perché

quando la pianta ha molta acqua gli stomi sono aperti per far entrare CO , ma si chiudono quando la

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pianta deve risparmiare acqua. (guarda immagine libro)

LIMITAZIONI DELLA MASSA CITOPLASMATICA

Le piante devono avere ottimo rapporto superficie-volume. Per questo, quando le cellule sono molto grandi,

tutti gli organuli vengono schiacciati contro la parete grazie al vacuolo. Così c’è ottimo scambio fra esterno

ed organuli (es. cloroplasti si spostano verso l’esterno). È grazie al vacuolo che le cellule vegetali hanno

raggiunto dimensioni elevate. 17

PH E OMEOSTASI

Visto che il vacuolo occupa tanto spazio, è responsabile dell’omeostasi, cioè dell’equilibrio dei sali,

dell’acqua, dei soluti, ma anche del pH. Il pH è regolato grazie a soluzione tampone formati da acidi deboli

(acido organico debole e relativo sale) presenti dentro il vacuolo. Di norma il pH del vacuolo (circa 5/6) è più

acido del resto del citoplasma (circa 7).

RISERVA

Il vacuolo è l’organulo di riserva preferenziale di tutta la cellula vegetale. La

composizione chimica del vacuolo è: acqua, ioni inorganici, acidi organici (es.

acido malico, acido succinico), carboidrati (monosaccaridi tipo glucosio,

disaccaridi tipo saccarosio, polisaccaridi ma non c’è amido, c’è inulina che è

un fruttosano), amminoacidi liberi, enzimi idrolitici e metaboliti secondari. Nel

vacuolo si trovano degli inclusi solidi, ad esempio, i cristalli di ossalato di

calcio. In grosse quantità l’acido salico è tossico, per cui viene neutralizzato

sotto forma di ossalato di calcio, in diverse piante precipita in diverse forme:

sabbia cristallina (atropa belladonna), le druse (stramonio), rafidi sono

cristalli allungati (scilla, pianta cardiotonica), cristallo prismatico (es. nel

giusquiamo). I cristalli di ossalato di calcio sono un carattere diagnostico per

l’identificazione delle piante.

Il vacuolo può anche essere una riserva proteica, soprattutto a

livello dei frutti e dei semi. Ad esempio, sotto il tegumento

esterno della cariosside del frumento (chicco di grano) è

presente lo strato aleuronico e sotto lo strato aleuronico trovo

l’amido. Il glutine è una proteina presente nello strato

aleuronico che serve alla panificazione del pane, forma una

rete. Lo strato aleuronico è costituito da granuli di aleurone,

che sono dei piccoli vacuoli specializzati nell’accumulo di

sostanze proteiche nella matrice. All’interno sono presenti

anche un cristalloide, un globoide, poi tutto è avvolto da un

tonoplasto. Il globoide è formato da fitina, un sale dell’acido inositol-esafosforico. I sei gruppi fosforici sono

utili per gli acidi nucleici e per gli ATP, quindi agisce da riserva. Il cristalloide invece è ricco di proteine. I

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