Botanica 1

BATTERI

Hanno una parete di tipo Gran negativo (membrana esterna di peptidoglicano), sono sempre unicellulari e possono vivere come cellule singole o riuniti in colonie di forme diverse da tondeggianti a filamentose.

Possono vivere allo stato libero oppure in simbiosi con alghe, funghi, briofite, felci, gimnosperme e angiosperme. Si trovano in tutti gli ambienti terresti - oceani, acque dolci, suolo, sorgenti termali, ambienti estremi. Il DNA circolare si trova libero nel citoplasma. Sono assenti mitocondri e cloroplasti.

Si trovano numerose strutture tilacoidi, membranose, chiamate contenenti clorofilla e altri pigmenti fotosintetici necessari a catturare l'energia solare per la sintesi degli zuccheri. Sono batteri fotosintetici, evolutivamente antichi con una grande adattabilità. Gli organismi che hanno prodotto per primi l'ossigeno atmosferico come scarto della fotosintesi ossigenica. Per la fotosintesi, i cianobatteri non utilizzano solo quella parte dello

spettro visibile (piante→verdi) grande adattabilità all’ambiente e maggiore efficienza.Oltre alla clorofilla a, possiedono altri pigmenti fotosintetici, in particolare le ficobiline (tra cuila ficocianina, azzurro), la ficoeritrina (rossa) e l’alloficocianina. Queste strutture sonoficobilisomiorganizzate in organizzate in = strutture con 300/400 molecole di cromoforo checatturano e trasportano la luce al centro di reazione.8 fissazione dell’azoto →I cianobatteri sono in grado di effettuare la trasformare l’azotoatmosferico (N2) in azoto ammoniacale (NH e NH ), rendendolo disponibile alle forme di4+3vita vegetali.Vengono utilizzati nell’agricoltura sostenibile per diminuire la fertilizzazione, assorbireminerali pesanti e aumentare la resa in proteine.Spesso però la presenza troppo elevata di cianobatteri, per esempio negli acquari, puòessere un problema. →Vengono quindi contrastati tramite allelopatia allelochimici

prodotti da piante o alghe. L'eccessivo apporto di nutrienti (in particolare fosforo e azoto) favorisce l'abbondante crescita di differenti specie di cianobatteri, micro e macro-alghe. Le condizioni climatiche ideali per i cianobatteri sono temperature di 10-30°C, assenza di vento, basse pressioni, assenza di turbolenza delle acque. Ammassi galleggianti molto vistosi detti scums o schiume, di colore variabile dal verde brillante fino al rosso mattone, indicano la presenza abbondante di cianobatteri: non è indice di inquinamento perchè sono presenti naturalmente, però se superano i 100.000 cellule/ml devo essere prese delle misure nelle acque di balneazione (tossine da morte cellulare: vietata balneazione se le tossine superano i 25ug/ml). Spirulina - fonte preziosa di proteine: in percentuale ne contiene tra il 60% e il 70% in sostanza secca. È quindi un'alternativa proteica da proporre a soggetti che presentano carenze nutrizionali. L'aspetto

Interessante è che la spirulina contiene quasi tutti gli amminoacidi essenziali. (Non contiene però vitamina B12).

L'azoto è il gas maggiormente presente nell'atmosfera (N2), ma le piante non riescono ad utilizzarlo. Esistono quindi i batteri azotofissatori appartenenti al genere Rhizobium (16 specie). Si insediano nelle radici dell'ospite nei tipici noduli radicali delle leguminose (soia, pisello, fagioli, trifoglio, erba medica).

Sono batteri chemioautotrofi diazotrofi (traggono energia da sostanze inorganiche) che vivono nei noduli delle radici delle leguminose. Utilizzano l'azoto atmosferico e lo trasformano, tramite l'enzima nitrogenasi, in sostanze azotate biologicamente più utili (ammoniaca/ammonio).

La reazione di azotofissazione può essere ridotta come segue:

N2 + 8H+ + 8e- + 16ATP → 2NH3 + H+ + 16ADP + 16Pi

Sono necessari 16 ATP per ogni 2NH3.

La zona interna dei noduli è rossa per la

presenza di emoglobina: lega l'ossigeno per la respirazione e limita i suoi livelli evitando che la nitrogenasi venga inattivata. È una molecola simbiontica il gruppo EME è sintetizzato dal batterioide, mentre la parte globinica è prodotta dalla cellula vegetale. Si formano quindi caratteristici tessuti vascolari che si sviluppano proprio all'interno dei noduli radicali. Rapporto simbiontico tra genere Rhizobium e leguminose a rapido accrescimento. I Rhizobium cedono alla pianta il 90% dell'azoto fissano e secernono alcuni aa nel terreno. La pianta fornisce invece carboidrati (energia), proteine e minerali. All'interno delle cellule vegetali, i Rhizobium subiscono mutamenti di forma e dimensione (x30 volte), differenziano la struttura azoto-fissatrice, si avvalgono di una membrana plasmatica di origine vegetale e si trasformano in batteroidi iniziando il rapporto simbiotico che comporta un controllo da parte della pianta nella loro.

riproduzione.

Quando la pianta muore (e con essa anche i batteri simbionti), le grandi quantità di composti azotati che si sono accumulate dentro tali microrganismi vengono rilasciate nel terreno, che perciò riceve un apporto di azoto supplementare e certamente di gran lunga superiore a quello che può essere ottenuto dalla semplice degradazione dei soli tessuti vegetali morti. (Per questo spesso si utilizzano le leguminose a rotazione nell'agricoltura).

La fissazione dell'azoto si compie in modo efficiente soltanto finché è possibile la fotosintesi da parte delle piante ospiti. Qualora questa venga impedita per lungo tempo, i microrganismi presenti nei noduli radicali possono addirittura trasformarsi in agenti patogeni ed invadere i tessuti dell'ospite fino a provocarne la morte.

La simbiosi non è un contratto vincolante le colonie batteriche meno produttive possono indurre la pianta a ridurre il flusso di nutrienti e risorse.

Verso i batteri. Questo porterà poi alsoffocamento e al deterioramento dei noduli poco efficienti. Piante con popolazioni miste di batterioidi possono invece selezionare quelle più performanti.

Il nodulo simbiontico è costituito da cellule ingrossate del batteroide azotofissatore e dall'accumulo di amiloplasti tra le cellule meristematiche (totipotenti) della radice. La sezione del nodulo permette di capire se c'è attività azoto-fissatrice o no.

Il colore rosato, aree o macchie di colore bianco o verde sono indice della presenza del complesso legemoglobina: avviene la fissazione dell'azoto.

Il nodulo appare completamente non avviene la fissazione ma sono presenti comunque batteroidi (errata comunicazione molecolare - biologica tra batteroide e pianta che ha bloccato il rapporto di simbiosi mutualistica. Grigio o marrone: se il nodulo appare di colore non avviene la fissazione dell'azoto e anche i batteroidi sono morti. È quindi in corso un processo di degradazione.

NUTRIMENTO

La capacità di procurarsi dall'ambiente esterno sostanze in grado di fornire energia e materiale costitutivo (aggiungere o sostituire massa). Nessun organismo è completamente indipendente dall'ambiente esterno. Ognuno introduce sostanze e le modifica ottenendo energia e materia.

Autotrofi

Introducono sostanze inorganiche per produrre molecole organiche. Sono in grado di sintetizzare le proprie molecole organiche a partire da

sintesi delle sostanze costitutive più semplici. (Animali, funghi, organismi unicellulari)pianteSi tratta di alcuni organismi unicellulari fotosintetici la fonte di energia per le reazioni di sintesi è la luce solare. Organismi chemiosintetici catturano l'energia liberata da particolari reazioni chimiche per attivare i loro processi vitali, anche in assenza di luce (batteri che vivono sul fondo degli oceani).LA FOTOSINTESI energia solare Processo biochimico anabolico che cattura l'energia solare consentendo così alle cellule di sintetizzare le proprie biomolecole come il glucosio e liberare ossigeno. 6CO2 + 6H2O + energia solare → C6H12O6 + 6O2 Le radici fissano la pianta al terreno e sono la sede di assorbimento. Il fusto garantisce sostegno e conduzione. Nelle foglie avviene l'attività sintetica. La fotosintesi clorofilliana è il processo di

La produzione primaria di composti organici a partire da sostanze inorganiche è nettamente dominante sulla Terra. Trasforma 155 x 10 kg di CO9 2 in biomassa/anno e cattura 100 terawatt (6 volte il fabbisogno della civiltà umana).

Il processo fotosintetico avviene all'interno dei Cloroplasti, che si presentano generalmente come dischi piatti del diametro di 2-10 µm e spessi circa 1mm.

Fase luminosa: tilacoidi, nei catena di trasporto dielettroni che sfrutta la luce per produrre energia sotto forma di ATP.

Fase oscura: stroma, nel Ciclo di Calvin contrasformazione del carbonio inorganico CO2 in carbonio organico. La fase oscura NON avviene solo di notte ma è contemporanea alla fase luminosa. In realtà avviene sempre in presenza di luce: alcuni enzimi sono attivati dalla luce (RuBisCO), senza luce si ha meno ATP e NADPH e gli stromi sono chiusi.

Respirazione cellulare: le sostanze prodotte saranno necessarie per la che porta alla liberazione di energia. Consiste in una serie di processi chimici che convertono i composti organici in CO2 e H2O, rilasciando energia.

di controllo, sequenze ripetute, ecc.). La cellula vegetale è caratterizzata da alcune particolarità rispetto alla cellula animale. Ad esempio, presenta una parete cellulare rigida composta principalmente da cellulosa, che conferisce resistenza e sostegno alla pianta. Inoltre, contiene cloroplasti, organelli responsabili della fotosintesi, che permette alle piante di produrre il proprio cibo utilizzando l'energia solare. I cloroplasti contengono clorofilla, il pigmento verde responsabile della fotosintesi. La cellula vegetale è inoltre dotata di una grande vacuola centrale, che svolge diverse funzioni, tra cui il mantenimento della pressione osmotica e il deposito di sostanze di riserva.