Appunti esame botanica

La cellula vegetale

Differenze tra cellula animale e cellula vegetale

La cellula vegetale è molto simile alla cellula animale, sono eucariotiche ed entrambe sono provviste di: membrana plasmatica, citoplasma e nucleo. La cellula vegetale a differenza della cellula animale è molto più grande e provvista di parete cellulare, quest’ultima conferisce forma alla cellula, uno o più vacuoli ed i plastidi. Invece esclusivi della cellula animale sono lisosomi e centrioli.

Cellula vegetale nello specifico

Membrana cellulare

La membrana cellulare è la barriera semipermeabile che circonda il citoplasma, possiede una struttura lipoproteica a mosaico fluida formata da due strati di fosfolipidi tra i quali sono incastonate le proteine (interne, esterne e globulari) in modo da regolare lo scambio di sostanze. Un fosfolipide è composto da una testa idrofila e due code idrofobe. Comportandosi da mosaico fluido fa sì che tutti i suoi componenti abbiano una certa libertà di movimento in modo da consentire il continuo modellamento e manutenzione dei componenti stessi e la funzionalità della membrana: divisione cellulare, endocitosi, esocitosi. Definita, semipermeabile o selettiva, infatti filtra tutti i soluti intenti a passare attraverso di essa.

Complesso del Golgi

La cellula produce delle sostanze di scarto che vengono riversate nel dittiosoma (o complesso del Golgi). Il complesso del Golgi è un insieme di vescicole che nelle cellule animali ha funzione di espellere le scorie, mentre nella cellula vegetale le conserva nei vacuoli.

Reticolo endoplasmatico

È un complesso di cisterne appiattite che racchiudono delle sostanze gelatinose, coinvolto in numerose funzioni cellulari tra cui produzione e controllo delle proteine, se presenta i ribosomi vuol dire che la cellula è in fase di divisione e viene chiamato reticolo endoplasmatico rugoso, se non ne presenta viene chiamato reticolo endoplasmatico liscio.

Ribosomi

I ribosomi sono particelle di ribonucleoproteine, questi entrano nel nucleo della cellula per copiare le informazioni e codificarle all’esterno. Promuovono la sintesi delle proteine enzimatiche che a loro volta consentono l’accrescimento delle cellule figlie.

Microtubuli

I microtubuli sono delle piccole cisterne appena sotto la membrana plasmatica, queste sono di natura proteica e si avvalgono di diverse funzioni, quali: sostenimento della membrana plasmatica e della forma della cellula, trasporto di organelli, formazione fuso mitotico per orientare i cromosomi nelle nuove cellule figlie verso i poli opposti. Hanno vita breve di 10 minuti circa.

Mitocondri

I mitocondri svolgono la respirazione cellulare, quindi sono di vitale importanza per essa, sono formati da un doppio involucro di due membrane, rispettivamente una esterna e una interna, quest’ultima forma le creste mitocondriali all’interno dei mitocondri stessi, immerse in una matrice. In realtà è un organulo autosufficiente, avendo il proprio DNA (mtDNA), ma pur essendo indipendente è al servizio della cellula in modo da permetterle la respirazione.

Vacuoli

La cellula vegetale non ha dei lisosomi di degradazione (come la cellula animale) bensì possiede i vacuoli che assumono la funzione lisosomiale. Il vacuolo è una vera e propria cisterna colma di succo vacuolare, delimitata dalla sua membrana: il tonoplasto. Nei vacuoli si accumulano anche le sostanze colorate (accumulo di pigmenti), inoltre svolge la regolazione osmotica (perdendo ed accumulando H₂O), funzione di riserva e funzione litica. Al suo interno vi si trova una matrice ricca di soluti e di sostanze di scarto della cellula vegetale, i succhi del vacuolo innalzano il potenziale osmotico della cellula stessa. Nelle fasi giovanili della cellula vi si possono trovare uno o più vacuoli di piccole dimensioni, man mano che la cellula cresce e diventa adulta, i piccoli vacuoli si uniranno in un unico vacuolo molto grande.

Plastidi

I plastidi sono organuli tipici delle piante in grado di svolgere la fotosintesi clorofilliana, rendendo così la pianta un organismo autotrofo. I plastidi si dividono in: cloroplasti, cromoplasti e leucoplasti.

• Cloroplasti effettuano la fotosintesi clorofilliana, essendo provvisti di clorofilla (pigmento verde delle foglie capace di assorbire l’energia luminosa e di permettere alle piante di realizzare la fotosintesi) un cloroplasto è composto da una doppia membrana, una interna e una esterna, granuli di amido, una matrice di natura acquosa e i grana a loro volta formati da tilacoidi e tilacoidi intergrana che tiene insieme i grana. Inoltre, i cloroplasti rendono i tessuti del tipico colore verde delle piante.
• Cromoplasti, invece, assumono un colore diverso del verde, si trovano nelle cellule epidermiche, soprattutto nei fiori e nei frutti. Alcuni cromoplasti provengono dai cloroplasti, che raggiungendo la maturità cambiano colore e non assolvono più alla funzione fotosintetica, un esempio lampante sono i frutti che cambiano colore in base alla maturità, questo appunto perché sono composti da cromoplasti.
• Leucoplasti non hanno pigmento, di solito tendono al bianco, quindi si trovano nelle radici e nei tessuti non fotosintetici delle piante. La sua funzione principale è di riserva, e quando esaspera la funzione di immagazzinazione scorte diventa amiloplasto (amido come contenuto principale).

Questi tre organuli non si trovano mai contemporaneamente in una cellula unica.

Parete cellulare

La parete cellulare è una componente esclusiva delle cellule vegetali, le sue principali funzioni sono: protezione della cellula, conferire forma alla cellula, bilancio della pressione osmotica del succo cellulare. Tuttavia, non funge da barriera di protezione in quanto può essere attraversata da qualsiasi sostanza idrofila o idrofoba. La formazione della parete è strettamente collegata alla divisione cellulare, i polisaccaridi che servono per la parete cellulare, sono sintetizzati nel citoplasma dal reticolo endoplasmatico rugoso e poi trasportati a ridosso della membrana plasmatica grazie al complesso del Golgi, in questo modo le cellule a ridosso della membrana plasmatica iniziano a dividersi, durante i primi stadi della divisione vi si presenta il fragmoplasto e la formazione di microtubuli che sposteranno i cromosomi alle periferie delle cellule, per la formazione della parete cellulare si forma un setto di separazione, all’interno del quale vi si trova la lamella mediana.

Le due cellule figlie, durante l’accrescimento embrionale, costruiscono per loro conto una sottile parete cellulare a ridosso della membrana, chiamata parete primaria (formata da emicellulosa e matrice), quindi accrescimento per intuscepzione delle lamelle. Quando le cellule accrescono, per raggiungere le dimensioni della madre, la parete accresce per distensione, e una volta che la cellula raggiunge le sue dimensioni finali, questa provvede a rafforzarsi ulteriormente incrementando lo spessore della parete, costituendo così la parete secondaria, apponendo dall’interno altre lamelle di polisaccaridi, infatti mentre per la parete primaria si parla di accrescimento per intuscepzione, per quanto riguarda la parete secondaria vi si presenta l’accrescimento per apposizione. Nelle cellule adulte dei tessuti meccanici nei tessuti vascolari (vasi, trachee, tracheidi) oltre a parete primaria e secondaria vi è anche la parete terziaria, questa contiene: uno strato S1 a contatto con la parete primaria, uno strato intermedio S2, uno strato interno S3 e uno strato verrucoso che deriva dalle incrostazioni dei residui del citoplasma, questo si deposita prima della morte della cellula.

Incrostazioni parete cellulare

Alcune cellule, in formazione del tessuto che vanno a formare, sono impregnate da sostanze specifiche. Queste sostanze sono: cutina, cuticola, suberina, lignina e Sali minerali.

• La cutina, essendo una sostanza idrofoba, conferisce impermeabilità alla cellula, rendendola molto cerosa. La cuticola impregna i tessuti vegetali e le cellule vive.
• La suberina è una sostanza molto simile alla cutina, infatti anche essa è impermeabile, questa sostanza è usuale ritrovarla nelle cellule morte, come ad esempio nelle cellule della corteccia.
• La lignina è anch’essa una sostanza idrofoba, ricca di fenoli, questa impregna le pareti cellulari che costituiscono i tessuti meccanici ed i tessuti di conduzione, se il processo di impregnazione è totale porterà la cellula alla morte, poiché andrà ad interrompere i canali plasmodesmici impregnandoli.
• L’impregnazione di Sali minerali invece è tipica delle graminacee.

I tessuti

I tessuti vegetali si dividono in: meristematici primari e secondari, tegumentali, parenchimatici, secretori, meccanici e conduttori. Il tessuto è un insieme di cellule aggregate tra di loro sin dalla nascita, queste sono cimentate dalla lamella mediana e sono provviste di una propria parete, così da comunicare attraverso i plasmodesmi. Le piante costituite da tessuti prendono il nome di cromofile, ogni tessuto si avvale di una specifica funzione.

Tessuti meristematici

I tessuti meristematici sono composti da cellule meristematiche simili tra loro, con una parete cellulare molto sottile, vacuoli molto piccoli, non vi sono plastidi, bensì piccoli organuli che hanno il compito di effettuare la fotosintesi, cellule ricche di ribosomi (infatti sono cellule in intensa attività mitotica). I tessuti meristematici sono ricchi di ribosomi perché il loro compito è quello di rinnovarsi in continuazione, infatti sono distribuiti negli apici delle radici e dei germogli, per questo motivo sono anche detti tessuti apicali. Man mano che la pianta cresce, i tessuti crescono con essa, ed alcuni sono destinati ad evolversi in tessuti adulti, e quando la pianta raggiungerà la maturità solo gli apici resteranno meristematici. Vi sono diversi tipi di meristema: meristema apicale del fusto (gemme), meristema apicali delle radici e meristema laterali. I meristemi apicali sono detti primari, perché derivano dall’embrione. I meristemi secondari derivano dalle cellule già differenziate, che in un secondo tempo riacquistano la capacità di dividersi.

Tessuti adulti

Le cellule meristematiche accrescono per due diverse strade: divisione embrionale o accrescimento. La divisione embrionale non avrà mai fine, la cellula si dividerà sempre, mentre l’accrescimento (distensione cellulare) avviene nei tessuti in cui le cellule smettono di dividersi e si differenzieranno in cellule adulte. Una cellula diventa adulta quando, crescendo, raggiunge il suo limite, così oltre alla parete primaria si formerà la parete secondaria, perdendo la possibilità di dividersi e specializzandosi nella funzione specifica del tessuto che va a costituire. Le cellule embrionali non sono provviste di parete secondaria.

Tessuti tegumentali

I tessuti tegumentali si trovano in prossimità dell’epidermide, sono costituiti da cellule a contatto tra loro tale da evitare la formazione di spazi intercellulari, di solito è un tessuto monostratificato. Il compito di questa tipologia di tessuti è la protezione delle cellule interne, quindi i plastidi non si evolveranno ed il compito principale sarà del vacuolo, il quale attraverso un’attività virifrangente favorisce il passaggio dei raggi luminosi attraverso il tessuto tegumentale così da permettere ai tessuti sottostanti la fotosintesi clorofilliana. È possibile che il tessuto si impregni di cutina o cuticola (tanti strati di cutina).

Nel caso dell’epidermide di una foglia, l’epidermide quindi si presenta priva di cloroplasti, protettiva in funzione agli strati di cutina di cui si impregna, essendo quindi un’aggregazione di cellule cerosa a causa della cutina che la impregna, la respirazione sarebbe nulla se non fosse per gli stomi. Gli stomi, sono formate da due cellule di guardia, le uniche cellule epidermiche ricche di cloroplasti, quindi capaci di effettuare la fotosintesi. Tra le due cellule di guardia vi è un’apertura (detta rima somatica) regolata da queste, apertura che regola lo scambio di gas. L’apertura e la chiusura delle cellule di guardia è determinata dall’acqua circostante. Essendo cellule in intensa attività mitotica, richiamano acqua al loro interno, inturgidendosi, la parete ventrale (più spessa) oppone resistenza al rigonfiamento e si inarca, determinando così l’apertura dello stoma. La parete dorsale (più sottile) asseconda l’inarcamento della parete ventrale. Questo processo accade quando vi è luce o quando si abbassa la concentrazione di CO₂ all’interno della foglia. Gli stomi se dovessero impregnarsi di suberina (sughero) morirebbero e si evolverebbero in lenticelle (piccola apertura bianca su un fusto non verde) sempre aperte favorendo lo scambio gassoso.

Tessuti meccanici

I tessuti meccanici sono costituiti esclusivamente da cellule adulte più o meno allungate con una parete cellulare rafforzata, con la funzione di sorreggere il peso della pianta e sorreggerla. Le cellule del tessuto meccanico, in funzione del luogo in cui si trovano, subiscono diversi tipi di impregnazione, cutina per quanto riguarda la parete cellulare e la lignina che impregna le cellule a partire dall’interno a partire dai nuclei di lignificazione. Se tutto intorno ai nuclei di lignificazione si impregnasse, tale fenomeno porterebbe la cellula a morte certa, formando così lo sclerenchima.

• Il collenchima è formato da cellule vive, tessuti elastici che assecondano l’allungamento delle pareti erbacee offrendo resistenza al piegamento di esse. In questo caso il tessuto è impregnato da lignina che non occlude i plasmodesmi. Le pareti dei collenchimi sono povere di cellulosa ma ricche di materia gelatinosa della matrice, per questo è un tessuto molto elastico. I tessuti collenchimi si trovano in prossimità delle foglie, offrendo sostegno alle nervature di esse.
• Lo sclerenchima, invece, è formato da cellule morte, la lignificazione interessa tutta la parete cellulare e la cellula stessa, occludendo anche i canali plasmodesmici non permettendo più alle cellule continuità citoplasmatica (interruzione scambi di sostanze). Le sclereidi sono le cellule dello sclerenchima, queste sono tondeggianti e subendo la lignificazione, muoiono. All’interno dello sclerenchima è possibile trovare anche le fibre sclerenchimatiche, piccoli aghi che donano robustezza al fusto, orientandosi lungo l’asse del fusto.

Tessuti conduttori

I tessuti conduttori consentono lo sviluppo del trasporto dei liquidi attraverso gli organi della pianta, questi sono formati sia da cellule vive che da cellule morte. I tessuti conduttori si dividono principalmente in xilema e floema.

• Lo xilema (legno) è composto da cellule morte che hanno subito l’impregnazione di lignina, queste cellule si aggregano in vasi robusti dentro il quale avviene il trasporto della linfa grezza, dalle radici alle foglie. Dato che la forte traspirazione dovuta al flusso della linfa richiama continuamente acqua, è necessario che le pareti dei vasi siano impregnate di lignina, così da evitare il collasso dei vasi.
• Il floema (libro), è costituito da vasi composti di cellule vive impregnate di una parziale lignificazione, ciò conduce acqua verso gli spazi intracellulari, e di conseguenza con continuo aumento della pressione cellulare. Il floema trasporta la linfa elaborata dalle foglie verso le radici della pianta. Tuttavia, l’impregnazione di lignina dei vasi non sarà mai totale, vi si trovano alcuni canali liberi attraverso i quali acqua e Sali minerali possono spostarsi da un vaso all’altro.

Le trachee (vasi aperti) sono composte da numerose cellule sovrapposte l’una sulle altre, mentre le tracheidi (vasi chiusi) sono composti da cellule allungate con all’interno un piccolo canale all’interno del quale si muoverà la linfa.

Tessuti secretori

I tessuti secretori sono tipici soprattutto dei peli secretori e dei canali secretori come, ad esempio, i canali resiniferi e laticiferi. L’organismo vegetale elimina una gran quantità di sostanze, sia allo stato gassoso che in soluzione, infatti il secreto può riversarsi sia all’interno della cellula che all’esterno di essa in base alla direzione dei peli secretori.

Tessuti parenchimatici

Al di sotto dell’epidermide vi si trovano i tessuti parenchimatici, fondamentali per la pianta. Questi sono costituiti da cellule vive, possono essere sia di origine primaria che secondaria quindi potrebbero riacquistare la loro capacità di dividersi. In base alla loro funzione si suddividono in clorofilliano (vi si trova all’interno della foglia, è ricco di cloroplasti quindi si avvale della funzione fotosintetizzante), aerifero (le cellule sono per lo più distanziate trattenendo così una grande quantità di liquidi e gas quali acqua, anidride carbonica ed ossigeno) e acquifero (tessuti che accumulano grandi quantità d’acqua).

La radice

Funzioni

• Assorbimento di sali minerali e acqua;
• Conduzione, trasporto di sali minerali e acqua alle altre parti della pianta: fusto, foglie, fiori eccetera;
• Ancoraggio, ancora la pianta al terreno e la tiene ben salda a questo;
• Riserva, a seconda della specie botanica può assolvere la funzione di accumulo di sostanze nutritive di riserva;
• Controlla il fenomeno dell'erosione, l'apparato radicale frena il terreno in pendenza.

Definizione di radice

Prolungamento dell’asse principale della pianta, dato che non esiste una linea netta di separazione tra radice e fusto. Infatti, la radice si evolve in maniera spontanea in fusto, c'è una continuità basata sul concetto di sviluppo della pianta.