Biologia vegetale 1 - Parete cellulare, vacuolo, membrana plasmatica, plastidi

Funzione strutturale delle glicoproteine di parete

Proteine strutturali alle quali si legano molecole di zuccheri. Sono ricche di aminoacidi quali serine, idrossiprolina e lisina che formano legami covalenti con le emicellulose.

Esistono 2 principali categorie di glicoproteine di parete:

Estensina:

• Favorisce l'estensibilità della parete.
• Ha una composizione amminoacidica particolare:
• Con alcuni amminoacidi che lega catene polisaccaridiche (Glicoproteine).
• Con le catene polisaccaridiche forma legami con altri polisaccaridi di parete.
• Con alcuni aa, per azione di enzimi (perossidasi) di parete, vengono formati legami covalenti fra le diverse molecole di estensina.

Lectina:

• Svolge un ruolo importante nei processi di riconoscimento e compatibilità tra le varie cellule (Es: Impollinazione e resistenza ai parassiti).

Le molecole di estensina formano quasi una impalcatura proteica che circonda la cellula e al cui interno le fibre di cellulosa sono tenute da legami che si istaurano fra le fibre, gli...

altri polisaccaridi di parete e le catene polisaccaridiche dell'estensina. A ----- B ----- A ----- B ----- Aaa → b. EMICELLULOSE Sono un gruppo di polisaccaridi che interagiscono con le fibrille di cellulosa e con gli altri polimeri della matrice. Sono costituite da catene lineari di glucosio che hanno ramificazioni laterali formate da diversi tipi di zuccheri (Es: Xilosio, Galattosio, Fucosio). La catena principale è costituita principalmente o unicamente da un tipo di zucchero quali Glucosio, Arabinosio, Galattosio o da 2 zuccheri (Arabinogalattani). Le ramificazioni sono costituite da corte catene di zuccheri. Ricoprono le fibre di cellulosa, mediante legami di idrogeno, limitandone ulteriore crescita e interagendo con gli altri componenti di parete. PECTINE O SOSTANZE PECTICHE Sono polimeri di acido β-galatturonico (derivato ossidato del galattosio), cioè zucchero il cui ultimo carbonio è C-O-H. Sono un gruppo di polisaccaridi (Acidi o neutri) checatene di cellulosa, conferendo resistenza e rigidità alla parete. La lignina è impermeabile all'acqua e agli agenti chimici, proteggendo così la cellula da danni esterni. 2. EMICELLULOSI Sono polisaccaridi composti da diverse unità di zuccheri, come glucosio, xilosio e mannosio. Le emicellulosi sono meno rigide della cellulosa e contribuiscono alla flessibilità della parete. Svolgono anche un ruolo nella ritenzione dell'acqua, aiutando a mantenere la parete idratata. 3. PECTINE Sono polisaccaridi ramificati che formano una matrice gelatinosa nella parete primaria. Le pectine sono responsabili della coesione tra le cellule, conferendo plasticità e flessibilità alla parete. Sono anche coinvolte nella regolazione dello sviluppo e della crescita delle cellule. 4. PROTEINE STRUTTURALI Le proteine strutturali, come la cellulosa sintasi, sono coinvolte nella sintesi e nell'organizzazione della cellulosa nella parete. Svolgono un ruolo importante nella formazione e nel mantenimento della struttura della parete. 5. CUTINA E SUBERINA Sono polimeri idrofobici che si trovano nella parete esterna di alcune cellule vegetali, come le cellule epidermiche delle foglie e dei frutti. La cutina e la suberina formano uno strato impermeabile che protegge la cellula dagli agenti esterni, come l'acqua e i patogeni. 6. SILICE Alcune piante, come le graminacee, accumulano silice nella parete cellulare. La silice conferisce durezza e resistenza alla parete, proteggendo la cellula da danni meccanici. Questi sono solo alcuni dei componenti che possono essere presenti nella parete cellulare delle piante. La composizione e la struttura della parete possono variare a seconda del tipo di cellula e della funzione che essa svolge.

1. LIGNINA

Funzione: conferisce compattezza e resistenza alla pianta. È composta da fenoli e gliceroli.

- Irrobustimento della parete, impermeabilizzante perché il benzene è idrofobo e rende tutta la molecola tale.

- Sostegno

- Difesa in quanto difficilmente digeribile

2. CUTINA

Funzione: Impermeabilizzazione della parete.

Sostanza cerosa idrofoba che conferisce impermeabilità ad acqua e gas e controlla la traspirazione.

Si trova nelle pareti dell'epidermide e la ricopre impregnando, insieme alle cere, la parete esterna e parte di quelle laterali. Le cellule sono vive.

3. CERA

Catene idrocarburiche. Sono composti organici di tipo lipidico (Grassi).

Funzione: Impermeabilizzante

4. SUBERINA

Molecola idrofoba che si trova nella parete più vecchia. È costituente essenziale del sughero.

Funzione: Impermeabilizzazione della parete. Nel sughero impregna tutte le pareti e le cavità lasciate vuote dalle cellule morte. Nell'endoderma impregna solo le

Pareti e le cellule sono vive.

IL VACUOLO

Organulo cellulare rivestito da una membrana unitaria (doppio strato lipidico) detta Tonoplasto, che racchiude il succo vacuolare. Può essere assente in alcune cellule adulte (tubi cribrosi, trasporto linfa elaborata). A maturità un singolo vacuolo occupa la quasi totalità dello spazio intracellulare, può occupare il 95% del lume. La cellula vegetale immatura contiene tipicamente numerosi piccoli vacuoli che, durante la fase di crescita per distensione, aumentano di dimensioni e si fondono in un unico vacuolo. Nelle cellule meristematiche (come le cellule staminali negli animali) è di dimensioni minime, ridotto a piccole vescicole.

Funzione principale:

• Occupare spazio - Per consentire un rapporto ottimale superficie/volume.
• Per mantenere citoplasma e organuli il più vicino possibile alla membrana citoplasmatica, riducendo il cammino degli scambi fra l'esterno e il "centro operativo" della cellula.

Per ridurre la spesa di materiale organico "inutile".

COMPONENTI del SUCCO VACUOLARE

Il succo vacuolare è acido (pH compreso tra 4 e 5) e può presentarsi incolore o colorato per la presenza di pigmenti idrosolubili come i flavonoidi. Il componente principale è l'acqua e contiene numerosissime sostanze come:

• Zuccheri
• Flavonoidi
• Terpeni
• Glicosidi
• Alcaloidi
• Acidi organici
• Sali minerali
• Acqua

ZUCCHERI

Monosaccaridi: glucosio e fruttosio

Disaccaridi: Saccarosio (Glucosio + Fruttosio) Zucchero non riducente

Trisaccaridi e Oligosaccaridi

Polisaccaridi: Non vi è l'amido ma l'inulina.

Funzione di riserva

FLAVONOIDI

Sono composti colorati (a seconda del pH) che danno colore. Funzione: Colore e segnale

Sono molecole segnale rilasciate nella pianta per comunicare con altri organismi.

I flavonoidi costituiscono una delle classi di composti più caratteristiche nelle piante superiori.

La loro distribuzione non è limitata ai fiori

include tutte le parti della pianta, in particolare frutti e foglie. La colorazione che donano ai tessuti dipende dal pH.

- I pigmenti blu si formano per chelazione con certi ioni metallici (Fe3+ o Al3+).

- Le antocianine (gruppo specifico di flavonoidi) sono responsabili per i colori rosso, blu e violetto di fiori e frutta ed è quindi importantissimo come mediatore dell'impollinazione.

Quando colorati Funzione vessillifera (Sono di richiamo per gli insetti impollinatori)  TERPENI

Sono polimeri dell'isoprene. Sono i componenti principali delle resine e degli oli essenziali delle piante, miscele di sostanze che conferiscono a ogni fiore o pianta un caratteristico odore o aroma.

Funzione: Vessillifera e di difesa.

Hanno componenti tossici come la canfora e piretrina (Insetticidi prodotti dal vacuolo delle cellule della pianta stessa).

Mentolo: O difesa o per attivare Amigdalina – Glicoside cianogenetico

GLICOSIDI

Composti formati da una componente zuccherina (Glicone) e

Una componente non zuccherina (Aglicone). Funzione: Difesa. Serve a conservare in maniera non tossica un composto tossico.

ALCALOIDI. Composti prodotti dal metabolismo secondario contenenti un anello eterociclico e caratteristiche basiche, ha quindi gruppi amminici tali da impartire alla struttura un carattere basico. Possiedono uno o più atomi di azoto (N) e possiedono forti azioni fisiologiche su esseri umani e animali. Sono fortemente basici, spesso velenosi e/o psicoattivi. Funzione: Difesa. Es: Morfina, nicotina, stricnina.

ACIDI ORGANICI. Composti organici che contengono il gruppo carbossilico (-COOH) ovvero un gruppo ossidrilico (-OH) legato ad un gruppo carbonilico (C=O). Sono composti che manifestano un comportamento acido debole. Funzione: Riserva e Omeostasi. Es: Acido citrico (nei frutti immaturi), acido malico, acido succinico, acido ossalico, spesso in cristalli.

SALI MINERALI E ACQUA. Funzione: Omeostasi e turgore cellulare.

ALTRI METABOLITI. Tannini, Resine, Gomme, Oli.

essenziali.

MEMBRANA PLASMATICA O PLASMALEMMADifferenza tra organismi unicellulari e pluricellulari:Negli organismi unicellulari le sostanze per passare da una cellula all’altra devono attraversare le membrane plasmatiche delle 2 cellule, passando attraverso un comparto in “diretto contatto” con l’esterno.Le membrane plasmatiche selezionano i componenti.Negli organismi pluricellulari le sostanze possono passare da una cellula all’altra senza attraversare le membrane plasmatiche delle 2 cellule, NON attraversando un “comparto diretto” con l’esterno.Le strutture che costituiscono la continuità fra le 2 cellule selezionano i componenti.La cellula animale ha le giunzioni comunicanti mentre quellavegetale usa i plasmodesmi per comunicare con le altre cellule.A livello dei plasmodesmi:- Il plasmalemma delle cellule adiacenti è continuo.- Il reticolo endoplasmatico è continuo e forma un tubulo,detto Desmotubulo,

all'interno del plasmodesma. Considerando la continuità del plasmalemma fra cellule adiacenti è come se le piante superiori fossero formate da singole gigantesche cellule. Le molecole possono quindi muoversi da una cellula all'altra attraverso i plasmodesmi, in quella che si chiama la via del simplasto. I plasmodesmi (e, quindi, la via del simplasto) sono altamente selettivi: - il magnesio (Mg++) passa attraverso i plasmodesmi, - il calcio (Ca++) no. CITODIERESI Nella cellula animale la citodieresi procede per restringimento del plasmalemma dalla periferia verso il centro. Si dividono per invaginazione della membrana plasmatica, come se un "filo invisibile" strozzasse il citoplasma fra i due poli. Il "filo invisibile" è costituito in realtà da filamenti di actina e di miosina che formano il cosiddetto anello contrattile subito al di sotto della membrana plasmatica. L'interazione fra queste due proteine produce una contrazione.

Come avviene nei muscoli, che strozza la cellula a metà. La nuova membrana plasmatica viene portata al plasmalemma nell'area di invaginazione, attraverso il Golgi, le vescicole e il citoscheletro.

Nella cellula vegetale la citodieresi procede dal centro verso la periferia. Vescicole provenienti dal Golgi, ripiene di materiali che costituiranno la prima parete, vengono portate dai microtubuli del fuso nel centro del piano di divisione, dove si fondono.

Altre vescicole vengono portate al bordo della vescicola di fusione, che si ingrandisce sempre di più, fino a giungere alla membrana plasmatica, con cui si fonde.

Quando il reticolo endoplasmico rimane "intrappolato" dalle