Biologia vegetale

BIOLOGIA VEGETALE (6 CFU)

ORIGINE DELLE CELLULE EUCARIOTICHE E DELLE CELLULE VEGETALI

Il primo organismo vivente comparve almeno un miliardo di anni dopo la formazione della Terra.

All’epoca l’atmosfera non conteneva ossigeno libero che era presente solo allo stato liquido, i

primi organismi viventi che comparvero furono organismi che non necessitavano di ossigeno—>

procarioti, con metabolismo anaerobio.

L’ossigeno gassoso si forma, quando alcuni di questi organismi cominciano a fare la fotosintesi

(che ha come prodotto di scarto l’ossigeno).

CIANOBATTERI—> fotosintesi,

in grado di fare la ovvero le alghe azzurre. La terra era coperta

quindi da queste alghe azzurre.

Le quali cominciarono prima ad ossidare il ferro e successivamente a produrre e liberare

nell’atmosfera l’ossigeno, dove venne immagazzianto.

Il primo vantaggio fu la formazione dello strato o schermo dell’ozono (O3), che protegge e filtra i

raggi UV, creando condizioni migliori per lo sviluppo della vita, i procarioti si accorgono che esiste

capacità di respirare,

un modo migliore per vivere sulla terra ovvero attraverso la quindi da

aerobi si sviluppano organismi in grado di respirare—> respirazione è 16 volte più redditizia della

fermentazione o meglio processo anaerobio.

Questa serie di concatenazione di eventi fa si che le cellule mutino, si evolvino da cellule

procariote ad eucariote, i primi eucarioti si sono evoluti circa 1 miliardo di anni fa (fonte fossili).

Origine delle cellule eucariotiche

Come è avvenuto il passaggio da procarioti ad eucarioti?

la differenza tra eucarioti e procarioti sta nella compartizione della cellula, la cellula eucariotie

presenta organuli con un proprio funzionamento mentre le procariotiche no.

Processo di endosimbiosi

TEORIA

Una delle teorie più accreditate è la

DELLA ENDOSIMBIOSI (che avvenne in 2

passaggi) sviluppo di

il primo passaggio consiste nello

• membrane,

il secondo passaggio è sotto posto alla teoria

• formazione di

della endosimbiosi ovvero la

mitocondri e cloroplasti.

La teoria propone che: una cellula anaerobia

abbia fagocitato un’altra cellula procariota che

fosse però in grado di respirare. questi due

procarioti rimangono due singole entità ma si

trovano in simbiosi. La cellula inglobata è in grado

di produrre energia sotto forma di ATP che viene messa in comune con la cellula fagocitante, che

usando ATP è in grado di produrre più molecole e di nutrire più molecole. questo rapporto di

endosimbiosi negli anni è diventato per la cellula fagocitata una evoluzione non più da cellule

fagocitata ma diventando parte integrante della cellula che la ha fagocitata quindi un suo

organulo. Fondendo così le due membrane.

PROVE DELLA TEORIA DI ENDOSIMBIOSI

Mitocondri limitati da due membrane sovrapposte—> una proveniente dalla cellula fagocitata e

una dalla cellula che fagocita (ciò vale anche per altri organuli). Il cianobattere all’interno della

cloroplasto.

cellula diventa quindi una Anche i cloroplasti sono formati da due membrane

sovrapposte.

Questo da il via allo sviluppo delle piante sembrando quindi la teoria più valida.

Se inizialmente i mitocondri e i cloroplasti erano procarioti ed avevano un proprio DNA, infatti in

queste cellule troviamo residui di DNA che deriva dal DNA che avevano in quanto procarioti.

ribosomi

All’interno di mitocondri e cloroplasti sono presenti dei (la cui unità di misura tipica è

80S), che presentano un peso di 70S, quelli dei procarioti sono 70S, (ribosomi tipici 80S).

La conferma potrebbe

essere:

Tutte queste cellule portano allo sviluppo di ulteriori organismi.

1. Presenza di DNA

2. Doppia membrana

.

3. Ribosomi 70S 1

variabilità genetica

Cosa è che ha influenzato le cellule a prendere strade di evoluzioni diverse?

—> secondo la teoria Darwiniana, questa teoria dipende dalla ripetizione ciclica di 3 eventi:

mutazione—>

1. in una popolazione di individui tutti uguali, casualmente possono avvenire delle

modificazioni a livello del DNA, queste modificazioni possono essere migliorative o

peggiorative, conferiscono capacità o mancata capacità di vivere in un determinato habitat.

selezione—>

2. in un determinato ambiente, tutti quei organismi che hanno subito una

mutazione casuale ma che li fa star meglio in quel ambiente vengono avvantaggiati e

proliferano, invece gli altri che hanno avuto una conseguenza peggiorativa non si adattano

all’ambiente. questi miglioramenti danno un vantaggio competitivo, ovvero l’organismo più

forte sopravvive.

ampliamento—>

3. quella cellula che si adatta all’ambiente e che ha un vantaggio competitivo,

comincia a riprodursi. Ovvero il nuovo punto di partenza di un nuovo ciclo.

Tutto ciò fa si che si sviluppassero organismi sempre più evoluti e che si adattassero all’ambiente.

Nel 1969 questi organismi vengono divisi in 5 regni:

monera—>

1. appartengono gli organismi primitivi, procarioti privi di un sistema di

endomembrana, privi di compartizione, senza organuli, si presentano come organismi singoli,

questi batteri possono vivere in comunità ovvero le colonie, dove ognuno ha la sua

eterotrofi tutti gli

indipendenza quindi non sono associati tra di loro. I batteri sono (ovvero

organismi che devono introdurre fonti di carbonio dall’esterno) autotrofi quei

o (tutti

vegetali che attraverso l’energia del sole producono autonomamente fonti di carbonio). I

autotrofi.

moneta sono Il loro movimento è dato dal fatto che vivono in acqua e quindi

presentando ciglia o flagelli possono muoversi. Tutti i procarioti fuori dal plasmallemma

parete cellulare

presenta una caratteristica. Infine tutti questi si producono per via

asessuale.

protisti—>

2. appartengono al gruppo eucariotico, tra questi riconosciamo organismi eterotrofi

che essendo già cellule eucariotiche vengono individuati come precursori degli animali. Sono

unicellulari, che però alla loro base di struttura hanno un’introduzione di carbonio dall’esterno.

alghe

A questo gruppo appartengono le

precursori delle piante, ma più evolute

delle alghe azzurre. Nel gruppo dei

protisti troviamo molteplici tipologie di

organismi da autotrofe a eterotrofe, ecc.

La riproduzione è per via agamica, ma

troviamo alcuni casi riproduzione

sessuale.

piante—>

3. sono organismi eucariotici

che derivano dai protisti, in grado di

avere dimensioni notevoli, fanno la

fotosintesi (energia solare trasformata in

energia chimica ovvero glucosio), sono

pluricellulari, hanno anche loro oltre al

plasmalemma, una parete cellulare ben

definita dalla sua unità funzionale ovvero

cellulosa, autotrofi.

la Notiamo una MONERA: batteri e cianobatteri. Non hanno organelli delimitati da membrane.

evoluzione in cui abbiamo un sistema tessuti differenti con diverse funzioni, ciò porta alla

L’organizzazione è unicellulare con individui isolati o in colonie. I batteri sono eterotrofi, i

cianobatteri autotrofi. Alcuni si muovono mediante flagelli, altri sono immobili. La parete

organi

differenziazione di all’interno della pianta che hanno compiti diversi e strutture

contiene acido muramico. La riproduzione è prevalentemente agamica.

foglie, radici).

anatomiche differenti (fusto, Pur essendo ancora presente una riproduzione

PROTISTI:organismi eterotrofi generalmente considerati protozoi (animali unicellulari) e

agamica (rametto nell’acqua che mette radici—> clone), la riproduzione più frequente è già

organismi autotrofi come le alghe eucariotiche. Quindi sono un gruppo eterogeneo di eucarioti

quella sessuale (pollinea) unicellulari, coloniali o pluricellulari. Si riproducono per divisione cellulare e riproduzione

sessuale.

funghi

4. —> inizialmente ritenuti delle piante ma sono un regno assestante, non sono piante

FUNGHI: sono saprofiti o parassiti, membri delle tallofite, totalmente privi di clorofilla. Sono

organismi pluricellulari, Crescono con ife settate e non, e formano un micelio. Presentano chitina

eterotrofi saprofiti

perché sono quindi non sono in grado di fare la fotosintesi. Sono (si nutre

nella parete. Sono eterotrofi, e assorbono i nutrienti da organismi vivi o in decomposizione. Il

glicogeno è il principale polisaccaride di riserva. Si riproducono per via sessuale e asessuale 2

producendo spore accessorie chiamate conidi contenute nei conidiofori.

PIANTE: organismi verdi più specializzate delle alghe. Sono pluricellulari con vacuoli e parete.

Sono autotrofi perché svolgono la fotosintesi. Nell’evoluzione hanno differenziato tessuti

specializzati con formazione di organi definiti (radici, fusto e foglie). La riproduzione è

prevalentemente sessuale.

parassiti

di fonti organiche o di organismi morti) o (che vivono a spese dell’ospite). Sono

organismi formati da cellule eucariotiche che si aggregano a formare sistemi pluricellulari la cui

ife micelio.

struttura di base sono lunghe catene di cellule che aggregate formano il Al di fuori

chitina.

si presenta una parete cellulare caratterizzata da I funghi comincia ad essere

riproduzione sessuale.

organismi in cui si evidenzia la (Perchè è abbondante la riproduzione

spore conidi,

agamica—> perché è facile per colonizzare l’habitat, produce chiamate essi

colonizzano l’ambiente che lo circonda)

5. animali—> pluricellulari eucariotici, privi di parete,

regno più evoluto, formato da organismi

non presenta cloroplasti, eterotrofi, possibilità di movimento volontario (cervello)

Principali caratteristiche degli esseri viventi dei 5 regni

Regno Organizzazion Struttura Trofismo Forma di Funzione Importanza Esempi

e cellulare movimento ecologica farmaceutica

Monera Unicellulare o Assenza di Decompositori, Assenza di Consumatori Fonti di vitamine, Escherichi

in colonie nucleo, organuli, parassiti (Eubatteri) mobilità propria. respirazione antibiotici, a coli

endomembrane Fotosintesi (alghe Passivo in acqua (Eubatteri). integratori

azzurre) o in ospite Fotosintesi (alghe alimentari, flora

azzurre) intestinale

Protisti Unicellulare o Nucleo, organuli, Assorbimento, Pseudopodi, Consumatori Fonti di vitamine, Plankton,

pluricellulare endomembrane parassitismo, flagelli, ciglia simili agli antibiotici, amebe,

parete cellulare fotosintesi animali, integratori alimentari alghe….

produttori (alghe

eucaristiche)

Funghi Unicellulare o Nucleo, organuli, Decompositori, Assenza di Consumatori Antibiotici, agenti Funghi,

pluricellulare endomembrane, parassiti, mobilità propria della fermentazione muffe,

parete cellulare assorbimento, lieviti

simbionti

Animali Pluricellulare Nucleo, organuli, Parassita Movimento Consumatori Proteine, vitamine, Spugne,

endomembrane muscolare (carnivori, integratori molluschi,

erbivori, alimentari, farmaci insetti,

onnivori) vari mammiferi

, anfibi,

pesci,

rettili,

uccelli

Piante Pluricellulare Nucleo, organuli, Fotosintesi Assenza di Produttori Proteine, vitamine, Muschi,

endomembrane, mobilità propria integratori felci,

parete cellulare, (movimento di alimentari, farmaci gimnosper

vacuoli, sistema organi verso la vari me,

plastidiale luce) angiosper

me 3

La capacità di evoluzione spiega come la vita si è evoluta da microrganismi a esseri viventi più

complicati determinando le differenze cellulari tra i diversi organismi.

A differenze degli esseri viventi animali le piante non presentano una morte programmata, inoltre

totipotenti—> ovvero patrimonio genetico completo,

le cellule delle piante sono dalle quali si

può ottenere l’organismo da cui derivano, relativo a tutta la pianta. Quindi da un cellula vegetale

possiamo ricreare la pianta intera.

PERCORSO EVOLUTIVO DELLE PIANTE l’ALGA,

La prima pianta formatasi milioni di anni fa fu però con il ritiro delle acque si formarono

terre emerse, ciò porse il problema di formare vita sulla terra ferma dove è svantaggiosa la forma

unicellulare (perchè si è molto esposti all’essicazione, alla radiazione).

Circa 650 milioni di anni fa alcune di quelle alghe si trovarono a cominciare a vivere sulla terra

ferma, aggrappandosi a rocce, il primo modo in cui hanno cercato di ovviare all’inconveniente

della vita svantaggiosa sulla terra ferma fu l’aggregazione in organismi pluricellulari. Quella che

inizialmente era una struttura unicellulari via via si formò una aggregazione di cellule unicellulari

tallo

formando pluricellularità—> formando quindi un (organismo formato da cellule tutte uguali).

L’aspetto pluricellulare crea meno difficoltà al nuovo organismo, che necessitava di luce

fotosintesi,

abbondante e di anidride carbonica—> avviando quindi il processo di diventando

quindi anche più facile nutrirsi di sali minerali.

percorso evolutivo scopo di consolidare l’adattamento della

Comincia il delle piante con lo

vita sulla terra, problema principale dell’essiccazione

ovviando al (perdita di acqua).

Scopo di adattarsi all’ambiente che li circonda (differente in ogni angolo terrestre).

Questi percorsi determinano una grande capacità di adattamento della pianta, la struttura la

morfologia delle piante dipende dal suo processo evolutivo che si base su due scale temporali:

1) scala a lungo termine—> quel percorso evolutivo che riguarda intere speci che per selezione

naturale hanno sviluppato e messo appunto adattamenti morfologici che li porta a vivere

meglio in un determinato ambiente. Es: piante grasse (adattate a vivere in ambienti aridi, si

evolvono trasformando le foglie in aghi per evitare la dispersione di acqua, invece per

trattenere acqua si forma un corpo ricco di sostanze che trattengono acqua)

2) scala a breve termine—> è quel percorso evolutivo che riguarda ogni singola pianta, che

attua istantaneamente dei sistemi che le consento di resistere a eventi estremi. Quindi sono

processi per lo più veloci che si esauriscono con il tempo.

Il processo evolutivo della pianta NON è un processo lineare a step, ogni singola evoluzione

determina la formazione di una nuova specie vegetale che persiste nel habitat, per poi prendere

due vie di evoluzione successiva:

- mantenere la propria forma senza evolvere

- evolvere in un forma ‘migliore’ all’ambiente che la circonda.

Ciò porta alla estrema complessità della pianta e al numero elevato di tipologia di pianta.

Per orientarsi nel mondo vegetale si utilizza la Botanica sistematica—> classificazione delle

piante, raggruppandole in gruppi in base alle loro caratteristiche e a ciò che le accumuna ad altre

piante.

La classificazione si basa sulle caratteristiche comuni man mano che una determinata pianta si

evolveva. Schema dei principali gruppi vegetali

Tutte le piante terrestri evolutivamente possono

essere raggruppate in 4 gruppi principali—> Briofite Epatiche, Muschi

TAXA (gruppo vegetale), in ordine evolutivo (dal Pteridofite Licopodi, Equiseti, Felci

meno al più): Gimnosperme Ginkgoine, Conifere,

1) briofite Cupressacee,

2) pteridofite Taxacee, Gnetine

3) gimnosperme Angiosperme Dicotiledoni, Monocotiledoni

4) angiosperme 4

Il primo passaggio evolutivo—> per consentire il trasferimento delle piante da acqua a terra,

capacità di limitare la perdita di acqua. cutina—>

richiede la Soluzione fu la produzione della

una sostanza impermeabilizzante che avvolgeva questi organismi unicellulari.

Secondo adattamento—> modifica a livello riproduttivo, prima nella vita marina si producevano

cellule che si liberavano nell’acqua dove erano autonome nelle loro funzioni, invece sulla terra la

embrione

prima cellula che si forma—> che viene trattenuta e protetta sulla piante madre,

embriofite—>

seconda caratteristica che determina una classificazione ovvero le che raggruppa

le piante terrestri che formano un embrione che viene protetto e non liberato subito nell’ambiente.

BRIOFITE—>essendo

Circa 440milioni di anni fa (siluriano) compaiono le prime piante terrestri le

le prime piante terrestri hanno un livello di adattamento alla vita terrestre molto basso, non è

ancora presente ed evidente la differenziazione della pianta (radici, fuso e foglie) sono ancora

TALLOFITE.

simili alle alghe. Le alghe venivano chiamate Quindi le briofite che hanno ancora

l’aspetto similare alle alghe rientrano ancora nelle tallofite, il gruppo che si contrappone è

determinato dalla suddivisione di radici, fusto e foglie—> l’insieme di queste strutture è chiamato

CORMO, quindi tutte le piante dotate di questi 3 caratteristiche ovvero radici, fusto e foglie sono

CORMOFITE.

le briofite

Le quindi vivono sulla terra, ma non in maniera agevole o semplice, in realtà le briofite

piccole

sono l’anello di congiunzione tra la vegetazione marina e terrestre. Sono piante di

dimensioni, prive di sistema di trasporto di linfa, habitat adeguato umido.

Al gruppo di briofite appartengono:

- EPATICHE—> simili ad alghe, ma a differenza di queste, vivono sulla terra

- MUSCHI —> piccole piante, con bassa capacità di sopravvivenza in ambienti non umidi,

capacità di trattenere mentali pesanti dall’aria.

Il numero di speci conoscete di briofite sono 16000. Hanno un impiego farmaceutico limitato, ma

allo stesso tempo hanno una elevata importanza ecologica, i muschi hanno la capacità di

assorbire metalli pesanti presenti nell’area.

Successivamente alle briofite circa 425 milioni di anni fa, le piante terrestri cominciano a

sviluppare altri adattamenti. LIGNINA cellule più robuste

Primo adattamento—> producono la che ha lo scopo di rendere le