Biologia vegetale

BIOLOGIA VEGETALE

Prof. Gelsomina Fico 04/03/2019

Visione fitocentrica: la pianta è al centro

Digitalis purpurea: “Digitale”. Ha un ruolo terapeutico, infatti è importante per la terapia

cardiaca.

Connubio bellezza-tossicità—> la differenza la fa la dose. Quando si ha a che fare con

una specie vegetale che ha uso terapeutico è importante saper dosare perché esse

producono sostanze dette principi attivi.

Una pianta essendo caratterizzata da immobilità non ha necessità di muoversi, ha solo

bisogno di luce, acqua e anidride carbonica per poter fare la fotosintesi clorofilliana.

Essendo immobile la pianta deve adottare strategie per difendersi, come il produrre

sostanze tossiche per difendersi da avventati predatori.

biologia vegetale

La è la branca della biologia che studia le piante.

Componenti ESSENZIALI di una pianta:

- radici

- fusto

- foglie. I fiori sono foglie trasformate, così come i frutti

—> tutte le altre componenti della pianta sono trasformazioni delle precedenti

Tutti gli organismi viventi sono costituiti da molecole organiche (lipidi, carboidrati,

proteine, acidi nucleici). Le piante producono materia organica partendo da materia

inorganica, invece gli animali, che sono “organismi eterotrofi” devono necessariamente

assumere sostanze organiche per costruire le proprio molecole organiche

—> fare la fotosintesi significa organicare la materia. Da anidride carbonica e acqua

(sostanze inorganiche) si arriva a una sostanza organica, il glucosio. Proprio per questa

capacità di organicare la materia, le piante, sono detti “organismi autotrofi.

La materia organica è costituita da Carbonio e Idrogeno, quindi H20 (preso dalle radici) e

CO2 (presa dall’ambiente aereo)sono sostanze inorganiche mentre il glucosio che è il

prodotto della fotosintesi è una sostanza organica (C6H12O6)

Le piante per la capacità di fare la fotosintesi sono produttori. In tutte le comunità di

viventi gli organismi autotrofi svolgono il ruolo di essere produttori, essi producono le

molecole organiche delle quali si nutrono hai organismi eterotrofi, che sono quindi i

consumatori .

Somigliaze pianta-aniamle:

- hanno in comune un gran numero di molecole

- hanno in comune molti processi metabolici

- la respirazione

Nel 1850 Robert Mayer diede la prima definizione di fotosintesi: Via di sintesi di molecole

organiche, rappresentate da carboidrati, a partire da acqua e anidride carbonica,

utilizzando l’energia luminosa proveniente dal sole. 1

Differenze pianta-animale:

La pianta ha caratteristiche morfologiche e funzionali che la distinguono da un animale.

La pianta infatti ha adottato strategie per difendersi differenti proprio perché è

caratterizzata da immobilità.

Il fine ultimo, in qualsiasi caso, è la propagazione della specie, quindi ci devono essere sia

delle strategie di difesa sia delle strategie attrattive come il colore e l’odore della pianta.

(Es il profumo ella pianta è un repellente per tenere lontano i predatori, mentre per noi

omini è un profumo attraente utilizzato i più campi) peli ghiandolari.

Gli odori: sulla superficie di molte piante si trovano dei Sfiorandoli tali peli

si rompono e liberano l’aroma della pianta. Esse sono sostanze a basso peso molecolare

per potersi liberarsi nell’aria.

Le piante per poter procurarsi il maggior quantitativo di acqua ha sviluppato un ampio

apparato radicale. Con le radici c’è il massimo assorbimento di acqua.

- Radice a fittone: radice con un asse principale da cui dipartono le radici laterali

- Radice fascicolata: NON c’è la radice principale. La radice principale degenera quindi è

formata da radici parallele. Non vi è un’asse principale

Molte radici sono tuberizzate perché fungono da accumulo di sostanze di riserva.

Con lo sviluppo la pianta ha sviluppato ampie superficie fogliare per poter assorbire il

maggior quantitativo di C02 che è il secondo reggente della fotosintesi. Le foglie si sono

adattate anche alla tipologia di ambiente, per esempio in un ambiente molto arido le

foglie devono ridurre la propria superficie per evitare di perdere troppa acqua.

L’esposizione di ampie superficie permette anche un efficiente assorbimento della

radiazione solare.

Se le piante hanno adottato la strategia di espandere le superficie sia per acqua che per

anidride carbonica, hanno bisogno anche di un rinnovo di queste superficie. Infatti, nel

periodo autunnale, vi è il rinovo di foglie. Le piante sempreverdi hanno un ricambio

graduale, non vengono coinvolte tutte le foglie, ma di volta in voltarono alcune quindi la

chioma viene mantenuta mentre vi è il rinovo (Noi non ci accorgiamo).

—> durante tutto il corso della vita di una pianta c’è un continuo rinnovo di radici e foglie

Tra ramo e inserzione della foglia (ascella) si trova una gemma.Se la foglia è stata persa

resta una cicatrice molto piccola, quindi a questo livello dell’ascella si trova una gemma.

Le parti della pianta godono di larga autonomia. L pianta può perdere alcune sue parti

senza che la sua sopravvivenza sia in pericolo.

IN SINTESI:

Le piante sono organismi autotrofi, immobili e hanno grande sviluppo di superficie di

radici e foglie. Hanno un’organizzazione decentrata: le piante perdono delle parti senza

mettere in pericolo la sua sopravvivenza.Le piante posso andare incontro ad un

accrescimento indefinito cioè i punti cruciali che garantiscono l’accrescimento si trovano

sui punti apicali. Anche nella parte basale, l’apparato radicale cresce, quindi si avrà

sempre una gemma apicale, all’apice del fusto, e una gemma all’apice della radici. Tali

gemme sono miscorscopiche.

Le piante essendo organismi immobili hanno sviluppato un grande adattamento con

l’ambiente. 2

BOX:

I nomi scientifici sono in latino, nomenclatura binomia linneniana. Si scrive sempre in

corsivo; è costituita sempre da due nomi. Il primo, sempre maiuscolo, indica il nome di

appartennza, mentre il secondo è detto epiteto specifico che si riferisce alla specie

Es: Olivo= Olea europea

Perché le piante sono importanti?

- per la produzione di ossigeno: l’ossigeno è un prodotto di scarto. E’ un composto che

ha iniziato ad essere emesso circa 2 miliardi di anni fa. E’ in quest’epoca che si sono

sviluppati gli organismi fotosintetici e quindi si è iniziato ad emettere ossigeno. Si è

iniziato ad avere un accumulo di ossigeno che grazie ad reazioni ionizzanti si è potuto

forme lo strato di ozono, fondamentale per la sopravvivenza sulla Terra

- influiscono la piovosità e il clima: le piante assorbono acqua attraverso le radici. Solo

una piccola parte dell’acqua assopita è utilizzata al fine della fotosintesi. Gran parte è

emessa dalla parte aeree, le foglie, per evaporazione quindi come vapore acqueo.

Queste emissioni garantiscono il mantenimento dell’umidità atmosferica, influenzato la

formazione delle nuvole e quindi influenzando la piovosità e il cima

- per la produzione id sostanze organiche

- è fonte alimentare: es: la mela non è un frutto, ma è un torsolo. La parte succosa è un

rigonfiamento del ricettacolo (in particolare dell’ovaio). Il picciolo è il peduncolo fiorale.

All’apice si trovano residui di calice. per la cura della salute umana (*)

Corolla: gli elementi della corolla sono i

petali

Calice: formato da singolo elementi detti

SEPALI

Ricettacolo: prendono inserzioni i

componenti floreali che possono essere:

Vessillari come la corolla e i suoi elementi

(petali) oppure riproduttiva costituiti da

androceo e gineceo

Gineceo: insieme dei pistilli

Androceo: istituito dall’insime degli stami

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(*) Piante medicinali: piante che contengono sostante a fini terapeutici o precursori che

consentono di ottenere per emisintesi composti terapeuticamente attivi.

Ma anche piante che se assunte direttamente, possono provocareMa anche piante che

se assunte direttamente, possono provocare nell’organismo vivente modificazioni

funzionali, prevenire o curare stati di malattie, ristabilire o correggere funzioni organiche

Es: pianta del salice: il salice produce l’acido salicilico e per emisintesi si può ottenere

l’acido acetil salicidico

- per tenere lontani e distruggere o rendere inoffensivi parassiti e agenti nocivi all’uomo e

agli animali. Il piretro, per esempio, è nocivo per gli insetti dannoso per l’uomo, ma per

le su eproprietà di ridotta persistenza nell’ambiente e di bassa tossicità per l’uomo e i

mammiferi è un antiparassitario per uso agricolo

- per l’effetto ricreativo, riposante e rilassante

E’’ importante sottolineate però che il 90% delle sostanze tossiche deriva dalle piante.

L’uso delle sostanze estratto da piante deve essere fatto con estrema cautela.

Problemi legati all’uso delle piante medicinali:

1. rischio di estinzione delle tante spontanee:

2. problemi legati alle possibili interazioni con l’uso di altri farmaci: dalle piante si

possono ottenere dei principi attivi per la cura della salute umana, quindi bisogna fare

attenzione perché l’assunzione di una componente vegetale può avere un effetto

sovrapponibile a quello del farmaco andando a potenziarlo o a inibirlo.

3. tossicità: le piante sviluppano sostanze tossiche in virtù della loro immobilità, per

difendersi 4

06/03/2019

COMPONENTI CHIMICHE DEI VIVENTI

Nigella damascena: attività diuretica. I semi se tenuti tra le mani liberano un aroma id

fragola. Per questo è una pianta utilizzata come aromatizzante. I semi vengon liberati alla

base della pianta, vi è una sorta di disseminazione da parte delle formiche che sono

attratte da tale aroma. I semi sono quindi portati lontano dalla pianta madre. La

disseminazione è una strategia atta ad allontanare la futura pianta da quella madre,

questo per evitare la competizione per acqua e luce che si può creare tra pianta madre-

pianta figlia.

Importanza dell’acqua

Quando si parla di materia vivente si parla sia di organismi vegetali che di organismi

animali.

L’acqua è una sostanza inorganica ed è reagente di molte reazioni chimiche, per esempio

è reagente fondamentale della fotosintesi. Le reazioni metaboliche avvengono in

soluzione acquosa.

Tra gli atomi di idrogeno e quelli di ossigeno, all’interno di una molecola di acqua, sono

legati da legame covalente.Le varie molecole di acqua sono legate tra loro da legami ad

idrogeno.

Aloe vera: pianta grassa/succulente

I frutti carnosi, come l’aloe vera o l’anguria, hanno un contenuto di acqua di oltre il 90%.

I frutti secchi o i semi rappresentano le componenti delle piante con il minor quantitativo

di acqua, infatti è compreso tra 1 e 5 % (il seme della spiga è un frutto)

—> il contenuto di acqua nei vegetali è MOLTO variabile

Il seme contiene l’embrione, cioè una futura pianta, e in un seme il quantitativo di acqua

deve essere limitato. Se in un seme ci fosse grande quantità di acqua si arriverebbe a una

serie di reazioni che porterebbero alla nascita della pianta. Tuttavia il seme è quiescente,

esso infatti germoglierà solo quando le condizioni climatiche e nutrizionali lo consentono.

—> se ci fosse grande quantità di acqua non si avrebbe il periodo di quiescenza

SOSTANZE INORGANICHE: sono presenti come ioni in soluzione acquosa.

Es: K+, Mg++, Ca++, Fe++/+++, Mn++, NH4+, H2PO4-, SO4--, Cl-, HCO3-, NO3-

Questi sono indispensabili per la sopravvenga della pianta

SOSTANZE ORGANICHE: composti della materia vivente

- proteine

- carboidrati

- lipidi

- acidi nucleici

PROTEINE: sono polimeri di amminoacidi. Presentano un gruppo NH2 terminale e un

gruppo COOH terminale.

Proteine ad attività enzimatica:

Carica papaya:

PAPAYA: riferimento proteico: papaina

Bromelia ananas:

ANANAS: riferimento proteico bromelina

Ficus carica:

FICO: riferimento proteico: ficina

!! !!

DROGA: parte della pianta con i più alto tenore in principi attivi. 5

Nel caso dell’ananas, la droga è il frutto maturo che contiene acidi organici, vitamine,

• zuccheri e l’enzima bromelina che ha attività proclitica (scinde). La bromelina facilita la

digestione e ha azione antinfiammatoria.

papaya

Nella la droga è costituita da latice di frutti immaturi (sostanza repellente).

• L’uomo ha imparato a fare uso del latice poiché è ricco di papaina che è un enzima

proteolitico ed è utilizzato in caso di insufficienze gastriche e duodenali. E’ i grado di

rendere più digeribile alcune sostanze: La papaina si usa quindi nell’industria per

rendere tenera la carne e favorire la digestione.

fico

Nel caso del la droga è costituita da frutti e foglie a proprietà bechiche (combatte la

• tosse e facilita l’espettorazione) ed emmenagoghe (ristabilisce o rende regolare il ciclo

mestruale. I frutti sono ricchi di zuccheri, vitamine e ingeriti hanno effetti lassativi. Il

latice nel fico si ottiene incidendo il fusto, con l’aria poi rapprende e forma la ficina, un

miscuglio di protesi ad attività simile alla papaina

Latice: componente ricca di enzimi proteolici in papaya e fico

Tempo balsamico: tempo

Solo quando il seme è maturo bisogna attirare i disseminatori, per questo un frutto

acerbo ha un colore verde che si confonde con il resto della vegetazione, mentre un frutto

maturo, che deve attirare i disseminatori hanno un colore vivido. I frutti acerbi contengono

per questo sostenne sgradevoli

CARBOIDRATI: (CH2O)n

Sono idrati del carbonio. Possono essere:

- monosaccaridi: zuccheri semplici

- disaccaridi: 2 molecole di monosaccaridi.

- polisaccaridi: molecole multiple di monosacarodo

I carboidrati in soluzione acquosa ciclizzano. Il gruppo aldeico o chetoni reagisce con il

gruppo OH (ossidirile) formando cosi una molecola ad anello

Tra alfa glucosio e beta glucosio cambia la posizione del gruppo ossidrile in posizione 1.

Monosaccaridi: due monosaccaridi fondamentali sono il Glucosio e il Ribosio. Il glucosio

è formato d una catena a 6 atomi di C (esoso) mentre il ribosio è formato d una catena a 5

atomi di C (pentoso) 6

Disaccaridi: due monosaccaridi si uniscono con un legame glicosidico per formare un

disaccaride.

Due importanti disaccaridi delle piante sono:

- Maltosio: formato da 2 molecole di glucosio

- Saccarosio: formato da 1 molecola di glucosio e 1 di fruttosio

Beta vulgaris L (la L sta per Linneo, colui che per la prima volta ha descritto la specie): è la

Chenopodiaceae.

barbabietola da zucchero, fa parte della famiglia delle

E una specie biennale, cioè il suo ciclo vitale si conclude in 2 ann. Durate il primoanno

accumulano grandi quantità di sostanze di riserva a livello della radice (saccarosio), nel

secondo anno utilizzano tali sostanze per andare i fioritura. In coltura, per l’estrazione del

saccarosio la pianta è raccolta al completamento del primo anno, prima che la pianta

vada in fioritura

La droga è rappresentata dalla radice

Tempo balsamico: momento più opportuno per effettuare la raccolta della droga

Saccarum Officinarum Germineae.

L: fa parte della famiglia delle E’ una pianta tropicale, il

saccarosio si concentra a livello del fusto. E’ una piata alta circa 4-5 metri. E’ di interesse

alimenta re, ma anche come connettivo e veicolo di farmaci.

Polisaccaridi: gigantesche catene di monosaccaridi legati tramite legame glicosidico.

Possono essere uguali o diversi, ramificati o lineari. Sono insolubili in acquo. Due

polisaccaridi fondamentali nelle piante sono:

- amido: funzione di riserva

- cellulosa: funzione strutturale

(Negli animali, invece, il glicogeno è il polisaccaride più importante)

A livello del cloroplasto avviene il processo fotosintetico. Il glucosio polimerizza e viene

accumulato, momentaneamente, nel cloroplasto sotto forma di amido. Viene poi portato

in altri luoghi di accumulo.

Quando si parla di amido si parla di molecole di diverso tipo; la differenza sta nella

struttura una a catena lineare (amilosio) e una a catena ramificata (amilopectina)

glucosio

AMIDO: l’alfa è il monomero dell’amido.

Formato da due tipologie di molecole:

- Amilosio: catena lineare formato da 200-2000 unità di alfa glucosio. Essi sono legati

tramite legami 1-4 alfa glicosidici (coinvolti il carbonio 1 e 4). Analizzando

tridimensionalmente la moelcole, essa appare ripiegata su sé stessa a formare un’elica

- Amilopectina: è una catena ramificato formata d centinaia monomeri di alfa glucosio. I

legami sono di tipo 1-4 glicosidici, ma anche 1-6 glicosidici, per poter formare le

ramificazioni beta glucosio.

CELLULOSA: l’unità costituita è il SI ripetono circa 300-15000 unità di beta

glucosio. I legami sono di tipo 1-4 beta glucosio. Vi è la formazioni di ponti idrogeno tra i

gruppi ossidrili delle molecole che fumano microfibrille di cellulosa. Circa 80 molecole di

cellulosa si associano a formare 1 microfibrilla

FUNZIONI generali dei CARBOIDRATI

zuccheri semplici: fonte dell’energia/ combustibili della cellula

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polisaccaridi

• - materiali di riserva (amido nelle piante e glicogeno inanimati e funghi)

- elementi strutturali (cellulosa)

- riconoscimento tra cellule (associati a proteine e lipidi )

LIPIDI: gruppo molto eterogeneo, ma riguardano tutte le molecole che hanno una

caratteristica in comune, quella di derivare da acidi grassi. Sono sostanze solubili in

solventi organici, ma non una acqua.

Gli acidi grassi sono formati da lunghe catene di atomi di C con un unico gruppo

carbossilico all’apice.

Gli acidi grassi si distinguono in sa