Biologia vegetale

Metabolismo

Quando si parla di piante, bisogna fare una differenza tra due linee metaboliche e tre tipi di metaboliti:

Metaboliti primari: coinvolti in vie metaboliche del metabolismo primario, sono gli amminoacidi, gli zuccheri a basso peso molecolare, nucleotidi e acidi grassi a corta catena. Sono essenziali per la crescita, la riproduzione e lo sviluppo. Sono specie-specifici, ma sono generalmente comuni a tutte le specie. Per esempio, il glucosio presente in un animale o in un uomo è lo stesso presente in una pianta. Quindi i metaboliti primari sono uguali per le piante e gli animali.

Metaboliti secondari/funzionali/specializzati: presenti solo nelle piante. Non hanno un coinvolgimento diretto nelle funzioni vitali di base (non sono direttamente coinvolti nella crescita, sviluppo, riproduzione). Sono meno legati alle funzioni basali di una pianta rispetto ad altre macromolecole. Variano fortemente da organismo a organismo, quindi sono estremamente particolarizzati per ogni pianta. Queste sostanze sono...

Per la botanica farmaceutica, le piante sono importanti in quanto sono dotate di attività medicinale/benefica per l'uomo. Ad esempio, il THC, i tannini, la caffeina, la cocaina. Non è detto che una pianta di caffè produca caffeina, ma ha le informazioni per produrla. Tuttavia, se la pianta si trova in una condizione in cui non sente di avere bisogno di produrre caffeina, non investirà in questa produzione.

Ecco alcune differenze tra piante e animali:

PIANTE	ANIMALI
Organizzazione cellulare complessa e struttura istologica e anatomica semplice.	Organizzazione cellulare semplice e struttura istologica e anatomia complessa.
Metabolismo complesso e ambiente chimico interno fortemente condizionato dall'ambiente esterno.	Metabolismo semplice e ambiente chimico interno poco condizionato dall'ambiente esterno.
Stanzialità.	Non stanzialità.
Autotrofia.	Eterotrofia.
Cellule totipotenti: per esempio, si può prendere la foglia di una pianta e...	Solo le cellule staminali sono totipotenti.

vegetale è la unità strutturale e funzionale fondamentale delle piante. È caratterizzata da alcune particolarità rispetto alle cellule animali, come la presenza di una parete cellulare esterna e di cloroplasti per la fotosintesi. La parete cellulare è una struttura rigida composta principalmente da cellulosa, che conferisce resistenza e protezione alla cellula vegetale. È presente anche una membrana plasmatica che delimita il contenuto della cellula. I cloroplasti sono organelli specializzati nella fotosintesi, il processo attraverso il quale le piante producono energia utilizzando la luce solare. Contengono clorofilla, il pigmento verde responsabile della cattura della luce. All'interno della cellula vegetale sono presenti anche altri organelli, come il nucleo, che contiene il materiale genetico, e il reticolo endoplasmatico, coinvolto nella sintesi delle proteine. La cellula vegetale è in grado di svolgere diverse funzioni vitali, come la produzione di energia, la sintesi di sostanze chimiche e la riproduzione. Grazie alle sue caratteristiche strutturali e funzionali, la cellula vegetale è in grado di adattarsi a diversi ambienti e di svolgere un ruolo fondamentale nell'ecosistema.vegetale comprende tre "comparti" (due, ma uno a sua volta è diviso in due) in relazione tra loro. PARETE CELLULARE (all'esterno della membrana plasmatica) => racchiude la cellula vegetale, è una struttura rigida che contiene il protoplasto. PROTOPLASTO (tutto ciò che non è parete cellulare). INCLUSI (gocce di oli e altre sostanze). PROTOPLASMA (citoplasma, citoscheletro, organuli, membrana plasmatica). Il protoplasto è formato da: - Membrana citoplasmatica, detta plasmalemma. - La membrana citoplasmatica e la parete sono attraversati da procanali (sorta di buchi), che possono contenere estroflessioni della membrana, detti plasmodesmi, che permettono un scambio diretto tra le cellule vegetali contigue. - Citoplasma: matrice gelatinosa (citosol) costituita generalmente da acqua, metaboliti, proteine, sali minerali, contiene gli organelli ed è dotato di citoscheletro. Il citoscheletro è un sistema di filamenti disua superficie). Il reticolo endoplasmatico rugoso è coinvolto anche nella modifica e nel trasporto delle proteine.• Apparato di Golgi: composto da una serie di saccule appiattite, chiamate cisterne, che si trovano vicino al nucleo. Svolge un ruolo importante nella modifica, nell'imballaggio e nel trasporto delle proteine.• Lisosomi: vescicole contenenti enzimi digestivi che sono responsabili della digestione delle macromolecole all'interno della cellula.• Vacuoli: sacche di membrana che contengono sostanze di riserva, come acqua, zuccheri e sali minerali. Nei vegetali, i vacuoli sono molto grandi e svolgono un ruolo importante nel mantenimento della pressione osmotica.• Mitocondri: organelli responsabili della produzione di energia attraverso la respirazione cellulare. Contengono il proprio DNA e sono presenti in numero variabile a seconda del tipo di cellula.• Cloroplasti: organelli presenti solo nelle cellule vegetali, responsabili della fotosintesi. Contengono clorofilla e altri pigmenti che catturano l'energia solare per la produzione di zuccheri.• Centrioli: organelli presenti solo nelle cellule animali, coinvolti nella formazione del fuso mitotico durante la divisione cellulare.• Membrana plasmatica: sottile strato di lipidi e proteine che delimita la cellula e regola il passaggio delle sostanze all'interno e all'esterno della cellula.• Parete cellulare: struttura rigida presente solo nelle cellule vegetali, composta principalmente da cellulosa. Fornisce supporto e protezione alla cellula.superficie) => due tipi di reticolo endoplasmatico. Anche il reticolo può creare vescicole => estroflessione della sua membrana. Queste possono essere trasportate e contengono sostanze che in questo modo non sono a contatto con l'acqua presente nel citoplasma => le vescicole contengono materiale idrofobo e sono interconnesse fra loro.

• Corpi del Golgi o dittosomi: cisterne a parete liscia che accumulano, trasportano e secernono fuori dal citoplasma il materiale proteico, carboidrati, cere. Si frammentano e formano delle vescicole che giungono a contatto con la membrana cellulare rilasciando il contenuto mediante esocitosi. Scambiano materiale con altre cellule tramite plasmodesmi. Le vescicole non sono interconnesse fra loro e si compongono di fascia cis che riceve prodotti dal RER e da una fascia trans che rilascia prodotti elaborati dall'apparato del Golgi. Nella fascia cis le vescicole del RER presentano recettori che vengono riconosciuti da proteine presenti sulla

membrana dell'apparato del Golgi => la vescicolasi fonde e diventa parte della membrana.

Il reticolo endoplasmatico e l'apparato del Golgi connettono pori nucleari, plasmalemma, citoscheletro evacuolo.

• ORGANELLI: la cellula eucariotica è caratterizzata dalla presenza di numerosi organelli, ossia strutture specifiche subcellulari, che si trovano all'interno del citosol e rappresentano una compartimentazione e specializzazione di parti del citoplasma per svolgere determinate funzioni metaboliche.
• Ribosomi: organelli preposti alla sintesi delle proteine a partire da mRNA, possono essere sia allo stato libero nel citoplasma o ancorati a membrane (es: nel RER).
• Plastidi: tipici della cellula vegetale. Hanno delle funzioni importanti come la fotosintesi.
• Mitocondri: organelli deputati alla produzione di energia (ATP), tramite le vie biosintetiche del ciclo di Krebs e della fosforilazione ossidativa. Presentano una doppia membrana con pieghe caratteristiche, dette creste.

che delimitano la matrice mitocondriale che contiene proteine idrosolubili quali enzimi, ribosomi e DNA (hanno un loro DNA => questo ha fatto pensare che un tempo, prima di diventare organelli, fossero organismi a sé stanti).

Nei mitocondri avviene la maggior parte del processo di respirazione cellulare. È un processo di combustione nel quale zuccheri semplici, amminoacidi e acidi grassi vengono demoliti in molecole ancora più semplici, ottenendo energia disponibile alla cellula sotto forma di ATP.

Formula generale: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ --> 6CO₂ + 6H₂O + 38 ATP (valore teorico).

Si tratta di un processo esotermico di ossidoriduzione formato da una catena di reazioni in cui i prodotti di un passaggio sono utilizzati come reagenti per il passo successivo e in cui l'ossigeno è utilizzato come accettore di elettroni. Comunemente per respirazione cellulare si intende la respirazione cellulare aerobica, che avviene in presenza di ossigeno. Esiste poi una

respirazione cellulare anaerobica di cui la forma più importante, comune a procarioti ed eucarioti, è la via metabolica antichissima della glicolisi. MEMBRANA PLASMATICA => limite esterno del citoplasma e all'esterno è seguito dalla parete. Funzioni: - Protezione dell'integrità cellulare. - Mantenimento dell'omeostasi cellulare (condizioni di equilibrio in cui si svolgono le attività cellulari). - Coordinazione dell'attività delle diverse cellule. Le membrane biologiche sono dette a mosaico fluido: i lipidi che compongono le membrane vegetali sono: fosfolipidi (doppio strato: la parte esterna è idrofila, la parte interna idrofoba) esteroli (stigmasterolo, no colesterolo, perché è tipico della cellula animale). È detto fluido perché non è statico, si muove. Semipermeabilità della membrana citoplasmatica: le membrane biologiche sono selettivamente permeabili ad acqua, gas e.piccole molecole come ormoni, ma impermeabili a ioni e a molecole di più grandidimensioni. Questa condizione dà la possibilità di innescarsi a fenomeni osmotici.

Diffusione e osmosi: l’osmosi è un tipo particolare di diffusione.

DIFFUSIONE: se si prendono due vasche A e B contenenti acqua con deisoluti (es: NaCl) e separate da una membrana permeabile (che lasciapassare gli ioni), nel tempo i sistemi tengono all’equilibrio, quindi le duevasche tendono ad avere la stessa concentrazione: dalla zona piùconcentrata vengono richiamati gli ioni nella zona meno concentrata.

OSMOSI: le due vasche vengono separate da una membrana selettivamente permeabile (gli elettroliti nonpossono passare), il sistema tende all’equilibrio diluendo la zona piùconcentrata, fino a che non ci sarà la stessa concentrazione. Quindi,OSMOSI = diffusione di acqua secondo gradiente di concentrazioneattraverso una membrana semipermeabile (l’acqua va a

diluire la soluzione più concentrata). La concentrazione nei due comparti tende a equilibrarsi e il livello della seconda vasca si alza. Nella vasca A si ha una soluzione ipotonica (- concentrata), mentre nella vasca B ipertonica (soluzione + concentrata).

PRESSIONE OSMOTICA: pressione che deve essere esercitata sul contenuto della vasca ipertonica affinché si impedisca il flusso d'acqua.

ENERGIA POTENZIALE DELL'ACQUA/ POTENZIALE IDRICO

Un determinato volume d'acqua, così come tutti i corpi, possiede un'energia potenziale, ovvero la capacità di compiere un lavoro e dipende dalle forze a cui è soggetta (se non ci sono forze, l'energia potenziale è 0).

Questa attitudine è significativa solo se espressa in termini relativi (quantità relativa), cioè fa riferimento ad una condizione standard.