Biologia Vegetale

APLODIPLONTE

Il ciclo aplodiplonte (o a meiosi sporica) è tipico di tutte le piante, di

alcune alghe, e di alcuni funghi. È caratterizzato da due fasi:

1. Una aploide, il gametofito, che produce i gameti,

2. Una diploide, lo sporofito, che produce le spore.

Come nei diplonti la gamia porta alla formazione di zigoti che si

dividono per semplice mitosi dando origine ad uno o più Sporofiti.

Questi, al momento della meiosi, non producono gameti, ma

Meiospore che, dividendosi per mitosi, danno origine ad uno o più

Gametofiti, che al termine della loro differenziazione e crescita

produrranno dei gameti.

- Alternanza di gametofito/sporofito

Sono presenti due generazioni nello stesso ciclo vitale.

L'organismo diploide, chiamato Sporofito, è sviluppato

per mitosi dallo zigote (Unione di gameti aploidi)

I gameti sono prodotti da organi specializzati detti Gametangi.

La maturità dello sporofito porta alla produzione di spore,

dette Meiospore, che sono aploidi, in quanto derivate da meiosi di cellule particolari che maturano in organi specifici

chiamati sporangi. In condizioni che ne permettono lo sviluppo le spore germinano, sviluppando un

organismo aploide chiamato Gametofito. Il gametofito è un individuo indipendente e, al momento della riproduzione,

alcune sue cellule si sviluppano e, a seguito di alcune divisioni mitotiche, origineranno i gameti aploidi. Dall'unione di

due gameti di categorie sessuali differenti, si svilupperà un nuovo zigote diploide, che darà inizio al nuovo ciclo.

Lo sporofito o il gametofito o entrambi possono anche riprodursi vegetativamente come nel caso in figura.

APLONTE

Gameti Gamia Zigote Meiosi Meiospore Mitosi Gametofito Mitosi Gameti

       

DIPLONTE

Gameti Gamia Zigote Mitosi Diplofito Meiosi Gameti

     

APLODIPLONTE

Gameti Gamia Zigote Mitosi Sporofito Meiosi Meiospore Mitosi Gametofito Mitosi Gameti

         

Per parlare di sessualità è necessario tenere conto di alcune caratteristiche dei gameti.

Le cellule che fanno Gamia devono essere per lo meno fisiologicamente diverse.

Per gli ansiogameti o cellule somatiche (morfologicamente uguali) si parla di polarità sessuale (+ e -).

Per le cellule morfologicamente diverse il gamete più grosso e immobile è considerato quello femminile (cellula uovo).

CARATTERISTICHE DELL’ORGANISMO CHE PRODUCE GAMETI

Devono produrre o solo gameti maschili o solo femminili.

Se li produce entrambi si tratta di ermafroditismo per cui non si può parlare di sessualità.

Nel ciclo aplonte la sessualità è legata

all’organismo aploide Gametofito, in quanto

è lui che produce i gameti (per mitosi) ed è

l’unico tipo di organismo presente.

Nel ciclo diplonte la sessualità è legata

all’organismo diploide Diplofito, in quanto è

lui che produce i gameti (per meiosi) ed è

l’unico tipo di organismo presente.

Nel ciclo aplodiplonte la sessualità è legata

all’organismo aploide Gametofito, in quanto

è lui che produce i gameti (per mitosi) ma

non è l’unico tipo di organismo presente.

NEI CICLI APLONTE E APLODIPLONTE

•

Gameti (m e f) prodotti da individui diversi si parla di GAMETOFITO ETEROTALLICO e Sessualità del gametofito

(gametofito maschile e femminile).

Gameti (m e f) prodotti dallo stesso individuo si parla di GAMETOFITO OMOTALLICO e NO sessualità del gametofito

(non si può distinguere un gametofito maschile ed uno femminile).

NEL CICLO APLODIPLONTE CON GAMETIFITO ETEROTALLICO

•

I gameti maschili e femminili possono derivare da:

1. Meiospore uguali dette Isospore.

2. Meiospore diverse dette Eterospore.

Nelle Eterospore, le microspore producono gameti maschili, mentre le macrospore quelli femminili.

Se microspore e macrospore sono prodotti da individui diversi si può parlare di sessualità anche a livello dello sporofito.

NEL CICLO APLODIPLONTE

•

Spore (m e f) prodotte da individui diversi si parla di SPOROFITO ETEROFITICO e di Sessualità dello sporofito

(sporofito maschile e femminile).

Spore (m e f) prodotte dallo stesso individuo si parla di SPOROFITO OMOFITICO e NO sessualità dello sporofito

(non si può distinguere uno sporofito maschile ed uno femminile).

APOMISSIA

E’ la capacità di alcune piante di riprodursi asessualmente per seme (agamospermia).

L’ embrione si sviluppa senza il contributo del gamete maschile e eredita solo i geni della madre

Piante di progenie identiche a pianta madre.

L'apomissia è una forma di riproduzione asessuale tipica di alcune piante superiori (spermatofite).

Nell'apomissia la formazione dell'embrione avviene senza l'unione dei gameti (cioè senza fecondazione e meiosi)

e dà origine ad organismi geneticamente identici alla pianta madre.

Svantaggi: Perdita della ricombinazione genetica

Vantaggi: Moltiplicazione immutata e continua di biotipi adattati nella concorrenza.

Si ritrova naturalmente in circa 400 specie, distribuite tra circa 40 famiglie (Graminaceae, Compositae, Rosaceae).

• Nella maggior parte di esse la fecondazione della cellula centrale di embriosacco è richiesta per il normale sviluppo

del seme. In altre lo sviluppo è autonomo.

• Processo apomittico avviene nell’ovulo.

• Embrione apomittico è formato attraverso 2 vie fondamentali: sporofitica e gametofitica.

Assenza dei processi responsabili della sporogonia (Meiosi) e/o della riproduzione sessuale (Gamia).

Include processi di riproduzione sessuale che avvengono in assenza di qualunque atto di fecondazione:

1. Partenogenesi

2. Apogametia

3. Diplosporia

4. Aposporia

Nel ciclo aplodiplonte vi è alternanza di generazioni eterologhe (gametofito/sporofito) senza alternanza di fase

nucleare.

Passaggio apomittico Gametofito – Sporofito

PARTENOGENESI (Sviluppo dell’uovo senza fecondazione)

- Assenza di fecondazione

- Sviluppo verginale (nascita vergine) del Gametofito

- Nel ciclo Diplonte dal gamete si sviluppa il Diplofito

- Nel ciclo Aplodiplonte dal Gametofito si passa allo Sporofito

-

Passaggio apomittico Gametofito – Sporofito

APOGAMETIA (Fecondazione per unione di 2 corredi cromosomici derivati dalla divisione dello stesso nucleo).

- Assenza di fecondazione

- La cellula somatica del Gametofito origina lo Sporofito Non c’è nel ciclo diplonte



- Nel ciclo aplodiplonte dal



Gametofito si passa allo

Sporofito

Passaggio apomittico Sporofito – Gametofito

DIPLOSPORIA

- Assenza di meiosi

- Formazione di Meiospore con corredo cromosomico uguale a quello dello Sporofito (“2n”).

-

Passaggio apomittico Sporofito – Gametofito

APOSPORIA

- Assenza di meiosi e di Meiospore

- Cellula somatica dello Sporofito dà origine a Gametofito

- Formazione di Gametofito con corredo cromosomico uguale a quello dello Sporofito.

-

EVOLUZIONE SISTEMA VEGETATIVO

Le piante sono un regno di esseri viventi e comprende circa 350.000 specie di organismi viventi, identificati

comunemente con i nomi di alberi, arbusti, cespugli, erbe, rampicanti, succulente, felci, muschi e molti altri ancora.

La maggior parte delle piante esistenti e conosciute sono incluse nel gruppo delle Angiosperme con circa 250.000

specie che si distinguono dalle altre divisioni per la produzione di fiori seguita, dopo l'impollinazione, dalla formazione

di semi racchiusi e protetti all'interno di un frutto.

Dalla nascita del primo batterio fotosintetico sono derivati i 3 phyla principali.

Tutti gli altri organismi fotosintetici non vengono dalla simbiosi fra una cellula eucariote e un batterio fotosintetico ma

derivano dalla simbiosi di una cellula eucariote e un alga.

La storia della vita sulla Terra

Era Periodo Epoca Anni fa (milioni) Eventi biologici principali

Nascita delle prime cellule

- viventi

Dominio dei batteri

-

4600-3500 3500- Comparsa della fotosintesi e

-

Precambriano 590 sviluppo di ossigeno

nell'atmosfera

Prime alghe e invertebrati

- marini a corpo molle

Diffusione delle alghe

- marine primitive

Paleozoico Cambriano 590-505 Sviluppo della maggior parte dei

- tipi di invertebrati marini

Predominio degli invertebrati

- marini, in particolare artropodi e

molluschi

Ordoviciano 505-438 Primi pesci e funghi

- Invasione delle terre emerse

- a opera delle piante

Molti pesci, trilobiti e molluschi

- nelle acque oceaniche

Siluriano 438-408 Prime piante vascolari

- Invasione della terraferma da

- parte degli artropodi

Diffusione di pesci e trilobiti nei

-

Devoniano 408-360 mari

Comparsa di anfibi e insetti

- Foreste palustri di Felci

- arboree e Licopodi

Carbonifero 360-286 Dominio degli anfibi

- Numerosi insetti

- Comparsa dei rettili

- Prime gimnosperme

- Massicce estinzioni marine,

-

Permiano 286-248 compresi gli ultimi trilobiti

Grande sviluppo dei rettili e

- declino degli anfibi

Primi mammiferi, dinosauri e

- altri rettili

Triassico 248-213 Foreste di Gimnosperme e

- Felci arboree

Dominio di dinosauri e Conifere

-

Mesozoico Giurassico 213-144 Primi uccelli

- Angiosperme

- Dominio delle angiosperme

- Estinzione in massa di forme di

-

Cretaceo 144-65 vita marine e di qualcuna

terrestre, inclusi gli ultimi

dinosauri

Cenozoico Terziario Paleocene 65-54 Diffusione di uccelli, mammiferi

- (tra cui primati), insetti e

Eocene 54-37 Angiosperme

Oligocene 37-24 Driopitecine e Ramapitecine

-

Miocene 24-5

Pliocene 5-2

Quaternario Pleistocene 2-0,01 Evoluzione di Homo.

- Estinzione di molti mammiferi di

-

Olocene 0,01-oggi grosse dimensioni

COSA SONO LE PIANTE?

Per la biologia le piante hanno alcune caratteristiche fondamentali:

• Sono organismi autotrofi, cioè riescono a sintetizzare le proprie molecole organiche a partire da sostanze

inorganiche (da aria, acqua, terreno minerale), utilizzando energia non derivante da sostanze organiche

assimilate;

• Per l'approvvigionamento energetico svolgono la fotosintesi, un insieme di reazioni biochimiche, che permette

di catturare parte dell'energia solare trasformando l'anidride carbonica in zuccheri ed altre sostanze.

• Sono formati da cellule eucariote, cioè cellule particolarmente evolute, dotate di un vero e proprio nucleo.

• Le pareti cellulari sono strutturate con una base di cellulosa e le cellule stesse possono

immagazzinare amido come fonte energetica di riserva.

ENDOSIMBIOSI

L'endosimbiosi è la relazione biologica definita dalla teoria endosimbiotica che riguarda le origini di alcuni