Biologia vegetale

IL MOVIMENTO DELL’ACQUA IN UNA PIANTA

Il movimento è la conseguenza della presenza di differenti potenziali d’acqua che

caratterizzano i due punti dello spazio in cui si compie il movimento. La direzione del

movimento avviene dal punto in cui il potenziale d’acqua è maggiore al punto in cui è

minore.

La soluzione con la più alta molarità di soluto sarà caratterizzata da un più negativo

potenziale d’acqua perché il soluto influisce negativamente il potenziale idrico.

Il movimento è chiamato diffusione.

- Ipertonico: alta concentrazione

- Ipotonico: bassa concentrazione

- Isotonico: stessa concentrazione

Quando la concentrazione delle molecole di entrambe le acque e i soluti saranno equi

tra i due contenitori, il movimento dell’acqua e dei soluti si fermerà.

Osmosi

La diffusione non è regolata anche dal movimento dell’acqua tra una cellula e il suo

spazio circostante o tra due cellule adiacenti.

La ragione è che una cellula è circondata e delimitata da un plasmalemma. Nel caso

della cellula vegetale esternamente al plasmalemma c’è un’altra struttura chiamata

parete cellulare. Tra queste due vi è un piccolo spazio chiamato apoplasto. Dal doppio

strato fosfolipidico che forma il plasmalemma l’acqua e altre molecole apolari passano

indisturbate, mentre molecole polari, ioni e macromolecole hanno bisogno di passaggi.

Questa proprietà del plasmalemma è la semipermeabilità. La presenza di questa

membrana determina la formazione di una soluzione ipotonica e una ipertonica.

Il passaggio di acqua è chiamato OSMOSI. Pressione osmotica.

L’acqua si sposta da una regione ad alta concentrazione verso la regione a bassa

concentrazione. Ci sarà scambio finché la concentrazione di soluto sarà uguale nei due

ambienti. Quindi la soluzione ipertonica deve essere “annacquata”.

- Soluzione isotonica: non vi è scambio

- Soluzione ipertonica: netta perdita di acqua

- Soluzione ipotonica: netto ingresso di acqua

LISI: la rottura del plasmalemma in una soluzione isotonica

STATO DI MASSIMO TURGORE: la pressione idrostatica della parete esercita forza e i

due potenziali sono uguali ma di segno opposto.

CARBOIDRATI

Composti organici formati essenzialmente da tre tipi di atomi: carbonio, idrogeno e

ossigeno. C H O .

n 2n n

Sono anche chiamati saccaridi e sono divisi in quattro raggruppamenti chimici:

monosaccaridi, disaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi. In generale i monosaccaridi e

i disaccaridi si riferiscono agli zuccheri.

AMIDO PECTINE E CELLULOSA sono tre importanti polisaccaridi. Questi sono polimeri

formati da un considerevole numero di carboidrati tenuti insieme da legami covalenti.

L’unità elementare, il monomero, dell’amido e della cellulosa è il glucosio. In questi

polimeri il numero delle molecole di monosaccaridi è ripetuto un centinaio di volte.

Amido e cellulosa sono costituiti dallo stesso monomero, ma hanno differenti chimico-

fisiche proprietà. Queste differenze la conseguenza delle due organizzazioni spaziali

differenti. GLUCOSIO

L’ossigeno crea due legami rispettivamente con il carbonio in posizione 1 e il carbonio

in posizione 5. Gli atomi di carbonio insieme all’ossigeno formano un anello nello

spazio che divide una parte superiore e una inferiore nella molecola. Il carbonio

numero 6 è situato nella parte superiore direttamente sopra il carbonio in posizione 6

formando un gruppo carbossilico CH OH.

2

Forma esagonale, non è planare.

AMIDO

È un polimero del glucosio, a sei atomi di C. Nella pianta si può trovare in forma di

amilosio e amilopectina.

L’amilosio costituisce il 20-30% della struttura dell’amido, mentre l’amilopectina

costituisce il 70/80%. In presenza di uno specifico enzima due molecole di glucosio

possono reagire formando un dimero dove gli atomi di ossigeno si legano alle due

molecole di glucosio. Durante questa reazione una molecola di acqua viene persa.

Questo legame è chiamato alfa 1,4. L’alfa 1,4 tra le molecole di glucosio garantiscono

la formazione di una struttura ad elica.

CELLULOSA

È un polimero del glucosio, sempre a sei atomi di C. la differenza è che la seconda

molecola di glucosio si capovolge e presenta quindi un differente orientamento nello

spazio. Dopo il secondo movimento le due molecole si legano formando un legame

chiamato beta 1,4. Se il legame viene ripetuto più volte si formerà una lunga catena

lineare nello spazio.

Due lunghe catene di cellulosa formano la lamella di cellulosa.

L’acqua è attratta dalla cellulosa perché i gruppi OH hanno una carica parziale

negativa sull’ossigeno e una positiva sull’idrogeno.

La cellulosa ha una struttura rigida. Possiede ioni che tengono ferme le catene di

polimeri (posso toglierli per rendere più scorrevole, con molecole sequestranti).

PECTINE

È un altro polimero del glucosio e chimicamente è un polisaccaride composto da una

catena lineare di molecole di acido galatturonico collegate tra loro. Le molecole di

galatturonico sono legate da legami idrogeno a formare una lunga catena. Ogni

singola catena è una pectina mentre diverse catene sono legate tra di loro da ioni Mg

e ioni Ca che formano dei ponti. La pectina ha la proprietà di gelificare in presenza di

zuccheri. PARETE VEGETALE

La parete vegetale è normalmente organizzata in tre diversi compartimenti: lamella

mediana, parete primaria, parete secondaria.

Lamella mediana

Nel citoplasma, probabilmente vicino all’apparato di Golgi, si formano delle vescicole

contenenti polisaccaridi di D-acido galatturonico. Queste vescicole si muovono nel

citoplasma e convergono tutte in un singolo punto dentro la cellula (chiamato piastra

cellulare) dove la parete cellulare è sotto formazione. Quindi la piastra cellulare è la

fusione di più piccole vescicole, quando si uniscono si mischiano insieme e il liquido

contenuto mischiato da origine alla pectina. La direzione delle vescicole è stabilita dai

microtubuli presenti nel citoplasma.

La posizione dove la parete cellulare verrà formata è determinata dentro la cellula ed

è indicato da un accumulo di microtubuli, in una particolare fase della vita della cellula

vegetale. Durante la prima fase di mitosi è possibile riconoscere che i microtubuli

convergono in una singola zona della parete vegetale. Quando la mitosi procede, i

microtubuli fanno sparire quella zona e diventa visibile il fuso mitotico e i microtubuli

diventano evidenti nella zona centrale della cellula. Dopo la fine della mitosi, quando

le due cellule figlie hanno ereditato i cromosomi, i microtubuli si muovono dal centro

del citoplasma alla porzione periferica lungo la parete vegetale.

- La lamella mediana è formata prevalentemente da D-acido galatturonico (da

pectine)

- 1° divisione: separa il citosol delle due cellule figlie. Queste continuano a

comunicare perché rimangono i microtubuli del fuso mitotico durante la mitosi.

Quindi le cellule vegetali comunicano sempre una con l’altra.

- Il genoma è stato raddoppiato per poi essere diviso equamente. Mentre il

citoplasma è sempre lo stesso. Una figlia ne avrà di più e una di meno. Una

quindi necessita della CRESCITA CITOPLASMATICA, per aumentare le dimensioni

e raggiungere le dimensioni della cellula madre.

- CRESCITA PER DISTENSIONE DELLA PARETE: sintesi di nuova cellulosa per non

farla assottigliare troppo.

Una volta che ha raggiunto le sue dimensioni può costruire la parete vegetale

(primaria e secondaria).

Parete primaria

Il materiale usato per la formazione della parete primaria è sintetizzato nella cellula e

trasportato (da vescicole originate nel Golgi) alla membrana plasmatica.

La composizione chimica è davvero semplice e include un mix di polisaccaridi (pectine,

polimeri di emicellulosa, microfibrille di cellulosa, proteine, Sali inorganici) 30% e

acqua 70%. La lignina è completamente assente e questo le garantisce una struttura

elastica.

- Un esempio di proteine presenti nella parete primaria sono le glicoproteine

(unione tra carboidrati e proteine).

- La modalità di formazione della parete primaria è la stessa descritta per la

lamella mediana. Le vescicole contenenti monomeri di carboidrati si mischiano

col citoplasma e i componenti chimici sono versati fuori dai COMPLESSI A

ROSETTA= complessi multiproteici per creare microfibrille di cellulosa e le

indirizzano

- La parete prima non è uniformemente distribuiti sulla cellula ma forma strisce.

L’orientamento delle microfibrille di cellulosa nella parete vegetale è guidata dai

microtubuli e i microfilamenti: la cellulosa è fatta da nastrini piatti (polimeri),

uno piano e uno capovolto, per questo è rigida. Le microfibrille sono intrecciate

a fare le macrofibrille che sostengono i pesi, intrecciate a costruire strutture

molto resistenti, le fibre di cellulosa, che intrecciate tra loro formano la parete

vegetale.

Quinid: monomeri di glucosio -> polimeri -> microfibrille -> macrofibrille ->

fibre di cellulosa -> parete vegetale

Quando ha finito di crescere costruisce la parete secondaria.

Alla fine della crescita cellulare la produzione di microfibrille di cellulosa sul lato

esterno della membrana plasmatica continua a crescere senza interruzione e l’assenza

di ulteriore crescita della parete cellulare, la fa ispessire. L’accumulo di fibre di

cellulosa d° vita alla parete secondaria. Questa contiene cellulosa, emicellulosa e

lignina che la rende più rigida.

Il considerabile incremento della parete secondaria schiaccia la membrana plasmatica

verso il centro della cellula e quando lo spessore diventa di un certo volume la cellula

muore per la riduzione estrema dello spazio vitale.

- Grazie alla suberina (molecole di cera o cutina) diventa anche impermeabile

- Porocanali: punti che la collegano alla primaria

VACUOLO

Durante la crescita della parete cellulare delle piccole vescicole possono essere

prodotte dall’allargamento della membrana vicino al reticolo endoplasmatico. Queste

vescicole sono i provacuoli. Ogni vescicola è circondata da una membrana

fosfolipidica. Queste vescicole si fondono per crearne una più grande cioè il vacuolo.

La membrana fosfolipidica forma il tonoplasto.

Quando finisce l’accrescimento citoplasmatico (che costa energia e materiale) si

realizza la CRESCITA PER DISTENSIONE (parte da un volume e si ferma quando lo

decide la cellula. Questa non cambia la massa ma solo il volume, infatti il citoplasma

non cresce. Lo fa gonfiando il vacuolo)

Il tonoplasto è una membrana semi permeabile e può es