Biologia Vegetale

Biologia vegetale

Le piante

Le piante sono organismi pluricellulari ed autotrofe; hanno la capacità di

produrre materiale organico da sostanze inorganiche e dall'energia solare.

Diversamente dagli animali non devono spostarsi per nutrirsi o per trovare fonti

di nutrimento, perché presentano vaste superfici di scambio esterne dal loro

corpo.

Hanno delle cellule specializzate per determinati processi, per dare origini a

strutture capaci di svolgere specifiche funzioni. Nelle piante presenti sulla

superficie terrena l'assorbimento delle sostanze necessarie è svolto dall'apparato

radicale, che assorbe l'acqua e sali dissolti in essa trasportandoli nella pianta;

una funzione simile la svolgono gli stomi, i quali sono gruppi di cellule che

regolano l'assorbimento d'aria.

Le piante hanno esigenze diverse, alcune hanno organi differenziati per ogni

processo necessario, altre invece ne sono completamente prive come le

Tallofite(Piante a Tallo)*; mentre le Cormofite(Piante a cormo) hanno la

necessità di sviluppare tessuti differenziati essendosi evolute da forme

acquatiche (minor densità dell'aria, ioni nel terreno, gas nell'aria e il pericolo di

disseccamento) Sono dette anche piante vascolari poiché sfruttano le cellule

morte come vasi per condurre i liquidi nutritivi.

Nelle cormofite si distinguono 5 organi, che costituiscono la parte aerea ed

interrata:

1. Radice: Le radici sono le strutture che ancorano la pianta al terreno a partire

dal fusto. Sono sensibili alla gravità e si sviluppano verso il basso, con un

movimento chiamato Geotropismo positivo. La loro funzione è di assorbire

acqua e sali dal terreno, riserva di nutrimenti, appoggio aereo e riproduzione

asessuata. Presentano un tessuto suberificato, chiamato esoderma, che

protegge gli strati interni e impedisce la perdita d'acqua. Lo strato più vicino

al cambio è l'endoderma, costituito da pareti suberificate o lignificate e

regola il passaggio d'acqua in senso radiale.

Si distinguono in 3 zone:

A. Zona glabra (senza peli), è la prima parte che is trova seguendo la

ramificazione sotterranea. Ha funzioni di collegamento e contribuisce a

fissare la pianta al suolo.

B. Zona pilifera (portatrice di peli), i peli assorbono la soluzione di acqua e ioni .

A seconda della quantità assorbita aumenta la superficie e la linfa grezza è

incanalata nei vasi radicali e sale fino alle foglie. I peli radicali hanno vita

breve, mano a mano che la radice si allunga quelli più vicini alla pianta

muoiono e se ne formano altri nella parte più lontana.

C. Zona apicale (punta della radice), è protetta da un rivestimento detto cuffia.

In questa zona la radice accresce insinuandosi nel suolo. A partire dall'apice

si divide in zone:

・Zona meristematica, è una zona formata da cellule indifferenziate in attiva

divisione trasversale ed accresce in lunghezza. Si trova dietro la cuffia.

・Zona di distensione e di differenziamento, sono presenti cellule che crescono

per distensione e si differenziano progressivamente.

・Zona di struttura primaria, è composta da cellule differenziate e non, dotate di

potenzialità latenti. I tessuti si distribuiscono in cordi longitudinali o arche

separati dal tessuto parenchima.

・Zona di struttura secondaria, a partire da un primo anello di cellule latenti si

forma un meristema, il cambio, le cui cellule si dividono secondo piani

logitudinali che crescono di spessore; le cellule differenziate formano due

tessuti conduttori, il legno (Xilema) e il libro (Floema) separati da cellule

raggruppate in arche legnose e cibrose.

In un secondo anello si forma nel tronco il fellogeno esterno al libro che produce

sughero.

A seconda dell'ambiente in cui si sviluppano si dicono ipogee, acquatiche e

aeree. I principali tipo sono:

D. Fittone o ramificate, la radice più grande si chiama fittone e si dirige verso il

basso. Nascono dalla zona primaria ed attraversano la struttura secondria

emergendo all'esterno.

E. Fascicolate, si estendono in tutte le direzioni.

Una radice che non ha origine nel meristema radicale si chiama radice avventizia

e si può sviluppare all'apice del fusto o alla sua base; mentre se ha origine nelle

parti intermedie è colonnare, e parte da un ramo fino a raggiungere il terreno

sostenendo la pianta; oppure fulcrante se parte

obliquamente dal tronco.

2. Fusto, tronco o caule, è il corpo centrale del R a d i c i m o d i fi c a t e s i

chiamano:

cromo. Sostiene le foglie e gli altri organi aerei Pneumatofori;

•

e li collega alle radici. Si sviluppa in modo Austori;

•

analogo alla radice; anche la zona

meristematica presente all'apice vegetativo ( o

gemma terminale), è sensibile alla gravità e si sviluppa secondo un

movimento di geotropismo negativo. Il caule ha dei vasi che trasportano la

linfa grezza dal suolo alle foglie, e dai vasi delle

foglie la linfa elaborata viene trasportata in tutta LA GEMMA TERMINALE È

la pianta. FORMATA DA UN

TESSUTO

MERISTEMATICO

DI CELLULE

INDIFFERENZIATE,

Si distingue in due parti: PRIVE DI SPAZI

A. Ipocotile, o caule primordiale è formato dalla INTERCELLULARI E IN

CONTINUA DIVISIONE.

germinazione del seme e compreso fra il NEGLI STRATI

colletto della radice e i cotiledoni; SOTTOSTANTI IL

MERISTEMA APICALE

B. Epicotile, prodotto dall'allungamento della SI DIFFERENZIANO

gemma terminale. PROMERISTEMI:

-PROTODERMA, DÀ

Il fusto assume nomi diversi a seconda della ORIGINE

conformazione: ALL'EPIDERMIDE;

-PROCAMBIO, FORMA I

-Fusto arboreo, asse principale legnoso e TESSUTI CONDUTTORI;

massiccio. (tronco) -PROMERISTEMA

FONDAMENTALE, DÀ

-Fusto arbustivo; ORIGINE AI TESSUTI

-Fusto erbaceo, tenero e verde. PARENCHIMATICI;

Oltre ad avere funzioni di sostegno e trasporto può

presentarsi con ulteriori parti approfondite:

- Il Rizoma, è un caule sotterraneo, ha gemme e radici avventizie.

- I bulbi, sono cauli ipogei formati da un disco centrale da cui partono radici

fascicolate; hanno una grande gemma terminale i cui abbozzi fogliari sono pieni

di sostanze di riserva.

-Il caulobulbo;

-Gli pseudobulbi;

-I tuberi caulinari;

3. I rami, fanno parte del tronco, hanno una struttura a vasi; hanno la funzione

di sostenere le foglie e gli organi riproduttori. Si distinguono due tipi di

ramificazione:

-La ramificazione monopodiale, rami laterali.

-La ramificazione simpodiale, l'attività della gemma terminale cessa e il ramo

accresce.

Si presentano ulteriori funzioni:

- I Fillocladi e Cladodi, che svolgono la fotosintesi;

- I viticci, aiutono a sorreggere la pianta;

- Le spine, si sviluppano da gemme ascellari;

Sui rami e sui tronchi i punti di inserzione sono i nodi, lo spazio tra loro è

chiamato internodo; ogni ramo termina con una gemma apicale e in ogni nodo è

presente una gemma ascellare.

4. Le Foglie, sono organi di accrescimento limitato che si dipartono dai rami o

dal fusto; hanno una particolare morfologia e da funzioni specifiche:

- Nomofilli: foglie normali, verdi che svolgono la fotosintesi;

- Cotiledoni (embriofilli), hanno funzione protettiva e di riserva;

- Catafilli (squame), hanno funzione protettiva nei fusti ipogei o intorno alle

gemme;

- Ipsofilli (brattee), hanno funzione di protezione e di richiamo degli insetti

impollinatori. Si trovano nella parte superiore del fusto, negli assi fioriferi.

- Antofilli, svolgono le stesse funzioni dei sepali del calice, petali della corolla,

carpelli e stami.

La foglia svolge importanti processi e funzioni di

sintesi dei nutrienti, di respirazione e traspirazione; è -Sepali del calice:

protezione;

sensibile alla luce solare e ha un movimento di -Petali della corolla:

fototropismo positivo; ed essendo sensibile alla richiamo degli

luce si orienta in una posizione perpendicolare ai impollinatori o vessillari;

raggi. -Carpelli e stami:

riproduzione;

Si distinguono tre parti:

a) La guaina;

b) Il picciolo, unisce la guaina al resto della foglia e se mancante la foglia si dice

sessile;

c)La lamina fogliare o lembo, presenta due facce:

-Pagina superiore, specializzata nella fotosintesi; -Cellule turgide e con

-Pagina inferiore, specializzata negli scambi gassosi; stomi aperti: acqua

abbondante. Necessità

di uscita del vapore

Si distinguono tre regioni: acqueo, 02 in eccesso e

a)La base; Co2 prodotta dalla

respirazione;

b)Il bordo(margine);

c)L'apice; I nomofilli sono rivestiti di epidermide e cuticola,

questi strati cellulari hanno piccoli pori chiamati

-Cellule floscie e stomi stomi; i quali regolano il passaggio d'aria e vapore.

chiusi, l'acqua Sono formati da due cellule guardia, che delimitano

scarseggia. Vi è una una piccola apertura chiamata rima stomatica e

dispersione eccessiva di

vapore limitata, secondo necessità fisiologiche si apre o si chiude.

riducendo scambi Attraverso le foglie passano le nervature, diramazioni

gassosi; terminali dei vasi e che nella foglia raccolgono

soluzioni per portarle in tutta la pianta.

Nelle foglie a simmetria dorso-ventrale si distingue

una nervatura principale mediana, da cui si dipartono nervature secondarie a

loro volta suddivise in nervature terziarie fino a formare una rete di tessuti

conduttori che percorre tutta la lamina.

Il margine si sviluppa lungo le nervature principali con incisioni del lembo fogliare

che raggiungono la nervatura mediana è detta rachide.

Le foglie possono essere modificate assumendo funzioni diverse. Possono dare

origine a:

1. Viticcio;

2. Spine;

3. Brattea (ipsofillo), può avere un fiore nell'ascella e nelle infiorescenze

accompagnano singoli pedicelli florali(bratteole). A volte si saldano intorno

all'asse floreale e formano l'involucro con funzioni protettive.

-Nelle piante carnivore le foglie si trasformano in -Piante sempreverdi:

ascidi e utricoli, con funzioni secretive e assorbenti rinnovano le foglie,

coinvolti nella nutrizione. senza avere rami nudi;

-Piante decidue:

rinnovano le foglie

contemporaneamente

con ricorrenza

5. Organo riproduttore di gameti maschili; stagionale;

6. Organo riproduttore di gameti femminili;

*Sono dette tallofite tutte quelle piante il cui corpo vegetativo è costituito dal

tallo, prive cioè di strutture specializzate quali le radici, il fusto e le foglie. Le

tallofite non hanno vasi per il trasporto della linfa grezza o elaborata.

I plastidi

I plastidi sono organuli che derivano tutti dai protoplasti e che assumono secondo la colorazione

e le funzioni nomi diversi:

1. I leucoplasti, che accumulano sostanze di riserva. (amiloplasti= accumulano amido);

2. I cromoplasti, contengono pigmenti del tipo dei carotenoidi;

3. I cloroplasti, svolgono la fotosintesi.

Nel cloroplasto ci sono i I tilacoidi, che costituiscono un complesso sistema di sacculi delimitati

da membrana immersi nel liquido stromatico. I tilacoidi hanno forma di sacchetti appiattiti e hanno

la funzione di raccogliere la luce e immagazzinarla durante la fase luminosa della fotosintesi.

Rappresentano quindi il luogo dove avvengono tutte le reazioni luce-dipendenti di tale processo.

Le membrane tilacoidali individuano nella parte interna del cloroplasto due ambienti con pH

differente, cosa necessaria per la fotosintesi:

lume tilacoidale, costituisce la parte liquida racchiusa dalle membrane tilacoidali; è acido per la

concentrazione di ioni ione H+ che si verifica in seguito alla fase luminosa della fotosintesi; lo

stroma, costituisce la porzione liquida esterna ai tilacoidi; poiché con le reazioni luminose gli ioni

idrogeno vengono spostati verso il lume tilacoidale, il pH dello stroma si alza.

Sulla membrana tilacoidale sono inseriti:

Sistema antenna: complessi proteici associati di pigmenti che raccolgono la luce da trasferire ai

• fotosistemi;

Centro di razione del fotosistema: una molecola di clorofilla (tipo a) assorbe una quantità di

• energia sufficiente a farle perdere un elettrone. si carica così positivamente;

Fotosistema II: sposta gli elettroni dall'acqua al plastochinone;

• Citocromo: sposta gli elettroni dal plastochinone alla plastocianina;

• Fotosistema I: sposta gli elettroni dalla plastocianina al NADP;

• ATP-sintasi: sfrutta il flusso di ioni idrogeno dal lume allo stroma per la sintesi di ATP;

•

Le membrane tilacoidali possono trovarsi esposte allo stroma o associate tra loro. L'associazione

di membrane tilacoidali per appressamento origina degli impilamenti detti grana. I sacculi impilati

sono collegati tra loro da sacculi non impilati che costituiscono i tilacoidi stromatici. I grana sono

ricchi in fotosistema II e in antenne, i tilacodi stromatici e, in generale, le zone esposte allo stroma,

sono ricchi in fotosistema I e ATP-sintetasi. Lo spazio in cui i tilacoidi si appressano è detto

partizione. L'estensione degli impilamenti è legata all'acclimatazione del cloroplasto nei confronti

della radiazione luminosa disponibile.

Nei cianobatteri i tilacoidi sono liberi nel citoplasma e sono la sede delle reazioni luminose della

fotosintesi. Sono coperti da ficobilisomi, complessi proteici associati a pigmenti accessori

chiamati ficobiline.

La fotosintesi

La fotosintesi è un processo biologico che sfrutta l'energia luminosa del Sole;