Biologia vegetale - appunti

ORGANISMI AUTOTROFI

Possono essere fotosintetici o chemiosintetici:

• Organismi fotosintetici: l'energia necessaria per organizzare viene ricavata dalla luce. Ne sono un esempio le alghe, i cianobatteri, le piante verdi.
• Organismi chemiosintetici: ricavano energia da substrati ricchi di zolfo, ad esempio, tramite reazioni esoergoniche. Quest'attività è tipica degli archeobatteri che sono microrganismi estremofili, sono antichissimi e si sono ambientati in condizioni ambientali estreme (sopravvivere a temperature al di sotto dello zero, o al di sopra dei 100 gradi, o in ambienti molto basici o acidi).

ORGANISMI ETEROTROFI

Sono la maggior parte dei batteri, funghi, piante superiori parassite e animali. Noi non riusciamo a organizzare (catturare energia luminosa e convertirla in energia chimica), ma riusciamo a sintetizzare molecole complesse partendo da molecole pre-formate e ottenute dall'esterno. Dunque noi riusciamo a organizzare, non organicare.

Guarda bene lo schemino.

La nutrizione degli organismi viventi coinvolge sia i nutrienti che la fonte di energia secondaria. I nutrienti sono sostanze ridotte che vengono ossidate per ricavare energia.

Il nostro pianeta ha avuto origine circa 4 miliardi e mezzo di anni fa dalla nebulosa solare. Inizialmente c'era un disco di polveri in rotazione da cui si è formato il sole. Successivamente, a causa della condensazione del materiale nello spazio, si sono verificate delle collisioni che hanno portato alla formazione dei protopianeti, tra cui la Terra. Circa 4 miliardi di anni fa, le prime molecole si sono formate e duplicate. Da qui si è evoluta la cellula di tipo eucariotico e successivamente anche quella vegetale.

È importante notare che nel corso della storia del nostro pianeta si sono succedute diverse tipologie di atmosfera:

1. Una prima atmosfera composta principalmente da idrogeno e elio.
2. Una seconda atmosfera costituita da vapore acqueo, anidride carbonica e azoto.
3. Infine, una terza atmosfera ricca di ossigeno si è formata successivamente.

attività delle alghe verdi azzurre che avevano la capacità di far fotosintesi ossigenica. Si è verificata poi nel tempo quella che è la progressiva colonizzazione delle terre da parte dei primi organismi che lasciarono l'ambiente acquatico e che hanno dovuto proteggersi da eccessiva perdita d'acqua e sviluppare strutture che consentono supporto alla pianta (lignina) per poi poter sviluppare la struttura che noi conosciamo oggi. Teoria dell'endosimbionte: il mitocondrio e il cloroplasto hanno caratteristiche tipiche procariotiche, di un batterio. Da queste osservazioni è nata l'idea e poi è stata sviluppata l'ipotesi che si siano originati da un antenato, da un batterio che è stato assimilato da un altro antenato, questa volta della cellula eucariotica. Si instaurò una simbiosi (scambio reciproco di sostanze). Negli anni si è scoperto che c'è stato uno scambio di geni tra mitocondrio,

cloroplasto e nucleo della cellula eucariotica. Questa teoria è stata poi ripartita in altre sotto ipotesi:

• Mito-early: l'antico batterio è stato acquisito molto presto, early, lungo la scala evolutiva quando la cellula eucariotica non era ancora ben sviluppata.
• Mito-late (si dice maito): il batterio che poi ha dato origine al mitocondrio è stato acquisito più avanti lungo il percorso evolutivo quando la cellula eucariotica aveva già sviluppato il sistema di endomembrane.
• Mito-intermediate: l'acquisizione del batterio è avvenuta in una fase temporale intermedia.

Questa teoria copre una gamma di tempo enorme. Great oxygenation event: quando c'è stato un riversare quantità massicce di ossigeno da parte dei cianobatteri nell'atmosfera: si è riversato prima negli oceani e poi è passato all'atmosfera, l'ossigeno interagirà con il ferro e si depositavano sotto forma di sedimenti.

stratimolto rossi grande concentrazione di ferro. Punto di datazione per dare un riscontro a questa ipotesievolutiva.(Guarda bene la foto evoluzione eucariote)Il fatto che da quella che è una cellula eucariota ancestrale, ma con il procariote, si sia sviluppata ilcloroplasto, una cellula vegetale, ci dice che c’è stato un adattamento all’ambiente che ha spinto ilprogenitore verso una linea vegetale piuttosto che animale.

LAST EUKARUOTIC COMMON ANCESTOR :Si tratta del nodo cruciale da cui poi c’è stata la divergenza tra vegetali e animali. Si studia molto chi fossel’antenato comune ad entrambi. Il progenitore di tutte le cellule eucariotiche conteneva un mitocondrioderivatoro da un proteo- battere. Il termine proteo battere deriva da una divinità greca con la caratteristicadi cambiare forma, ecco perché si chiama così. A seconda della nicchia ecologica, ovvero delle caratteristichedell’ambiente in cui si trovava

si è sviluppato diversamente. Guarda bene lo schema dell'albero, l'evoluzione degli organismi vegetali. Il ramo marrone indica l'inizio dell'antenato comune unicellulare sia delle piante sia degli animali. Quest'ultima divergenza è stata stimata 1.7 milioni di anni fa. Evoluzione delle piante: Le piante si sono sviluppate da un'alga ancestrale che si è poi evoluta e ha dato origine a piante non vascolari (muschi), piante vascolari (piante che fanno semi e quelle no). Le piante si sarebbero evolute da un'alga verde acquatica (protista). I protisti raggruppano organismi dotati di un nucleo ben definito, ma che tuttavia non possono essere assegnati ad alcun regno. Questi organismi poi hanno colonizzato le terre, c'è stata la ricerca di nuovi ambienti in cui non ci sia competizione per il recupero di nutrienti (questo ha spinto la migrazione di organismi vegetali dall'ambiente acquatico a quello terrestre), ma quando un organismo va

Incontro a un cambiamento così drastico dell'ambiente si deve adattare. Si sono dunque sviluppate le piante come le conosciamo adesso.

Il passaggio dall'ambiente acquatico a quello terrestre ha portato alcuni benefici e vantaggi:

• Le piante si trovano a dover competere meno per l'utilizzo dell'energia solare, è dunque uno stimolo per l'attività fotosintetica.
• Le piante captano, assorbono energia luminosa e la convertono con la fotosintesi per produrre proteine, carboidrati, lipidi fondamentali per la sopravvivenza.
• L'acqua trattiene le radiazioni della luce, dunque le piante primordiali che vivevano negli oceani non prendevano una luce perfetta per la fotosintesi poiché veniva filtrata.

Il mesofillo fogliare è il tessuto fogliare verde (vedi foto) costituito da cellule adiacenti e i corpuscoli verdi brillanti sono i cloroplasti che contengono la clorofilla (pigmenti fotosintetici), sono cellule altamente specializzate.

svolgono un' unica funzione importantissima (che è quella della fotosintesi). Le cellule non specifiche hanno il compito invece di proliferare. Dunque un possibile stimolo per emigrare dall' ambiente acquatico era che quest' ultimo diventava troppo competitivo per la luce necessaria per la fotosintesi. Le lunghezze d' onda assorbite da un pigmento (una molecola con una struttura chimica ben definita (doppi legami) che consente di assorbire un fotone (carotenoide, clorofilla di tipo A/B)) sono ben definite e in particolare le clorofille hanno un picco di assorbimento nelle regioni blu e rosse dello spettro. Queste ultime però non riescono a penetrare nell' ambiente acquatico poiché vengono filtrate. Questi organismi fotosintetici, antenati delle moderne piante, che vivevano nell' ambiente acquatico non ricevevano corrette lunghezze d' onda. Sulla superficie terrestre invece la pianta sfrutta al meglio la radiazione solare poiché

Tali lunghezze d'onda arrivano direttamente ad esse. Queste piante tuttavia hanno dovuto fare i conti con il problema della disidratazione poiché le condizioni dell'ambiente terrestre spingono alla disidratazione, inoltre si è spinto il problema del sostegno. L'acqua infatti le sosteneva, sulla terra invece hanno dovuto sviluppare strutture e sistemi molto specializzati. Il tessuto fogliare ha dovuto rivestirsi di sostanze protettive come la cuticola (evitava l'eccessiva fuoriuscita di acqua), si sono evoluti anche degli stomi (piccole aperture che si possono aprire o chiudere: quando si aprono passa anidride carbonica, ma anche vapore acqueo, consentendo dunque gli scambi gassosi. La CO2 serve per la produzione di carboidrati nella fase metabolica della fotosintesi).

Il fusto serve per il trasporto di nutrimenti e acqua assorbiti dalle radici che servono anche per l'ancoramento al tessuto. Questi eventi si sono distribuiti in un arco di tempo molto

vasto. Al di là dell'incredibile biodiversità della natura ci sarà sempre l'organizzazione in radice, fusto e foglie che è il risultato dell'adattamento all'ambiente terrestre. Bisogna sempre ricordare che le piante sono organismi immobili. La pianta non può fuggire a condizioni ambientali sfavorevoli, si deve adattare sempre. Deve avere una rapida interazione con l'ambiente per capire i cambiamenti (di temperatura, nutrimenti o l'arrivo di un patogeno), deve elaborare queste informazioni e deve mandarle al nucleo dove c'è l'informazione genetica e la risposta a questi problemi. Sono organismi molto abili grazie a dei recettori molto complessi, hanno dovuto sviluppare una sensibilità molto maggiore poiché sono immobili. Qualcosa che non si verifica nella pianta è la migrazione della cellula (come l'embrione che sviluppa i vari tipi di tessuto e di organo).

c'è dunque una migrazione di gruppi di cellule). Le cellule vegetali in un tessuto infatti sono bloccate dalla parete, questo non consente una migrazione, uno spostamento di tali cellule.

Le differenze tra il sistema di sviluppo dell'organismo animale e vegetale: nell'organismo vegetale si ha la fecondazione, lo zigote con suddivisioni cellulare successive si sviluppa nell'embrione che è chiuso nel seme che con i suoi tessuti lo avvolge, si trova in uno stato di quiescenza e viene diffuso nell'ambiente. La ripresa del metabolismo si ha quando c'è la percezione di condizioni ambientali favorevoli: la presenza di acqua fa si che dal seme si abbia la diffusione di una radichetta e due cotiledoni verdi (le foglioline). Parte solo ora la germinazione e gli organi si formano dunque in un secondo momento.

Negli animali invece l'organogenesi (lo sviluppo) avviene in un ambiente protetto come l'uovo o il grembo materno.

Nei vegetali

fattori ambientali. Durante l'embriogenesi, la pianta si sviluppa a partire dal seme, formando radici, fusti e foglie. Durante l'organogenesi, invece, si formano gli organi specializzati come fiori, frutti e semi. Questi processi sono regolati da segnali chimici e fattori di crescita, ma anche da fattori esterni come la luce, la temperatura e la disponibilità di acqua e nutrienti nel terreno. La pianta adatta la sua crescita e sviluppo in base alle condizioni ambientali, cercando di massimizzare la sua capacità di sopravvivenza e riproduzione.