Biologia vegetale - Botanica generale (2 parte)

VACUOLI

Sono organelli che svolgono diverse funzioni. Hanno un'importante ruolo nello sviluppo della pianta. Sono formati da una membrana che racchiude delle soluzioni. Possono essere presenti, assenti, molto piccoli oppure occupare la maggior parte del volume della cellula.

Nelle cellule che fanno fotosintesi il citoplasma con i cloroplasti si trovano in una posizione favorevole alla captazione della luce (vicino alla superficie).

La membrana che delimita il vacuolo si chiama tonoplasto e la sostanza che contiene si chiama succo vacuolare. Il tonoplasto ha una composizione diversa dalla membrana plasmatica perché svolge funzioni diverse. Nel tonoplasto sono presenti numerosi trasportatori perché sono numerosi gli scambi che avvengono tra il contenuto vacuolare e il citoplasma all'interno della cellula. È semipermeabile.

Nel succo vacuolare si trova acqua in cui sono disciolte diverse molecole. Può essere diverso da cellula a cellula a seconda delle.

funzione di regolazione del pH, mantenendo l'ambiente interno della cellula a un livello di acidità o alcalinità adeguato. Il vacuolo svolge anche una funzione di sostegno, contribuendo alla turgidità della cellula vegetale. Quando il vacuolo è pieno d'acqua, esercita una pressione sulle pareti cellulari, mantenendo la forma e la rigidità della pianta. Infine, il vacuolo può svolgere una funzione di comunicazione tra le cellule, trasportando segnali chimici e molecole tra le diverse parti della pianta. In conclusione, il vacuolo è una struttura fondamentale nelle cellule vegetali, svolgendo diverse funzioni come la regolazione osmotica, la riserva di sostanze, la difesa e la comunicazione cellulare.

mantenere il turgore cellulare: la cellula deve essere piena d'acqua. Il tonoplasto è una membrana semipermeabile e permette il passaggio di alcuni ioni solo se sono presenti delle specifiche proteine di membrana chiamate trasportatori.

- diffusione facilitata, consente il passaggio secondo concentrazione

- trasporto attivo, se la molecola si sposta da una zona di minore concentrazione verso una a maggiore. Questo trasporto è possibile solo con un consumo di energia sotto forma di ATP.

Se all'interno del vacuolo resta alta la concentrazione dei soluti, viene richiamata acqua dal citoplasma. Quando il contenuto di acqua è massimo, l'acqua esercita una pressione sulle pareti della cellula, la pressione di turgore. Il vacuolo e la parete cellulare sono i principali responsabili del turgore.

La plasmolisi si verifica quando la cellula perde acqua per osmosi, il vacuolo si contrae e la membrana cellulare si stacca in più punti dalla parete cellulare.

E’ un processo reversibile: si aggiunge acqua.

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Le membrane cellulari, compreso il tonoplasto, sono semipermeabili.

Nella cellula vegetale in ambiente ipotonico (concentrazione di soluti minore di quella interna) → l'acqua per osmosi entra nella cellula, il vacuolo si rigonfia e il volume della cellula aumenta. → la cellula non scoppia per la presenza della parete → la cellula si trova in stato di turgore quando la tendenza dell’acqua ad entrare è bilanciata dalla pressione della parete.

Il turgore cellulare è importante per il sostegno es. foglie, petali, strutture giovani.

Importante nell’accrescimento per distensione. Le piante crescono in 2 modi:

1. per divisione cellulare, aumento del numero di cellule in seguito alla divisione
2. per distensione: una cellula piccola si ingrandisce perché i vacuoli diventano più grandi (disegno a destra).

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TESSUTI

I tessuti sono insiemi di cellule unite tra loro grazie alla lamella

mediana e comunicano tra loro attraverso i plasmodesmi.

I tessuti presenti nella pianta si possono distinguere in 2 grosse categorie:

1. tessuti meristematici, non hanno funzione specifica, sono cellule indifferenziate
2. tessuti adulti, si sono differenziati e svolgono funzioni specifiche: t. tegumentali, parenchimatici, meccanici, conduttori.

TESSUTI MERISTEMATICI

Danno origine a tutti gli altri tessuti che si trovano in una pianta. Nei meristemi si originano i tessuti ed è dove le divisioni cellulari producono la crescita. Le piante mantengono per tutta la vita dei gruppi di cellule indifferenziate (meristematiche) in grado di dividersi. Le cellule meristematiche sono in grado di dividersi per mitosi dando delle cellule figlie che possono rimanere meristematiche (dette cellule iniziali) oppure perdere la capacità di dividersi e che diventano cellule adulte con una specifica funzione (cellule derivate). Tuttavia alcune cellule adulte sono in grado di rientrare nel ciclo.

cellulare e dividersi: le cellule vegetali sono totipotenti.

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Nelle piante ci sono due modelli di crescita:

1. crescita per divisione che aumenta il numero delle cellule
2. crescita per distensione, cioè aumenta la dimensione delle cellule.

I tessuti meristematici possono essere divisi in:

• tessuti primari, derivano direttamente dalle cellule dell'embrione. Non perdono mai la capacità di dividersi. Presiedono all'allungamento dell'apice di cerfoglio e radice in modo da garantire l'allungamento della pianta. Si trovano in tutte le piante. Caratteristiche citologiche: sono cellule piccole perché non differenziandosi non si distendono; forma isodiametrica; molte cellule sono in varie fasi della mitosi perché le cellule di un meristema non sono sincronizzate. Hanno nuclei molto grandi. Mancano i vacuoli. C'è parete primaria sottile, no parete secondaria.

I meristemi primari sono chiamati apicali perché si trovano

All'apice del germoglio e delle radici, servono all'accrescimento di fusto e radici. Presentano 2 tipi di cellule:

• iniziali, danno sempre origini a cellule meristematiche
• derivate, andranno a differenziarsi nei tessuti adulti.

I meristemi apicali nel loro differenziamento danno origine ai tessuti primari adulti che si trovano all'interno degli organi.

I meristemi apicali si trovano al termine dei rami e restano come residui nelle gemme che daranno le ramificazioni laterali (sia nel fusto che nella radice).

I meristemi intercalari si trovano alla base degli internodi del fusto e servono all'allungamento della pianta.

All'interno dei tessuti possono rimanere delle cellule che vengono chiamate meristemoidi e danno origine a cellule specializzate (es. stomi o peli).

I tessuti secondari derivano da tessuti adulti che hanno riacquistato la capacità di dividersi. Presiedono l'aumento in spessore delle strutture della pianta. Si trovano solo nelle

Piantecapaci di accrescersi in spessore. I meristemi secondari danno origine a tessuti secondari che formeranno la struttura secondaria di fusto e radice. Ci sono 2 tipi di meristemi secondari perché sono in grado di produrre 2 tessuti diversi lui lati del meristema:

• cambio cribro-vascolare, origina legno (sotto) da un lato e libro (sopra) dall'altro. Ha attività dipleurica.
• subero-fellodermico, da un lato forma un tessuto chiamato sughero (sopra), dall'altro lato il tessuto formato si chiama felloderma (sotto).

All'interno di un fusto c'è un cambio cribro-vascolare e più esternamente il cambio subero-fellodermico.

Per differenziamento delle cellule dei meristemi si originano tutte le cellule che formano i tessuti. Il processo di differenziamento prevede una prima fase di accrescimento delle dimensioni cellulari tramite distensione. Le cellule si specializzano.

1. distensione
2. prende la forma definitiva
3. modificazione della parete

loro e sono ricoperte da una sostanza chiamata cutina, che le protegge dall'evaporazione dell'acqua. L'epidermide può avere anche dei peli o delle ghiandole che producono sostanze protettive. - peridermide, è il tessuto tegumentale che si forma nelle piante con struttura secondaria. Si trova nella parte esterna del fusto e delle radici. È formato da diverse strati di cellule morte, ricoperte da una sostanza chiamata suberina, che le protegge dall'acqua e dai danni meccanici. - rizoderma, è l'epidermide delle radici. Ha delle particolari strutture chiamate peli radicali, che aumentano la superficie di assorbimento delle radici. - periciclo, è un tessuto tegumentale che si trova intorno al cilindro centrale delle radici. Ha una funzione protettiva e può dare origine a radici laterali. - endoderma, è un tessuto tegumentale che si trova nella parte interna delle radici e dei fusti. Ha delle particolari strutture chiamate casparie, che regolano il passaggio delle sostanze all'interno della pianta. - esoderma, è l'epidermide delle foglie. Ha delle particolari strutture chiamate stomi, che permettono lo scambio di gas tra la pianta e l'ambiente esterno. - peridermide secondaria, è il tessuto tegumentale che si forma nelle piante con struttura secondaria. Si trova nella parte esterna del fusto e delle radici. È formato da diverse strati di cellule morte, ricoperte da una sostanza chiamata suberina, che le protegge dall'acqua e dai danni meccanici. Questi sono solo alcuni esempi di tessuti tegumentali presenti nelle piante. Ogni tessuto ha una funzione specifica e contribuisce al corretto funzionamento della pianta.loro ciclo di vita, gli stomi possono aprirsi o chiudersi per regolare lo scambio di gas e la perdita di acqua attraverso la foglia. Gli stomi sono costituiti da due cellule di guardia che circondano un'apertura chiamata ostiolo. Le cellule di guardia sono specializzate nel cambiare forma per aprire o chiudere l'ostiolo. Quando le cellule di guardia si gonfiano di acqua, si allargano e l'ostiolo si apre, consentendo lo scambio di gas e la traspirazione. Quando le cellule di guardia perdono acqua, si restringono e l'ostiolo si chiude, riducendo la perdita di acqua. Gli stomi sono fondamentali per la fotosintesi delle piante, poiché consentono all'anidride carbonica di entrare nella foglia e all'ossigeno di uscire. Inoltre, regolano anche la quantità di acqua persa attraverso la traspirazione, aiutando la pianta a conservare l'acqua in condizioni di scarsità. In conclusione, le cellule epidermiche delle foglie sono specializzate per permettere il passaggio della luce e regolare lo scambio di gas e la perdita di acqua attraverso gli stomi.

Il differenziamento delle cellule di guardia avviene attraverso la lisi della lamella mediana: così le cellule sono unite tra loro solo lateralmente. L'apertura che si crea tra le due cellule di guardia si chiama rima stomatica. All'interno delle cellule di guardia si possono trovare cloroplasti. Sotto lo stoma ci sono delle camere sotto-stomatiche che facilitano lo scambio di aria. Quando le piante vivono in ambienti aridi, oltre alla camera sotto-stomatica si trova una camera pre-stomatica. Quest'ultima serve a creare un microambiente che si satura di vapore acqueo, in modo che lo stoma non si apra direttamente nell'ambiente arido esterno, ma nell'ambiente con vapore acqueo. L'apertura e la chiusura degli stomi sono controllate dal turgore delle cellule di guardia.

Altre cellule che si possono trovare nell'epidermide sono i tricomi (peli). Possono essere uni o pluricellulari e possono funzionare da vivi o da morti. Le loro funzioni includono la limitazione della perdita