Biologia vegetale e sistematica

Botanica 19/3

venerdì 19 marzo 2021 18:25 20/03/2021 15:33

Botanica generale

Importante per studio beni culturali, le conoscenze di base della botanica generale e sistematica trovano applicazione in una serie di discipline scientifiche: paleobotanica (studio flora e vegetazione passate come strumento di

indagine sull'evoluzione), archeobotanica (analisi dei resti vegetali come strumento di ricostruzione paleoambientale) etnobotanica.

Le piante sono descrittori dell'ambiente. Le prime interazioni dell'uomo con le piante sono state alimentari, le interazioni dell'uomo con queste fonti di cibo ha influenzato molto le civiltà che si sono sviluppate

successivamente. Pov alimentare piante rappresentate da frutti, semi e organi di riserva (fusti e radici). Queste strutture contengono: polisaccaridi (amido), fonte di zuccheri semplici e principale sostanza di riserva nei vegetali,

zuccheri semplici, nella frutta o in radici o fusti (barbabietola o canna), proteine e lipidi. Solo con la domesticazione delle piante, quindi con la nascita dell'agricoltura, l'approccio dell'uomo alle piante, cambia. L'uomo iniziò a

modificare le piante perché avessero dei caratteri più idonei ad una vita stanziale. Le piante più utilizzate erano quelle che producevano tante quantità di semi in tanti periodi dell'anno. Prime piante cereali utilizzate, perdevano

semi (producevano nuove piante); caratteristica modificata con la domesticazione. Si modificò la permanenza del seme sulla pianta, così da facilitarne la coltura e la conservazione: caratteristica ottenuta attraverso incroci che

hanno consentito lo sviluppo di nuove specie. La prova dell'inizio dell'agricoltura lo si ha attraverso il ritrovamento di utensili che uomo costruì per coltivare al meglio. Una buona pianta domestica: ciclo di vita annuale

(produce semi tutti gli anni), permanenza dei semi sulla pianta anche dopo la maturazione e buona conservabilità dei semi per lungo tempo. Parte di questi caratteri sono presenti in natura, altri sono ottenibili attraverso

processi di selezione e ibridazione. La presenza di sostanze alcoliche ha fortemente influenzato i tipi di colture che abitanti sviluppavano.

per la carta, fibre tessili, materiale da costruzione (…). Il

Piante non sono importanti solo in ambito alimentare (stato il primo approccio per l'uomo): importanti come fonte di materiali, riconoscimento dei materiali di origine

vegetale fornisce informazioni sul loro impiego in epoche passate (progresso tecnologico e attività commerciali). Piante tintorie (nel Neolitico, i loro pigmenti estratti per macerazione). L'individuazione è inoltre un punto di

partenza importante per un corretto intervento di restauro e conservazione (piante diverse causano un biodeterioramento diverso su materiale di diversa origine).

I materiali vegetali che più facilmente si riscontrano nelle opere d'arte: legno (fornisce tante informazione, utilizzato per costruire oggetti, edifici, è materiale che si mantiene, permette di ricostruire l'ambiente e clima al tempo

e di datare il bene e capirne la funzione in base alle caratteristiche del legno utilizzato) a seconda del tipo di legno posso intervenire in maniera diversa. Altri reperti vegetali importanti sono pollini e spore (ci dicono come è

stato utilizzato il territorio da una determinata civiltà e di come sia stato modificato nel tempo dalle insediazioni), resti vegetali (vestiario, indicazioni sulla cultura della civiltà) o i carboni (evidenza di fuochi creati dall'uomo.

Gli oggetti carbonizzati si conservano molto bene, la carbonizzazione arresta il processo di decomposizione e protegge le strutture fini dallo schiacciamento. Sono fragili ma conservano le caratteristiche del vegetale, danno

perciò informazioni sull'ambiente, fitoliti (depositi di silicio all'interno di alcune piante, studio da indicazioni sulla presenza di alcune specie vegetali in alcuni tipi di ambiente).

L'identificazione dei resti richiede collezioni di confronto, non è approccio immediato, richiede capacità di osservare e riconoscere specifici dettagli che consentono l'identificazione di particolari specie.

Studio del materiale vegetale ha dato origine a specifiche discipline che si occupano dello studio solo di alcuni aspetti del materiale vegetale: dendrocronologia (studia accrescimento delle piante), antracologia (studio dei

carboni), carpologia, palinologia.

Il riconoscimento è importante anche per l'identificazione di biodeterioramento e delle tecnologie che possono essere applicate al mantenimento e/o recupero dei materiali.

Gli animali ricavano energia da altri organismi viventi (animali o vegetali), i vegetali grazie all'utilizzo dell'energia solare alla CO2 e all'acqua sono in grado di produrre tutto ciò che serve per la loro vita e che serve agli

animali che si nutrono di queste piante. Hanno organi (foglie) che funzionano come pannelli solari, catturano energia solare e la trasformano in energia chimica, grazie alla presenza di acqua e CO2 formano zuccheri e

liberano ossigeno, zuccheri utilizzati per formare tutto quello che serve alla pianta (energia e molecole per costruire le proprie strutture e far funzionare le cellule). Piante non sono gli unici organismi in grado di fare

fotosintesi: cianobatteri (alghe azzurre), organismi evoluti 3 miliardi anni fa, consentito la formazione di un'atmosfera come ossigeno, primi ad aver evoluto una fotosintesi ossigenica. La pianta è laboratorio chimico auto

sufficiente: respirano, fotosintetizzano, fanno circolare acqua (la assorbono e la rendono disponibile per tutti gli altri organismi viventi), e regolano la quantità di CO2 del pianeta. Crescono si differenziano, si mantengono nel

tempo e si riproducono.

Animali sono perciò organismi eterotrofi (utilizzano molecole organiche prodotte dalle piante come fonte di energia), i vegetali autotrofi. MA ci sono eccezioni: molte piante hanno bisogno di acquisire sostanze organiche da

altri organismi, le piante parassite (raflesia, fiore più grande del mondo, è pianta oloparassita: ha una porzione vegetativa costituiti da sottili filamenti cellulari che penetrano nelle altre piante assorbono le sostanze che esse

producono, non hanno bisogno di radici, fusto e foglie). Ci sono piante che in parte sono in grado di fare fotosintesi e in parte fanno parassitismo: piante emiparassite. Ci sono poi delle piante che sono in grado di interagire

con altri organismi, piante micoeterotrofe, (funghi) assumono sostanze organiche (quindi sono parassite) ma sono parassite di funghi, ma i funghi stessi sono eterotrofi: il fungo entra in contatto con una pianta che produce

sostanza organica, la assorbe e la pianta parassita la ruba al fungo. In alcuni casi questa simbiosi è molto importante nei primi mesi di vita di una pianta (per esempio è difficile far crescere i semi delle orchidee perché al loro

interno non contengono sostanze organiche di riserva. Il seme si sviluppa parassitando i funghi presenti nel terreno per reperirle. Quando la pianata si sviluppa ed inizia a fare fotosintesi, questa relazione si trasforma in una

relazione di simbiosi (fungo fornisce alla pianta solo alcune sostanze come azoto e fosforo e la pianta diventa fonte di carbonio per il fungo). A volte il parassitismo può continuare per tutta la durata della vita della pianta, a

volte invece è limitata solo alla fase iniziale di sviluppo della pianta. Importanti le simbiosi: si pensa che la colonizzazione delle terre emerse sia stata favorita dalla simbiosi di alcune alghe, delle prime piante che sono emerse

sulla terra, con dei funghi. Se non ci fosse stata questa simbiosi, queste piante non sarebbero mai state in grado di emergere (simbiosi mantenute fino ad oggi, tante piante sono ancora in simbiosi con i funghi).

Come fa a svilupparsi un embrione nel seme? All'interno del seme sono contenute sostanze di riserva. TUTTE le piante all'inizio della loro vita sono eterotrofe, l'embrione sviluppa la pianta andando a recuperare le sostanze di

riserva accumulate all'interno del seme: appena sviluppato l'embrione, esce dal seme con tutti nutrienti necessari per il suo sviluppo e crescita della pianta. SOLO quando sviluppano le prime radici e foglie sono in grado di

vivere autonomamente.

Le piante sono immobili, le loro cellule hanno una parete cellulare e non si possono muovere: ciò influenza sia le strategie riproduttive (non possono andare a cercarlo), i processi di crescita e di sviluppo (devono essere in

grado di regolare lo sviluppo delle proprie strutture in base alle condizioni dell'ambiente, acqua, temperature, luce…poiché le piante vivono fino a migliaia di anni devono essere in grado di adattarsi ai cambiamenti

dell'ambiente) e i meccanismi di difesa (adattarsi all'ambiente ostile, sviluppando meccanismi di difesa).

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Gli animali possono muoversi, ciò ha consentito la formazione di un sistema nervoso. Le piante non hanno la possibilità di muoversi ma possono cambiare la loro morfologia per adattarsi all'ambiente, i loro organi si adattano

alla distribuzione delle risorse, orientano in modo differente i loro organi per reperire al meglio le loro risorse. Grazie aparticolari tessuti detti meristemi la pianta cresce sempre sia per porzioni epigee (alla luce) che quelle

ipogee (sotto terra). Possono inoltre esplorare l'ambiente circostante attraverso diversi tipi di movimenti: il geotropismo (piante hanno la percezione della direzione in cui va gravità e sviluppa i suoi organi secondo questo

per esempio: un vaso messo al contrario, la pianta si adatterà per trovare la luce, crescerà quindi verso l'alto. Anche le radici percepiscono la gravità e crescono in senso opposto rispetto al germoglio.

istinto)

Il fototropismo (girasoli): una pianta vicino ad una finestra, tutte le strutture vegetative si spostano verso esse; meccanismo che gli consente di esporre alla luce le superfici foto sintetizzanti. Hanno sviluppato inoltre lo

stimolo del tattile: il tigmotropismo, le piante non amano essere toccate, il contatto con la pianta le fa attivare i meccanismi di difesa. Esplorano l'ambiente con movimenti continui finché non trovano qualcosa e si

aggrappano.

Un altro fattore che è condizionato dall'immobilita è lo sviluppo dell'individuo. Per gli animali la crescita riguarda prima parte vita, e la forma del corpo viene determinata nelle prime fasi dello sviluppo; le piante invece sono

organi modulari, sviluppano cioè dei moduli. Nell'embrione si sviluppa un primo modulo: una struttura determinata da una struttura di sostegno caratterizzata da due punti: il nodo (dove si sviluppano ramificazioni laterali:

foglie e le gemme (i tessuti meristematici)) e l'internodo (una zona di allungamento). Questo modulo si ripropone continuamente, a livello del meristema vengono costruiti tanti di questi moduli. Quando una gemma si attiva

costruisce una nuova struttura costituita da questi elementi. Questi moduli hanno certa dipendenza dalla pianta per la loro crescita ma poi si sviluppano modo indipendente l'uno dall'altro, questa indipendenza è alla base delle

capacità di adattamento delle piante: a ogni modulo che si costruisce, ogni anno si avrà una struttura che risponde al meglioalle condizioni ambientali di quell'anno. Grazie alla presenza dei tessuti meristematici (tessuti che

sono in grado di dividersi e costruire nuovi moduli, tutta la vita della pianta), queste piante sono in grado di sviluppare alla radice sia sulle foglie, nuove strutture per adattarsi all'ambiente del momento.

Piante hanno anche la capacità della totipotenza: anche da tessuti già adulti (non ci sono meristemi nella zona dell'internodo), cellule delle piante sono in grado di riprendere capacità di dividersi e sviluppare organi diversi da

Esempio: piante succulente, sopra si originano intere piantine formate da radici e foglie, esse si possono staccare e vivere indipendentemente nell'ambiente, adattandosi.

quelli di origine. (la pianta dà origine a nuove copie

di sé stessa, più possibilità di sopravvivere e adattarsi al meglio).

Nelle piante l'immobilità fa sì che le superficie esterne siano molto ampie per favorire l'assorbimento della luce e esporsi il più possibile alla radiazione solare, e le parte ipogee deve essere estesa per aumentare l'acqua e i ali

minerali dal terreno (animali devono occupare il minimo spazio possibile).

Animali accumulano per lo più lipidi (meno peso, meno ingombro e maggior numero di calorie), le piante invece accumulano i polisaccaridi (amido: ha un minore contenuto energetico e un maggior peso ma è più facilmente

idrolizzabile, così da rendere più velocemente disponibile i componenti per produrre energia. Ci sono però strutture della pianta che contengono lipidi e proteine, gli organi che devono muoversi: i semi contenuti nei frutti.

All'interno dei semi c'è il nuovo embrione (con all'interno le sostanze di riserva che servono a lui per crescere).

Ci sono poi strutture vegetali che invece consentono il movimento: spore, pollini, semi (a volte uncinati per aggrapparsi glianimali), tutti vengono dispersi nell'ambiente per riprodursi. Scendendo nella scala evolutiva

abbiamo: coralli, anemoni che hanno strutture simili alle piante (caratteristica data probabilmente dall'immobilità).

Altri organismi particolari sono i funghi, sembravano simili alle piante ma sono stati inseriti in un regno a parte, hanno strutture molto peculiari.

Strutture della cellula vegetale hanno caratteristiche in più rispetto a quelle della cellula animale. Possono raggiungere dimensioni molto grandi (50-100 micron), presentano organelli diversi da quelli animali e comuni a

esse: organuli rivestiti da membrane, come i cloroplasti, il vacuolo; e hanno anche un sistema di endomembrane (un sistema che consente alla cellula di produrre ciò che gli serve per sopravvivere e per interagire con

cloroplasti, vacuolo

ambiente esterno, attraverso i processi di esocitosi ed endocitosi. Hanno anche loro un citoplasma, all'esterno del nucleo, dove troviamo organelli e citosol. In più rispetto alla cellula animale hanno i il e la

parete cellulare (in più rispetto alle cellule animali).

Sistemi di endomembrane per esempio la membrana plasmatica, il compartimento nucleare, il reticolo endoplasmatico, l'apparato di Golgi e i vacuoli.

Le membrane cellulari sono costituite da un doppio strato fosfolipidico (che comprendono lipidi diversi) con all'interno proteine periferiche o che attraversano completamente la membrana. Vi è anche la presenza carboidrati,

legati alle proteine oppure ai lipidi (glicolipidi). Questi componenti interagiscono tra loro in maniera diversa, il modello di Singer e Nicolson, descrive il funzionamento della membrana: sostiene che i lipidi formino una fase

fluida della membrana, all'interno della quale le singole molecole si possono muovere liberamente (come degli iceberg in mare). Recenti studi hanno visto che all'interno di queste membrane delle zone più strutturate possono

coesistere all'interno di questa fase fluida. Queste strutture (costituite da specifici lipidi), sono come delle zattere che si diffonde liberamente all'interno della fase fluida: lipid raft. Queste sono costituite da domini altamente

ordinati, all'interno dei quali, i componenti hanno una minore mobilità e, all'interno di questi lipidi (sfingolipidi e colesteroli), questi si associano a specifiche proteine che svolgono specifiche funzioni. Questi microdomini

lipidici sono importanti per svolgere funzioni specifiche. Sono inoltre direttamente collegati con il citoscheletro al di sotto della membrana, esso contribuisce quindi a mantenere questi, ben strutturati. Queste domini sono in

grado in interagire con gli elementi del citoscheletro ma anche con la parete cellulare: è un continuum tra le parti più corticali (parte sotto membrana plasmatica e la parete cellulare.

Funzioni importanti membrana plasmatica: regola gli scambi tra ambiente esterno e interno (esterno è considerata la parete),

la membrana si interfaccia con la parete e con numerosi altri organismi (simbiosi o parassitismo).

Importante nella costruzione della parete cellulare. Sulla membrana sono presenti dei recettori che inviano le informazioni alla cellula, le permettono di crescere e svilupparsi nella maniera opportuna. Insieme al reticolo

endoplasmatico, costruisce delle strutture particolari: i plasmodesmi che consentono alla cellule vegetali di una pianta di essere in contatto tra di loro. Contengono un nucleo contenente materiale genetico, l'involucro nucleare

a doppia membrana (esterna e interna che contiene un nucleoplasma: in cui troviamo il DNA ordinato in una cromatina, associato a degli istoni, a formare siaeterocromatica sia eucromatica). All'interno della membrana sono

presenti dei pori nucleari (un sistema di proteine che consente un passaggio regolato) che favoriscono il passaggio di materiale tra citoplasma e l'interno del nucleo, in entrambe le direzioni. È presente il nucleolo (per

formazione dei ribosomi). Le due membrane nucleari a livello dei pori si fondono e va a costituire un involucro completo introno al nucleo.

All'interno del nucleo osserviamo delle strutture più dense chiamate nucleoli (all'interno tratti di DNA e RNA, che serve per la formazione dell'RNA ribosomiale), sono

importanti per la sintesi di ribosomi (DNA + proteine). Il nucleolo scompare, compare solo durante alcune fasi del ciclo cellulare.

Il reticolo endoplasmatico struttura costituita da regioni citoplasmatiche delimitate da membrane, ha una forma di cisterna o microtubuli. Principalmente coinvolto nella

sintesi di proteine e lipidi. Si sviluppa in tutta la cellula, si origina come invaginazione del doppio involucro del nucleo,e raggiunge le regioni corticali (decorre sotto

membrana plasmatica: è RE corticale). c'è poi un RE interno, più mobile che serve per sintesi proteica.

Vi sono due tipologie i RE. RE rugoso, che troviamo i tutte le cellule eucariotiche, importante elemento

del sistema di endomembrane, costituito da cisterne e tubuli che si sviluppano nella zona intorno al in verde vediamo le

nucleo ed è decorato da delle piccole particelle, i ribosomi, in grado di sintetizzare delle proteine che strutture tubulari

possono stare inserite nella membrana (proteine di membrana) del reticolo e se sono solubili possono che formano il RE,

che è presente in

entrare dentro esso (se solubili). E il RE