Biologia vegetale - foglia e fotosintesi

FILLOTASSI

Possono essere classificate in base a molti criteri.

Fillotassi: Disposizione delle foglie sul fusto, carattere utile per l'identificazione delle specie.

• Alternata: Se ad ogni nodo si inserisce 1 sola foglia
• Opposta: Se ad ogni nodo vi si inseriscono 2 foglie
• Verticillata: Se ad ogni nodo vi si inseriscono più di 2 foglie
• Distica: Se le foglie si alternano su un lato e sull'altro del fusto
• Decussata: Se le foglie inserite in un nodo formano un angolo retto rispetto a quelle dei nodi adiacenti
• Elicoidale: Caratterizzato da 1 sola foglia per ogni nodo e con foglie inserite a spirale intorno al fusto. Es: Querce.

ANATOMIA

Come il fusto e la radice, anche la foglia possiede:

• Epidermide fogliare: Regola gli scambi gassosi tra ambiente esterno ed interno. Deve consentire alla luce di raggiungere i sottostanti parenchimi clorofilliani, dove viene utilizzata come fonte energetica nella fotosintesi. Deve costituire un'ottima barriera contro l'attacco da parte di...

1. fitofagi epatogeni.
2. Parenchima clorofilliano
3. Sistema conduttore: Fasci conduttori fogliari
4. Mesofillo: Insieme dei tessuti compresi tra l'epidermide della faccia superiore e quella della faccia inferiore. È in gran parte costituito da cellule parenchimatiche con funzione fotosintetica (parenchima clorofilliano).
5. Per la fotosintesi è necessario che la pianta:
   • Assorba anidride carbonica attraverso gli stomi
   • Utilizzata per la sintesi di carboidrati
   • Liberi il suo ossigeno in eccesso (Ossigeno prodotto con la fotosintesi molto di più rispetto a quella per la respirazione)
6. La traspirazione, ossia la perdita di vapor d'acqua. Indispensabile per trasporto d'acqua e nutrienti minerali. La quantità di acqua rilasciata nell'atmosfera non deve eccedere la quantità assorbita dalle radici.
7. EPIDERMIDE FOGLIARE: Costituita da cellule appiattite addossate l'una con l'altra. No Spazi intercellulari. È costituita da un singolo strato di

cellule.In alcune specie adattate ad ambienti aridi (Es: Oleandro e Ficus) può essere pluristratificata.Strato più esterno Funzione tegumentale (di rivestimento)Strati sottostanti Funzione di tessuto acquifero.La parete esterna delle cellule epidermiche è impermeabilizzata, ma gli scambi gassosi possono avvenireattraverso le aperture stomatiche.Per evitare un’eccessiva traspirazione, gli stomi sono molto più numerosi sulla pagina inferiore della foglia, inquanto meno interessata dall’irradiazione solare e dalle correnti d’aria.Spesso sulla superficie fogliare alcune cellule epidermiche si differenziano in dei peli, detti Tricomi,che svolgono diverse funzioni:- Difesa chimica e meccanica- Prevenzione dagli effetti di un’eccessiva traspirazione e irradiazione solare.Nel Mesofillo di foglie dorsoventrali, presenti nella maggior parte delle dicotiledoni, vi sono 2 tipologie diparenchima:- Parenchima a palizzataPrincipale tessuto fotosintetico.

È costituito da cellule con morfologia colonnare. Piccoli spazi intercellulari nei quali circolano le sostanze gassose.

È costituito da un singolo strato cellulare, ma in piante che si trovano in ambienti ad elevata radiazione solare può essere pluristratificato. Cellule con molti cloroplasti. Localizzato sul lato superiore della foglia.

- Parenchima spugnoso (o lacunoso) Localizzato sul lato inferiore della foglia. È costituito da cellule con forma irregolare. Ampi spazi intercellulari. L’anidride carbonica diffonde con facilità dall’atmosfera agli stomi e negli spazi intercellulari dello spugnoso fino a raggiungere le cellule del palizzata. Le cellule possiedono pochi cloroplasti.

1. Cuticola
2. Epidermide
3. Mesofillo (Parenchima a palizzata + spugnoso)
4. Epidermide inferiore
5. Cuticola
6. Xilema
7. Spazi del tessuto spugnoso/lacunoso
8. Tessuto a palizzata.

Cutina e cere regolano la perdita di acqua mentre gli stomi si aprono per far entrare CO2.

SISTEMA CONDUTTORE

Il sistema conduttore è costituito dall'insieme delle nervature che sono, a loro volta, formate dai fasci conduttori. Questi fasci sono la prosecuzione nella foglia dei fasci conduttori del fusto che, in corrispondenza dei nodi, divergono nel picciolo. I fasci conduttori della foglia, come quelli del fusto, sono costituiti da xilema e da floema.

Nella foglia si possono distinguere nervature maggiori e nervature minori.

Nervature maggiori: Possono essere costituite da più fasci conduttori. Funzione di trasporto di acqua e nutrienti dal fusto alla foglia (attraverso lo xilema) e trasporto di fotosintati dai parenchimi clorofilliani ai siti di utilizzo (floema). Costituite anche da tessuti meccanici (collenchima e sclerenchima) e parenchimatici (guaina del fascio, parenchima floema e xilema).

Nervature minori: Costituite da un singolo fascio. Generalmente localizzate nel parenchima lacunoso. Funzione: Scambiare

Queste sostanze con le cellule parenchimatiche. Le nervature, specialmente quelle maggiori, sono costituite, oltre che da tessuti conduttori, anche da tessuti meccanici (collenchima e sclerenchima) e parenchimatici (guaina del fascio, parenchima del floema e dell'xilema).

GENESI E SVILUPPO DELLA FOGLIA

La foglia si differenzia all'apice del germoglio con la formazione di una bozza che si origina mediante divisioni mitotiche di gruppi di cellule degli strati superficiali del meristema apicale. Inizialmente la bozza è costituita da protoderma e da meristema fondamentale, in seguito si originano cordoni procambiali da cui si formeranno i tessuti conduttori della foglia, che si connetteranno con il sistema conduttore del fusto.

Inizialmente l'allungamento della foglia avviene a carico di un gruppo di cellule meristematiche localizzate all'apice del primordio fogliare. Nelle fasi successive l'accrescimento in lunghezza è dovuto all'attività di...

Un meristema alla base della foglia. L'accrescimento in larghezza, che porta allo sviluppo della lamina fogliare, avviene a carico di due file di cellule localizzate ai margini del primordio fogliare. Differentemente dai meristemi apicali di fusto e radice, la cui attività prosegue durante l'intero corso della vita della pianta (attività illimitata), i meristemi fogliari arrestano la loro attività (attività limitata), dopodiché l'accrescimento della foglia, che porta alle dimensioni definitive, avviene per distensione cellulare.

ABSCISSIONE

Si definisce abscissione fogliare il distacco della foglia dal corpo della pianta. Alla base del picciolo si trova la zona di abscissione. Nelle dicotiledoni la zona è formata da 2 strati:

• Strato di separazione: Di piccole dimensioni con pareti sottili che lo rendono debole
• Strato protettivo: Formato da cellule con pareti suberificate che, quando la foglia cade, lascia sul fusto una cicatrice

Il fogliare è un processo che ha la funzione di proteggere la pianta dagli attacchi dei patogeni. Il processo di abscissione è attivato da una diminuita produzione del fitormone auxina, che si verifica quando la foglia deve essere eliminata, cioè quando è gravemente danneggiata, senescente e all'inizio della stagione sfavorevole in piante caducifoglie.

PLASTIDIO

Organulo che ha alcune caratteristiche comuni al mitocondrio:

• È delimitato da 2 membrane unitarie
• La membrana interna opera la selettività
• La membrana esterna è poco selettiva
• Contiene una molecola (che può essere in più copie) di DNA circolare di tipo procariote
• Al DNA contenuto al suo interno sono associati i processi di duplicazione, trascrizione e traduzione

CLOROPLASTO

Particolari caratteristiche comuni al mitocondrio:

• Presenti endomembrane, invaginazioni della membrana interna (Tilacoidi, Creste)
• Nello stroma avvengono reazioni enzimatiche associate alla organicazione

riduzioneCO2/decarbossilazione – ossidazione sostanzaorganica.- Nelle endomembrane è presente una catena ditrasporto di elettroni che coinvolge unchinone, citocromo tipo c e un complesso proteicotransmembrana che contiene 2 cyt tipo b, 1 cyt tipoc e un centro Fe-S (Rieske Protein)- A livello delle endomembrane avviene la sintesi di ATP, associata alla formazione di un gradiente diprotoni.

FOTOSINTESI

Fase luminosa

Localizzata nelle membrane dei tilacoidi ecomprende reazioni che avvengono solo inpresenza di luce.

La fase luminosa comporta la formazione di:

• Ossigeno
• Molecole trasportatrici di energia: ATP e il NADPH.

Fase oscura (o Ciclo di Calvin)

Avviene nello stroma.

Non richiede energia luminosa e completa ilprocesso fotosintetico.

Il ciclo di Calvin è un insieme reazioni incui ATP e NADPH vengono utilizzate per sintetizzare glucosio, ad elevato potereenergetico.

Le membrane dei tilacoidi nei grana e nelle lamelleintergranali sono continue, come continuo è illume

da essi delimitato. All'interno dei grana i tilacoidi sono organizzati in:

• Partizioni
• Margini
• Membrane terminali

Nelle partizioni i tilacoidi si affacciano gli uni agli altri, ad una distanza di 40 A, pari allo spessore di mezzo stratolipidico. A livello dei margini la curvatura della membrana è tale da prevedersi una composizione diversa. Le membrane terminali sono esposte nello stroma come le lamelle intergranali. La composizione della membrana è differente nelle partizioni e nelle membrane esposte allo stroma.

FOTOSINTESI

La fotosintesi è un processo di ossidoriduzione nel corso del quale l'energia elettromagnetica luminosa (luce visibile) viene trasformata in energia chimica e l'anidride carbonica viene trasformata in glucosio. La reazione globale è esattamente opposta alla reazione di respirazione aerobica.

6 CO2 + 6H2O + Energia → C6H12O6 + O2

Il Carbonio viene ridotto da anidride carbonica a glucosio, mediante un processo di

organicazione (passaggio da una forma inorganica, CO , ad una forma organica, C H O ).2 6 12 6

Gli elettroni per la riduzione del carbonio vengono forniti dall'acqua che si ossida ad ossigeno, mentre l'energia proviene direttamente dalla radiazione luminosa ed è catturata dai pigmenti.

La fotosintesi fornisce ai vegetali zuccheri semplici che possono essere usati subito mediante la respirazione cellulare, come fonte di energia per il metabolismo, oppure immagazzinati per essere utilizzati successivamente.

La fotosintesi è fondamentale perché converte l'energia solare in una forma di energia utilizzabile da tutti i vegetali.