Botanica - Appunti

Botanica - Appunti

Lezione 1 | Data: 03/03

Sistematica vegetale

Sistematica vegetale: capacità di distinguere la specie sulla base di alcune differenze di carattere. Occorre distinguere in base alle differenze e unire in base alle somiglianze. Le piante possono essere riunite in diverse categorie: alimentari, velenose...

Specie

Specie: insieme di individui morfologicamente simili per caratteri fissati e geneticamente trasmissibili. Tuttavia, esistono specie dello stesso genere che si ibridano tra di loro e generano specie con una fertilità ridotta (banane). A volte si ha anche ibridazione tra generi diversi. Il carattere "X" davanti ad un nome indica un ibrido (platano).

Cultivar

Cultivar: varietà che l'uomo ha selezionato a fine alimentare (mele). Il cultivar si indica con "CV." o con le virgolette al nome.

Nome scientifico

Nome scientifico: l'unico inequivocabile composto dalla specie, dal genere e dall'autore. Il nome dell'autore deve essere riferito ad un particolare codice. Nel caso in cui il binomio abbia subito variazioni, bisogna citare entrambi gli autori. Il nome del genere può derivare dal latino, dal greco o dai dialetti. Spesso, però, le piante hanno nomi di persone illustri (palma). Un esempio è la nicotina (tabacco) o la camelia (tè). La nomenclatura deriva da Linneo e si chiama ICBN.

Categoria tassonomica

Categoria tassonomica: dopo le pubblicazioni di Darwin i taxa indicarono un'origine comune (filogenetici). Si hanno a tal proposito degli alberi filogenetici. Esiste anche la chemiotassonomia che si basa su una classificazione per le vie biosintetiche. Lo studio dei fossili è molto importante per lo studio degli alberi filogenetici.

Evoluzione

Evoluzione: in alcuni ambienti al variare delle condizioni, individui con determinati caratteri risultano essere più competitivi. La linea evolutiva parte da organismi monocellulari, passa ai fotosintetici, funghi, alghe, briofite, pteridofite e infine le spermatofite (prima le gimnosperme poi le angiosperme).

Vascolarizzazione

Vascolarizzazione: passaggio fondamentale dell'evoluzione perché si ha la conquista dell'ambiente terrestre, venendo meno il contatto con l'acqua (pteridofite).

Pianta anemofila

Pianta anemofila (nocciolo): piante che liberano polline nell'atmosfera, responsabili delle allergie. In questo caso non si ha un fiore vistoso ma piuttosto con caratteristiche atte al rilascio del polline al vento.

Riproduzione

Riproduzione: i caratteri si trasmettono soprattutto tramite una riproduzione sessuata dove si aumentano le possibilità di modificare le caratteristiche geniche (tramite la meiosi o tramite le mutazioni spontanee). Nelle piante in particolare si ha la poliploidia presente soprattutto negli alimenti in quanto, una pianta poliploide genera frutti più grandi e quindi è stata selezionata dall'uomo come cultivar.

Lezione 2 | Data: 05/03

Piante

Piante sono fondamentali come regolatrici del clima, come elementi degli ecosistemi, come alimento, come fabbisogno energetico, come risorse rinnovabili, come medicine, spezie e cosmetici e per il nostro equilibrio psichico. Alcune piante sono inoltre impiegate nel monitoraggio ambientale: secondo le loro reazioni si può valutare l'impatto inquinante sull'ambiente. Inoltre si ha una fito ninfea: alcune piante sono in grado di depurare il terreno, per esempio, dal piombo e dall'arsenico (felce recentemente descritta). Nel caso del piombo occorre somministrare sostanze alle piante che altrimenti non lo catturano spontaneamente.

Clima

Clima: le piante influenzano l'umidità e tramite fotosintesi liberano ossigeno che oltre ad essere un gas essenziale per la respirazione, forma lo strato di ozono (protezione raggi UV).

Elementi ecosistemi

Elementi ecosistemi: sono i produttori principali di tutti gli ecosistemi stando alla base delle piramidi alimentari.

Alimenti

Alimenti: soprattutto nei paesi meno sviluppati rappresentano la fonte principale di sostentamento. In questi paesi si trovano grandi varietà di cultivar da noi ridotte a poche. Gli alimenti di origine vegetale rappresentano il 90% delle calorie e l'80% delle proteine. L'inizio dell'agricoltura si fa risalire a circa 10.000 anni fa nella mezzaluna fertile. Qui si trovano le varietà selvatiche dei nostri alimenti come il grano.

Addomesticamento

Addomesticamento: l'uomo ha influito sulle caratteristiche che dovevano essere mantenute perché più vantaggiose. C'è stato in questo senso un'accelerazione dell'evoluzione. Al tempo dei babilonesi, si era capito come favorire la riproduzione delle piante per migliorarle a scopo alimentare (impollinazione incrociata). In questo modo le piante perdono caratteri poco vantaggiosi per l'uomo (dormienza: anche con condizioni positive i semi non germinano per garantire a una specie una riserva di semi). Questa condizione è comune nel deserto dove occorre una condizione particolarmente favorevole per perdere la dormienza. Nelle piante coltivate tende a perdersi la dormienza. Un esempio è il mais che è stato modificato a partire dal teosinte, che ha pannocchie molto più piccole.

Energia

Energia: la legna soprattutto nel terzo mondo è ancora oggi il principale mezzo di riscaldamento.

Risorse rinnovabili

Risorse rinnovabili: già dall'antico Egitto veniva ottenuto il papiro da una pianta di papiro. Il cotone è un altro esempio che dimostra la grande importanza delle piante.

Medicine

Medicine: il papavero da oppio dal quale derivano analgesici e morfina. Altro esempio è la cocaina o la caffeina. Dalla digitale si ottengono principi attivi molto utili nella cura di patologie cardiache molto gravi. Altri esempi sono la cannabis, che viene utilizzata anche per creare tessuti. La cinchona serve a sintetizzare il chinino.

Spezie

Spezie: per esempio la noce moscata che rappresenta il seme in sé mentre vi è un'altra parte che crea il "macis". L'orchidea degli aztechi produce la vaniglia, che ha una particolare farfalla per la sua fecondazione.

Equilibrio psichico

Equilibrio psichico: l'incenso e la mirra, prodotte da piante spinose incidendo la corteccia. Veniva utilizzata fin dall'antichità per comunicare con Dio.

Inquinamento

Inquinamento: una pianta è composta da macroelementi: C, O, H, S, P, K, Ca, Mg e microelementi: Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo e alcuni elementi in traccia che possono essere tossici per animali e uomo. Il Pb per esempio è associabile al traffico automobilistico. Il selenio, anche se utile in minima parte per limitare l'invecchiamento, può diventare tossico se eccessivo (terreni inquinati).

Biomonitoraggio

Biomonitoraggio: per esempio i licheni possono essere utilizzati per dei campionamenti della qualità dell'aria. In Italia (Alyssum bertolanii) si ha una pianta in grado di privare il terreno del nichel senza aver alcun danno. Esempio è la felce che può depurare dall'arsenico.

Differenze animali/vegetali

Differenze animali/vegetali: le piante sono autotrofi poiché riescono a creare, a differenza nostra, sostanze organiche per il loro sostentamento. Le piante sono dunque produttori mentre noi siamo consumatori. Nelle piante si sviluppano soprattutto le superfici rivolte all'esterno viceversa negli animali. Le piante hanno inoltre accrescimento illimitato.

Lezione 3 | Data: 10/03

Cellula vegetale

Cellula vegetale: nelle piante è indispensabile aumentare le superfici di scambio, aumentando il rapporto tra superficie e volume. Questo si osserva a sua volta negli organi della piante che sono principalmente radici, tronco e foglie (cormo). La lamina delle foglie, per esempio, aumenta notevolmente la superficie di scambio (stomi) e fotosintetica. In una sezione trasversale si osserva il parenchima fotosintetico, formato da cellule molto appaiate mentre sono si ha più spaiato. A livello microscopico, invece, possiamo notare l'unità fotosintetica di forma ovoidale: il cloroplasto. Nel cloroplasto si trova un sistema complesso di membrane (tilacoidi), altamente specializzate per consentire una grande estensione di superficie a fine fotosintetico. Cellule piccole, quindi hanno maggiore vantaggio che un'unica cellula poiché, la superficie aumenta molto mantenendo costante il volume.

Procariote fotosintetico

Procariote fotosintetico: a differenza di una cellula procariota priva di organelli, qui si trovano membrane fotosintetiche anche se non ancora compartimentate come i cloroplasti.

Eucariote

Eucariote: si distingue il nucleo delimitato iniziando dagli organismi unicellulari, fino ad arrivare alle piante superiori. Tendenzialmente con l'evoluzione, si tende ad aumentare il numero dei cloroplasti e ridurre le dimensioni. Nei cloroplasti primitivi, non esiste ancora un organello deputato all'immagazzinamento dell'energia (amido). In esso quindi esiste un pirenoide addetto all'immagazzinamento temporaneo. Nelle alghe filamentose si evidenziano come primitivi lungo la spirale. Nelle piante superiori troviamo una struttura molto precisa: parete cellulare che circonda organelli e citosol. A differenza di quella animale troviamo un vacuolo. Il numero di cloroplasti è molto elevato in caso di cellule prelevate da foglie poiché atte alla fotosintesi. A differenza della cellula animale, dunque, si trova un vacuolo, i plastidi (con diversi ruoli a seconda della posizione) e la parete cellulare. Nella cellula vegetale, inoltre, mancano i centrioli, fattore che indica un diverso svolgimento della mitosi.

Vacuolo

Vacuolo: ve ne possono essere al massimo due e sono delimitati da una membrana detta tonoplasto. All'interno del citosol esistono delle correnti citoplasmatiche che in caso di luce forte dispongono i cloroplasti a ridosso della parete cellulare, evidenziando il grande vacuolo contrattile (ciclosi). Essi dipendono da proteine motrici (dineina) e dal citoscheletro.

Protoplasti

Protoplasti: utilizzando gli enzimi cellulari si digerisce la parete cellulare composta da cellulosa e si ottiene il protoplasto. Questo al fine di studiare il citosol e le componenti proteiche della membrana.

Plasmodesmi

Plasmodesmi: essi si raggruppano in particolari aree. Essi rappresentano il sistema di comunicazione di cellule contigue. Ad una osservazione al microscopio, a seconda della sezione, si possono notare lemmi citoplasmatici che apparentemente dividono il vacuolo.

Plasmalemma

Plasmalemma: sotto la parete cellulare. Esso non è molto differente dalla membrava cellulare (mosaico fluido). Caratteristica esclusiva del plasmalemma vegetale e l'assemblaggio delle molecole di cellulosa. Inoltre funge da riconoscimento per segnali chimici esterni (virus, funghi). Sul plasmalemma inoltre sono presenti fotorecettori che permettono alla pianta di orientarsi verso la luce.

Plasmodesmi

Plasmodesmi: si tratta di condotti membranosi attraverso i quali passano elementi del reticolo endoplasmatico che mettono in comunicazione i reticoli delle due cellule. All'interno del reticolo endoplasmatico che passa attraverso il plasmodesma, si trova un bastoncello detto desmotubulo. I plasmodesmi si trovano raggruppati in zone detti campi della punteggiatura primaria. Essi permettono passaggi selettivi di molecole: ai due lati del plasmodesma è presente un anello contrattile sensibile alla concentrazione di ioni calcio.

Citosol

Citosol: simile alla cellula animale.

Nucleo

Nucleo: il nucleo può variare a seconda della pianta: in particolare le piante poliploidi hanno un corredo cromosomico ricopiato molte volte (di dimensioni più grosse -> cultivar). Il nucleo è piuttosto complesso: nelle piante le cellule sono in grado di riacquistare la totipotenza e ricreare organi diversi da quelli da cui derivano. Per questo da un ramo si può ottenere la pianta. Il nucleo si può trovare in forma normale o in forma reticolare. Quest'ultimo si trova in piante molto complesse, con alto contenuto di DNA. Si può passare da 4 a 1400 cromosomi. In presenza di ibridi si può avere un genoma sommato.

Mitocondri

Mitocondri: il DNA mitocondriale è molto più elevato di quello animale.

RER e Golgi

RER e Golgi: simili a quelli animali. Il Golgi è coinvolto nella sintesi di sostanze pectiche che vanno a far parte della parete cellulare.

Microcorpi

Microcorpi: sono per esempio i persossisomi (fogliari perché molto addensati), coinvolti nella fotorespirazione fogliare. Al loro interno hanno proteine cristallizate. Strutture tipiche dei semi sono invece i gliossisomi, responsabili della conversione dei lipidi in saccarosio per la germinazione.

Citoscheletro

Citoscheletro: ha un ruolo determinante nell'assemblaggio delle molecole di cellulosa e durante la mitosi.

Poliploidia

Poliploidia: comune nelle piante coltivate perché rende più grandi e più nutrienti ma in una pianta normale, si possono trovare cellule poliploidi come nell'antera che produce polline.

Mitosi

Mitosi: mancano i centrioli e i microtubuli si organizzano attorno al COMT o in collaborazione con il nucleo. Si evidenzia molto il ruolo dei microtubuli che solitamente fungono da "corteccia" per la cellula.

Banda preprofase

Banda preprofase: può variare la sua posizione che determina la variazione del setto di divisione.

Fragmoplasto

Fragmoplasto: trasporta molecole che formano la piastra cellulare. La piastra cellulare si accresce in senso centrifugo. I microtubuli che rimangono incastrati nella piastra formeranno i plasmodesmi che uniranno le cellule figlie.

Lezione 4 | Data: 12/03

Parete cellulare

Parete cellulare: viene sintetizzata dal citoplasma passando dal Golgi. Anche la lamella mediana viene sintetizzata dal Golgi con accrescimento centrifugo. In tempo di divisione lungo la lamella mediana si accresce la parte cellulare e in alcuni casi una parete secondaria. In particolare più la cellula possiede tanti strati più la parete deve resistere. La parete presente nei funghi (composta di chitina), nei procarioti e nei vegetali, determina la forma e la grandezza della cellula ma è capace di permettere un certo tipo di accrescimento. Tra le sue funzioni quella strutturale è fondamentale soprattutto in piante giovani. Altra funzione è quella protettiva da agenti esterni quali batteri. In alcuni semi, soprattutto semi duri, le pareti accumulano dei polisaccaridi di riserva (alcuni vengono utilizzati come ovario vegetale). Altra importante funzione è il trasporto apoplastico di piccole molecole (avviene in spazi intracellulari). Quello che avviene invece attraverso i plasmodesmi si ha il simplasto (apoplasto nelle radici). Le pareti cellulari morte vanno a contribuire alla formazione della struttura dei suoli.

Lamella mediana

Lamella mediana: divide le due cellule figlie ma le cementa tra di loro. Essa è composta da pectine fortemente idrofile (polimeri acidi con zuccheri come il ramnosio). Più catene di pectina si uniscono tra loro, tramite rami di Ca e Mn, permettendo l'adesione di più cellule. In caso di conservazione prolungata del frutto, la lamella mediana subisce un'idrolisi. Nel collenchima si ha un inspessimento irregolare della parete cellulare evidenziando le lamelle mediane.

Parete primaria

Parete primaria: ha due componenti fondamentali: una strutturale costituita dalle fibrille di cellulosa e una matrice che permette l'adesione e la flessibilità (estensina). La costituzione è 10-15% di cellulosa, 20% di proteine, emicellulose, glicoproteine, 5% di lipidi ed enzimi e ben 60% di acqua che ha una concentrazione sempre molto alta. La cellulosa in particolare forma catene glucaniche con carbonio β 1-4. I gruppi OH permettono l'adesione trasversale di più catene. Quando le molecole di glucosio vengono isolate nella parete non sono più utilizzabili a fine energetico.

Cellulasi

Cellulasi: in grado di digerire la cellulosa ma questo enzima è posseduto unicamente da pochi batteri ma mai da animali superiori. Noi riusciamo a digerire unicamente 5-7g al giorno di cellulosa, il resto fa parte delle "fibre".

Emicellulose

Emicellulose: diverse nelle dicotiledoni (xiloglicani) e nelle monocotiledoni (xilani). Essi si legano alle fibrille di cellulosa con legami idrogeno.

Pectine

Pectine: sono formate da monomeri di acido A-galatturonico che formano una molecola di acido pectico.

Farmacologia

Farmacologia: moltissimi integratori contengono emicellulose come aumento delle difese immunitarie e come disintossicatore. Le sostanze pectiche si utilizzano in struttura di rivestimento per farmaci al fine di consentirne un rilascio graduale nell'organismo. In campo alimentare è utile nella creazione dei budini. Inoltre hanno un'azione anticoagulante e curativa delle gastriti.

Parete cellulare

Parete cellulare: sempre rivestita dalle pectine costituenti della piastra mediana. All'interno insieme ad una grande quantità d'acqua, le molecole di cellulosa sono unite tra loro dalle emicellulose.

Parete secondaria

Parete secondaria: viene depositata da alcune cellule per aumentare la rigidità. La parete secondaria può essere di più strati: questi possono essere così sviluppati che in alcune cellule il protoplasma viene ridotto o addirittura eliminato ed utilizzate unicamente le pareti (trasportatori di ioni e d'acqua dalle radici). Le pareti sono formate da tante macrofibrille di cellulosa, formate a loro volta da catene di cellulosa con strutture cristalline particolari dette micelle in grado di rifrangere la luce polarizzata (i contorni delle cellule in questo caso brillano).

Parete primaria

Parete primaria: in casi di disposizione non ordinata delle fibrille di cellulosa, la cellula si può accrescere in tutte le direzioni (sferica). Se invece sono tutte parallele la cellula si accrescerà unicamente in una direzione (cellule del fusto, struttura lunga). Durante l'accrescimento lo spessore della parete rimane costante poiché nuove fibrille vengono sintetizzate per la presenza nel plasmalemma di un complesso enzimatico (cellulosa sintasi) che vanno a formare una specie di rosetta. Questo partendo da un precursore (UDP Glucano), permette l'assemblaggio delle fibre di glucosio, in collaborazione con i microtubuli corticali. Siccome la parete è composta anche da una matrice, vescicole del Golgi permettono l'accrescimento, tutto questo per giovani cellule in accrescimento con solo la parete primaria.

Parete secondaria

Parete secondaria: le modalità di accrescimento sono differenti: all'interno della parete primaria vanno a disporsi strati di parete secondaria. Al microscopio elettronico si notano i canali derivati dalla apoptosi delle cellule, costituite da una grande quantità di parete secondaria. La parete secondaria è composta da 3 strati (S1, S2 ed S3), con contenuto di cellulosa molto superiore poiché rappresenta una struttura di sostegno. Gli strati sono disposti alternativamente per garantire una maggiore resistenza.