Botanica sistematica

ORIGINI ENDOSIMBIONTICA DI PLASTIDI E MITOCONDRI

1) Modificazione delle caratteristiche del plasmalemma di alcuni procarioti di grandi dimensioni

2) Inglobamento per endocitosi, in questi organismi, di batteri aerobi e alghe azzurre con formazione di simbiosi

3) Perdita di autonomia degli organismi inglobati con conseguente incapacità di sintetizzare la loro parete cellulare

4) Formazione di mitocondri (da batteri aerobi) e plastidi (da cianobatteri) delimitati da una doppia o tripla membrana

REGNO BACTERIA

I procarioti hanno caratteristiche strutturali, metaboliche, riproduttive ed ecologiche che li differenziano nettamente dagli eucarioti. La fotosintesi, se presente, può seguire processi diversi da quella degli eucarioti. In particolare, si segnala che alcuni producono zolfo anziché ossigeno molecolare come prodotto di scarto. Molti di questi organismi possono vivere in assenza o a bassa concentrazione di ossigeno. Causano numerose malattie nelle piante e negli animali.

forniscono antibiotici. Dal punto di vista ecologico sono importanti decompositori. Inoltre alcuni convertono lo zolfo e l'azoto atmosferico in solfati e nitrati. Le forme basilari sono i cocchi, i bacilli e gli spirilli. I procarioti sono sempre unicellulari e possono formare ammassi solo in un mezzo non disturbato. Nei procarioti non fotosintetici il citoplasma appare omogeneo. I procarioti fotosintetici presentano un'ampia ripiegatura della membrana plasmatica, simile a un cloroplasto dal punto di vista funzionale. Inoltre contengono vacuoli gassosi che permettono il galleggiamento nella zona fotica di stagni e laghi. La parete cellulare può essere gram+ o gram-. Molti batteri posseggono flagelli usati per il movimento e alcuni percepiscono luce, nutrienti o anche campi magnetici. Phylum Cyanobacteria- : le alghe verdi-azzurre o Cyanobacteria sono una delle principali linee evolutive dei Negibacteria. I cianobatteri sono organismi unicellulari di dimensioni esigue, solitari oriuniti in colonie. Le colonie presentano forme diverse a seconda della direzione delle divisioni cellulari. La forma più comune della colonia è il filamente o tricoma. Le cellule sono tondeggianti quando sono isolate o nelle colonie non filamentose. Nei tricomi sono invece cilindriche, a botte o schiacciate come monete. Le colonie possono aggregarsi a loro volta in ammassi tanto consistenti da essere visibili. La cellula dei cianobatteri non contiene organelli cellulari. Inoltre tra i cianobatteri non ci sono specie flagellate. Nella cellula si distinguono 3 parti: parete cellulare, cromatoplasma (parte periferica pigmentata) e centroplasma (parte centrale). I cianobatteri sono Gram-negativi e presentano quindi una parete più complessa formata da 4 strati. La fotosintesi è sempre presente e viene attuata mediante clorofilla a e pigmenti accessori detti ficobiline (pigmenti blu e rossi). Questi due elementi formano ficobilosomi sui tilacoidi: caratteristiche granulazioni.

semidiscoidali ordinatamente affiancate sullostrato esterno delle membrane dei tilacoidi. Il prodotto di riserva principale è il glicogeno. I cianobatteri vivono in un'ampia varietà di ambienti come sorgenti termali, laghi ghiacciati o come simbionti in animali, funghi e piante superiori. Alcune specie coloniali marine formano depositi stratificati di carbonato di calcio, denominati stromatoliti, i cui reperti geologici coprono un periodo continuo di circa 3 miliardi di anni. Grandi accumuli di questi organismi in condizioni favorevoli, determinano l'arrossamento del Mar Rosso. Alcune specie di cianobatteri sono anche azotofissatrici e in generale i cianobatteri vengono usati nella depurazione di acque reflue: demoliscono le sostanze organiche per chemiosintesi e si riproducono velocemente formando fitoplancton usato come mangime per pesci. Le cellule si dividono per fissione binaria e raramente avviene scambio di materiale genetico. Esternamente alla parete è

secreta una struttura mucillaginosa, il glicocalice, che mantiene insieme le cellule in filamenti più o meno complessi, con formazione di un tallo. Nell'ambito dei filamenti si ha differenziazione cellulare, con formazione, oltre alle cellule vegetative, di eterocisti, ormogoni e acineti. In alcuni casi si osservano microplasmodesmi.

Le eterocisti sono cellule specializzate nella fissazione dell'azoto atmosferico. Adiacenti alle eterocisti si differenziano cellule ricche di sostanze di riserva che assumono il ruolo di propaguli vegetativi e ne esistono di due tipi: gli ormogoni, segmenti di tricoma che si separano dalla colonia madre e ricostruiscono altrettante colonie, e gli acineti, cellule dotate di una parete particolarmente ispessita con la funzione di resistenza a condizioni sfavorevoli.

Classificazione Cyanophyceae in 5 ordini:

• Chroococcales: cellule sferiche o ovoidali, isolate o riunite in colonie
• Pleurocapsales: cellule isolate o riunite, hanno glicocalice

sviluppato-Nostocales: colonie filamentose non ramificate-Stigonematales: cianobatteri filamentosi con tricomi uni o pluriseriati

I generi Prochloron e Prochlothrix contengono anche clorofilla b e sono di incerta attribuzione sistematica.

L'organizzazione della cellula eucariotica vegetale: la parete cellulare è presente quasi sempre e riveste esternamente la cellula.

Il plasmalemma (o membrana plasmatica) delimita la massa protoplasmatica.

Il citoplasma è una matrice amorfa nella quale sono immersi il nucleo e diversi organuli cellulari (reticolo endoplasmatico, apparato del Golgi, mitocondri, ribosomi, lisosomi, perossisomi, plastidi e vacuoli), ciascuno delimitato da un proprio involucro, per lo più formato da una doppia membrana. La parete cellulare e alcuni organuli citoplasmatici, quali plastidi e vacuoli, caratterizzano la cellula vegetale in quanto legati ad essa in modo esclusivo.

REGNO PROTOZOA-Phylum Euglenozoa: sono organismi unicellulari prevalentemente di acqua dolci.

Sono per la metà fotosintetici e presentano cloroplasti con 3 membrane, clorofilla a e b (derivanti da endosimbiosi secondaria di un'algaverde) e diversi carotenoidi. Nel citoplasma si accumula paramylon. Sono per la metà eterotrofi quando si trovano in acque dolci eutrofiche. Sono privi di parete cellulare ma hanno una serie di fibrille proteiche (pellicola) disposte elicoidalmente sotto la membrana plasmatica. È presente un vacuolo contrattile per eliminare acqua in eccesso (tende a rientrare per osmosi). Non è noto la riproduzione sessuale, si riproducono per mitosi chiusa: la membrana nucleare permane. REGNO CHROMISTA Include organismi fotosintetici con plastidi che derivano da endosimbiosi secondaria. 1) MYZOZOA: dinoflagellati, organismi che per metà sono specie fotosintetiche e metà eterotrofe. Organismi unicellulari che possono colonizzare acque dolci e salate con particolare costituzione della parete: 2 placche cellulosiche con un solco.

equatoriale nel mezzo, hanno una sorta di involucro che avvolge la cellula con 2 membrane giustapposte, parete molto variabile a seconda delle specie. La teca è questa parete rinforzata da placche cellulosiche, divisa nelle due metà ipovalva ed epivalva. Hanno plastidi con 3 membrane almeno, anche 4. In molti casi hanno perso i plastididi origine secondaria e successivamente ne hanno generati altri derivanti da endosimbiosi terziaria, a volte da alghe verdi. Tipologia di plastidio molto variabile. Hanno clorofilla A e anche una clorifilla detta C, propria di questo gruppo. Hanno la cromatina sempre evidente, non hanno i cromosomi cometali. Hanno il DNA legato alla membrana nucleare, non ci sono istoni nel DNA (organizzazione semplificata), mitosi chiusa (membrana nucleare permane). In passato vennero definiti come Mesocarioti. Il loro ciclo è aplodiplonte, pur essendo organismi unicellulari. Esistono specie che non hanno parete, sono quindi nudi, per esempio un dinoflagellato.

bioluminescente detto Noctilucascintillans.

Curiosità: negli alveolata sono presenti anche gli Apicomplexa, organismi unicellulari obbligati responsabili della malaria. Questi organismi parassiti sono il system group insieme ai Myzozoa. Sono parassiti intracellulari e all'interno della loro cellula c'è un residuo vestigiale non più funzionale di quello che era un plastidio quando l'antenato era un organismo fotosintetico a vita libera, non ancora parassita.

2) HETEROKONTOPHYTA phylum molto grande che include organismi fotosintetici che presenta una certa eterogeneità, phylum molto biodiverso.

Etimologia: vegetali che hanno flagelli diversi. Hanno almeno in un momento del loro ciclo vitale, cellule che hanno due flagelli, uno rivolto in avanti (detto stinconematico) con delle espansioni laterali minore dette mastigonemi e un altro più breve senza estroflessioni laterali rivolto all'indietro detto acronematico. Plastidi con 3 membrane derivanti

da endos. secondaria che ha coinvolto un' alga rossa. Hanno clorofilla A e C, e pigmenti accessori detti fucoxantine: riproduzione sessuata e asessuata e dal punto di vista dei cicli c'è variabilità. Tra i gruppi principali ci sono diatomee, alghe brune, alghe giallo-brune. Esistono anche organismi non fotosintetici ma interni a questa via evolutiva: per esempio gli oomiceti. Questi ultimi, un tempo venivano classificati nei funghi parassiti e poi si sono rivelati ricadere con una linea evolutiva non più fotosintetica ma interna ai Heterokontophyta. ALGHE APPARTENENTI AGLI HETEROKONTOPHYTA-CLASSE BACILLARIOPHYCEAE (DIATOMEE): microalghe giallo-brune non flagellate, comunemente chiamate diatomee, diffuse in tutto il mondo in acque dolci, marine e salmastre e nel terreno. Sono planctoniche o bentoniche e queste ultime sono immobili o dotate di un movimento caratteristico. Possono formare colonie micro e macroscopiche. Le diatomee contribuiscono al 30% della

La produttività primaria della Terra è sostenuta dalle diatomee, un gruppo di microalghe unicellulari fotosintetiche. Le diatomee possiedono un periplasto siliceo molto elaborato chiamato frustulo, che resiste ai processi di degradazione e si conserva nei sedimenti dei mari e dei laghi. I depositi di diatomite, una roccia sedimentaria particolare, si sono formati durante l'era Terziaria. Grazie alla loro spiccata specificità ecologica, le diatomee hanno permesso di ricostruire la storia dei laghi e dei mari.

Il frustulo delle diatomee è composto da due valve, l'ipovalva e l'epivalva, che si incastrano come una scatola e un coperchio. È costituito da una matrice di natura pectica e da uno scheletro di silice opalina. Il frustulo può avere simmetria radiale (diatomee centriche) o simmetria bilaterale (diatomee pennate). Sulle valve di un gruppo di diatomee pennate è presente una fessura centrale allungata chiamata rafe, coinvolta nel movimento. Il movimento delle diatomee consiste in uno scivolamento dovuto alla secrezione di muco.