Cellula vegetale - Citologia ed Istologia

Non è presente un apparato dedicato alla respirazione, in quanto le piante

contano sullo scambio di O2, CO2 e vapore acqueo. Per quanto riguarda

invece la circolazione esse hanno un sistema aperto che permette il

trasporto, per es. di acqua e sali minerali, da radici al resto della pianta:

per esempio il fotosintato (sostanza sintetizzata durante la fotosintesi)

viene trasportato in ogni parte della pianta.

• Membrana plasmatica: un sottile rivestimento che delimita la cellula e

la separa dall'ambiente esterno e ne regola gli scambi di elementi e

sostanze chimiche con questo. É formata, come tutte le membrane, da un

doppio strato di fosfolipidi.

• Nucleo: contiene la quasi totalità del DNA (ad anello) della cellula

eucariota racchiudendo quindi la maggior parte dell’informazione

genetica, e controlla lo svolgimento dell’attività della cellula. É delimitato

da un involucro nucleare costituito da due membrane concentriche: la

membrana nucleare esterna e la membrana interna, che possiede delle

proteine specifiche del nucleo che favoriscono i legami con la lamina

nucleare (una proteina fibrosa le cui molecole si uniscono fra loro

formando filamenti). 2

• Plastidi: derivano dai proplastidi che si trovano nelle cellule non

differenziate, poi quando si ha questo processo vengono differenziati in

plastidi (VEDI PAG. 4) e si dividono in:

cloroplasti (ezioplasti ---> cloroplasti non ancora esposti alla luce)

cromoplasti;

leucoplasti (amiloplasti; proteoplasti; elaioplasti).

• Mitocondri: sono presenti e contengono una molecola di DNA circolare.

• Ribosomi: sono simili a quelli batterici, ma differiscono da quelli

animali per le dimensioni del DNA mitocondriale.

Le cellule vegetali si dividono per scissione binaria.

• Apparato di Golgi: un complesso di membrane lisce raccolte a formare

sacchi appiattiti racchiudendo porzioni di citoplasma ricche di vacuoli.

Quest’ultimi sono vescicole contenenti acqua e sostanze di vario tipo che

diventano sempre più grosse man mano che la cellula invecchia, fino ad

occupare quasi tutto il suo volume. Hanno diverse funzioni tra cui quella

di depositare sostanze di riserva o di rifiuto (olesomi); far sì che i

cloroplasti si dispongano a ridosso della parete in modo da massimizzare

l’efficenza della cattura della luce e di CO2; insieme alla parete cellulare

contribuisce a creare la cessione di turgore, fondamentale per il sostegno

della cellula.

• Reticolo endoplasmatico: un sistema di canali allineati a membrane e

forzate tra loro, situato all'interno del citoplasma. Può essere di due tipi a

seconda della sua conformazione: rugoso, o liscio; di conseguenza ha

anche diverse funzioni: RER interviene nei processi della sintesi proteica,

mentre il REL interviene nei vari processi catabolici e anabolici.

• Citoscheletro: costituito da un fitto intreccio di filamenti proteici che

irrobustiscono la cellula e si estende in tutto il citoplasma e lega tutti gli

organuli cellulari presenti al suo interno.

• Plasmodesmi: strutture tipiche delle cellule vegetali, che mettono in

comunicazione cellule vicine attraverso le pareti cellulari.

Nella cellula vegetale mancano i centrioli, infatti le dimensioni della

cellula vegetale sono maggiori rispetto a quella animale e la maggior

parte del volume della cellula è occupato da vacuolo ---> principio

costruttivo “grande volume con poca sostanza” dominante nell’anatomia

delle piante.

I plastidi:

Organuli cellulari semiautonomi che condividono le stesse

caratteristiche, caratterizzati da forme e colori variabili a seconda della

loro funzione nella cellula.

I plastidi derivano dai PROPLASTIDI (forma embrionale) e si dividono in

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tre gruppi:

1. CLOROPLASTI (colore verde; pigmenti: clorofille e carotenoidi);

2.CROMOPLASTI (colore giallo-arancio; no clorofille ma ricchi di

carotenoidi);

3. LEUCOPLASTI (incolori in assenza di pigmenti);

L’involucro dei plastidi è costituito da due membrane unitarie: membrana

esterna e membrana interna. Il compartimento tra le due membrane è

detto spazio intermembrana.

I ribosomi dei plastidi sedimentano a 70S uno o più nucleotidi (i ribosomi

citoplasmatici a 80S), ossia regioni in cui sono localizzati filamenti di

DNA di tipo procariotico.

Si duplicano per scissione binaria.

CLOROPLASTI

Sono di colore verde per la presenza

della clorofilla e qui ha luogo la

fotosintesi. Sono presenti in tutti gli

organismi autotrofi eucariotici.

La forma, la dimensione e il numero

dipendono dalla specie.

Nelle piante ci tanti cloroplasti di

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piccole dimensioni e ciò comporta dei vantaggi:

- maggiore mobilità;

- orientamento indipendente l’uno dall’altro;

- possibilità di addossarsi al plasmalemma (membrana cellulare);

- migliore sfruttamento della luce;

- massima riduzione della distanza per la diffusione di CO ;

2

- maggiore superficie disponibile per scambi con citoplasma.

Ma il principale vantaggio è la possibilità dei cloroplasti di spostarsi

indipendentemente l’uno dell’altro orientandosi a favore della radiazione

luminosa: se c’è poca illuminazione si dispongono in modo che l’asse

maggiore sia parallelo alle pareti direttamente colpite dalla luce. Se la

luce invece è eccessiva si dispongono con l’asse maggiore parallelo ai

raggi solari.

Forma tipica: ellissoide con una faccia piana e l’altra convessa

Struttura:

• Involucro: doppia membrana di tipo lipoproteico, che ne separa il

contenuto dal citoplasma --->

1. Membrana esterna= dotata di proteine, le porine, che formano canali

permeabili a molecole di ridotte dimensioni con funzione di riconoscere e

importare proteine sintetizzate nel citoplasma;

2. Membrana interna= altamente selettiva; permeabile a molecole neutre

di ridotta dimensione.

• Tilacoidi (o lamelle): complesso sistema di membrane, che formano

sacchi appiattiti --->

1. Tilacoidi dei grana= si sovrappongono costituendo pile compatte;

2. Tilacoidi intergrana= decorrono lungo asse maggiore del cloroplasto

connettendo diversi tilacoidi, perché essi sono in continuità tra loro,

infatti costituiscono un sistema chiuso di membrane che racchiude una

cavità: il lume (zona cava delimitata da membrane). La zona in cui

tilacoidi di un granum vengono a contatto: partizione; zona terminale

dei tilacoidi dei grana(1), a contatto con stroma: margine.

• Stroma= sostanza senza una forma ben definita (amorsa) in cui sono

immersi i tilacoidi. Quasi il 50% è costituito da rubisco: il più importante

enzima plastidiale coinvolto nella fotosintesi. É formata da 8 subunità

proteiche grandi e 8 subunità piccole ---> infatti è ricca di ribosomi, in cui

risiedono enzimi addetti alla organicazione del carbonio. Nello stroma

sono riconosciute una o più regioni chiare senza grana, chiamate

nucleodi, in cui si trova il DNA plastidiale.

Funzione dei cloroplasti:

FOTOSINTESI 6CO + 6H O --> (C H O )+ 6H O

2 2 6 12 6 2

Consiste nella trasformazione di CO in glucosio. Due fasi principali:

2

1. FASE LUMINOSA: 5

- conversione della luce in energia chimica= ATP+ NADPH

- avviene nei tilacoidi

- partecipazione diretta dei pigmenti foto sintetici

2. FASE OSCURA:

- ATP e NADPH usati per ridurre il biossido di carbonio a glucosio

- il prodotto viene catalizzato da enzimi presenti nello stroma

I pigmenti fotosintetici nei tilacoidi non sono liberi in soluzione, ma si

organizzano in modo tale che le proteine che catturano l’energia

luminosa siano raggruppate in unità foto sintetiche (o fotosistemi), che a

loro vola circondano molecole di clorofilla .

In questi complessi la clorofilla ha due funzioni principali:

A) assorbire la luce

B) trasferire l'energia luminosa al fotosistema

CROMOPLASTI

Sono di colore rosso, giallo o arancione per la presenza dei pigmenti di

Xantofille e Carotenoidi presenti, infatti si trovano maggiormente nella

frutta, nella verdura e nei fiori.

Struttura:

- sono più semplici dei cloroplasti;

- le membrane interne sono ridotte e meno organizzate grazie presenza di

vescicole;

- sono presenti meno proteine;

- presenza di DNA e RNA;

- lipidi abbondanti;

Potrebbero derivare da:

1. Dai proplastidi;

2. Dai leucoplasti;

3.Dai cloroplasti senescenti (in fase di invecchiamento), poiché è

cominciata la degradazione della clorofilla e la formazione di altri

pigmenti;

Stadi successivi:

1. degradazione della clorofilla e dell’apparato fotosintetico;

2. sintesi di carotenoidi;

3. demolizione parziale delle proteine;

4. scomparsa delle strutture lamellari;

5. comparsa di gocce lipidiche o di cristalli giallo-arancio.

La conversione da cloroplasti a cromoplasti è legata a fattori endogeni

(ormoni e nutrienti) oppure ambientali (fotoperiodo e temperatura).

! In molti frutti e fiori la colorazione non è legata alla presenza dei

carotenoidi, ma a pigmenti antocianici disciolti in succo vacuolare.

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LEUCOPLASTI

Sono incolori poiché non possiedono pigmenti e si classificano in base

alle sostanze prodotte o accumulate:

1. Elaioplasti = accumulano lipidi;

2. Proteinoplasti = immagazzinano proteine --> corpi proteici protetti da

una membrana;

3. Amiloplasti = accumulano carboidrati sotto forma di amido e sono

coinvolti della percezione della gravità e si chiamano statoliti.

Si trovano nelle parti non verdi della pianta e non colpite particolarmente

dalla luce: radici, semi, fusti modificati (patate).

Struttura:

- Doppia membrana esterna;

- Sistema di tilacoidi rudimentale e frammentario;

- Abbondante stroma con i granuli di amido;

- Numerosi enzimi per il metabolismo dei carboidrati; ribosomi; DNA;

RNA.

L’amido: l’amido primario si forma durante la fotosintesi nei cloroplasti,

dove è deposto in piccoli granuli, ma durante la notte quando non si ha la

fotosintesi viene idrolizzato in dimeri di saccarosio (un glucosio + un

fruttosio) i quali vengono poi trasferiti negli organi di riserva (leucoplasti)

dove si ripolimerizzano a formare l’amido secondario costituito da

amilosio ed amilopectina.

I granuli di amido secondario vengono deposti all’interno degli

amiloplasti a partire da un centro proteico detto ilo, attorno al quale

l’amido viene deposto in strati concentrici.

Amido si differenzia da altri amidi per:

•Forma del granulo, che può essere: sferoidale; lenticolare; ovoidale; a

bastoncino; poliedrica;

•Forma dell’ilo: puntiforme; lineare; ramificato; stellato; la sua tipologia

e localizzazione: può essere unico; plurimo; centrale; eccentrico;

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