Domande e risposte Fisiologia

POMPA PROTONICA

L'H-ATPasi è la proteina grazie al quale le membrane cellulari riescono a estrudere protoni dalla membrana utilizzando l'idrolisi dell'ATP. Il processo di attivazione è legato a una polarizzazione della membrana.

Il potassio compartimentato sotto forma di malato di potassio nel vacuolo, fa sì che aumenti il tenore osmotico (più soluto c'è e maggiore è il richiamo verso di esso di acqua) per far aprire gli stomi, quindi, serve uno stimolo legato alla disponibilità di acqua e di luce, serve potassio extracellulare e fotosintesi. Senza la fotosintesi la regolazione stomatica non può avvenire mentre la fotosintesi può avvenire senza apertura stomatica fino a quando c'è il carbonio all'interno, poi man mano che sta per terminare gli stomi si aprono.

9. Fattori ambientali che condizionano la regolazione stomatica: luce, CO2;

a. LUCE. È un regolatore positivo per la

maggioranza delle piante perché gli stomi sono aperti per le piante a metabolismo C3 e C4. Per le che piante CAM la luce è un regolatore negativo, gli stomi si chiudono. Sono due le regioni dello spettro del visibile che sono attive per quella che è l'apertura stomatica: luce rossa e luce blu. La luce rossa ha un basso valore energetico con una lunghezza d'onda lunga. La luce blu ha un elevato valore energetico ed una lunghezza d'onda corta nello spettro visibile. Le due luci agiscono fra loro in modo indipendente e sono entrambe captate durante il giorno. Nelle piante esistono dei sensori chiamati fotorecettori, costituiti da pigmenti. Il fotorecettore della luce rossa è la clorofilla che attiva la fotosintesi e quindi l'apertura degli stomi e la produzione di ATP. Il fotorecettore della luce blu è il flavinico che capta la luce ad una lunghezza d'onda bassa. Ha un significato ecologico fondamentale perché utilizzando la luce.

blu è sufficiente una quantità minima di luce per attivare l'apertura stomatica (la luce blu è ad alta energia rispetto alla luce rossa).

Quantità di CO2 presente nelle camere sottostomatiche. Quando la concentrazione di CO2 aumenta all'interno della camera sottostomatica gli stomi si chiudono. A questo punto la fotosintesi continua perché vi è un buon rifornimento di CO2 man mano che la si consuma. La sua concentrazione all'interno della camera sottostomatica si abbassa determinando la riapertura degli stomi e l'ingresso di nuova CO2. Questo processo si chiama regolazione fisiologica dell'apertura somatica ad opera della CO2.

Disponibilità di acqua. A livello fogliare esiste un meccanismo idropassivo che si sviluppa in condizioni di emergenza, cioè quando la disponibilità di acqua è bassissima e fa sì che gli stomi si chiudano. Normalmente avviene il meccanismo di azione dell'ABA.

(Acidoabsiscico) mediato dal calcio (Ca ++). Sempre quando c'è poca acqua questo meccanismo causa l'inibizione della pompa protonica nel plasmalemma in parallelo con l'inibizione dei canali di potassio verso la cellula e un'attivazione dei canali di potassio uscenti. In generale l'ABA porta alla chiusura stomatica. In generale tutti i suoli sono ricchi di Ca, la linfaxilematica è ricca di Ca e quindi della presenza o assenza di calcio il metabolismo cellulare viene influenzato. La concentrazione del calcio nelle cellule di guardia è minima a livello cellulare, ma a seguito di un segnale cioè dell'ABA, la concentrazione di Ca in scale temporali minime aumenta. Il segnale di ABA che arriva alle cellule di guardia attiva l'intrusione del calcio nella cellula. Il calcio presente a livello apoplastico entra nel simplasto e quello presente a livello vacuolare viene estruso dal vacuolo aumentando la concentrazione di Ca. Questa

concentrazione di calcio è il modo che ha la cellula per chiudere gli stomi. Il calcio inibisce anche le acquaporine ed amplifica il segnale di ABA. L'ABA viene prodotto sia dalle cellule delle radici, che per via xilematica arriva nelle nervature fogliari, sia dalle cellule delle foglie. Il segnale di ABA che arriva alle cellule di guardia, deve essere un segnale che sia percepito a livello cellulare e quindi legarsi al recettore sotto forma ionica. ^-ABA + H ↔ ABA^- + H⁺ Il succo xilematico che porta l'acido abscissico è già un succo a pH basico, con pochi protoni. 10. regolazione stomatica idropassiva e idroattiva; In condizioni estreme di stress idrico, prima della morte della pianta, le cellule si disidratano. Prima che la pianta appassisca completamente si attiva il fenomeno idropassivo: le cellule di guardia perdono acqua e passano da 3/3.5 MPa a 0.7/0.7 MPa, si afflosciano e si chiudono, limitando la perdita d'acqua. Si tratta di un meccanismo diemergenza della pianta che cerca di trattenerequanta più acqua possibile anche se questo meccanismo non blocca la traspirazione dell'acquaattraverso la cuticola. Si tratta quindi di un meccanismo di difesa tampone.

11. azione dell'ABA mediata dal Ca++;è un meccanismo che regola la chiusura stomatica nelle fasi fisiologiche della vita della pianta.

L'azione dell'acido abscissico (ABA) è mediata dal catione del calcio Ca++.

• L'ABA inibisce la pompa protonica del plasmalemma e ne attiva una che funziona in sensoinverso;
• inibisce il canale del potassio entrante;
• attiva il canale del potassio uscente.

Si tratta di fenomeni che vanno contro l'apertura degli stomi e l'assorbimento di acqua dellecellule di guardia. Si verifica un aumento del Ca++ citosolitico indotto dall'ABA nelle cellule diguardia, aumentando il pH e si attivano le proteine che estrudono K+. Il fenomeno idroattivo èdovuto principalmente a due fenomeni: la

ridistribuzione del calcio e l'arrivo dell'ABA in prossimità del simplasto delle cellule di guardia. 12. sintesi e redistribuzione dell'ABA; Il principale meccanismo che causa un aumento di ABA a livello dell'apoplasto, confinante con le cellule di guardia, è un aumento della sintesi dell'ABA radicale. Le radici sottoposte a stress idrico aumentano la sintesi di ABA. Un altro fattore è la redistribuzione dell'ABA. Normalmente il pH del succo xilematico è leggermente acido, 6.3, quando le radici sono sottoposte a stress idrico il pH sale causando un' alcalizzazione del succo xilematico. Variando il pH non è tanto la quantità dell'ABA a variare ma la sua mobilizzazione. La redistribuzione a livello fogliare avviene secondo meccanismi simili alla redistribuzione a livello di succo xilematico. 13. la tecnica del PRD (partial root drying) Il PRD, Partial Root Drying, è un sistema di irrigazione che si effettuatramite irrigazione a goccia. Questa tecnica permette l'irrigazione di metà delle radici, irrigando solo da un lato, lasciando l'altra metà in terreno secco. Questo procedimento viene alternato ogni 20 giorni in modo tale che la parte secca e quella asciutta si invertano. Il PRD è detto anche split-root e serve per mantenere alto il potenziale e bassa la traspirazione, in tal modo le piante hanno bisogno di un minor quantitativo d'acqua e metà delle radici portano l'acqua alla pianta mentre l'altra metà produce ABA per far chiudere gli stomi. Le piante che vengono coltivate con questo tipo di irrigazione sono di solito le viti e sono caratterizzate da una lenta crescita vegetativa che però non influisce sulla quantità e qualità di quella riproduttiva. 14. Cenni sulla sintesi proteica Le proteine sono catene polipeptidiche costituite da 20 amminoacidi e legati tra loro da legami peptidici con la liberazione di unamolecola d'acqua per attaccare il gruppo carbossilico e il gruppo amminico. Le catene amminoacidiche vengono codificate a livello ribosomiale. Ogni proteina è composta da una serie di triplette e la loro sintesi dipende dalla trascrizione e dalla traduzione. La trascrizione permette il passaggio dell'informazione genetica dal nucleo, dove è contenuto il DNA, verso l'esterno della cellula e quindi verso l'acido RNA. Durante la trascrizione i segmenti del DNA si separano diventando ad elica singola e l'RNA trascrive il messaggio su di un filamento del DNA inserendo le basi azotate al posto giusto ma al posto della timina, insieme all'adenina, inserisce l'uracile. Il processo di traduzione, invece, identifica ogni tripletta in un amminoacido. La prima tripletta codifica per la metionina e l'ultima tripletta dà il segnale di stop. Le proteine all'interno della membrana hanno la funzione di trasporto. Le proteine di membrana vengono

Classificate in proteine integrali e proteine periferiche.

15. Cinetica enzimatica;

Gli enzimi sono proteine all'interno dei vari organelli cellulari che catalizzano le reazioni chimiche. La cinetica enzimatica è la velocità con cui una reazione biochimica è catalizzata da quell'enzima in quella determinata condizione ambientale. Queste reazioni biochimiche dipendono, oltre che dall'ambiente, anche da una costante caratteristica del substrato, Km. Km può variare da concentrazioni di 10^-3 a 10^-6 M. Minore è la Km e più forte è il legame tra enzima e substrato, quindi c'è minore dispendio energetico, pertanto, se vi sono più enzimi che catalizzano per la stessa reazione quello che ha Km minore è il più efficiente. Le reazioni biochimiche vanno velocità tanto la concentrazione del substrato è elevata. All'inizio della reazione quando il substrato è elevato, la velocità è elevata.

poi man mano che il substrato diventa limitante la velocità di reazione discende fino a zero. La Vmax non dipende dalla concentrazione del substrato ma dipende dalla conformazione enzimatica. Non tutte le conformazioni enzima-substrato sono ugualmente efficienti perché queste cinetiche possono essere più lente o più rapide.

16. potenziale elettro-chimico di un soluto

Il potenziale elettrochimico di un soluto, (µj) in una cellula, esprime lo stato energetico del soluto in quella cellula. µj è dato dalla componente di concentrazione + la componente elettrolitica + la componente di pressione µj = µj* + RTIn[C] + z;FE + V;P la componente elettrolitica viene inclusa solo se si mette il soluto nella forma ionica e la carica elettrostatica è il numero di valenza. Il logaritmo naturale presente nella componente di concentrazione impedisce agli altri elementi di far variare il potenziale elettrochimico più di tanto. Quando la

membrana è rappresentata da ΔΨ. La differenza di concentrazione di soluto tra dentro e fuori la membrana è indicata con ΔC. La formula che descrive il flusso netto di soluto attraverso la membrana è: J = P * ΔC - ΔΨ dove J rappresenta il flusso netto di soluto, P è la permeabilità della membrana al soluto e ΔC è la differenza di concentrazione di soluto tra dentro e fuori la membrana. Per formattare il testo utilizzando tag html, puoi utilizzare il seguente codice:

La concentrazione di soluto attraverso la membrana è in equilibrio si ha Uj = Uj. La differenza di potenziale elettrico tra dentro e fuori la membrana è rappresentata da ΔΨ. La differenza di concentrazione di soluto tra dentro e fuori la membrana è indicata con ΔC. La formula che descrive il flusso netto di soluto attraverso la membrana è:

J = P * ΔC - ΔΨ

dove J rappresenta il flusso netto di soluto, P è la permeabilità della membrana al soluto e ΔC è la differenza di concentrazione di soluto tra dentro e fuori la membrana.