Fisiologia Vegetale - Riassunti

Fisiologia vegetale

Introduzione

Fisiologia vegetale Biotecnologie AA 2017/2018 (Prof. Simone Ferrari) 29.05.2018

Fisiologia vegetale Biotecnologie ~ La Sapienza ~ AA 2017/2018 (Prof. Simone Ferrari) 29.05.2018

Cellula vegetale

Tutte le cellule vegetali hanno una parete cellulare, la 1^a caratteristica che le distingue dalle cellule animali. Hanno poi il vacuolo e i plastidi, tra cui i cloroplasti. Di seguito sono dettagliate le peculiarità delle cellule vegetali.

Frazionamento del citoplasma vegetale

• Campione
• Omogeneizzare
• Filtrare a maglie medie
• Filtro
• Scarto (pareti cellulari)
• Centr. 600 g/5min - Nuclei
• Centr. 2000 g/15min - Cloroplasti
• Centr. 10000 g/20min - Mitochondria
• Centr. 100000 g 1h - Ribosomi, microsomi
• Citosol - Prot., DNA, RNA

Simplasto e apoplasto

Simplasto = compartimento cellulare unico, risultato della fusione dei citoplasmi di cellule adiacenti tramite plasmodesmi.

Apoplasto = tutte le componenti cellulari esterne al simplasto (parete e spazi aeriferi).

Definizioni botaniche essenziali

• Piante - Alghe, muschi, felci
• Piante vascolari
• Spermatofite (producono semi)
• Gimnosperme (=conifere), primitive, hanno semi non protetti da un frutto (pinogre)
• Angiosperme (piante con fiori), sono le più evolute; il fiore fecondato produce un seme protetto nel frutto.

Meristema

Meristema = tessuto vegetale con potenzialità staminali

• Meristema primario = divisioni embrionali (monopolo → accrescimento primario)
• Meristema secondario = cellule differenziate (combinato cribro-vascolare → accrescimento secondario)

Vacuolo

Occupa gran parte del volume cellulare (50-80%, >97%): [Misure fatte sul protoplasto, cioè nella cellula privata di parete]

L'apparato vacuolare si modifica molto durante l'accrescimento cellulare; la cellula giovane, meristematica, ha molti piccoli vacuoli dispersi in un citoplasma denso. Questi si fondono e si accrescono molto, riunendosi nelle fasi finali del differenziamento a dare un unico vacuolo centrale, che spinge il citoplasma ai bordi cellulari.

NB: La membrana del vacuolo è detta tonoplasto.

Funzioni del vacuolo

• Favorisce l'amplificazione della superficie di contatto pianta/ambiente, permettendo alle cellule di assumere grandi dimensioni senza che gli scambi intra-citoplasmici vengano intaccati
• Fornisce sostegno meccanico e genera il turgore cellulare, proteggendo dallo stress osmotico e coordinando processi fisiologici come la crescita cellulare, la funzionalità stomatica e il movimento delle piante
• È un serbatoio di accumulo per ioni, acidi organici, metaboliti primari e secondari, etc... ex. sostanze colorate idrosolubili (→ex. antociani)
• Ex. sostanze tossiche (→ex. nicotina, glucosidi cianogenici, colchicina, ricina,...)
• Ex. enzimi litici (→ex. fosfatasi, nucleasi, proteasi, promotori, invertasi, ...)

NB: Spesso l'alto accumulo di sali nel vacuolo li fa precipitare: il caso tipico è l'ossalato di calcio, prodotto dell'acido-gluconico nei parenchimi.

Contiene, nel tonoplasto, molti trasportatori, tra cui le pompe H⁺/ATPasi. Esse importano H⁺ nel vacuolo, in modo da mantenere in esso un pH di 5,5 e nel citosol un pH di 7,2 (in cooperazione con le H⁺/ATPasi della membrana cellulare, che esportano H⁺ nell'apoplasto che ha quindi anch'esso un pH acido, di ≈5,5).

Assieme all'attività delle pompe, contribuisce al mantenimento dell'omeostasi del pH grazie all'accumulo di acidi organici (ossalico, citrico, malico, malonico,...).

Corpi proteici

Sono organelli deputati all'accumulo di proteine di riserva, in genere localizzati nei semi. Si formano dal RE o dal Golgi.

* La zeina è una delle proteine di riserva più comuni.

Oleosomi

Organuli nei quali si accumulano i trigliceridi che alcune piante producono sotto forma di olio. Sono delimitati da un monostrato di fosfolipidi, orientati con le code lipofile verso il lume della vescicola (a contatto con i TAG). Per evitare la fusione eccessiva tra oleosomi le loro superfici sono rivestite da oleosine, proteine che aumentano l'idrofobia della superficie oleosomale. Originano dal RER, che accumula in essi i TAG prodotti dagli acidi grassi per mezzo di proteine di membrana del RER.

* Dopo la germinazione del seme, nelle piante oleose, gli oleosomi si uniscono ai vacuoli, dai quali le lipasi eliminano e liberano nel citosol gli acidi grassi per rimuovere dei TAG, con scopi energetici.

Perossisomi

Sono organuli sferici (0.2-1.7 μm) con matrice fibrillare, poco strutturata. Sono sede di particolari vie metaboliche e degradative, che hanno come sottoprodotto H₂O₂. Essendo questa tossica, la catalasi (sempre nei perossisomi), ne catalizza la decomposizione in O₂ e H₂O.