La cellula vegetale - Schemi riassuntivi di Biologia Vegetale

LA CELLULA VEGETALE

Il singolo organismo può essere formato da:

- Una sola cellula → unicellulari → la cellula deve svolgere tutte le funzioni

- Più cellule → pluricellulari → esistono diversi tipi di cellule, ognuna deputata

a compiere una funzione

Il fatto che gli organismi viventi siano formati da cellule è stati enunciato per la prima

volta nella teoria cellulare/dottrina cellulare, formulata nel 1838/39 da Schleiden e

Schwann. In questa dottrina si stabiliva che la cellula è la più piccola unità

indipendenti della vita. In altre parole, la cellula è l’unità di base di tutti gli organismi

viventi. Inoltre le cellule non sono indipendenti, bensì interconnesse dai plasmodesmi

a formare degli assemblaggi sopracellulari.

Gli organismi viventi vengono distinti in:

- Procarioti: le cellule procariotiche sono le più semplici e le più arcaiche

- Eucarioti: le cellule eucariotiche sono suddivise in compartimenti cellulari

dovuto allo sviluppo di un complesso sistema di membrane delimitanti vari

compartimenti ed organelli. Si trovano negli animali, nelle piante, nei funghi e

nei protisti.

Le cellule vanno incontro a differenziamento, processo che le renderà diverse tra loro

per essere più idonee a svolgere determinate funzioni.

La forma della cellula vegetale è data dalla parete cellulare. All’interno della parete

troviamo la membrana plasmatica/plasmalemma. La cellula privata della sua parete e

delimitata dalla membrana è chiamata “protoplasto”.

Il citosol è quella parte di protoplasto che non contiene compartimenti ed organelli. È

una soluzione colloidale complessa, è la matrice nella quale sono contenuti i

compartimenti.

Il citoplasma è l’insieme costituito dal citosol e dagli organelli cellulari, escluso il

nucleo e i vacuoli.

LE MEMBRANE

Struttura

Le cellule eucariotiche sono più evolute rispetto alle cellule procariotiche e hanno più

vantaggi, uno dei quali è quello di avere le membrane, che fungono da barriera, da

protezione e da separazione.

Nella cellula vegetale vi sono tante membrane, che però hanno una struttura comune:

sono costituite da molecole lipidiche (prevalentemente fosfolipidi, molecole

anfipatiche, cioè che hanno una testa polare del fosfogliceride e una coda apolare

dell’acido grasso) e proteine.

I lipidi formano un doppio strato di molecole polari, con le teste rivolte verso

l’esterno, e le code rivolte verso l’interno per proteggersi dal contatto con l’acqua.

La membrana non è una struttura statica, infatti le molecole possono scivolare tra loro

nel piano del doppio strato. Questa flessibilità viene favorita dalla capacità dei

fosfolipidi a ruotare, flettere le loro code e oscillare su e giù.

Le proteine di membrana hanno regioni idrofiliche e idrofobiche, che rendono

possibile l’associazione con i fosfolipidi e con l’acqua.

Le proteine di membrana si dividono in:

- intrinseche → quando sono parzialmente o completamente immerse nel doppio

strato lipidico, poiché idrofobiche, difficili da rimuovere

- estrinseche/periferiche → quando sono localizzate sul lato esterno o interno della

membrana e non sono parte integrante della struttura stessa, poiché idrofiliche.

Le proteine svolgono la maggior parte delle altre funzioni di membrana e definiscono

la specificità di ciascun sistema di membrane.

Modello del Mosaico Fluido

Questo modello spiega le proprietà dinamiche e strutturali delle membrane cellulari

descrivendo i rapporti che intercorrono tra lipidi e proteine.

Proprietà delle membrane

- Asimmetria → la faccia che guarda l’interno della cellula non è mai uguale a

quella che guarda l’esterno

- Permeabilità selettiva → la membrana ha funzione di barriera, tuttavia alcune

sostanze possono passare. Per le molecole idrofiliche è più difficile passare

attraverso la membrana di quanto non lo sia per le molecole idrofobiche. Ciò

nonostante, alcune molecole polari possono passare attraverso piccoli canali

idrofilici formati dalle proteine, purché siano molto piccole, ad esempio H O o

2

CO 2

Movimento di una molecola attraverso la membrana

Le molecole possono attraversare una membrana tramite:

- Diffusione = passaggio consentito solo a molecole piccole (O , CO , H O)

2 2 2

- Diffusione facilitata = attraverso alcune proteine “canali”, che hanno la

funzione di pori selettivi; il passaggio è consentito solamente a ioni e acqua

- Trasporto attivo = questo processo avviene tramite le “pompe molecolari”, le

quali si legano ad una molecola da un lato della membrana, con un

meccanismo che richiede energia, cambiano forma e rilasciano la molecola

sull’altro lato

L’acqua può passare in due modi:

1) Per diffusione

2) Per diffusione facilitata → nelle membrane sono localizzate delle proteine,

chiamate “acquaporine”, che formano dei canali per l’acqua. Sono molto

diffuse nelle cellule vegetali, in particolare nella membrana del vacuolo

La membrana plasmatica

Fa da involucro alla cellula, costituendo l’interfaccia con l’ambiente esterno. È

composta da lipidi, proteine e carboidrati, con un rapporto molecolare 40:40:20.

La membrana interagisce con la parete cellulare, tramite dei sottili filamenti di

citoplasma delimitati dalla membrana plasmatica che collegano membrana e parete

quando avviene la plasmolisi (ossia la fuoriuscita dell’acqua dalla cellula), chiamati

“filamenti di Hecht”.

L’acqua e le cellule vegetali

L’acqua è la molecola più abbondante negli organismi, arrivando a costituire il 95%

della massa dei tessuti vegetali.

L’acqua possiede, come ogni altra molecola, energia libera, cioè la capacità di

svolgere un lavoro, definita come potenziale idrico.

Potenziale idrico = potenziale osmotico + potenziale di pressione

- Potenziale di pressione → aumenta quando l’acqua subisce una compressione e

diminuisce con una dilatazione

- Potenziale osmotico → legato alla presenza di soluti, ossia sostanze presenti

nell’acqua. Il potenziale osmotico indica l’effetto che i soluti hanno sull’acqua.

Nell’acqua pura non sono presenti soluti, l’aggiunta di soluti diminuisce

l’energia libera dell’acqua per cui il potenziale osmotico di una soluzione è

sempre negativo

Il movimento dell’acqua è correlato al potenziale idrico: l’acqua si muove da zone in

cui il suo potenziale idrico è maggiore a zone dove esso è minore. In altre parole

l’acqua si muove solamente se è presente tra due zone una differenza di potenziale

idrico, mentre se il potenziale è uguale, tali zone sono in equilibrio e non si verifica

nessun movimento dell’acqua.

Nella cellula vegetale succede questo, di fatti qui sono presenti numerosi soluti che

determinano il movimento dell’acqua.

Il processo di trasporto più semplice è quello della diffusione che consente o

spostamento di molecole in soluzione sulla base della loro concentrazione, cioè da

una zona dove sono più concentrate a una dove lo sono meno.

L’osmosi è un caso particolare di diffusione che si realizza quando due compartimenti

nei quali sono presenti soluzioni acquose a diverso potenziale idrico sono separati da

una membrana semipermeabile. Attraverso la membrana avverrà un passaggio di