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Riassunto esame Biologia Vegetale

Appunti di biologia vegetale basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Bussotti dell’università degli Studi di Firenze - Unifi, facoltà di Agraria, Corso di laurea in scienze vivaistiche, ambiente e gestione del verde. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Biologia vegetale docente Prof. F. Bussotti

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ESTRATTO DOCUMENTO

Seme

Sviluppo

Maturazione : le fasi che vanno dalla fecondazione alla quiescenza.

Inizialmente sono riconoscibili la cellula apicale, che darà origine all’embrione e alle

relative cellule meristematiche, e la cellula basale, che ha il ruolo di ancorare

l’embrione e costituire il canale di scambio con la pianta madre, darà poi origine

all’endosperma.

Durante l’ , i nutrienti vengono immagazzinati nell’embrione, il

ACCUMULO DELLE RISERVE

quale ha smesso di duplicare le cellule e si concentra sull’aumento del volume.

Durante la le sostanze nutritive s’addensano e l’acqua viene

FASE DI DISIDRATAZIONE

consumata dal metabolismo, di fatto seccando il tegumento seminale e indurendo

l’endosperma.

Alcuni semi, detti recalcitranti, non subiscono disidratazione, poiché, per l’ambiente

dove vivono, implicherebbe la morte dell’embrione.

Il seme assicura la continuità della specie e la diffusione anche grazie alla quiescenza,

ovvero la capacità di restare vitale anche dopo lunghi periodi in condizioni sfavorevoli

(stagioni invernali), la quale richiede all’embrione di minimizzare il metabolismo

eterotrofo e all’episperma di resistere alle intemperie e di monitorare costantemente

se il seme si trova in condizioni adatte alla geminazione.

Struttura

Embrione : rappresenta la futura pianta derivata dallo sviluppo dello zigote, in esso si

possono già riconoscere una radichetta, una plumula (il futuro fusto) e alcune

cotiledoni (foglie embrionali); l’ è lo spazio tra le cotiledoni e le future radici,

IPOCOTILE

l’ è lo spazio tra le cotiledoni e le future prime foglie.

EPICOTILE

Endosperma : zona riservata alle sostanze necessarie alla futura geminazione, al

momento dell’apertura del seme verranno accumulate nelle cotiledoni. L’accumulo di

sostanze nutritive implica una dispendiosa attività da parte della pianta madre, infatti

durante l’accumulo dell’endosperma il 70% dell’energia prodotta dall’organismo è

accumulata nei semi.

Tegumento seminale : tegumenti che avvolgono e proteggono la parte carnosa del

seme dagli agenti atmosferici. La sua struttura secca, regolamentata da SOSTANZE

, costituisce un sistema di controllo affinché la germinazione avvenga in

INIBITRICI

condizioni ottimali.

Dispersione

• A quando cadono a terra (per effetto della gravità).

UTOCORE

• B se vengono espulse a distanza dalla pianta madre.

OLOCORE

• I quando si diffondono tramite il flusso dell’acqua (impermeabili e

DROCORE

galleggianti).

• A se vengono diffusi dal vento (appendici per planare).

NEMOCORE

• Z quando vengono dispersi dagli animali (ingeriti o attaccati al pelo).

OOCORE

Germinazione

Una volta trovatosi nelle condizioni ottimali di acqua, ossigeno e temperatura, il

tegumento seminale permette al seme di imbeversi d’acqua e quindi di riattivare gli

enzimi.

La prima struttura che emerge dal tegumento è la radichetta, che permette

all’embrione di ancorarsi al terreno e assorbire acqua. Nelle la

GERMINAZIONI EPIGEE

radice principale e quelle laterali spingono il seme al di sopra del terreno, in quelle

il seme rimane sotto terra.

IPOGEE

I nutrimenti contenuti nel seme vengono assorbiti dalle cotiledoni che poi, dopo averle

fornite gradualmente alla plumula, avvizziscono e cadono. A questo punto la plantula è

autotrofa a tutti gli effetti. Apparato Radicale

Le funzioni principali delle radici sono l’ancoraggio e l’assorbimento (di acqua e sali

minerali).

Funzioni associate sono inoltre la riserva di materiali nutritivi e la conduzione.

La pianta mantiene un bilanciamento fra il suo sistema aereo e quello radicale.

Se un qualche danno all’apparato radicale riduce sensibilmente l’assorbimento, la

crescita del germoglio viene rallentata per mancanza degli elementi necessari alla

sintesi ed ormoni prodotti dalle radici.

La riduzione della grandezza del germoglio provoca una limitazione della crescita della

radice per mancanza di carboidrati e ormoni prodotti dal germoglio.

Macrostruttura

La prima radice che si forma dall’embrione si chiama radice primaria; nelle

gimnosperme prende il nome di fittone e cresce direttamente verso il basso dando

origine a ramificazioni dette radici laterali ( ), nelle

APPARATO RADICALE A FITTONE

angiosperme la radice primaria ha vita breve poiché dal fusto si originano altre radici

avventizie delle quali nessuna è preminente ( ).

APPARATO RADICALE FASCICOLATO

In entrambi i casi il complesso di radici assorbenti non si trova sotto il primo metro di

suolo (alcune piante tropicali, che vivono in ambienti particolarmente umidi, hanno

sviluppato una modificazione facendo crescere anche radici aeree, estendendo la zona

di assorbimento al di fuori del terreno).

L’apice radicale è coperto dalla cuffia radicale la quale, producendo una sostanza

mucillaginosa, protegge il meristema e favorisce la penetrazione nel terreno. Man

mano che la radice accresce in lunghezza, spingendo in avanti, le cellule poste in

periferia della cuffia si sfaldano; nel contempo ne vengono create di nuove sull’apice

della radice.

La zona immediatamente sopra l’apice, costituita da cellule in via di differenziamento,

viene per l’appunto detta zona di differenziamento; in questa zona la distensione per

riproduzione viene sostituita da distensione per accrescimento.

Microstruttura

Le cellule meristematiche all’apice della radice sono organizzate in tre foglietti

embrionali: il protoderma (che genererà il rizoderma), il meristema fondamentale (che

andrà a comporre la corteccia) e il procambio (che creerà il cilindro centrale).

Rizoderma : tessuto monostratificato che svolge il compito di proteggere gli altri strati

della radice, inoltre attraverso esso si ha l’assorbimento delle sostanze nutritive nella

.

ZONA DEI PELI RADICALI

Qui il rizoderma si piega su se stesso estendendo la zona coperta dalla radice: tramite

uno scambio cationico con il terreno assorbe i minerali e tramite la concentrazione di

questi attira l’acqua per osmosi.

Corteccia : sezione pluristratificata più estesa della radice; è composta da cellule

parenchimatiche di riserva e, tramite lo spazio intercellulare, fa passare le sostanze

dal rizoderma fino al cilindro vascolare.

Lo strato cellulare più vicino al centro è chiamato endoderma e non prevede spazi

intercellulari grazie a specifiche sostanze idrofobe che vanno ad occupare questi

buchi. Le sostanze nutritive che vengono assorbite devono quindi essere

obbligatoriamente essere filtrate attraverso il passaggio nelle cellule per poter entrare

nel cilindro vascolare. Questo strato di cellule e sostanze idrofobe è chiamato BANDA DI

C , e inoltre impedisce alle sostanze nutritive di uscire dal cilindro e riversarsi

ASPARY

fuori dalla radice.

Cilindro vascolare : comprende i tessuti vascolari e il periciclo.

Lo strato più interno è costituito da xilema e floema che hanno la funzione di trasporto

di nutrimenti verso e dalle radici; mentre dal periciclo si formano le radici laterali: le

cellule riacquistano la capacità di effettuare la mitosi, dando origine a un nuovo

meristema apicale che accresce per divisione, attraversando tutti gli strati della radice

fino a giungere all’esterno. Fusto

Il fusto è l’organo di sostegno delle piante che collega la parte fogliare alle radici.

Svolge le funzioni di stoccaggio e trasporto delle sostanze nutritive, oltre a quella di

sostegno meccanico.

Struttura

Il meristema apicale produce in modo ripetitivo i primordi fogliari e quelli delle

gemme, creandone una successione, e accrescendo la pianta in lunghezza; i

meristemi secondari, interni al fusto, producono legno e libro, che permettono

l’accrescimento diametrale.

La del fusto è originata dal meristema embrionale ed è composta

STRUTTURA PRIMARIA

da: epidermide (tessuti tegumentali), corteccia (tessuti parenchimatici e meccanici) e

stele (tessuti conduttori e parenchimatici).

La del fusto è originata dal meristema detto cambio

STRUTTURA SECONDARIA

cibro-legnoso (che andrà a creare lo xilema secondario, chiamato legno, e il floema

secondario, chiamato libro) e da quello chiamato cambio subero-fallodermico (più

esterno all’interno del fusto, cha creerà sughero verso l’esterno e felloderma verso

l’interno, regolando così la crescita dei tessuti tegumentali).

Il cambio ha un’attività periodica regolata da fattori ambientali ed ormonali; questa

periodicità si manifesta con gli anelli di crescita annuali. Nei la

LEGNI A POROSITÀ ANULARE

crescita stagionale è ben definita dai grandi pori lasciati dal nuovo tessuto, nei LEGNI A

la demarcazione è spesso poco chiara e invisibile ad occhio nudo.

POROSITÀ DIFFUSA

Forma e modificazioni

Il fusto può avere arborea (monopodiale / simpodiale), arbustiva, a stipite (es. le

FORMA

palme), strisciante o rampicante. Il può essere: colonnare, circolare,

PORTAMENTO

conico, piangente, piramidale, ovale, irregolare.

I fusti possono assumere modificazioni funzionali: in (sostituisce le foglie nella

CLADODI

fotosintesi per diminuire la traspirazione), in (fusti rotondi/conici che crescono

TUBERI

sotto terra con funzione di riserva), in rizomi (tuberi schiacciati in orizzontale), in BULBI

(fusti rotondi/conici subito sopra la superficie con funzione di stoccaggio), in STOLONI

(crescono in orizzontale per conquistare nuovi territori e riprodursi asessuatamente).

Foglia

Le funzioni della foglia sono quelle di fotosintesi e di traspirazione; la forma migliore

ad adempire questi compiti è quella con il maggior rapporto superficie/volume.

Struttura

La parte espansa della foglia, possedente una faccia superiore e una inferiore, è detta

lamina e si divide in: epidermide, parenchima clorofilliano e nervature. L’insieme di

parenchima e nervature è detto .

MESOFILLO

Nervature : contengono i tessuti conduttori.

La nervatura principale è deputata al trasporto di sostanze lungo l’asse maggiore; da

esse si originano le nervature secondarie e minori, le quali scambiano i soluti con le

cellule del parenchima andando a coprire l’intera lamina.

Parenchima clorofilliano : la parte più voluminosa, contiene le cellule specializzate

nella fotosintesi.

La è composta da un tessuto spugnoso (con cellule più distanti e con

FACCIA INFERIORE

una minor quantità di clorofilla) specializzato nell’assorbimento e il rilascio di sostanze

gassose; la invece è composta da tessuto a palizzata (con cellule

FACCIA SUPERIORE

compatte e appiattite), ottimo per l’assorbimento di fotoni.

Epidermide : regola gli scambi gassosi tra l’ambiente e l’interno della cellula tramite

gli stomi (presenti soprattutto sulla faccia inferiore), inoltre fornisce una barriera

contro l’attacco di fitofagi, patogeni e agenti chimici ostili, avvalendosi di difese

meccaniche e chimiche.

Abscissione

L’abscissione fogliare è il distacco della foglia dal corpo della pianta.

Alla base del picciolo troviamo una , formata da cellule debolmente

ZONA DI ABSCISSIONE

legate tra di loro, seguita dallo , una lamina più resistente che andrà

STRATO PROTETTIVO

a proteggere la pianta quando la foglia si sarà staccata.

Il processo di abscissione si innesca quando la produttività della foglia è pesantemente

diminuita, il che può verificarsi a seguito dell’esposizione a una zona senza il giusto

apporto di luminosità, al danneggiamento della foglia, alla mancanza di sostanze

nutritive o all’arrivo di una stagione sfavorevole alle piante appunto dette

“caducifoglie”.

Forma e modificazioni

La disposizione delle foglie sul fusto prende il nome di . Con una foglia per

FILLOTASSI

nodo è alternata, con due foglie è opposta, con più foglie è verticillata; se si alternano

da una parte all’altra del fusto è distica, se formano una spirale è elicoidale.

I : sessile, picciolata, guainante, con stipole.

NSERIMENTO SUL FUSTO

L : semplice o composta, quest’ultime sono divise in pennate e palmate.

AMINA

N : penninervia, peltinervia, parallelinervia, palminervia.

ERVATURA

B : intero, crenato, crenulato, serrato, biserrato, serrulato, spinato,

ORDO FOGLIARE

dentato, denticolato.

L : acinaciforme, aghiforme, squamiforme, asimmetrico, astato, cocleariforme,

EMBO

cuneiforme, cuoriforme, ellittico, filiforme, ensiforme, falciforme, flabellato, lanceolato,

orbiculare, ovato, sub-ovato, ovato-lancia, panduriforme, spatolato, sagittato,

vitiforme, smarginato, spatolato, reniforme, deltoide, triangolare, lobata,

rombo-lobata.

Le possono inoltre svolgere altri compiti: accumulo di nutrienti

FOGLIE MODIFICATE

(cotiledoni), di acqua (foglie succulente), difesa (stipole/spine), protezione delle

gemme (perule), sostegno (viticci), riproduzione (fiori), cattura di animali.

Fiore

Il fiore è un germoglio a crescita determinata che possiede stami (composto da

filamento e antera), foglie modificate che a loro volta portano gli , e il carpello

SPORANGI

(composto da ovario, stilo e stigma), il quale contiene gli che dopo la

OVULI

fecondazione diverranno semi.

Il fiore possiede inoltre due appendici sterili localizzate sotto quelle fertili: i petali e i

sepali, i quali comporranno rispettivamente la e il .

COROLLA CALICE

I fiori che possiedono sia carpelli che stami sono detti perfetti (bisessuali), se invece

manca uno dei due viene detto imperfetto (unisessuale) e catalogato come

staminifero o carpellato.

I fiori che possiedono sia petali che sepali sono detti eteroclamidati, quelli con solo i

petali sono omoclamidati, quelli con solo i sepali sono apoclamidati, quelli con nessuno

dei due sono aclamidati. Frutto

Il frutto è una modificazione dell’ovario a seguito della fecondazione; ha la funzione di

fornire protezione, nutrimento e diffusione al seme che contiene. È composto da

esocarpo (l’epidermide superiore), mesocarpo (il parenchima) e endocarpo

(l’epidermide inferiore); l’insieme dei tre compone il pericarpo.

Se deriva dalla sola trasformazione dell’ovario viene detto , se alla

VERO FRUTTO

formazione partecipa anche altre parti del fiore si parla di .

FALSI FRUTTI

Si possono inoltre distinguere (achenio, samara, legume), con scarso

FRUTTI SECCHI

parenchima e contenuto d’acqua basso, e (bacca, drupa, pomo), la cui

FRUTTI CARNOSI

consistenza è ricca di parenchimi che trattengono una percentuale d’acqua notevole.

Respirazione Cellulare

Sistema di reazioni di ossido-riduzione che producono l’energia necessaria a fissare

l’ATP. ⟶6C

C H O O O H O+ ATP

+6 +6

Bilancio complessivo: .

6 12 6 2 2 2

Il processo è esoergonico, infatti per ogni mole di glucosio (il substrato di partenza

Kcal

−686

della reazione) ossidato avremo in fine una variazione di energia di .

La respirazione cellulare si divide in quattro fasi: G (nel citoplasma), C

LICOLISI ICLO DI

K (nei mitocondri), C T E e F O

REBS ATENA DI RASPORTO DEGLI LETTRONI OSFORILAZIONE SSIDATIVA

(nei mitocondri).

Glicolisi – fase di investimento

Il glucosio viene energizzato tramite l’apporto di due ATP per ottenere un derivato a

più alta energia. ⟶Glucosio−6Fosfato⟶

Glucosio⟶ ATP→ ADP Fruttosio−6Fosfato

( ) ⟶ ⟶2∗Gliceraldeide−3Fosfato

Fruttosio−6Fosfato⟶ ATP → ADP Fruttosio−1,6 Difosfato

( )

Glicolisi – fase di rendimento

Due atomi di idrogeno con i loro elettroni vengono sequestrati dal derivato energizzato

NADH

del glucosio per ricavare due , le successive reazioni portano ad un ulteriore

ATP

sequestro di energia per formare quattro , ottenendo in fine due molecole di

piruvato. +¿ ¿

→2∗NADH H

+¿ +2

¿ ⟶

2∗NA D 2∗1,3−Disfosfoglicerato

⟶¿

2∗Gliceraldeide−3Fosfato ⟶ ⟶

2∗1,3−Disfosfoglicerato⟶ 2∗ADP → 2∗ATP 2∗3−Fosfoglicerato 2∗2−Fosfoglicerato

( ) ⟶2∗Piruvato

2∗2−Fosfoglicerato⟶ 2∗Fosfoenolpiruvato⟶ 2∗ADP → 2∗ATP

( )

Bilancio della Glicolisi

+¿ ¿

→2∗ATP+ 2∗NADH H

+¿ +2

¿ ⟶

2∗ADP+2∗P D 2Piruvato+2 H O

+2∗NA

i 2

Glucosio⟶ ¿

Ciclo di Krebs – fase preliminare C O

Per ogni piruvato esso viene ossidato e decarbossilato, ovvero si stacca dalla

2

+¿ NADH

¿

molecola e un idrogeno viene prelevato dal per formare , in fine la

NA D CoA

molecola rimanente si lega a una di coenzima A ( ) per formare acetil CoA.

→ NADH

+¿ ¿

NA D

¿

Piruvato⟶ C O →CoA

( ) ¿

2

Ciclo di Krebs – fase di rendimento CoA

L’acetil CoA viene legato all’ossalacetato dando luogo al citrato e rilasciando il .

C O

Durante il ciclo il citrato espelle e viene idratato, rigenerando l’ossalacetato.

2 +¿

ADP ATP NADH

¿

L’energia generata converte l’ in , riduce l’ in e il

NA D

FAD H

FAD in .

2 Bilancio del Ciclo di Krebs

Acetil CoA+Ossalacetato+ 3 H O⟶

2 FAD → ATP+3∗NADH FAD H

+¿+ + 2

¿

ADP+ P D

+3∗NA

i ¿

⟶ ¿

⟶Ossalacetato O

+2C +CoA

2

Catena di Trasporto degli Elettroni & Fosforilazione Ossidativa

FAD H

NADH

Gli elettroni ad alta energia del e il vengono passati in

2

successione attraverso elementi che necessitano elettroni a minor contenuto

energetico. L’energia persa nel processo viene in realtà impiegata nella fosforilazione

P

ATP ADP

ossidativa per formare da e . In fine gli elettroni raggiungono l’

i

O H O

che viene ridotto ad .

2 2

Bilancio energetico della Catena di Trasporto degli Elettroni & Fosforilazione

Ossidativa

H → 28∗ATP

+¿+2∗FAD 2 ¿

10∗NADH H

+10

¿

6 O ¿

2 Fotosintesi

La fotosintesi è il processo con il quale gli autotrofi sintetizzano carboidrati grazie

all’energia luminosa. Questa reazione si divide in due processi, quello di trasduzione di

energia ( ) e quello di fissazione del carbonio ( C ). Entrambe le

FASE LUMINOSA CICLO DI ALVIN

reazioni avvengono nei cloroplasti.

Fase luminosa

Nei tilacoidi i cloroplasti sono organizzati in fotosistemi. Questi aggregati di clorofilla

sono composti da un , che raccoglie l’energia luminosa e la

COMPLESSO ANTENNA

convoglia per risonanza al , il quale grazie a una coppia speciale di

CENTRO DI REAZIONE

clorofilla-a la trasforma in energia chimica.

P

Il Fotosistema I viene detto poiché assorbe sino a 700 nanometri, il

700

P

Fotosistema II invece è .

680

L’energia luminosa viene assorbita dal Fotosistema II e due elettroni vengono trasferiti

sino al centro di reazione. Gli elettroni vengono continuamente forniti dalla fotolisi

dell’acqua, la quale inoltre rilascia ossigeno e crea un gradiente protonico. I due

elettroni vengono trasferiti al Fotosistema I tramite una catena di trasporto simile alla

fosforilazione ossidativa, ovvero la Fotofosforilazione; questo processo crea ATP

proprio come nella respirazione cellulare. Dal centro di reazione del Fotosistema I gli

elettroni vengono impiegati, dopo esser passati per la ferrodossina, per ridurre una

+¿ NADPH

¿

molecola di a .

NAD P

ATP+ NADPH

+¿+ ¿

⟶ energia luminosa⟶ ½ O H

+¿ +

2

¿

H O+ ADP+ P NAD P

+

2 i

Ciclo di Calvin RuBP

Il ciclo di Calvin inizia da tre molecole di substrato rubulosio-1,5bisfosfato ( )

che, combinandosi con tre molecole di anidride carbonica assorbita dagli stomi sulle

PGA

foglie, forma sei molecole di 3-fosfoglicerato ( );

⟶3intermedio.instabile ⟶

3RuBP+3CO 6PGA

2

PGA ATP NADPH

Il viene energizzato da sei e sei provenienti dalle reazioni

PGAL

luminose per creare sei molecole di gliceraldeide-3fosfato ( ), delle quali

cinque rientreranno nel ciclo, mentre una uscirà per andare a sintetizzare zuccheri e

acidi grassi.

⟶ ⟶

6PGA 6∗ATP → 6∗ADP 6 1,3−Bisfosfoglicerato

( )

+¿ ¿

→ 6∗NAD P

+¿ ¿ ⟶

6∗NADPH 6PGAL

+6∗H ⟶¿

6 1,3−Bisfosfoglicerato PGAL ATP

Le cinque molecole di vengono nuovamente energizzate con tre

RuBP

provenienti dalla fase luminosa e vengono convertiti in tre molecole di , il

substrato di partenza del ciclo.

⟶3RuBP

5PGAL⟶ 3∗ATP →3∗ADP

( )

L’equazione completa per la formazione di una molecola di gliceraldeide-3fosfato (

PGAL ) risulta essere:

9∗ADP

+¿+ ¿

→ 6∗NAD P

+¿+9∗ATP ¿ ⟶

6∗NADPH PGAL+ 3 H O

+6∗H 2

⟶¿

3CO 2

La gliceraldeide-3fosfato viene esportata nel citosol dove viene trasformata in

saccarosio, il principale carboidrato da trasporto nelle piante.


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32

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3 mesi fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze vivaistiche, ambiente e gestione del verde
SSD:
Università: Firenze - Unifi
A.A.: 2014-2015

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Fragfolstag di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biologia vegetale e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Firenze - Unifi o del prof Bussotti Filippo.

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