Struttura e funzione dei vegetali

ALGHE

Sono organismi eucariotici che si differenziano dagli altri organismi fotoautotrofi per:

- L’habitat per lo più acquatico

- L’Assenza di tessuti (il corpo delle alghe è detto Tallo)

- La produzione di strutture riproduttive (gamentangi e sporangi) molto semplici e per

lo più unicellulari.

Alcune alghe verdi entrano in simbiosi con alcuni funghi, dando origine ai licheni.

Tipi di organizzazione strutturale delle alghe:

- Flagellata: organismi singoli o riuniti in colonie, caratterizzati dalla presenza di uno o

più flagelli

- Coccale: cellule vegetative prive di flagello con parete rigida, singole o coloniali

- Sifonale: talli più o meno ramificati costituiti da una singola cellula plurinucleata

- Sifonocladiale: talli filamentosi costituiti da cellule plurinucleate

- Tricale: talli filamentosi costituiti da cellule uninucleate

- Pseudoparenchimatica: talli laminari nei quali sono presenti filamenti appressati di

cellule uniclucleate che, in sezione, assomigliano ad un tessuto parenchimatico.

Alternanza di generazioni: per alternanza di generazioni si intende il susseguirsi, nel

ciclo vitale di una pianta, di due fasi: lo sporofito (o generazione diploide) che si chiude

con la produzione di spore asessuate; il gametofito (o generazione aploide) che si

chiude con la produzione di gameti (o cellule sessuate). Durante il corso

dell’evoluzione delle piante si è verificata una progressiva riduzione del gametofito ed

un sempre maggiore sviluppo dello sporofito.

Nella riproduzione delle alghe, l’alternanza di fasi produce tre tipi di cicli biologici

caratterizzati dalla prevalenza di una delle due fasi o dal fatto che entrambe le fasi

sono egualmente rappresentate.

- Moltiplicazione vegetativa: maggiormente utilizzata (scissione cellulare,

frammentazione del tallo)

- Riproduzione sessuata: finalizzata alla produzione di spore

Alghe verdi

Chlorophyta:

- Molte sono unicellulari microscopiche, singole o riunite in colonie con organizzazione

flagellata o coccoidale

- Altre sono pluricellulari con organizzazione laminare pseudoparenchimatica sifonale,

sifonocladiale o tricale

- Presentano clorofilla a e b, luteina ed altri carotenoidi tipici delle piante superiori,

amido nei plastidi

- Prevalgono i cicli aplonte e aplodiplonte

Streptophyta

- Strutturalmente e biochimicamente più simili alle piante vascolari presentano

organizzazione coccoidale (Cosmarium) e talli filamentosi di tipo

pseudoparenchimatico

Piante con embrione o Embryophyta: Briofite

Queste piante hanno in comune lo sviluppo di un embrione a partire dallo zigote come

primo abbozzo dello sporofito diploide e pertanto, sono state definite Embriofite. Le

briofite si sono adattate all’ambiente terrestre anche se hanno mantenuto la

dipendenza dall’ambiente acquatico. Le briofite più note sono i muschi nei quali

prevale la fase del gametofito. La piantina del muschio è costituita da uno stelo

sottilissimo denominato cauloide che può presentare cellule allungate adatte al

trasporto della linfa ma non ha un vero tessuto di conduzione. Il cauloide porta

numerosi filloidi con funzioni simili alle foglie delle piante superiori ma costituiti da un

solo strato di cellule. Alla base, il culoide presenza di rizoidi con funzioni simili alle

radici delle piante superiori anche se l’assorbimento dell’acqua può avvenire su tutta

la superficie del muschio e lo stesso vale per la traspirazione.

Lo sporofito presenta apparato vascolare, organi e tessuti differenziati con foglie

provviste di cuticola e di stomi ad apertura regolabile.

Piante che producono semi: Spermatofite

Le piante si svincolano dall’ambiente acquatico e utilizzano un ciclo riproduttivo privo

di stadi flagellati. Compaiono il polline ed il seme. Lo sporofito è una pianta arborea,

arbustiva o erbacea e porta foglie riproduttive, gli sporofilli. Le foglie riproduttive

maschili sono dette microsporofilli e portano due o più microsporangi in cui avviene la

meiosi che porta alla formazione delle microspore. Le microspore germinano all’interno

del microsporangio formando il gametofito maschile (il granulo pollinico), costituito da

cellule binucleate e rivestito da una spessa parete. Per questo motivo i microsporangi

sono anche denominati sacche polliniche.

Granulo pollinico o polline: gametofito maschile quiescente protetto da una parete

rigida che viene trasportato dal vento o da altri vettori fino a raggiungere l’organo

femminile. Il polline germina formando una estroflessione chiamata tubetto pollinico

all’interno del quale vi sono le cellule spermatiche (gameti) che possono muoversi fino

a raggiungere il gamete femminile o ovocellula (cellula uovo, oosfera). Il polline

consente al gamete di compiere la fecondazione senza uscire allo scoperto.

Le foglie riproduttive femminili sono dette megasporofilli e portano due o più

megasporangi. Il megasporangio (ovulo) è costituito da una parte centrale (nocella)

circondata da tegumenti sterili. Un cellula della nocella per meiosi produce una sola

megaspora fertile che rimane all’interno dell’ovulo dove si divide producendo il

gametofito femminile. Il gametofito femminile contiene l’ovocellula che costituisce il

gamete femminile.

Piante con semi nudi (cioè non contenuti in un frutto): Gimnosperme

Conifere: piante legnose con portamento monopodiale. Foglie ridotte ad aghi o a

squame. Sono quasi sempre monoiche in quanto la stessa pianta porta i microsporangi

ed i macrosporangi in infiorescenze maschili e femminili a forma di cono denominati

strobili. L’impollinazione è anemofila. Durante il processo di fecondazione, il cono

aumenta di volume e diventa legnoso costituendo la pigna.

Una cellula di nocella denominata cellula madre della megaspora subisce meiosi

generando quattro megaspore aploidi. Tre megaspore degenerano e la quarta da

origine al megagametofito femminile aploide che è costituito da cellule indifferenziate.

Nella regione miropilare si originano da 2 a 3 archegoni che sono costituiti da due

cellule del collo, una cellula del canale del ventre e una grossa ovocellula basale.

Durante la maturazione del megagametofito femminile, i granuli di polline producono il

tubetto pollinico che penetra nell’ovulo, attraversa i residui della nocella e raggiunge

gli archegoni. Le cellule spermatiche raggiungono e fecondano una o più ovocellule. In

ogni ovulo solo un embrione si sviluppa, gli altri servono da nutrimento.

Piante con fiori e i semi protetti: Angiosperme

Le Angiosperme sono molto più evolute rispetto alle Gimnosperme e ciò si riflette sulla

struttura del fusto, sulla struttura del fiore e dell'ovario e sulle trasformazioni che

portano alla formazione del seme a partire dall'ovulo. La maggiore novità è data dal

fatto che l'ovulo non è più nudo come nella Gimnosperme ma contenuto in una cavità,

l'ovario, che deriva dalla saldatura di una o più foglie carpellari Fiore. Come nelle

Gimnosperme, l'ovulo presenta al suo interno la 'nocella' rivestita da uno o due

tegumenti che delimitano superiormente il 'micropilo'. Nella nocella si differenzia uno

strato esterno sterile ed un tessuto pluricellulare interno fertile da cui si differenziano

le 'cellule madri delle megaspore'. Di regola, si forma una sola cellula madre che va

incontro alla meiosi e forma quattro megaspore di cui tre degenerano. Diversamente

dalle Gimnosperme, vi sono casi in cui matura più di una cellula madre delle

megaspore come pure vi sono casi in cui più di una megaspora partecipa alla

formazione del gametofito femminile o sacco embrionale. In tali casi si parla di

gametofiti monomegasporiali, che sono la maggioranza, di gametofiti dimegasporiali e

di gametofiti tetramegasporiali. Nella formazione del gametofito femminile delle

Angiosperme si possono distinguere tre fasi in successione temporale: sporogenesi,

somatogenesi e gametogenesi.

Sporogenesi. È la fase iniziale che dà origine per meiosi alle quattro megaspore;

Somatogenesi. È la fase successiva che porta alla formazione del sacco embrionale o

gametofito;

Gametogenesi. È l'ultima fase che porta alla definitiva strutturazione del gametofito.

In un gametofito normale monomegasporiale, la megaspora superstite dopo la meiosi

subisce un'ampia vacuolizzazione interna, quindi il suo nucleo si divide per cariocinesi

e i due nuclei figli si dispongono ai due poli della cellula. Successivamente, a ciascun

polo, i nuclei subiscono due divisioni originando due gruppi di quattro nuclei. Dal

gruppo di quattro nuclei posti al polo micropilare si forma 'l'apparato dell'oosfera'

mentre all'altro polo si forma 'l'apparato antipodale'. I due apparati sono costituiti da

tre nuclei cellularizzati mentre il quarto nucleo superiore ed inferiore si dispongono al

centro. Nell'apparato dell'oosfera una delle tre cellule si trasforma in oosfera o cellula

uovo mentre le altre due sono dette cellule 'sinergidi'. Poco dopo i due nuclei centrali

si fondono costituendo il 'nucleo dell'endosperma secondario'. Quando un granello di

polline si deposita sullo stimma di un fiore esso germina producendo il tubetto

pollinico, nel quale passano alcuni nuclei prodotti dal granulo pollinico; uno di essi, il

'nucleo spermatico' si fonde con l'oosfera mentre un altro nucleo si fonde con il nucleo

dell'endosperma secondario originando un nucleo 'triploide'. Per divisioni successive

tale nucleo forma un tessuto pluricellulare detto 'endosperma secondario', con funzioni

di riserva nutritiva, mentre lo zigote derivante dalla fecondazione si divide attivamente

formando l'embrione. Questo, a sviluppo ultimato, si presenta come un sottile asse

con un apice caulinare portante una o due foglioline embrionali, i cotiledoni ed un

apice radicale con una radichetta. tale struttura è molto familiare e ben evidente

quando si apre un seme di fagiolo, che è costituito da due grossi cotiledoni ricchi di

sostanze di riserva e contiene al suo interno il piccolo embrione.

Embriogenesi

Da una cellula deriva un organismo pluricellulare. L’organizzazione del corpo è

stabilito da due processi:

- Formazione del pattern: genera differenziamento cellulare in una popolazione di

cellule che scambiano e rispondono a informazioni circa la loro relativa posizione.

- Morfogenesi: definito il destino cellulare, si forma l’organismo attraverso varie attività

cellulari (frequenze mitotiche differenziali, divisioni cellulari orientate, espansioni

cellulari controllate).

L’organizzazione corporea dell’embrione maturo o della plantula potrebbe essere visto

come la sovrapposizione di due modelli, uno apice-base lungo l’asse di polarità della

pianta e uno radiale,