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Trasporto di acqua e minerali nella pianta

Appunti di Biologia vegetale e botanica farmaceutica per l'esame del professor Pinna con spiegazione del fenomeno di trasporto dell'acqua attraverso i vasi dalle radici alle foglie. Spiegazione del fenomeno della traspirazione, dell' osmosi e del potenziale idrico. Elenco dei sali necessari alla pianta e descrizione del passaggio di sali e minerali tra le varie cellule.

Esame di Biologia vegetale e botanica farmaceutica docente Prof. C. Pinna

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Trasporto di acqua e minerali

L'acqua si muove nelle piante seguendo la differenza di potenziale di energia. Il potenziale di energia è

l'energia che viene immagazzinata da un oggetto e nel caso dell'acqua è detto potenziale idrico (si misura in

MPa). L'acqua si sposta sempre da zone a potenziale idrico maggiore ( zone con una concentrazione di

soluti minore ) a zone con potenziale idrico minore ( più concentrate ), infatti all'aumentare della forza idrica

diminuisce la quantità di soluti e viceversa. Nella pianta e in generale nei sistemi viventi, intervengono due

eventi principali:

Il flusso di massa: ovvero il movimento globale delle molecole di un liquido che si muovono tutte insieme

• nella stessa direzione. Esso è usato per spostare acqua e soluti da una parte all'altra di un organismo e

nelle piante è presente nello xilema.

La diffusione: ovvero il movimento casuale di molecole che si verifica quando vengono poste a contatto

• due soluzioni con concentrazione diversa. Le molecole si sposteranno dalla zona più concentrata a quella

meno concentrata secondo gradiente di concentrazione equilibrando il sistema. Più le soluzioni hanno

concentrazioni diverse, tanto maggiore sarà il gradiente di concentrazione e le molecole si muoveranno

tanto più velocemente. Nella diffusione è presente anche il fattore potenziale idrico, infatti esso è maggiore

nella soluzione a bassa concentrazione perché presentano più molecole di acqua, mentre sarà minore nella

soluzione più concentrata che presenta invece una concentrazione minore di molecole di acqua.

Mescolando due soluzioni diverse quindi, l'acqua si sposta dalla zona a potenziale idrico maggiore a quella

a potenziale idrico minore e quando si raggiunge l'equilibrio di concentrazione si ha anche l'equilibrio del

potenziale idrico che è uguale in tutto il recipiente.

L'ossigeno, l'anidride carbonica e l'acqua possono diffondere anche attraverso la membrana plasmatica,

l'anidride carbonica e l'ossigeno diffondono liberamente nella membrana fosfolipidi a perché sono apolari,

mentre l'acqua, che è polare, ha bisogno di passare attraverso dei canali detti acquaporine per raggiungere

l'altro lato della membrana. La diffusione è conveniente solo quando il gradiente di concentrazione è elevato

(così che le molecole fluiscano più velocemente) e la distanza tra le zone attraverso le quali devono spostarsi

le molecole sia breve. Un altro fenomeno di diffusione è l'osmosi. Esso comporta il movimento di acqua da

soluzioni meno concentrate ( potenziale idrico maggiore ) a zone più concentrate ( potenziale idrico maggiore

) fino a raggiungere l'equilibrio. Questo spostamento provoca un innalzamento di livello dell'acqua nella

soluzione che era più concentrata e un abbassamento nell'altra soluzione. Quando due soluzioni hanno

uguale concentrazione sono dette isotoniche, se hanno concentrazioni diverse quella più concentrata è detta

ipertonica e quella meno concentrata ipotonica. L'acqua si sposta quindi da soluzioni ipotoniche a ipertoniche.

Se una cellula animale viene immersa in una soluzione ipotonica, l'acqua tenderà a entrare fino a farla

scoppiare, se invece viene posta in una soluzione ipertonica, l'acqua uscirà dalla cellula che si rangrinzirà.

Nella cellula vegetale sono presenti la parete cellulare e il vacuolo, quindi quando essa è posta in una

soluzione ipotonica, l'acqua entra nella cellula e viene immagazzinata nel vacuolo che si ingrandisce

premendo il citoplasma verso la parete cellulare, che non potendo ingrandirsi perché è rigida, impedisce un

ulteriore ingresso di acqua e la cellula risulta quindi in una condizione di turgore, che è la condizione ottimale

per la cellula vegetale e non scoppia. Quando la cellula viene posta in una soluzione ipertonica, l'acqua esce

e la membrana plasmatica si stacca dalla parete cellulare in alcuni punti e questo processo è detto plasmolisi.

Esso è reversibile, infatti un conseguente ingresso di acqua riporta la cellula al normale stato di turgore,

infatti la plasmolisi è un processo normale nelle cellule vegetali. Se esso peró permane e non viene introdotta

acqua nella cellula, essa muore. Il turgore è molto importante per le piante giovani e per le piante che non

hanno un sistema meccanico di sostegno ben sviluppato perché il turgore delle cellule è quello che permette

loro di rimanere erette. Una plasmolisi prolungata infatti farebbe morire le piante perché senza acqua

appassirebbero.

L'acqua viene assorbita dalle piante a livello delle radici e attraversa i suoi strati corticali fino ad arrivare ai

vasi, grazie ai quali sale fino alle foglie e ai rami. Una volta giunta in questi punti, essa esce dai vasi e

raggiunge il parenchima clorofilliano per essere utilizzata per la fotosintesi. Qui passa allo stato di vapore

passa all'atmosfera grazie agli stomi e alla cuticola. Questo fenomeno di passaggi dell'acqua all'atmosfera

sotto forma di vapore acqueo è detto traspirazione ed è regolato dalla pianta e dal clima. In momenti

particolarmente caldi può capitare che la pianta perda più acqua di quella che ha assorbito (il bilancio idrico

non è in pareggio) ma questo deficit deve essere risanato, altrimenti la pianta morirebbe. La traspirazione è

importantissima perché permette alle piante di rilasciare vapore acquo nell'altmosfera per formare le nuvole e

quindi per far avvenire le precipitazioni. L'acqua piovana infatti è più facilmente riutilizzabile dalle piante

rispetto a quella contenuta nelle falde, perché esse sono più difficili da raggiungere. L'acqua che viene

assorbita dalle piante serve in parte per la fotosintesi e in parte per dare turgore e quindi sostegno, ma il

maggior quantitativo viene emesso nell'atmosfera tramite la traspirazione.

La traspirazione: la traspirazione può avvenire tramite gli stomi e tramite la cuticola. Quella che avviene

attraverso la cuticola è limitata perché la cuticola è uno strato impermeabile che limita il passaggio di acqua.

La maggior parte dell'acqua traspira quindi tramite gli stomi, che comunicano con gli spazi intercellulari del

mesofillo fogliare. Dato che essi possono aprirsi e chiudersi in modo abbastanza rapido, regolano la

fuoriuscita di acqua che avviene sotto forma di vapore einoltre regolano tutti gli scambi gassosi della pianta.

Le molecole più scambiate sotto forma di vapore sono: anidride carbonica, ossigeno e acqua e tuttesi

muovono secondo gradiente di concentrazione. In particolare, la CO viene consumata durante la

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fotosintesi, quindi nella cellula e in particolare nel mesofillo fogliare, sarà meno concentrata rispetto che

nell'atmosfera, quindi tenderà a entrare nella pianta. Per l'ossigeno il ragionamento è opposto perché esso è

un prodotto della fotosintesi. Anche l'acqua è un prodotto della fotosintesi e inoltre viene assorbito dalle

piante, quindi essa tende a uscire dalla pianta e lo fa molto velocemente perché il suo gradiente di

contrazione tra interno e esterno è molto ripido. Inoltre l'acqua è una molecola molto più piccola dell'anidride

carbonica, quindi tenderà ad uscire molto più velocemente di quanto non entri l'anidride carbonica.


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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in farmacia (a ciclo unico - durata 5 anni)
SSD:
Università: Milano - Unimi
A.A.: 2014-2015

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Paolina28 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biologia vegetale e botanica farmaceutica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Milano - Unimi o del prof Pinna Christian.

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