La cellula vegetale
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Tutti i viventi sono costituiti da una o più cellule che
possono però presentare forme e funzioni molto
diverse. Caulerpa
L’alga
taxifolia è costituita da
una unica cellula
plurinucleata.
Le dimensioni delle cellule non hanno alcun
rapporto con le dimensioni dell’organismo.
Gli organismi grandi non hanno cellule più grandi, ciò che cambia
è il loro numero.
Nell’organismo umano ci sono
approssimativamente 10 cellule.
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Caenorhabditis elegans,
Mentre in un
nematode, il numero di cellule è costante
ed è pari a 959.
PERCHE’ LE CELLULE SONO PICCOLE?
Per motivi fsiologici la cellula non può superare una
certa dimensione.
Un aumento di superfcie determina maggiore
possibilità di scambi con l'esterno (cibo, rifuti) mentre
un maggiore volume corrisponde ad un aumento delle
necessità della cellula.
Una cellula troppo grande non riuscirebbe a scambiare
efficientemente con l’ambiente esterno e a regolare la
propria omeostasi.
La cellula, quindi, morirebbe per denutrizione o perché
non riesce a smaltire i suoi rifuti.
Per migliorare le proprie interazioni le membrane di
certe cellule si ripiegano su se stesse.
Le cellule, in base alla loro organizzazione interna,
possono essere distinte in due grandi categorie: cellule
procarioti e cellule eucarioti.
Il termine procariote deriva dal greco e signifca "prima
del nucleo"; il termine eucariote signifca "vero
nucleo".
PROCARIOTI EUCARIOTI
• Mancano di un • Sistema di
sistema di membrane
membrane interne sviluppato
interne • Nucleo ben
definito
• Organelli cellulari
specializzati
Procarioti - Batteri Cromosoma
Citoplasma
Capsula
Parete
cellulare
Membrana Flagello
cellulare
Ribosomi
Pil
i
Le cellule procarioti sono tipiche degli
archeobatteri, degli eubatteri e dei
cianobatteri
Diametro compreso fra 1 e 5 µm; struttura
interna semplice.
Delimitate da una membrana plasmatica con
invaginazioni, prive di organuli, a eccezione
dei ribosomi.
Le funzioni cellulari sono effettuate da
complessi enzimatici analoghi a quelli delle
cellule eucarioti a livello del citoplasma o
della stessa membrana plasmatica.
DNA circolare concentrato in una regione del
citoplasma (nucleoide) non delimitata da
membrana. I cianobatteri sono procarioti autotrof -
azotofssatori. Presentano invaginazioni
della membrana plasmatica (tilacoidi) in
cui è inserita la cloroflla a insieme ad
altri pigmenti
Hanno parete gram negativa
(membrana esterna, strato di
peptidoglicano, membrana interna).
Accumulano glicogeno, invece che
amido, come sostanza di riserva.
Acinete
Eterociste
Le cellule eucarioti costituiscono tutti gli altri
organismi viventi (i protisti, le piante, i funghi e gli
animali) sono molto più grandi (solitamente il loro asse
maggiore è compreso fra i 10 e i 50 µm).
Il DNA è racchiuso da una
membrana, formando così
un particolare organulo
chiamato nucleo.
Queste cellule possiedono
organuli immersi nel
citoplasma, ognuno
deputato a svolgere una
particolare funzione.
Eucarioti - Cellula animale Flagello
Reticolo
Endoplasmico
liscio
Reticolo Nucleo
Endoplasmico
ruvido
Perossiso
mi Centriolo
Lisosomi Ribosomi
Apparato
di Golgi
Membra
na
Mitocondri plasmati
ca
Eucarioti - Cellula vegetale
Alcuni organuli sono Reticolo
endoplasmico
comuni a tutte le Nucleo Reticolo
ruvido
cellule, altri sono endoplasmic
o liscio
invece presenti solo
nelle cellule vegetali. Vacuolo
Apparato
di Golgi Plastidi
Vescicole
di trasporto Parete
Perossisomi e
gliossisomi Mitocondri
Membrana plasmatica
Viste al microscopio ottico, sezioni sottili di tessuti animali e
vegetali rivelano la loro suddivisione in cellule.
Le cellule sono delimitate da una membrana semipermeabile
chiamata membrana plasmatica o plasmalemma che costituisce
una barriera alla libera diffusione della maggior parte delle
molecole solubili in acqua. Al microscopio elettronico le
cellule appaiono suddivise in
organuli che assolvono a funzioni
specializzate.
A = Amiloplasto
ER = Reticolo
Gli organuli sono anch’essi endoplasmico
G = Apparato di Golgi
delimitati da membrane M = Mitocondrio
che nel corso N = Nucleo
V = Vacuolo
dell’evoluzione si sono PM = Plasmalemma
specializzate a svolgere CW = Parete cellulare
funzioni diverse.
All'interno della cellula vegetale ed animale vi è una sostanza che
fa da supporto a tali compartimenti: il citosol.
Crescita embrionale Cellula
adulta
Cellula
meristematic
a Crescita per
distensione
Differenziamento Specifci compiti
funzionali
Accrescimento per Accrescimento per distensione:
divisione: aumenta in aumenta la dimensione della
numero di cellule cellula
Cellule ancora Cellula
indifferenziate adulta
Tempo
Crescita Crescita
per per
divisione distension
e
Il volume cellulare resta costante,
raddoppia il numero di cellule.
Le dimensioni lineari possono aumentare di 10 volte e
quindi l’aumento di volume può essere dell’ordine di 1000
volte.
Il citoplasma aumenta di volume in misura minore rispetto
alla cellula intera. Lo spazio non occupato dal citoplasma
viene occupato da uno o più vacuoli grandi.
Citosol
La cellula vegetale
È una soluzione colloidale
costituita per il 70% da acqua che
riempie l’interno della cellula.
Ha pH prossimo alla neutralità
(~7,3).
Nelle cellule vegetali adulte ha
spesso uno spessore molto ridotto
e si trova disperso in una
superfcie molto ampia, tra
membrana cellulare e tonoplasto
(membrana del vacuolo).
Nel citosol sono presenti ribosomi,
proteine, piccole molecole
(aminoacidi, nucleotidi, zuccheri,
acidi organici), ioni inorganici
Nel citosol avviene la sintesi di un gran numero di proteine
(ribosomi liberi) che garantiscono l’accrescimento, il
differenziamento e la funzionalità della cellula.
Nel citosol si trovano anche tubuli estremamente sottili di
natura proteica che costituiscono una trama di sostegno della
cellula, il cosiddetto citoscheletro.
Correnti citoplasmatiche
In una cellula vegetale vivente, il citosol è in
continuo movimento, con velocità variabile da una
specie all’altra e da una cellula all’altra, ma anche
superiore a 10 μm/s.
La direzione del movimento è variabile.
Le correnti citoplasmatiche facilitano il trasporto
intracellulare di organuli e di molecole che
diffondono lentamente quali mitocondri, RNA
messaggero, enzimi, ecc.
Le correnti sono particolarmente evidenti a livello
delle briglie citoplasmatiche (cordoni di
citoplasma che comunicano fra loro e che
mettono in comunicazione il plasma dei diversi
punti della cellula).
Nelle cellule adulte il citoplasma si può ridurre ad
un sottile strato addossato alla membrana. Le
Le membrane cellulari possiedono proprietà strutturali e
funzionali comuni.
Tutte le membrane cellulari consistono di un doppio strato di
molecole lipidiche polari associate a proteine.
I lipidi di membrana
appartengono a parecchie idroflica Colina
classi che includono i Fosfato
fosfolipidi, i galattosilgliceridi, i Testa Glicerolo
glucocerebrosidi e gli steroli
ma sono accomunati
dall’essere tutti molecole idrofobica
anfpatiche, cioè costituite da Acidi grassi
una testa idrofla e una coda
idrofoba. Coda
Le code idrofobiche sono
costituite da acidi grassi con
I fosfolipidi sono i più comuni lipidi di membrana. Le loro teste
polari possono essere differenti ed essere costituite da colina,
etanolamina o serina.
Colina,
etanolamina Testa
serina idrofilica
Galattosio Glucosio Coda
Glicerolo
Glicerolo idrofobica
Sfingosina
Acidi grassi
Acidi grassi Acido grasso
In un ambiente acquoso i lipidi di membrana si autoassemblano
con le code idrocarburiche raggruppate insieme per proteggersi
dal contatto con l’acqua.
Micella lipidica Doppio strato lipidico
Acqua Testa idroflica Testa idroflica Acqua
Coda idrofobica Coda idrofobica
Oltre a mediare la formazione del doppio strato (bilayer), questa
proprietà spinge le membrane a formare compartimenti chiusi.
La natura anfpatica dei lipidi di membrana permette
l’assemblaggio spontaneo in doppi strati.
Fosfatidilcolina Fosfatidiletanolamina
Colesterolo
Il doppio strato lipidico è un fluido
bidimensionale. Le molecole
lipidiche che costituiscono il doppio
strato si muovono liberamente nel
piano della membrana.
Diffusione Oscillazione
laterale Flessione Flip-flop
Rotazione
Colesterolo CamposteroloSitosterolo Stigmasterolo
Testa idroflica
Regione
idrofobica
Il colesterolo è un componente essenziale della membrana
cellulare di tutte le cellule animali. Nelle piante è presente
solo in tracce ma è sostituito da sostanze lipidiche
strutturalmente simili (ftosteroli).
Gli steroli rendono la membrana più fluida a basse
temperature e meno fluida ad alte temperature.
Le cellule ottimizzano la fluidità delle loro membrane
controllando la composizione lipidica.
Accorciamento delle code degli acidi grassi;
Aumento del numero dei doppi legami;
Aumento delle dimensioni o della carica delle teste;
Cambiamenti nella composizione degli steroli.
Come tutte le molecole cellulari, i lipidi di membrana hanno
un periodo vitale limitato e vengono riciclati regolarmente.
Questo riciclo permette alle cellule vegetali di aggiustare la
composizione lipidica delle loro membrane in risposta ai
cambiamenti stagionali della temperatura ambientale.
Il doppio strato lipidico funziona da barriera di permeabilità
perché la maggior parte delle molecole solubili in acqua
(polari) non possono attraversarlo.
Triptofano
K + H O
Na Cl Glucosio Urea
+ - 2
10 10 10 10 10 10
-12 -10 -8 -6 -4 -2
Coefficiente di permeabilità (cm/sec)
di alcuni ioni e molecole in un bilayer
lipidico.
Le proteine associate ai lipidi
permettono il passaggio selettivo di
sostanze attraverso il doppio strato
lipidico.
I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher antore91 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Botanica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Salento - Unisalento o del prof Piro Gabriella.
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