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La cellula vegetale
L’organizzazione biologica si basa su una gerarchica di livelli
strutturali ognuno dei quali poggia su un gradino sottostante
• Atomo• Molecola
Chimica
• Individuo• Popolazione• Comunità• Ecositemi• Biomi• Biosfera
Ecologia
Biologia
• Organuli• Cellula• Tessuti• Organi
Organismi unicellulari e pluricellulari
CELLULA
Come UNITA’ SINGOLA
Organismi unicellulari
Come UNITA’ ELEMENTARE
Organismi pluricellulari
Pluricellularità
• Differenziamento di forme che si specializzano in funzioni specifiche (fotosintesi, trasporto dell’acqua, protezione degli organi della pianta, sostegno meccanico, ecc.)
• Divisione del lavoro. Nell’organismo unicellulare la stessa cellula deve svolgere tutti i lavori
• Integrazione funzionale tra le parti
L’organizzazione biologica si basa su una gerarchica di livelli
strutturali ognuno dei quali poggia su un gradino sottostante
• Atomo• Molecola
Chimica
• Individuo• Popolazione• Comunità• Ecositemi• Biomi• Biosfera
Ecologia
Biologia
• Organuli• Cellula• Tessuti• Organi
Il principio delle proprietà emergenti, ovvero: “una foresta è più che una somma di alberi”
Ad ogni livello di indagine, le strutture biologiche mostrano caratteristiche peculiari non prevedibili attraverso lo studio analitico
dei singoli componenti
Un neurone non pensa
Per quanto si possa approfondire le conoscenze sui singoli neuroni non scopriremo mai che un insieme di neuroni possa generare il pensiero
Le proprietà emergenti favoriscono la conservazione, la riproduzione e l’evoluzione del sistema verso livelli organizzativi più specializzati e più competitivi rispetto all’ambiente circostante
Tutti gli esseri viventi sono formati da un certo numero di cellule, unità strutturalie funzionali degli organismi viventi
Unità biologica fondamentale della vita: la cellula
Le cellule nascono, si nutrono, crescono, si riproducono e muoiono
Dimensione di alcuni oggetti studiati dai biologi
Unità di misura: micrometro o micron (μm)1 μm = 10-3 mm = 10-6 m
Le cellule animali hanno un diametro generalmente compreso tra 10 e 20 μm
Le cellule vegetali hanno un diametro generalmente compreso tra i 20 e i 30 μm
LE CELLULE VEGETALI SONO SOLITAMENTE PIU’ GRANDI DI QUELLE ANIMALI
Dimensioni delle cellule
130 μm
Diversi tipi di microscopio consentono di osservare i diversi livelli gerarchici in cui sono organizzati i sistemi
biologici
Permette una visione tridimensionale eliminando l’effetto appiattimento tipico degli altri microscopi
Studi di sistematica e tassonomia
Stereomicroscopio
Una sorta di lente di ingrandimento più potente
Cellule in divisione (freccia), in distensione e differenziate (tracheide anulata)Sezione
longitudinale di apice caulinare
Microscopio ottico
Studi di citologia e anatomia delle piante
Microscopio elettronico a trasmissione (TEM)
Studi relativi all’ultrastruttura della cellula (ultrastruttura = la struttura che può essere vista solo con microscopio elettronico)
vasi xilematici
stoma
Microscopio elettronico a scansione (SEM)
Mostra la superficie in immagini tridimensionali.
Metodi di sezionamento – A sezione trasversale; B sezione longitudinale
Sezione longitudinale di apice radicale
Sezione trasversale di una radice di Dicotiledone in struttura primaria
Le sezioni longitudinali possono essere tangenziali e radiali
Sezione trasversale
Sezione tangenziale Sezione radiale
Nel corso dell’evoluzione si sono mantenute dimensioni cellulari ridotte. Perché?
Effetto scala: le due strutture hanno lo stesso volume ma il rapporto superficie/volume è diverso
La cellula vive in dipendenza dallo scambio di alcuni materiali con l’ambiente esterno (incluso l’ossigeno), e ciò avviene mediante la membrana che ricopre la
superficie della cellula.
Tanto più elevata è la superficie che racchiude il volume tanto maggiore è lo scambio con l’esterno
Ciò ha implicazione sulla velocità di diffusione delle molecole e quindi sulla velocità del metabolismo cellulare
Maggiore è il rapporto S/V maggiore è la dispersione
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Quindi in tutti gli organismi, anche quelli
grandi, le dimensioni delle cellule sono
più o meno le stesse
La cellula procariotica
La cellula eucarioticaanimale
Differenze tra cellula procariotica e cellula eucariotica
Caratteristiche Procariote Eucariote
Nucleo assente presente
Diametro cell. 1 µm 10-100 µm
Citoscheltro assente presente
Organellicitoplasmatici
assenti presenti
Contenuto in DNA (bp)
1 x 106 – 5 x 106 1,5 x 107 – 5 x 109
Organizzazione del DNA
Unica molecola di DNA circolare
Molecole multiple di DNA lineare
Rapidità della divisione cellulare, circa 30 min per duplicazionein 11 ore si raggiunge il numero della popolazione mondiale umana
Diversità metabolicheFormazione di forme cellulari resistenti
Come spiegare il successo dei procarioti?
Possono vivere praticamente in tutti gli ambienti
La cellula eucariotica
vegetale
Differenze tra cellula animale e cellula vegetale
Componenti Cellula tipica animale
Cellula tipica vegetale
Nucleo presente presente
Reticolo endoplasmatico presente presente
Ribosomi presenti presenti
Citoscheletro presente presente
Apparato del Golgi presente presente
Citoplasma presente presente
Mitocondri presente presente
Membrana plasmatica presente presente
Plastidi assenti presenti
Vacuolo assente presente
Parete cellulare assente presente
Plasmodesmi assenti presenti
Lisosomi presenti assenti
Centrosomi presenti assenti
Come si è originata la cellula eucariotica?
Ci sono prove che possono confermare l’ipotesi di un’ origine endosimbiontica del cloroplasto e del
mitocondrio?
a. Mitocondri e cloroplasti hanno molecole di DNA che codificano per particolari proteine anche se la maggior parte delle proteine è codificata da geni nucleari
b. Mitocondri e cloroplasti hanno ribosomi
c. Mitocondri e cloroplasti sono grandi come batteri
d. Si dividono secondo un meccanismo molto simile alla scissione binaria dei batteri
La compartimentazione interna dovuta al sistema di membrane ed agli organuli permette:
• l’aumento delle superfici di scambio(maggior numero di enzimi)
• la formazione di microambienti(con funzione di deposito, per contenere le reazioni enzimatiche, ecc.)
• la suddivisione delle funzioni all’interno della cellula(respirazione, fotosintesi, ecc.)
A cosa serve la compartimentazione?
TEM - Cellula meristematica: provacuoli (V), nucleo (N), membrana nucleare (NE), proplastidi (Pp), reticolo endoplasmico (ER), mitocondri (M), dittiosomi (D), membrana plasmatica (PM), parete cellulare (CW) e plasmodesmi (Pd).
LA CELLULA VEGETALE:
Protoplasto + parete cellulare
Costituito da:
Citosol + citoscheletro + organuli citoplasmatici + membrana cellulare
Il citosol è una soluzione colloidale costituita da H2O, gas, ioni, lipidi, zuccheri, nucleotidi, ormoni e proteine enzimatiche e strutturali. Sono inoltre presenti mRNA e tRNA .
PROTOPLASTO è l’insieme della membrana citoplasmatica e delle strutture interne ad essa
Intreccio tridimensionale di proteine fibrose in grado di fornire un’organizzazione spaziale agli organuli e contribuire al loro movimento nel citosol
Citoscheletro
Filamenti actinici o microfilamenti (Ø 5-7 nm)
Microtubuli : tubi cavi costituiti da lunghi polimeri di tubulinadisposti a spirale (Ø 25 nm)
Filamenti intermedi: composti da proteine fibrose superavvolte in fasci a forma di corda.Conferiscono resistenzaalla tensione nella cellula (Ø 10 nm)
Nei microtubuli: chinesina e dineina
Nei microfilamenti: miosina
Ad esempio, la chinesina e la dineina sono capaci di muoversi sui microtubuli che agiscono da binario in direzioni opposte, trasportando le vescicole intracellulari.
Il movimento intracellulare è dovuto alla presenza sui microtubuli e sui microfilamenti di proteine motrici
Microtubuli = organizzazione del fuso mitotico e movimento dei cromosomi
Gli organuli
1. Il nucleo contiene le informazioni genetiche
2. I ribosomi ed i componenti a loro associati: sintetizzano le proteine
3. Il reticolo endoplasmatico è coinvolto nel loro trasporto verso altri distretti
4. L’ apparato di Golgi riceve le proteine dal RE e le modifica ulteriormente; le concentra ed “impacchetta” e guida il movimento delle proteine verso specifici compartimenti
Organuli citoplasmatici coinvolti nella sintesi proteica e nel trasporto
Nucleo
• E’ l’organulo più grande. Sededell’informazione genetica(genoma), provvede alladuplicazione e alla trascrizionedel DNA.
Nel nucleo si trovano sempre uno o più nucleoli, piccoli corpi subsferici sede dellasintesi dei ribosomi e dell’RNA ribosomiale (rRNA).
TEM - Cellula parenchimatica – Porzione del nucleocon aggregati di cromatina (Ch) e membrananucleare (NE) x76000. Nel riquadro pori nucleari invista x106000.(Ultrastuctural Plant Cytology, Elsevier Ed. 1965)
• Il nucleo è racchiuso da unadoppia membrana nucleareinterrotta da pori attraverso iquali passano, oltre amacromole, le due sub-unitàdei ribosomi che si assemblanosolo nel citoplasma.
•La membrana nucleare èconnessa con il reticoloendoplasmico da cui si origina.
Nel nucleo è contenuta la maggior parte del DNA cellulare, l’informazione genetica. Il nucleo non è un semplice “contenitore” di DNA, RNA, proteine, ma organizza il materiale genetico
Il nucleo di una cellula che non si divide è detto “nucleo interfasico” e contiene CROMATINA formata da DNA legato a proteine basiche (istoni) e acide
nuclei in divisioneCROMOSOMI(corpi colorati)
la cromatinasi condensain cromosomidurante la mitosi
Ribosomi
ruolo chiave nella SINTESI delle PROTEINE
Il loro compito è quello ditradurre in proteinel’informazione geneticaportata dall’RNA messaggero
Due tipi
quelli che sono liberi nel citosol e sintetizzano le proteine per il metabolismo cellulare
quelli che sono associati al RE e codificano le proteine destinate per lo più ad essere escrete dalla cellula
TEM - Sintesi proteica: polisomi uniti da mRNA (x 350.000)Genetica classica e molecolare, UTET Ed., 1968.
Si presentano come granuli individuali o riuniti in aggregati detti polisomi, tenuti insieme da un filamento di mRNA
Reticolo endoplasmatico
Rappresentano circa la metà di tutto il sistema di endo-membrane
Estesa rete interconnessa di tubuli e sacche membranose dette CISTERNE
Le due forme possono trasformarsi l’una nell’altra in pochi minuti
TEM - Nucleo (N) e reticolo endoplasmicorugoso
Le cisterne e tubuli del RE sono comunicanti e costituiscono un sistema continuo all’interno della cellula, che è in continuità anche con la membrana nucleare.
• sintesi delle proteinedestinate alla secrezioneo alla membrana
• aggiunta di oligosaccaridi aproteine con formazione diglicoproteine
• aggiunta di lipidi e produzione di fosfolipidi
• sintesi di lipidi• sintesi di carboidrati
Funzioni del reticolo endoplasmatico
RER REL
Sintesi di nuova membrana
Apparato del GolgiIl Golgi è un organulo formato da numerosi gruppi di cisterne appiattite (ciascun gruppo èdetto dittiosoma), delimitate da membrane, impilate una sull’altra (circondate da tubuli evescicole).
Ha due facce distinte: una di formazione, cis, che è strutturalmente associata con laporzione liscia del reticolo; e una di maturazione, trans, che è rivolta verso ilplasmalemma e dalla quale gemmano le vescicole.
Sintesi di carboidrati
Stazione di smistamento e spedizione prodotti del ER
• Sintesi e secrezione dei polisaccaridi non cellulosici della parete cellulare (emicellulose e pectine).
• Il complesso di Golgi, inoltre, processa, smista e modifica le glicoproteine e le proteinedestinate al vacuolo.
Funzione
Impianto di lavorazione, impacchettamento e spedizione
Rapporti tra RE, Golgi e secrezione
TEM - Dittiosoma: faccia cis (freccia nera), faccia trans(freccia vuota), vescicole (*), reticolo endoplasmico (ER)x70000. (Plant structure and cell development)
Vescicole (*)verso la paretecellulare (CW)x 72.000
Ingrandimentodi una vescicolax 150.000
1. I cloroplasti convertono l’energia luminosa in energia chimica
2. I mitocondri producono forme utilizzabili di energia
Ricorda: plastidi: solo nelle piante e nelle alghemitocondri: in tutte le cellule eucariotiche
Organuli citoplasmatici coinvolti nel metabolismo energetico
Ogni cellula viva possiede dai 20 ai 50 plastidi
Plastidi
A seconda dell’organo, tessuto o cellula di appartenenza possono differenziarsi per:
dimensione – funzione - contenuto
dividendosi in:
- Leucoplasti
- Cromoplasti
- Ezioplasti
- Gerontoplasti
- Cloroplasti
Amiloplasti
Non fotosintetici (non contengono clorofilla)
Fotosintetici ( contengono clorofilla)
Elaioplasti
Proteinoplasti
Proplastidi
• Costituiscono lo stadio giovanile dei plastidi, sono quindi i precursori dei plastidi differenziati
• Presenti nelle cellule dei meristemi primari (7-20/cellula)
• Dimensioni: 1-3 µm• Incolori• Come pigmento contengono la
protoclorofilla• Pochissime membrane interne
dette prototilacoidi
Il differenziamento del proplastidioè determinato da FATTORI:
• ESTERNI: luce, temperatura, clima
• INTERNI: genoma, ormoni, sostanze nutritive
Questi stessi fattori innescano il differenziamento tra le varie tipologie di plastidio
Gerontoplasti
Cromoplasti
Cloroplasti
Ezioplasti
AmiloplastiProplastidi
Nelle piante cresciute con luce insufficiente (piante eziolate) si sviluppano dei particolari plastidi detti ezioplasti
Giovane cellula di
pianta cresciuta in piena luce. Notare la
presenza di pro-plastidi
(P)
Giovane cellula di
pianta cresciuta al
buio. Notare la presenza di ezioplasti (E)
Ezioplasti
Se le piante cresciute al buio vengono illuminate, gliezioplasti si differenziano in cloroplasti
“Avere il viso bianco come una veccia”
Vicia sativa eziolata
Cloroplasti
Particolarex53.800
Cloroplasto maturo x29000
Fisiologia vegetale – Piccin Ed., 2002
Struttura del sistema tilacoidale
Il lume del tilacoide svolge un ruolo fondamentale nella produzione di ATP attraverso il processo di chemiosmosi
Cromoplasti
Plastidi colorati (non fotosintetici), mancanti di un sistema tilacoidale organizzato
Presenti in fiori e frutti ma anche nelle radici
Pigmenti: carotenoidi(caroteni e xantofille)
- arancione: carotene (carota, arancia)
- gialla: xantofille (limone)- rossa: licopene (pomodoro)
Capsicum annum: gocciole
Strelitzia reginae: cristalli
I pigmenti possono essere disciolti in gocce lipidiche (globuli) oppure possono formare dei tubuli (sotto forma di cristalli)
Funzione vessillare
Frutti acerbi verdi
Cloroplasti
Maturazione Frutti maturi
Cromoplasti
Trasformazione da cloroplasto in cromoplasto:
1. Demolizione della clorofilla2. Demolizione delle proteine3. Scomparsa del sistema lamellare4. Comparsa di gocce lipidiche o di cristalli con pigmenti
Processo irreversibile
Carota selvaticaDaucus carota
La variazione del colore è una delle manifestazioni più eclatanti del processo di domesticazione
I cromoplasti non sono affatto metabolicamente inattivi come si riteneva. Dotati di tutti gli enzimi necessari a portare avanti le reazioni tipiche della catena respiratoria, i cromoplasti sono in grado di produrre autonomamente ATP
Cromoplasto: il terzo cuore bioenergetico delle piante?
Leucoplasti
Possono essere distinti in:
- amiloplasti, cioè plastidi che accumulano amido secondario
- Elaioplasti, che accumulano plastoglobuli lipidici, tipici di certe famiglie (es. Cactaceae, Liliaceae, Cucurbitaceae)
- Proteinoplasti, plastidi accumulatori di proteine
Amiloplasti
• Plastidi scarsamente differenziati,privi di tilacoidi e di qualunque tipo di pigmento.
• Derivano prevalentemente dal proplastidio
Riserva di amido secondario
Le proporzioni di amilopectina e amilosio contenuti nei granuli d’amido varia a seconda della specie (controllo genetico).Tuttavia l’amilopectina è sempre presente come componente più abbondante, mentre l’amilosio può mancare del tutto (come incerte varietà di cereali)
Amido primario: i cloroplasti fotosintetizzandoproducono una grande quantità di zuccheri superiore alle necessità della cellula. L’eccesso viene temporaneamente polimerizzato a formare granuli d’amido (AMIDO PRIMARIO) all’interno dei cloroplasti stessi.
L’amido primario durante la notte viene idrolizzato in dimeri di saccarosio (un glucosio + un fruttosio) i quali vengono poi trasferiti negli organi di riserva dove si ripolimerizzano nei leucoplasti a formare l’amido secondario
MO – Granuli di amido semplici e composti: Phaseolus vulgaris (A); Solanum tuberosumosservati con luce polarizzata (B) e in una sezione (C).Peterson 2008
A B C
I granuli hanno:
striatura caratteristica e forme specie-specifiche
Possono essere: semplici (un solo punto di aggregazione) o composti (più punti di aggregazione)
Leucoplasti: elaioplasti
Plastidi incolori ricchi in lipidi. Sonocoinvolti nella sintesi dei monoterpeni(odori, sapori, agenti farmacologici)
Si trovano nelle cellule delle ghiandole disecrezione associate ai tricomi e delle cavitàdi secrezione (es. tasche lisigene della bucciadell’arancia)
Elaioplasti in frutto di avocado
Da Peterson 2008
Ne sono ricchi alcuni frutti
Gerontoplasti
Gerontoplasti
Cromoplasti
Cloroplasti
Ezioplasti
AmiloplastiProplastidi
Mitocondrio
mitocondri = organuli coinvolti nelle trasformazioni energetiche con ruolo cruciale nella generazione di energia metabolica (respirazione aerobia)
Energia derivata dallademolizione dicarboidrati e acidi grassiconvertita in ATP
Caratteristiche:- DNA circolare (mtDNA) con codice proprio- ribosomi propri
Organulo semi-autonomo
→ capaci di riprodursi all’interno della cellula (come anche i plastici)
→ capaci di sintesi autonoma di alcune proteine ( come anche i plastidi)
ipotesi di una origine ENDO-SIMBIONTICA
ZuccheriLipidiProteine
Bilancio energetico della respirazione
1. I vacuoli immagazzinano sostanze
2. Microcorpi (perossisomi e gliossisomi)funzionano da compartimenti per quelle reazionienzimatiche che è necessario separare dalcitoplasma, a causa della possibile tossicità neiconfronti di enzimi citoplasmatici di alcuniprodotti di reazione.
Altre componenti cellulari
Nelle cellule vegetalimeristematiche si trovanonumerosi e piccoli vacuoli, chedurante il differenziamentoconfluiranno in un unicovacuolo centrale (può occupareanche più del 90% del volumedelle cellule adulte), il cherelega il citoplasma ad unsottile strato addossato alplasmalemma.
Vacuolo
Compartimenti ripieni di fluido avvolti da una membrana chiamata TONOPLASTO
Il TONOPLASTO è una membrana lipoproteicabistratificata ASIMMETRICA: la superficie rivolta verso l’esterno è ricca di proteine intramembranarispetto alla faccia rivolta verso l’interno
Mentre le cellule vannoassumendo la forma e le dimensioni definitive, compaiononel citoplasma numerosi piccoli VACUOLI, che aumentano sempredi volume, durante la crescita delle cellule vegetali
In genere occupano più del30% del volume cellulare e nelle grandi cellule maturepossono arrivare ad occupare fino al 90% del volumecellulare.
TEM - Cellula in differenziamento: vacuolo (v), mitocondri (m), nucleo (n) e plasmodesmi (pl).(Elementi di Botanica. Vol. I, Casa Editrice Ambrosiana, 1965)
TEM - Cellula adulta del parenchima clorofilliano
Cellula AdultaPd – plasmodesmaV – vacuoloM – mitocondrioP- Plastidi (cloroplasto)G – GranaS – AmidoGS – Spazio intercellulare
Funzioni dei vacuoli
1) RUOLO OSMOTICO (insieme al citoplasma ed alla parete cellulare)
- SUPPORTO MECCANICO: il vacuolo insieme alla parete realizza una struttura rigida che determina la PRESSIONE DI TURGOREresponsabile sia della distensione cellulare sia della rigidità di tessuti non lignificati (es. foglie, giovani fusti).
- FORZA MOTRICE PER LA DISTENSIONE CELLULARE: la pressione di turgore esercitata dal vacuolo in maniera uniforme sulla parete cellulare rappresenta la forza guida dell’accrescimento delle cellule vegetali
Le cellule delle piante sono di solito molto più grandi delle cellule degli animali. Ciò è dovuto soprattutto alla
presenza dei vacuoli.
DISTENSIONE
CELLULARE
DIVISIONE
CELLULARE
LE PIANTE USANO IVACUOLI PER LA PRODUZIONE DI GRANDICELLULE CON UN BASSO DISPENDIO DI ENERGIA
2) RUOLO TAMPONANTE del pH citoplasmatico.
Il succo vacuolare ha un pH acido il cui valore è sempre notevolmente più basso rispetto a quello del citoplasma.
La capacità di mantenere il succo vacuolare ad un pH acido è dovuto alla presenza sul tonoplasto di pompe protoniche (H+-ATPasi) che attraverso l’idrolisi dell’ATP forniscono protoni al succo vacuolare acidificandolo.
Vacuolo (pH acido)
Citoplasma (pH neutro)
Parete cellulare
Funzioni dei vacuoli
3) RISERVA E SEGREGAZIONE DI IONI
Nel vacuolo si accumulano molti ioni inorganici la cui natura e quantità è dovuta al tipo di terreno su cui cresce la pianta.
Tutti gli ioni non immediatamente utilizzati vengono immagazzinati nel vacuolo mediante l’utilizzo di speciali proteine trasportatrici a livello del TONOPLASTO (TRASPORTO ATTIVO).
Piante che vivono su terreni ricchi di elementi tossici tendono ad accumularli nel vacuolo.
Funzioni dei vacuoli
Gli ioni nel vacuolo possono rimanere sotto forma libera oppure formare dei sali e dei cristalli con gli acidi organici accumulati nel vacuolo (es. ossalato di Calcio: acido ossalico + Ca2+). In particolare cristalli di ossalato di calcio formano degli inclusi solidi insolubili di varie forme (rafidi, prismi o stiloidi, druse, sabbia cristallina).
Druse, ammassi sferici di cristalli di ossalati di calcio
Tannini
http://www.atlantebotanica.unito.it/page.asp?xsl=tavole&xml=tessuti.parenchimatici&tavola=Druse
http://aob.oxfordjournals.org/content/109/7.cover-expansion
Sali di acidi organici:acido citrico (nei frutti immaturi)acido malicoacido succinicoacido ossalico
spesso sotto forma di cristalli:druse a,rafidi b,stiloidi c,sabbie cristalline d
4) RISERVA DI SOSTANZE ORGANICHE
Molte sostanze organiche di riserva vengono accumulate nel vacuolo tra cui aminoacidi e proteine, zuccheri monosaccaridi (es. glucosio nell’uva), disaccaridi (saccarosio nella barbabietola e nella canna da zucchero), pigmenti che conferiscono i colori ai fiori e alla frutta (flavonoidi, antociani, flavoni e a volte tannini).
Funzioni dei vacuoli
IMPORTANTE: l’amido è un incluso del plastidio. Il vacuolo
NON contiene MAI AMIDO
Globoide: fitina
Cristalloide: proteina precipitata
http://www.atlantebotanica.unito.it/page.asp?xsl=tavole&xml=tessuti.parenchimatici&tavola=Endosperma
I GRANULI DI ALEURONE sono contenuti in vacuoli fortemente modificati per immagazzinare proteine
Funzioni dei vacuoli
5) RISERVA DI METABOLITI SECONDARI
Sostanze prodotte dal metabolismo ma apparentemente non coinvolte nei processi vitali per la pianta stessa
Una sorta di linguaggio che la pianta utilizza per comunicare con la componente biotica del suo ambiente composti fenolici alcaloidi terpenoidi glicosidi resinela caratteristica comune a questi composti è la capacità di suscitarenegli animali sensazioni gradevoli o sgradevoli
Composti fenolici
Contenenti almeno un gruppo fenolico
Flavonoidi: antociani e flavoni/flavonoli
Tannini
Flavonoidi: colorazione di fiori, frutti e altre parti vegetali
Colore dipende dal pH (ma in alcuni casi anche dalla presenza di un metallo come Al+3 o Fe+3):
antocianine dal rosso al rosa al blu flavoni/flavonoli dal giallo al bianco avorio
Interazione pianta-animalesegnali visivi che attraggono gli insetti impollinatori e disseminatori
Antocianine
Aumenta il PH
Flavonoli
Antocianine e flavonoli: indicatori naturali di PH
il pH non è la sola causa del colore!
Il colore dei ortensie blue è dovuto al complesso metallico antocianine + Al+3. All’aumentare dell’acidità dei suoli aumenta la biodisponibilità dell’alluminio!
MO –Sezione di radice di Beta vulgaris (A) e petalo di Pelargonium(B) : cellule con antociani vacuolari
A B
Struttura di una cellula di acino d’uva contenente antociani e tannini
Alcuni pigmenti fogliari riflettono la luce UV e visibile, prevenendo dannifoto-ossidativi all’apparato fotosintetico.
TANNINI: polifenoli solubili in acqua. Sapore amaro (deterrenti alimentari)
Nei frutti acerbi: precipitano le proteine della saliva, conferendo una caratteristica sensazione astringente (“allappano”).
Nei frutti maturi: tannini + mucillagini non “allappano”.
Tossine: riducono la crescita e la sopravvivenza di molti erbivori (legame con proteine intestinali)
Tannini nel vino:
astringenza (sensazione di secchezza nella bocca)
dove: bucce (più delicati e controllabili)vinaccioli e raspo (conferiscono un sapore
più deciso)
«nella botte piccola ci sta il vino buono» Maggiore superficie legno/vino, maggiore scambio
Invecchiamento in barrique. Il legno della botte trasferirà i suoi tannini al vino, il quale assumerà aromi e caratteristiche ulteriori più complesse derivanti proprio da questo scambio
Resveratrolo (una sostanza polifenolica prodotta in risposta ad infezioni
fungine)
Potente antiossidante
Particolarmente abbondante nella buccia di Vitis vinifera
Quasi esclusivamente nel vino rosso Maggior tempo di mantenimento dellebucce dell’uva durante il processo di fermentazione
“Paradosso francese”Nonostante una dieta ricca in grassi
Minor incidenza di malattie cardiovascolari
Sei diventato nero, nero, nero….
All’aria i polifenoli si ossidano assumendo colore bruno
Da sinistra a destra: la foglia non trattata e poi quelle sbollentate per uno, tre e cinque secondi.
Ossidazione dei polifenoli in foglie di basilico non scottate e scottate
Alcaloidi: sostanze organiche contenenti azoto di norma in anelli eterociclici, in
genere a reazione basica ed inodori. Sono veleni o importanti principi attivi di piante medicinali e possono avere importanti effetti biologici su piante, parassiti ed animali.
Funzioni dei vacuoli
Alcaloidi > 10.000 composti di impiego farmaceutico
Ma anche piante di grande interesse economico
L’esposizione alla luce ha come effetto secondario di aumentare la concentrazione di solanine.
In letteratura sono anche riportati casi di avvelenamento da patate verdi con esito fatale, anche se non in anni recenti.
La zona del tubero dove normalmente la concentrazione di solanine è più alta è la buccia (periderma) e la zona di pochi millimetri immediatamente sotto.Più è grande la patata e minore solitamente la concentrazione di solanine.Queste si sviluppano anche nei germogli, che infatti non vengono consumati.
- Glicosidi: composti formati da uno zucchero (il più comune è il glucosio) complessato ad una molecola non zuccherina. In generale sono sostanze di sapore amaro e abbastanza diffuse. Possono essere anche molto tossici es. glicosidi cianogenici che liberano per idrolisi acido cianidrico.
- Terpeni: sono lipidi, per lo più volatili insolubili in acqua. Sono i principali componenti degli oli essenziali e conferiscono alle piante un profumo ed un’ aroma spesso gradevole. Gli oli essenziali sono presenti nei fiori, nelle foglie, nelle foglie e nei frutti ad esempio delle Labiate (basilico, salvia, ecc.) o delle Ombrellifere (finocchio, sedano, prezzemolo).
Messaggio sotto forma di:
• colori e profumi per attirare gli insetti impollinatori
• sapori gradevoli per attirare gli animali disseminatori• sapori sgradevoli e veleni per allontanare erbivori e parassiti
ALLELOPATIAmutua influenza tra piante attraverso la secrezione di particolari sostanze
Non solo comunicazione piante – animali ma anche pianta - pianta
piante di pomodoro muoiono se piantate nelle vicinanze di un albero di noce.
l’area di tossicità è datadall’ampiezza della chiomadell’albero
glicoside (juglone) che nel suolo diventa una potente tossina «non dormire all’ombra di un noce perché è
facile svegliarsi con una forte emicrania se non addirittura con la febbre» (convinzione popolare)
Gomme naturali. Hevea brasiliensis (caucciù)
Resine, oleoresine (ad es. trementine)
Gommoresine: incenso e mirra
6) ATTIVITA’ LITICA
La presenza di idrolasi acide (peptidasi, glicosidasi, esterasi) dentro il vacuolo fa sì che esso venga considerato il più importante compartimento litico della cellula vegetale.
Quando i vacuoli hanno funzione idrolitica sono analoghi ai LISOSOMI delle cellule animali.
Funzioni dei vacuoli
Microcorpi
organuli sferici delimitati da una singola membrana
perossisomi trasformazione dell’acido glicolico (fotorespirazione)
gliossisomi trasformazione dei grassi in carboidrati (neoglucogenesi)