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

22

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)