Movimenti dell acqua e dei soluti nella cellula vegetale

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1 Movimenti dell acqua e dei soluti nella cellula vegetale L acqua si sposta in funzione dell energia potenziale in essa contenuta o Potenziale idrico Si sposta da una regione dove il potenziale idrico è maggiore a una dove è più basso La differenza di energia potenziale fra lo stato iniziale e quello finale è convertita in altre forme di energia (cinetica, termica, meccanica) es. cascata Il potenziale idrico è misurato in termini di pressione richiesta per fermare il movimento d acqua (bar o Mpa) Il potenziale idrico dell acqua pura, alla pressione atmosferica e a livello del mare è convezionalmente = 0

2 Nelle soluzioni il potenziale idrico dipende dall [] dei soluti. >[ ] soluti < è il potenziale idrico dell acqua <[ ] soluti > è il potenziale idrico dell acqua Poiché l acqua si sposta da una regione dove il potenziale idrico è maggiore a una dove è più basso....nelle soluzioni le molecole di acqua si spostano da zone a minore [ ] di soluto a quelle a maggiore [ ] di soluto

3 Il movimento dell acqua e dei soluti nelle cellule avviene mediante due meccanismi Flusso di massa Diffusione Flusso di massa: movimento globale di un fluido nella stessa direzione scorrimento per la differenza di potenziale idrico Diffusione: movimento passivo dovuto alla presenza di un gradiente chimico porta alla distribuzione uniforme di una sostanza maggiore è il gradiente di [ ] più veloce sarà la ridistribuzione raggiungimento alla fine di uno stato di equilibrio dinamico Il concetto di diffusione non contraddice quello di potenziale idrico Maggiore [ ] di soluto da un lato significa bassa [ ] di acqua nello stesso lato > basso potenziale idrico> spostamento di molecole d acqua verso tale lato.

4 Cellule e diffusione O 2 e CO 2 (apolari) diffondono liberamente attraverso il plasmalemma H2O sebbene polare passa + o- liberamente nel plasmalemma attraverso aperture temporanee dinamiche nel bilayer fosfolipidico La permeabilità del plasmalemma ad altri soluti polari è inversamente proporzionale alla loro grandezza La diffusione è la principale via attraverso cui i soluti si muovono nella cellula Perché sia efficiente richiede basse distanze. la principale limitazione all aumento delle dimensioni cellulari. ed elevati gradienti di [ ] del soluto Le cellule mantengono tali gradienti attraverso le loro attività metaboliche

5 Osmosi Una membrana selettiva al passaggio di certe sostanze e non di altre è detta: selettivamente permeabile Soluzioni isotoniche: a uguale [ ] di soluto per unità di volume Soluzione ipotonica: a < [ ] di soluto per unità di volume (> potenziale idrico) Soluzione ipertonica: a > [ ] di soluto per unità di volume (< potenziale idrico) Osmosi:movimento di acqua da una soluzione ipotonica a quella ipertonica attraverso una membrana semipermeabile L aumento della quantità d acqua nel lato ipertonico genera una pressione idrostatica nota come pressione osmotica che controbilancia il movimento netto dovuto al gradiente di [ ]

6 Osmosi e organismi viventi Il movimento dell acqua attraverso il plasmalemma secondo il potenziale idrico genera problemi cruciali agli organismi viventi I caso: ) potenziale idrico della cellula isotonico rispetto a quello dell ambiente stato di equilibrio dinamico II caso: potenziale idrico della cellula ipertonico rispetto a quello dell ambiente entrata di acqua nella cellula.. nelle cellule animali prive di parete emolisi nelle cellule vegetali.. espansione del plasmalemma contro la parete generazione di una pressione idrostatica interna o pressione di turgore controbilanciamento della pressione di turgore da parte di una pressione meccanica della parete uguale e contraria detta pressione di parete

7 il vacuolo è un organello che, a maturità, occupa la quasi totalità dello spazio intracellulare di ogni cellula vegetale

8 il vacuolo è delimitato da un unica membrana che viene definita TONOPLASTO

9 III caso: potenziale idrico della cellula ipotonico rispetto a quello dell ambiente perdita di acqua dalla cellula...distaccamento del plasmalemma dalla parete.. plasmolisi avvizzimento. Funzione della pressione di turgore: Sostegno per gli organi privi di strutture di supporto Incremento del volume cellulare durante l accrescimento per distensione pressione di turgore la pressione di turgore è essenziale anche per la distensione e l accrescimento cellulare

10 il processo inverso è la plasmolisi. Essa si determina quando la cellula è posta in una soluzione ipertonica soluzione ipertonica

11 le funzioni del vacuolo sono varie; innanzitutto, contenendo principalmente acqua e sali, esso permette alla cellula vegetale di accrescersi rapidamente e di poter assumere grandi dimensioni senza che ciò vada a scapito dell efficienza metabolica in altre parole, la cellula vegetale accrescendosi non altera il rapporto superficie volume

12 il vacuolo, inoltre, può contenere vari composti, sia nutrienti che composti tossici si possono accumulare nel vacuolo sia carboidrati che proteine come anche vari tipi di cristalli

13 il vacuolo viene utilizzato anche per compartimentalizzare composti che, isolati, non sono tossici, ma se dovessero interagire con altri composti presenti nella cellula possono diventare tossici

14 all interno del vacuolo possono anche trovarsi pigmenti idrosolubili alcuni di questi sono gli antociani

15 tali pigmenti virano di colore con il variare del ph

16 il vacuolo svolge anche una funzione escretrice. Esso può accumulare cataboliti sottraendoli in tal modo alla cellula. tali sostanze, accumulandosi nel vacuolo, svolgono anche un azione deterrente verso gli erbivori

17 le cellule giovani contengono tanti piccoli vacuoli che, a maturità, si fondono per dare infine origine ad un unico grande vacuolo vacuolo

18 la biogenesi del vacuolo non è ancora chiara. Oggi prevale la cosiddetta ipotesi GERL (Golgi, reticolo endoplasmatico e lisosoma). Secondo tale ipotesi un sistema di membrane tubulari, provenienti dall ER e associate alla faccia trans del Golgi si fonderebbero per dare origine ai vacuoli. Tale modello, comunque, non esclude modelli alternativi

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