3. Citologia ii. Strutture peculiari della cellula vegetale: a. Plastidi (cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti)
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- Rocco Colonna
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1 a. Plastidi (cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti) PLASTIDI Organuli cellulari sferici e di grandi dimensioni esclusivi del regno vegetale Cloroplasti (verdi): posseggono la clorofilla, sono sede della fotosintesi clorofilliana Cromoplasti (arancioni): funzione coadiuvante a quella dei cloroplasti, caratterizzati dalla presenza di carotenoidi Leucoplasti (incolori o bianchi): deputati alla riserva di amido (amiloplasti), proteine (proteinoplasti), lipidi (lipidoplasti). Struttura generale: o involucro formato da due membrane lipidiche o una zona centrale detta STROMA o ribosomi e metabolismo specifico o DNA plastidiale
2 a. Plastidi (cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti) TEORIA ENDOSIMBIONTICA (Lyn Margulys, 1967) Teoria avvalorata da: presenza di DNA diverso da nucleo ribosomi tipo batterico (70S) doppia membrana
3 a. Plastidi (cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti)
4 a. Plastidi (cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti) Cloroplasti Forma, dimensione e numero variabili In divisione cellulare si equiripartiscono tra le due cellule figlie poi si moltiplicano Se nella fase di sviluppo del cloroplasto non c è luce non avviene la sintesi della clorofilla e si forma l ezioplasto Come mitocondri due membrane ma in questo caso entrambe lisce
5 a. Plastidi (cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti) Membrana esterna permeabile a molte molecole a basso peso molecolare, membrana interna meno permeabile (entrambe membrane permeabili a CO 2 substrato per sintesi carboidrati) A interno STROMA si trovano TILACOIDI (deputati a fotosintesi) sistema complesso di membrane unite aventi la forma di sacchi appiattiti Ogni tilacoide è connesso agli altri a formare un GRANUM (insieme di tilacoidi impilati come monete) ed i grana sono interconnessi tra loro Lo stroma contiene DNA di tipo batterico, numerosi ribosomi (batterici) e amido primario deriva da fotosintesi ma che viene appena possibile rimosso idrolizzandolo perché il suo accumulo ostacolerebbe la fotosintesi
6 a. Plastidi (cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti)
7 a. Plastidi (cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti) Cromoplasti Spesso rappresentano la forma senescente dei cloroplasti es. foglie d autunno)ma possono derivare direttamente dai proplastidi (es carote) Hanno ancora doppia membrana ma scomparso il sistema tilcoidale Contengono carotenoidi disciolti in goccioline lipidiche (plastoglobuli)
8 a. Plastidi (cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti) Amiloplasti Adibiti alla riserva di amido secondario (amido primario in cloroplasti) Ha colore biancastro, è inodore e insapore Usato come eccipiente in tecnica farmaceutica Incluso solido plastidiale costituito da grossi granuli che hanno un nucleo caratterizzato da forme diverse, chiamato ILO
9 a. Plastidi (cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti) Granuli semplici patata mais ilo frumento tapioca Granuli composti ilo fagiolo riso 30 µm 10 µm 30 µm 10 µm Surface area of one large cube = 5,400 µm 2 Total surface area of 27 small cubes = 16,200 µm 2
10 a. Plastidi (cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti) Granuli di amido hanno carattere DIAGNOSTICO
11 a. Plastidi (cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti)
12 a. Plastidi (cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti) Origine dei plastidi Interconversione dei plastidi
13 a. Plastidi (cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti) amiloplasto cloroplasto es. patate lasciate alla luce cloroplasto cromoplasto es. foglie in autunno cromoplasto cloroplasto es. carote esposte alla luce
14 b. Vacuolo e pressione osmotica VACUOLO Organulo cellulare tipico della cellula vegetale che ne occupa la maggior parte (80-90%). Costringe altri organelli cellulari in periferia e quindi facilita interscambio delle sostanze con ambiente esterno.
15 b. Vacuolo e pressione osmotica Delimitato da membrana lipoproteica bistratificata detta TONOPLASTO che racchiude il SUCCO VACUOLARE Succo vacuolare soluzione acquosa con ph compreso tra 4.5 e 6.5 (può contenere enzimi litici) Vacuoli: di immagazzinamento litici tonoplasto vacuolo Tonoplasto Asimmetrico: superficie rivolta verso l esterno ricca di proteine intramembrana (spesso glicoproteine) Nel doppio strati lipidico predominano glicolipidi su fosfolipidi Proteine: proteine carrier, pompe protoniche, proteine canali, enzimi Tra proteine importanti le acquaporine
16 b. Vacuolo e pressione osmotica Genesi e differenziamento del vacuolo Reticolo endoplasmatico GERL Provacuoli I II III IV Vacuoli V
17 b. Vacuolo e pressione osmotica Sostanze contenute nel vacuolo Liquide: - acqua - inclusi liquidi: metaboliti secondari (alcaloidi, terpeni, composti fenolici) acidi organici (citrico, malico) sali minerali (cloruri, solfati, fosfati, nitrati) glucidi lipidi Solide: - inclusi solidi: granuli di aleurone e cristalli di ossalato di calcio
18 b. Vacuolo e pressione osmotica Granuli di aleurone - granuli di proteine di riserva - piante che ne contengono in abbondanza: RICINO (Ricinus communis, EUPHORBIACEAE) CEREALI LEGUMI
19 b. Vacuolo e pressione osmotica Cristalli di ossalato di calcio - concrezioni minerali che si mantengono anche nella pianta secca - diffusi nelle piante, hanno carattere diagnostico - forme diverse: sabbia cristallina (es. genziana) rafidi (es. calla) prismi (es. liquirizia) druse (es. cannella)
20 b. Vacuolo e pressione osmotica Funzioni del vacuolo funzione escretrice: accumulo di sostanze di rifiuto superflue o dannose funzione difensiva: compartimentalizzazione di sostanze potenzialmente tossiche se interagiscono con altri composti (es. enzimi idrolitici) funzione di riserva: accumulo di sostanze inorganiche e organiche metaboliti primari (es. granuli di aleurone) secondari (per tenere lontani i predatori, es. alcaloidi o per attirare gli insetti impollinatori, es. flavonoidi)
21 b. Vacuolo e pressione osmotica distensione cellulare vacuolo ingresso di acqua
22 b. Vacuolo e pressione osmotica mantenimento della PRESSIONE OSMOTICA: movimento di acqua attraverso una membrana semipermeabile dal compartimento a minore concentrazione verso quello a maggiore concentrazione
23 b. Vacuolo e pressione osmotica
24 b. Vacuolo e pressione osmotica
25 b. Vacuolo e pressione osmotica Cellula animale H 2 O H 2 O Ambiente ipotonico Cellula vegetale H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O Ambiente isotonico H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O Ambiente ipertonico H 2 O
26 c. Parete cellulare PARETE CELLULARE Rivestimento esterno alla membrana cellulare che circonda tutte le cellule vegetali eccetto Mixomiceti, alcuni Archimiceti, le spore di funghi ed alghe e le cellule sessuate delle piante
27 c. Parete cellulare Elementi costitutivi della parete cellulare
28 c. Parete cellulare Funzioni della parete cellulare funzione strutturale: conferisce e mantiene la forma della cellula controbilanciando la pressione osmotica funzione di sostegno: la pianta non ha uno «scheletro» per cui consente la posizione eretta della pianta cooperazione in processi di trasporto di acqua e altri soluti controllo della crescita protezione verso patogeni e disidratazione «inconsapevole» valore economico (carta, legno ) Differenze tra parete e membrana cellulari dimensione: µm vs. nm composizione: polisaccaridi vs. lipidi e proteine proprietà: resistenza meccanica vs. barriera chimica
29 c. Parete cellulare Formazione della parete cellulare fuso mitotico piastra cellulare in formazione fragmoplasto piastra cellulare in maturazione
30 c. Parete cellulare Lamella mediana colla che lega due cellule adiacenti (consistenza gelatinosa) costituita da emicellulosa e pectine (proveniente da vescicole secrete dall apparato del Golgi)
31 c. Parete cellulare Formazione della parete: - piastra cellulare - lamella mediana - parete primaria - parete secondaria
32 c. Parete cellulare Parete primaria consistenza gelatinosa ed elastica (la cellula deve ancora crescere) costituita da emicellulosa e pectine (80%) e cellulosa (20%)
33 c. Parete cellulare Formazione della parete primaria 2 1
34 Cotone solo cellulosa 3. Citologia c. Parete cellulare Parete secondaria parete rigida e poco estensibile costituita da cellulosa (80%) ed emicellulose e pectine (20%) più strati concentrici (S1, S2, S3) in alcune piante solo cellulosa: cotone
35 c. Parete cellulare
36 c. Parete cellulare
37 c. Parete cellulare Punteggiature e plasmodesmi Punteggiature zone di interruzione della parete Plasmodesmi coppie di punteggiature di cellule adiacenti che permettono comunicazione
38 c. Parete cellulare MODIFICAZIONI DELLA PARETE CELLULARE Lignificazione presenza di lignina durezza e resistenza morte della cellula (sostegno)
39 c. Parete cellulare Suberificazione presenza di suberina (sughero) difesa da attacchi agenti nocivi morte della cellula (suberina)
40 c. Parete cellulare Cutinizzazione presenza di cutina ricopre le parti giovani e tenere della pianta impedisce la perdita di acqua cuticola
41 c. Parete cellulare Mineralizzazione presenza di sali minerali notevole durezza (filo d erba tagliente ) piante usate come rimineralizzanti (es. equiseto)
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