Biologia cellulare vegetale
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- Irma Capasso
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1 Biologia cellulare vegetale Comparti cellulari comuni a cellule animali e vegetali Funzioni specifiche dei comparti cellulari comuni nelle cellule vegetali
2 Molti comparti cellulari sono presenti sia nelle cellule animali che vegetali Membrana plasmatica Nucleo Sistema di endomembrane (RE e Apparato di Golgi) Mitocondri Microbodies Tuttavia, questi comparti hanno spesso funzioni aggiuntive o caratteristiche particolari nella cellula vegetale
3 Membrana plasmatica Tipica organizzazione a mosaico fluido con doppio strato fosfolipidico La membrana plasmatica delle cellule vegetali è esposta soltanto quando viene rimossa la parete cellulare (protoplasti) Caratteristiche specifiche nelle cellule vegetali: Non contiene colesterolo Contiene pompe protoniche (H + -ATPasi) responsabili della creazione del gradiente elettrochimico necessario per il trasporto transmembrana Contiene complessi enzimatici per la sintesi di alcuni polimeri della parete cellulare (Cellulosa Sintasi) Interagisce strettamente con la parete cellulare
4 Nucleo Il nucleo della cellula vegetale ha le stesse componenti e la stessa organizzazione della cellula animale Frequenti i fenomeni di POLIPLOIDIA
5 Le piante hanno un contenuto molto variabile di DNA nucleare Il contenuto di DNA non è correlato con il grado di complessità dell organismo (molte sequenze ripetute, non codificanti)
6 L aspetto della cromatina nei nuclei vegetali in interfase dipende dalle dimensioni del genoma Genoma piccolo Abbondante eucromatina Genoma grande Abbondante eterocromatina Nucleo cromocentrico (o Nucleo diffuso) Nucleo cromonematico (o Nucleo reticolato)
7 Mitocondri Organizzazione e funzioni analoghe a quelle delle cellule animali Caratteristiche specifiche dei mitocondri nelle cellule vegetali Genoma molto più grande che nelle cellule animali: Kb in Arabidopsis (65 Kb codificanti) - 16 Kb in mammiferi Vie alternative nella respirazione cellulare
8 Sistema di endomembrane Reticolo endoplasmatico A Organizzazione e funzioni analoghe a quelle delle cellule animali B Nella cellula vegetale ha delle funzioni aggiuntive: A. Comunicazione intercellulare attraverso i plasmodesmi B. Produzione e accumulo di proteine di riserva (corpi proteici)
9 Sistema di endomembrane Apparato del Golgi Organizzazione e funzioni analoghe a quelle delle cellule animali Nella cellula vegetale ha delle funzioni aggiuntive: Sintesi di polisaccaridi di parete (Tutte le componenti di matrice) Sintesi di proteine destinate al vacuolo (Targetting intracellulare)
10 Biologia cellulare vegetale Comparti esclusivi della cellula vegetale: PARETE CELLULARE VACUOLO PLASTIDI
11 PARETE CELLULARE Sostegno Protezione meccanica Forma cellulare VACUOLO Omeostasi idrica e ionica Distensione cellulare Accumulo/Riciclo di materiali Detossificazione PLASTIDI Biosintesi (carboidrati, lipidi) Accumulo di sostanze
12 PARETE CELLULARE 15% (3800) dei geni di Arabidopsis thaliana sono coinvolti nella sintesi e/o nella modificazione della parete cellulare Funzioni della parete cellulare: Determinante delle strategie di sviluppo dell organismo Controllo della crescita e della forma della cellula vegetale Determinante della funzione in molti tipi cellulari Fonte di segnali chimici nella comunicazione cellulare Interazioni con il mondo esterno (biotico e abiotico)
13 Molti organismi vegetali hanno cellule circondate da una parete cellulare. (Piante, Funghi, Procarioti, molti Protisti) Perché nell evoluzione di molti organismi è comparsa una parete cellulare? procarioti protisti funghi Un problema di acqua
14 La membrana plasmatica è selettivamente permeabile (attraversata da alcune molecole ma non da altre)
15 Diffusione dell acqua attraverso le membrane cellulari Possibilità di regolazione del trasporto (fosforilazione/defosforilazione) 1. è possibile grazie alle piccole dimensioni e all assenza di cariche 2. diffusione in realtà molto più rapida L acqua attraversa le membrane biologiche attraverso dei canali specifici, le AQUAPORINE Sono canali per l acqua (trasporto passivo) Elevata specificità per l acqua (alcune trasportano anche altre molecole) Elevata velocità di flusso a canale aperto
16 TRASPORTATORI DI MEMBRANA Grazie ai trasportatori sulla membrana plasmatica e sul tonoplasto, alcuni soluti cellulari (ioni, molecole organiche semplici e complesse) possono raggiungere nella cellula concentrazioni diverse dall ambiente circostante (TRASPORTO ATTIVO) H+ H+ H+ TRASPORTO ATTIVO PRIMARIO H+ H+ H+ H+ H+ TRASPORTO ATTIVO SECONDARIO
17 Concentrazione intracellulare dei soluti Le caratteristiche semipermeabili delle membrane biologiche fanno in modo che, una volta entrati mediante trasporto attivo, i soluti (ioni, molecole organiche semplici e complesse) rimangano nella cellula Es. All interno delle cellule algali, la concentrazione di soluti è generalmente maggiore rispetto all ambiente esterno (acqua dolce)
18 Diffusione e Osmosi Membrana permeabile DIFFUSIONE Pressione idrostatica Membrana semipermeabile OSMOSI Pressione osmotica
19 Potenziale idrico Indica la capacità potenziale dell acqua a svolgere un lavoro Determina il movimento dell acqua attraverso le membrane biologiche H2O = + P + M + G Il potenziale idrico tiene conto di un numero di componenti: H2O > 0 = Potenziale osmotico P = Potenziale di pressione M = Potenziale di matrice G = Potenziale gravitazionale H2O < 0
20 = Potenziale osmotico A B soluto A < B L acqua è un ottimo solvente perché forma intorno alle molecole cariche o polari un alone di idratazione (o solvatazione) L acqua impegnata nell alone di idratazione non è disponibile a svolgere lavoro L aumento di soluti riduce il numero di molecole d acqua disponibili diminuisce il valore di
21 La cellula «animale» e il problema dell acqua ext < cell ext = cell ext > cell
22 Le soluzioni adottate nell evoluzione cellule isotoniche con l ambiente parete cellulare estrusione continua di acqua
23 La parete cellulare impedisce alla cellula vegetale di esplodere in un ambiente ipotonico
24 Comportamento della cellula vegetale in ambienti a potenziale idrico diversi soluzione esterna ipotonica legg. ipertonica ipertonica Nello stato di turgore, la stato di turgore pressione idrostatica (verso l esterno) dovuta alla componente osmotica è controbilanciata dalla contropressione (verso l interno) della parete cellulare cell = + P = 0 plasmolisi In condizioni di turgore, il potenziale idrico della cellula è 0
25 Per gli organi privi di un supporto meccanico lo stato di turgore fornisce sostegno Lo stato di turgore è la condizione di vita ottimale per la cellula vegetale stato di turgore plasmolisi
26 Movimenti giornalieri di fiori e foglie Cambiamento di turgore e movimenti nelle piante Stomi Mimosa pudica Piante carnivore
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