TRASPORTO NELLA PIANTA

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1 TRASPORTO NELLA PIANTA Comprende i due sistemi conduttori dello XILEMA e del FLOEMA. Lo xilema è il principale tessuto di trasporto di acqua e sali minerali dalle radici a tutte le parti aeree della pianta. Traspirazione importante per il raffreddamento 1

2 Il trasporto nello xilema è mediato da cellule morte Esperimenti di Strasburger (1893): alberi segati alla base, immersi in solfato di rame (tossico) La soluzione raggiunge le foglie e provoca la morte progressiva prima delle cellule del fusto, poi delle foglie Come fa l acqua a risalire dalle radici sotterranee ai fusti e alle foglie più alte di un albero che può essere alto decine di metri? LEGAMI IDROGENO tengono insieme le molecole di acqua allo stato liquido: COESIONE L acqua si lega anche a tantissime altre molecole: ADESIONE 2

3 -Proprietà solventi, facilita le reazioni biochimiche - molecole idrofile/idrofobe Il trasporto dell'acqua nello xilema è unidirezionale dal basso verso l'alto attraverso i capillari; l'acqua è risucchiata verso l'alto a causa della depressione creata dall'evaporazione. Infatti, l'acqua può salire dal suolo alle parti più aeree della pianta (anche per diverse decine di metri) grazie alla coesione dell'acqua che genera una tensione e all'adesione delle molecole d'acqua alle trachee/tracheidi dei vasi dello xilema e alla parete cellulare. In questo modo l'acqua che evapora per traspirazione viene rimpiazzata dall'acqua attirata verso l'alto attraverso il tubo come una colonna continua. Questo meccanismo di trasporto è noto come MODELLO DELL'ADESIONE- COESIONE-TENSIONE. 3

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5 TRASPORTO NELLA PIANTA: IL FLOEMA u Il floema è il tessuto in grado di traslocare i prodotti della fotosintesi da foglie adulte ad aree di accrescimento ed accumulo comprese le radici u Ridistribuisce anche l acqua ed altri composti attraverso la pianta intera 5

6 Il trasporto di soluti organici avviene nel floema e non nello xilema? Esperimenti di Malpighi (1686): la rimozione di un anello di corteccia contenente floema, blocca la traslocazione di soluti organici all interno dell albero. I soluti si accumulano nel floema al di sopra dell incisione creando un rigonfiamento; la corteccia al di sotto dell incisione muore. Gli elementi dei tubi cribrosi mancano di nucleo, tonoplasto, microfilamenti, microtubuli, Golgi e ribosomi Contengono Proteina P: si trova in tutte le dicotiledoni e in molte monocotiledoni (PP1 e PP2) Nelle cellule immature la proteina P è presente come corpuscoli che durante la maturazione si disperdono in forme tubulari e fibrillari Funzione: ostruisce i pori per evitare la perdita di succo floematico quando viene provocato un taglio o una ferita 6

7 La direzione di traslocazione nel floema non è definita rispetto alla gravità Avviene da zone di produzione dei fotoassimilati dette SORGENTI (Source) a zone di consumo metabolico o di immagazzinamento dette POZZI (Sink) u SORGENTI: organi in grado di esportare fotoassimilati Tipicamente foglie mature, ma anche organi di immagazzinamento (radici, tuberi) durante la fase di esporto (piante biennali: Beta maritima Beta vulgaris) u POZZI: organi non fotosintetizzanti o non autosufficienti radici, foglie immature, frutti in sviluppo, tuberi 7

8 IL TRASPORTO DEL SACCAROSIO NEL FLOEMA avviene contro gradiente di concentrazione passando da una cellula all altra attraverso i plasmodesmi secondo il MODELLO "SORGENTE-POZZO". Il saccarosio prodotto dalle cellule del mesofillo delle foglie viene secreto nei tubi cribrosi contro gradiente perché nei tubi cribrosi la concentrazione di saccarosio è maggiore che nel mesofillo (fase di caricamento del floema). Per questa ragione viene richiamata acqua dai vasi dello xilema per osmosi nel tubo cribroso (sorgente). Il saccarosio viene così scaricato dal tubo cribroso attivamente, sorgente à pozzo (fase di scaricamento del floema), mentre l'acqua secondo gradiente di concentrazione. Giunto nel pozzo il saccarosio può essere utilizzato o depositato e l'acqua ritorna nello xilema. 8

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10 Le angiosperme: Il frutto 10

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14 Ogni fiore possiede un proprio sepalo Ananas comosus 14

15 FRUTTI SEMPLICI : derivano da un solo ovario 15

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18 FRUTTI Sono ovari maturi. Quelli che includono ulteriori parti del fiore sono detti frutti accessori o falsi frutti (come i pomi, le fragole, ecc.). I frutti si dividono in: semplici aggregati multipli falsi 18

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21 Seme Nelle angiosperme, durante la formazione dell'embrione, molti nutrienti si accumulano nell'ovulo e vengono utilizzati per la sintesi di materiale nutritizio nell'endosperma e nei cotiledoni. Il funicolo (che connette l'ovulo alle pareti dell'ovario) si distacca dall'ovulo, il seme perde acqua e si dissecca indurendosi e rivestendosi di tegumento. Struttura del seme 21

22 Diffusione dei semi La diffusione dei semi nell'ambiente può avvenire ad opera del vento, perché leggerissimi, come ad es. nelle orchidee, nel tarassaco, nei pioppi e nei salici. Altri mezzi di dispersione sono l'acqua, gli animali, in particolare gli uccelli e gli altri vertebrati, con le feci o perché i semi si attaccano alle piume, alla lana delle zampe, ecc. Germinazione del seme I fattori ambientali particolarmente importanti per la germinazione del seme sono: -l'acqua, -la temperatura, -l'ossigeno, - la luce (in alcuni casi). 22

23 Differenze tra mono- e dicotiledoni Le monocotiledoni ( specie) posseggono una sola fogliolina embrionale (un solo cotiledone); le dicotiledoni (170 mila specie) ne posseggono due. Radici avventizie Solo corolla ATACTOSTELE EUSTELE Procambio aperto - c è accrescimento IIario Calice e corolla 23

24 Le piante per completare il proprio ciclo di vita hanno bisogno di ELEMENTI ESSENZIALI che non possono essere sostituiti da altri elementi. Tranne che per l'azoto, tutti i minerali necessari per le piante sono derivati dalle rocce e di solito assorbiti dal suolo.. Due categorie di elementi essenziali: MACRONUTRIENTI: almeno 1g/kg di materia vegetale secca (N,P, K, S, Ca, Mg). MICRONUTRIENTI: meno di 100 mg/kg di materia vegetale secca (Cl, Mn, Zn, Cu, Ni, Fe, B, Mo). 24

25 I suoli sono sistemi complessi con componenti di materia vivente e non vivente. I suoli non sono statici ma cambiano attraverso gli effetti del tempo, le attività di piante e animali, e le pratiche umane come l'agricoltura. Composizione chimica atmosfera terrestre 25

26 Composizione chimica atmosfera terrestre L'atmosfera terrestre è ricca di N 2, ma le piante non possono utilizzare questa forma di azoto. Il legame triplo N 2 è estremamente stabile e richiede molta energia per rompere. Alcune specie di batteri hanno gli enzimi che permettono loro di convertire N 2 in una forma utilizzabile: FISSAZIONE DELL'AZOTO. BATTERI AZOTOFISSATORI convertono N 2 ad ammoniaca (NH 3 ). Fissano circa 170 milioni di tonnellate di N all'anno. Gli esseri umani fissano circa 80 milioni di tonnellate all'anno mediante processi industriali. Minori quantità sono fissate in atmosfera da fulmini, attività vulcanica e incendi boschivi. 26

27 Diversi gruppi di batteri azotofissatori, compresi i cianobatteri vivono liberi nel suolo. Altri vivono in stretta associazione con le radici della pianta (noduli radicali, specie di Rizobium che vivono in associazione con radici di leguminose). Il 90% di N 2 fissato viene rilasciato alla pianta e gli aminoacidi sono escreti nel suolo. 8 ferredoxina ridotta + N H + + 8e ATP + 16 H 2 O 8 ferredoxina ossidata + 2 NH 3 + H ADP + 16 Pi 27

28 CICLO DELL AZOTO Gli azotofissatori sono parte di un complesso CICLO DELL AZOTO che avviene nella biosfera. Gli azotofissatori convertono N 2 ad ammoniaca. Altri batteri del terreno detti nitrificatori (CHEMIO- AUTOTROFI) ossidano l'ammoniaca a nitrati (NO 3- ). Le piante possono assorbire sia ammoniaca che nitrati. 28

29 Ormoni: molecole che agiscono a basse concentrazioni in siti spesso molto lontano da dove sono stati prodotti. Ogni ormone vegetale viene prodotto in molte cellule e ha diversi ruoli. Le interazioni possono essere complesse. 29

30 houseplants to improve indoor air quality 30

31 HOUSEPLANTS TO IMPROVE INDOOR AIR QUALITY Indoor plants reduce all types of urban air pollution (90% of which comes from fossil fuel combustion): > Nitrogen and sulfur oxides > Carbon dioxide (CO 2 ) & carbon monoxide (CO) > Air toxics (ie volatile organic compounds VOCs ) > Fine particulate matter (PM10/2.5) > Ozone 31

32 Plants help clean indoor air, which is typically far more polluted than outdoor air. Find out what common toxins these plants can filter out of the air in your home. In the late 1980s, NASA and the Associated Landscape Contractors of America studied houseplants as a way to purify the air in space facilities. They found several plants that filter out common volatile organic compounds (VOCs). Specie che filtrano l aria depurando dagli inquinanti indoor Spathiphyllum: It topped NASA s list for removing formaldehyde, benzene and trichloroethylene. 32

33 Aloe vera This easy-to-grow, sun-loving succulent helps clear formaldehyde and benzene, which can be a byproduct of chemical-based cleaners, paints and more. Chlorophytum comosum benzene, formaldehyde, carbon monoxide and xylene, a solvent used in the leather, rubber and printing industries. J. Amer. Soc. Hort. Sci. July : Environ Sci Pollut Res (2014) 21: Cruz et al. 33

34 Gerbera jamesonii This bright, flowering plant is effective at removing trichloroethylene, which you may bring home with your dry cleaning. It's also good for filtering out the benzene that comes with inks. 34