La cellula vegetale. Andrea Genre

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Bianca Campo
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La cellula vegetale Andrea Genre andrea.genre@unito.

1 La cellula vegetale Andrea Genre

2 Robert Hooke 1665

3 Molecola Cellula Cellula Tessuto Organo Ecosistema Organismo

5 Quali sono gli organismi che si studiano In un corso di Botanica? Piante = Eucarioti multicellulari autotrofi

6 Eucarioti Procarioti

7 Eucarioti La teoria della simbiosi. la lezione di Lynn Margulis

9 Cellule vegetali Cellule animali Parete Vacuolo Cloroplasti

10 Parete Cloroplasti Cellula vegetale Vacuolo Cellula animale

12 La cellula vegetale I compartimenti della cellula vegetale La membrana plasmatica Il nucleo Il reticolo endoplasmatico Gli organi di Golgi Il vacuolo Il citoscheletro La parete cellulare I plasitidi (cloropasti, amiloplasti, cromoplasti) I microbodies I plasmodesmi

18 Molecole idrofobiche O 2 N 2 Benzene Trasporto passivo O 2 N 2 Benzene H 2 O Piccole molecole CO 2 idrofiliche Urea Glicerolo H 2 O Urea CO 2 Glicerolo Grandi molecole Glucosio idrofiliche Saccarosio Glucosio Saccarosio Ioni H + Na + Ca + Cl - H + Na + Ca + Cl - Trasporto attivo = controllato

19 Citoscheletro Bilayer lipidico Polisaccaridi Parete cellulare Proteine intrinseche Organelli cellulari Proteine estrinseche

21 È costituito da RNA e proteine regolatrici. Contiene l RNA messaggero trascritto dai geni, in attesa che venga trasportato fuori dal nucleo per essere tradotto in proteine

Eucromatina Organizzazione molecolare: la trascrizione richiede

22 Il nucleo nelle cellule vegetali Cromatina: è il materiale (DNA e proteine) di cui sono fatti i cromosomi Eterocromatina Eucromatina Organizzazione molecolare: la trascrizione richiede che il DNA sia accessibile alla RNA polimerasi e a proteine regolatrici.

23 I cromosomi contengono DNA e proteine (gli istoni)

24 L organizzazione del DNA

25 DNA DNA RNA polimerasi RNA RNA Ribosoma Proteina

26 Il sistema di endomembrane e la via di secrezione Sistema di endomembrane: una serie di comparti cellulari interconnessi tra loro da un movimento di vescicole Reticolo Endoplasmatico Complesso di Golgi Trans Golgi Network Vacuoli

27 Il sistema di endomembrane

28 Il reticolo endoplasmatico Sistema di tubuli e cisterne delimitati da membrana Molto esteso in tutto il citoplasma Sede della sintesi proteica e (in parte) lipidica (steroli)

29 Apparato di Golgi Organo di Golgi Apparato Cis e trans Golgi possono variare enormemente la propria estensione a seconda delle attività svolte dalla cellula. RE Cis Golgi Network Golgi Organo Trans Golgi Network Late endosome Parete cellulare

30 Nelle piante è una fabbrica di polisaccaridi e glicoconiugati (proteine e glicolipidi) Formato da gruppi di 5-10 cisterne appiattite (dittiosomi) e da vescicole Numero molto variabile (pochi nelle alghe-parecchie centinaia nei vegetali superiori) Cisterne CIS Cisterne MEDIANE Cisterne TRANS Cisterne polarizzate con diverse caratteristiche morfologiche e biochimiche: Lume delle vescicole Colorabilità delle membrane Localizzazione di enzimi

31 L apparato di Golgi: una fabbrica per sintetizzare polisaccaridi di parete

32 Il contenuto della cisterna viene poi rilasciato sottoforma di vescicole La cisterna così formata si muove verso la faccia Trans del Golgi Le vescicole si fondono per dare origine ad una nuova cisterna Vescicole dal reticolo endoplasmatico migrano verso le cisterne Cis del Golgi

E un voluminoso compartimento limitato da membrana (tonoplasto) che può occupare fino all 80-90% del volume cellulare E un organello dinamico polifunzionale coinvolto in meccanismi Di regolazione

33 E un voluminoso compartimento limitato da membrana (tonoplasto) che può occupare fino all 80-90% del volume cellulare E un organello dinamico polifunzionale coinvolto in meccanismi Di regolazione osmotica Di crescita e morfogenesi Di accumulo e riserva Di detossificazione Le idrolasi e le attività litiche Autofagia ed autolisi Vacuolo Contenuto vacuolare Composti del metabolismo primario Composti del metabolismo secondario Corpi proteici Acqua Sali

34 La fusione dei vacuoli durante il differenziamento cellulare Cellula matura Cellule in crescita Cellula meristematica (in divisione)

glucosidi cianogenetici in Sinapis cumarine in Melilotus) Parenchima midollare (es.

35 Specializzazione dei vacuoli Epidermide dei petali (es. antociani) Cellule guardia degli stomi (diversi stati turgore) Epidermide fogliare (es. glucosidi cianogenetici in Sinapis cumarine in Melilotus) Parenchima midollare (es. saccarosio in canna da zucchero) Parenchima (es. saccarosio in barbabietola da zucchero Sinigrina nel rafano Inulina nelle Composite)

37 Il citoscheletro E un impalcatura DINAMICA che lega tutti gli organuli cellulari estendendosi in tutto il citoplasma E composto da varie classi di proteine che si associano in strutture filamentose: Microtubuli: Microfilamenti: Filamenti intermedi: alfa e beta tubulina actina proteine eterogenee (es: miosina)

38 Il citoscheletro nelle piante: Insieme di tubuli e filamenti proteici che contribuiscono 1. Alla crescita della cellula vegetale 2. Al mantenimento della forma cellulare 3. Alla mobilità del citoplasma 4. Alla posizione degli organelli

39 Le funzioni del citoscheletro

40 Sono costituiti da actina I microfilamenti

41 Funzioni dei Microfilamenti Trasporto: Correnti citoplasmatiche Movimenti dei cloroplasti

42 I microtubuli La loro organizzazione forma strutture caratteristiche durante Le varie fasi del ciclo cellulare

43 Funzioni dei microtubuli Mitosi Divisione cellulare Deposizione della parete cellulare (cellulosa) Secrezione

44 mitosi La mitosi

45 Distribuzione dei microtubuli nelle varie fasi del ciclo cellulare

46 I microtubuli in microscopia a fluorescenza Prima della formazione della banda preprofasica Nella banda preprofasica Nel fuso mitotico Nel fragmoplasto

47 Cellule mature Cellule meristematiche (in divisione) Fusi mitotici F Banda pre-profasica BPP Fuso mitotico

48 In una cellula in interfase i microtubuli controllano la deposizione della cellulosa A B

49 e di conseguenza controllano la direzione di allungamento delle cellule

50 parete La parete cellulare vegetale costituisce gran parte dei materiali legati all attività e alla cultura umana fin dalle sue origini. Manufatti, reperti, opere d arte (legno, semi, carta, fibre tessili ) Robert Hooke

PARETE CELLULARE La parete cellulare è la componente delle cellule vegetali che, in quanto esseri umani, conosciamo forse meglio.

Anche la frutta e la verdura devono molte delle loro caratteristiche organolettiche alle pareti delle cellule che le compongono.

Quando pensiamo alla parete cellulare, pensiamo prima di tutto alla cellulosa, e con essa al legno. Il legno è un materiale solido, flessibile, resistente.

51 PARETE CELLULARE La parete cellulare è la componente delle cellule vegetali che, in quanto esseri umani, conosciamo forse meglio. Fibre tessili, legno, carta sono pareti cellulari più o meno pure e variamente lavorate. Anche la frutta e la verdura devono molte delle loro caratteristiche organolettiche alle pareti delle cellule che le compongono. Al tempo stesso questa conoscenza!culturale" ci può fornire un punto di vista non corretto sulla natura della parete cellulare vegetale. Quando pensiamo alla parete cellulare, pensiamo prima di tutto alla cellulosa, e con essa al legno. Il legno è un materiale solido, flessibile, resistente. Tutte caratteristiche che associamo di riflesso alla parete cellulare. Il punto è che il legno è composto da pareti cellulari morte. La parete di una cellula viva non assomiglia a una scatola di legno più di quanto una cascata ghiacciata assomigli al torrente che scorreva su quelle stesse rocce durante la stagione precedente.

52 PARETE CELLULARE In passato la parete cellulare era effettivamente descritta come una struttura inanimata, rigida, esterna alla cellula. La parete cellulare unisce le cellule tra loro a formare i tessuti, trasmette segnali tra una cellula e l"altra, ad esempio determinando la cresscita e la divisione cellulare e di conseguenza l"accrescimento e la forma degli organi. La parete cellulare è continuamente modificata dalla cellula in base agli stimoli esterni, al suo programma di sviluppo e agli eventi cellulari che si sviluppano al suo interno, analogamente a quanto avviene per tutte le altre componenti cellulari, membrane, organelli, citoscheletro molte delle quali sono in effetti legate anche strutturalmente alla parete. Possiamo quindi più correttamente considerare la parete come parte integrante della cellula: un vero e proprio comparto cellulare esterno alla membrana plasmatica.

53 (protegge Protoplasti

54 Un compartimento di successo non solo nelle piante!

56 Le stratificazioni della parete

57 LA DEPOSIZIONE DELLA PARETE CELLULARE NEL TEMPO E NELLO SPAZIO Parete primordiale Lamella mediana Parete primaria Parete secondaria primaria

58 I plasmodesmi si formano durante la divisione cellulare plasmo desmi

59 La parete primaria è tipica delle cellule in accrescimento: è plastica, idrofilica La parete primaria

60 La componente fibrillare

61 La cellulosa: polimero del glucosio con legami beta 1-4 Molecola rigida Funzione strutturale L amido: un polimero del glucosio con Legami alfa 1-4 Molecola flessibile Funzione metabolica (riserva)

62 Le microfibrille di cellulosa

La componente di matrice: le pectine Nella mela Le pectine determinano la compattezza della polpa Quando una pesca matura, le pectine del pericarpo si

64 La componente di matrice: le pectine Nella mela Le pectine determinano la compattezza della polpa Quando una pesca matura, le pectine del pericarpo si rilassano Il pericarpo del pomodoro si rilassa,le pectine si lisano, c è un processo di liquefazione con la formazione del loculo, in cui si trovano i semi

65 La componente di matrice: Le emicellulose

66 La componente di matrice: Le proteine

elicoidale della cellulosa Sostituzione dell acqua nella matrice Si forma

70 La parete secondaria Si forma solo in tipi cellulari con funzioni specializzate di sostegno, conduzione, protezione Deposizione centripeta Organizzazione elicoidale della cellulosa Sostituzione dell acqua nella matrice Si forma quando la cellula ha terminato la crescita, provoca pertanto un accrescimento dello spessore

71 L organizzazione elicoidale della cellulosa Tessitura elicoidale Tessitura dispersa

72 La lignificazione

73 Parete secondaria Non lignificata Lignificata Cellulosa Membrana cellulare Lignina

74 Esempi di parete lignificata: le cellule xilematiche ( il legno ) le isole petrose della polpa delle pere Isola petrosa

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