Caratteristiche generali della pianta
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Parete cellulare: Composizione, struttura e funzione
Plasmodesmi: Struttura e funzione
Vacuolo: struttura e funzioni
Cloroplasto: struttura e funzione
• Xilema: struttura e funzioni
• Floema: struttura e funzioni
• Stomi: struttura e funzioni
La cellula vegetale
Vacuolo
Parete
cellulare
Cloroplasto
Plasmodesmi
Struttura e funzione della parete cellulare
Funzione della parete cellulare
•Mantiene/determina la forma della cellula
•Supporto e resistenza meccanica
•Responsabile dell’architettura della pianta
•Barriera fisica per patogeni o H2O (cellule
suberificate)
•Ruolo nella segnalazione (oligosaccarine) e
riconoscimento (Rizobi)
La parete cellulare è protetta dalla cuticola
Cere, cutina, suberina:
una varietà di lipidi sono associati alla parete per ridurre
le perdite di acqua e impedire l’ingresso di patogeni
Parete cellulare
Cuticola
Componenti della parete cellulare
Polisaccaridi: cellulosa, emicellulosa e pectine
Proteine: strutturali e enzimatiche
Lignina: solo nelle cellule che non si dividono più
Acqua: H2O
Polisaccaridi
Cellulosa: formata da monomeri di b-glucosio
1
4
Legame b-1,4
Legame tra le catene di glucano
Legami H tra 20-40 catene formano una
microfibrilla di cellulosa
Cellulosa
Forza tensile come l’acciaio
Cellulosa: formata da legami b-1,4 di glucosio
Legame b-1,4
Amido: formata da legami di a-1,4 glucosio
Legame a-1,4
Le emicellulose sono polisaccaridi di matrice che si
legano alla cellulosa
Si legano tramite legami H sulle microfibrilla neo-sintetizzate
rendendole meno cristalline
Sono molecole ramificate
Le pectine formano gel idratati
Le pectine sono zuccheri acidi o zuccheri neutri
Sono i polisaccaridi più solubili della parete
Sono molecole ramificate
Come sono organizzati i
componenti polisaccaridici della
parete
La parete della cellula vegetale
Cellulosa
Membrana plasmatica
La parete della cellula vegetale
Cellulose
Emicellulosa
xyloglucan
galactomannan
arabinoxylan
La parete della cellula vegetale
Cellulosa
Emicellulosa
xyloglucan
galactomannan
arabinoxylan
Homogalacturonan
Pectina
Rhamnogalacturonan
Ca2+-crosslinked
non-methylesterified
methylesterified
RG I
(galactan) (arabinan)
RG II
(boron-diester)
Da evidenziare…………………………….
•Legami H tra le microfibrille di cellulosa e emicellulosa
I gruppi COO- delle pectine consentono la formazione di
legami ionici con ioni Ca2+ e Mg2+
Sintesi della componente polisaccaridica
della parete cellulare
Le microfibrille di cellulosa sono sintetizzate da un
complesso enzimatico (detto rosetta) incluso nella
membrana plasmatica
Ciascuna rosetta contiene molte unità di cellulosa sintasi
UDP-glucosio è la
forma attivata del
glucosio usata dalla
cellulosa sintasi
Membrana
plasmatica
UDP-glucosio
deriva dal saccarosio
La cellula vegetale
I polimeri della matrice vengono sintetizzati nel Golgi e
secreti in vescicole nella parete
•Sintetizzati da enzimi (glucosiltrasferasi) legati alla
membrana del Golgi
Usi industriali dei componenti
polisaccaridici della parete cellulare
Es.
Cellulosa
------ Carta
Importanza della pectina nell’industria alimentare
Yogurt da
bere
Parete cellulare ------ Biocarburante
Nella parete, oltre ai polisaccaridi, ci sono le
proteine
•Proteine strutturali
•Proteine enzimatiche
Le proteine strutturali formano legami nella parete
•In generale, sono delle glicoproteine, ricche in
aminoacidi idrossiprolina, prolina, lisina o glicina.
PRP (proteine ricche in prolina)
GRP (proteine ricche in glicina)
AGP (proteine arabino galattaniche)
La quantità di queste proteine varia a
seconda del tipo cellulare, la fase di
sviluppo o stimoli ambientali, per es.
l’attacco di patogeni
ESTENSINA (HRGP)
• residui di idrossiprolina glicosilati (arabinosio)
• alcune serine glicosilate (galattosio)
• forma legami intermolecolari insolubile
•Sono idrofiliche e possono formare legami H
•NH3 della lisina può legarsi con COO- delle pectine
•Possono formare legami covalenti tra residui di
tirosina
FUNZIONI
• Rafforza la struttura della parete cellulare
• Resistenza a patogeni
Proteine enzimatiche: svolgono reazioni
necessarie per la modifica/adattamento della
parete cellulare agli stimoli di sviluppo e
ambientali
• Enzimi ossidativi – perossidasi
• Enzimi idrolitici – pectinasi, cellulasi
• Enzimi per l’estensione cellulare - espansine
• Inibitori proteici
Nella parete di una cellula che ha completato il
ciclo di crescita, oltre ai polisaccaridi e
proteine, c’è la lignina
Lignina
Polimero di composti fenolici,
specialmente fenilpropanoidi
(alcool cumarilico, alcool
coniferilico e alcool sinapilico)
Rinforza la parete cellulare
Aumenta la resistenza
all’attacco dei funghi/patogeni
.
Struttura della
lignina
La sintesi di lignina elimina H2O dalla parete e forma una trama
idrofobica che lega la cellulosa e previene l’estensione cellulare
Infine, nella parete è presente ………………..
H2O
La parete è molto idratata: 75-80%
Rende la parete flessibile ed estensibile
Anatomia della parete della
cellula vegetale
Lamella mediana:
•Strato più esterno
•unisce cellule adiacenti, prevenendo
possibili migrazioni cellulari
•Composta principalmente da pectine
Parete primaria:
•Depositata da cellule in accrescimento
•Sostanze pectiche 35%, emicellulose 25%, cellulosa 25%, proteine 1-8%
•Tutte le cellule vegetali hanno parete primaria e lamella mediana
Parete secondaria:
•si trova all’interno della parete primaria
•viene depositata dopo che l’espansione cellulare è completa
•funzione di supporto
•contiene lignina, responsabile della rigidità
Due tipi di pareti cellulari:
Tipo I: dicotiledoni
Tipo II: monocotiledoni
Vacuolo
Delimitato da una membrana semipermeabile a
singolo strato detta tonoplasto.
Funzioni:
1. Accumulo H2O, ioni inorganici, acidi organici,
enzimi, zuccheri, pigmenti, metaboliti secondari
Cipolla rossa: la colorazione è dovuta
ad un pigmento rosso presente nel
vacuolo che occupa circa il 90% del
volume cellulare
2. Accumulo proteine => Corpi proteici
3. Genera pressione di turgore
per la distensione cellulare
per portamento ortotropo delle piante
erbacee
La plasmolisi è il risultato della separazione del
citoplasma dalla parete cellulare a causa della perdita di
acqua
Plasmolisi di una cellula epidermica di Allium cepa dopo
aggiunta di nitrato di calcio.
Plasmodesmi
•Canali circondati dalla
membrana plasmatica che
mettono in comunicazione
citoplasmatica cellule
adiacenti.
Sono attraversati da un tubolo di ER (desmotubolo)
Cellula 1
Cellula 2
plasmalemma
desmotubolo
•Le molecole attraversano il plasmodesma nella regione
delimitata dal plasmalemma e dal desmotubolo
•Attraversato da molecole con dimensioni minori di 800
daltons
•Possono attraversarlo proteine virali di movimento (10
KDa!)
•Modelli di funzionamento: potrebbero aprirsi e
chiudersi con l’aiuto dell’ actina
Definizioni
Simplasto: il sistema continuo di
citoplasmi cellulari collegati dai
plasmodesmi
Apoplasto: il sistema continuo
di pareti cellulari e di spazi
aeriferi intercellulari dei tessuti
della pianta.
(Prof. Renato D’Ovidio) Tel: 0761 357323 ufficio; 0761-357228 laboratorio; email:
[email protected]
Alcune caratteristiche della cellula vegetale: parete cellulare, vacuolo, plasmodesmi.
Il trasporto dell’acqua e dei soluti nella pianta:
Il movimento dell’acqua dal terreno all’atmosfera: Importanza e caratteristiche dell’acqua;
Processi di trasporto dell’acqua: diffusione, flusso di massa e osmosi; Concetto del potenziale
idrico; Potenziale idrico; componenti del potenziale idrico; teoria della tensione-coesione e il
ruolo primario della traspirazione; stomi e regolazione stomatica.
La nutrizione minerale. Movimento delle sostanze attraverso la membrana plasmatica:
trasporto attivo e passivo; Proteine di trasporto: canali, carrier e pompe. Potenziale
elettrochimico. Potenziale di membrana.
Fotosintesi: La natura luce ; Spettro di assorbimento e spettro d’azione; reazioni alla luce e
reazioni del carbonio. Piante C4 e piante CAM. Il trasporto dei fotosintetati: definizione di
sorgente e pozzo. Caricamento e scaricamento del floema; Ipotesi del flusso da pressione.
Crescita e sviluppo: Gli ormoni vegetali: aspetti fisiologici delle attività ormonali. Auxine;
giberelline; citochinine; acido abscissico; etilene. Fotomorfogenesi; forme Pr e Pfr del
fitocromo; ruolo del fitocromo nella germinazione dei semi, nella percezione dell’ombra in
piante eliofile, e nella fioritura; fotoperiodismo; vernalizzazione.
Pianta e ambiente
Biotecnologie vegetali
