BIOLOGIA SISTEMATICA VEGETALE (9cfu)
BOTANICA E FISIOLOGIA VEGETALE (5cfu)
www.sci.unisannio.it
Descrizione dell'insegnamento
• Il corso intende fornire allo studente la conoscenza degli
organismi vegetali per quanto riguarda la loro citologia,
organizzazione morfologica, riproduzione ed ecologia.
• Permetterà loro di affrontare l'argomento della distribuzione
spaziale e temporale degli organismi vegetali, e dei fattori
ambientali che ne influenzano lo sviluppo. Intende presentare il
problema delle relazioni filogenetiche tra i vari phyla.
Obiettivi
Alla fine del percorso lo studente dovrà conoscere
gli organismi vegetali per quanto riguarda la
loro citologia, organizzazione morfologica,
riproduzione ed ecologia.
Dovrà conoscere anche la distribuzione spaziale e
temporale degli organismi vegetali e i fattori
ambientali che ne influenzano lo sviluppo.
Dovrà aver chiare le relazioni filogenetiche tra i
vari phyla.
Il phylum (plurale phyla) è il gruppo tassonomico gerarchicamente inferiore
al regno e superiore alla classe.
Classificazione tassonomica
Dominio
Regno
Sottoregno
Superphylum
Phylum (o Tipo o Divisione)
Subphylum (o Sottotipo o Sottodivisione)
Infraphylum
Superclasse
Classe
Sottoclasse
Infraclasse
Superordine
Ordine
Sottordine
Infraordine
Superfamiglia
Famiglia
Sottofamiglia
Tribù
Sottotribù
Genere
Sottogenere
Specie
Sottospecie
Forma (zoologia) o Varietà (botanica)
per le piante, termina con -phyta (p.es. Bryophyta, Cycadophyta) che viene reso in italiano con la terminazione fite (Briofite, Cicadofite)
PERCHE’?
La biologia può essere considerata una scienza
adatta a soggetti dotati di spirito di avventura
perché osservare, esplorare, capire un
ambiente e le sue relazioni, le sue varietà di
forme di forme di vita è un avventura difficile
che, può essere anche portata in laboratorio,
dove è possibile osservare da vicino come
funzionano i sistemi viventi (gli organismi).
• Approcciare, le unità fondamentali della vita
nel mondo microscopico, le cellule, o nel
submicroscopico, i costituenti della vita, le
molecole.
La biologia del passato.
La biologia moderna.
• Riconoscere ed unificare i concetti e gli
argomenti della biologia, disponibili oggi.
• Studiare la vita a molteplici livelli, da quello
molecolare a quello cellulare, dal
microscopico al macroscopico come risulta
essere l’ambiente in cui viviamo: l’ecosistema
terrestre.
La biologia è una scienza multidisciplinare, che
richiede conoscenze di chimica, fisica,
matematica.
Richiede versatilità.
Indagine scientifica
La prassi scientifica, comprende
l’acquisizione di dati tramite
osservazioni e/o misure, la
formulazione di un’ipotesi e la
verifica di questa mediante il
meccanismo ipoteticodeduttivo.
Il grado di attendibilità di
un’ipotesi dipende dal livello di
ripetibilità delle osservazioni e
degli esperimenti.
Osservazioni
quesito
ipotesi
previsione
verifica
Introduzione
Ciascun vivente nasce, cresce, genera progenie a lui
simili e muore.
Tutto ciò rappresenta la più evidente manifestazione
della vita.
Perché un vivente può realizzare questi eventi ?
Tutti i viventi possiedono
delle caratteristiche comuni
Le proprietà della vita
Organizzazione
1
apparato
organo
tessuto
cellula
organulo
molecola
biosfera
ecosistema
comunità
popolazione
particelle
subatomiche
organismo
Tutti i viventi sono formati da materia,
organizzata in molecole, come i non viventi.
La composizione chimica del vivente è,
tuttavia, qualitativamente diversa rispetto a
quella dell'ambiente che lo circonda.
Le molecole dei viventi, inoltre, sono
organizzate
in
“impalcature”
che
costituiscono sistemi altamente complessi.
La vita è organizzata su più livelli
di complessità crescente
Le proprietà della vita
2
Capacità di trasformare
materia ed energia
Attraverso la nutrizione il cibo
Per mantenere la loro
particolare organizzazione i
viventi devono assumere
materia
e
“spendere”
energia.
L’energia è indispensabile
per trasformare la materia
in strutture viventi.
viene trasformato in materia vivente
Le proprietà della vita
3
Capacità di rispondere
agli stimoli
Un vivente può muoversi per
afferrare la preda, per sfuggire al
pericolo, o, come nel caso delle
piante, per “inseguire”la luce.
Un vivente è inoltre in grado di
trasformarsi per sopravvivere
anche in condizioni avverse
(evoluzione).
4
Un vivente è in grado di reagire
di fronte al pericolo
e di adattarsi ai cambiamenti ambientali
Adattamento
Le proprietà della vita
5
Capacità di moltiplicarsi
Qualsiasi organismo vivente è destinato presto o tardi a scomparire: con la
riproduzione la vita passa da un individuo all’altro, permettendo la
perpetuazione della specie.
La riproduzione consente di mantenere
la vita nel tempo
Riassumendo…
• Organizzazione
• Capacità di trasformare materia ed energia
• Capacità di rispondere agli stimoli
• Adattamento
• Capacità moltiplicarsi.
Il protoplasma
La materia vivente
Acqua, Sali e componenti
minerali
Amminoacidi e proteine
Acidi nucleici
Glucidi
Lipidi
Metaboliti secondari
L’ACQUA…la sorgente della vita
È il costituente
chimico più
abbondante della
materia vivente
Sembra semplice l’acqua...
Dal punto di vista chimico l’acqua è
un composto di idrogeno ed ossigeno
La sua molecola consiste
di due atomi di idrogeno e
un atomo di ossigeno
…ma non lo è
Sono state elencate almeno 37 anomalie dell’acqua,
cioè comportamenti anomali che l’acqua ha rispetto ad
altri composti chimicamente simili:
•alto punto di fusione
•alto punto di ebollizione
•alto punto critico
•alta tensione superficiale
•alta viscosità
•si contrae quando fonde
•la sua densità aumenta all’aumentare
temperatura (fino a 3.984 C)
•bassa compressibilità
•alto calore specifico
•…ecc…ecc……………
della
Le proprietà fisiche e
chimiche dell’acqua sono
straordinariamente complicate
e non ancora completamente
note e capite
Nel “range” delle Temperature ordinarie
sulla Terra (-40 C - +40 C )
Idrogeno e Ossigeno...
...sono dei gas
…ma se si legano
danno origine
ad un liquido
raffreddando il quale
si ottiene un solido
…nella cellula
È indispensabile per le attività
metaboliche della cellula, in
quanto le reazioni
enzimatiche avvengono in
un mezzo acquoso
L’idratazione varia a seconda degli organismi, può essere in forma :
Libera, rappresenta il 95% dell’acqua cellulare totale e serve come solvente per
ioni minerali e come mezzo disperdente delle macromolecole del
protoplasma.
Combinata, legata a proteine e zuccheri mediante legami idrogeno o altre forze
I sali inorganici
Sono presenti nella materia vivente dissociati in ioni.
I cationi più importanti sono:
Na+, K+, Ca++,Mg++;
gli anioni più importanti sono:
Cl-, SO4-, PO4-, CO3-, NO3-.
Alcuni metalli pesanti, come il ferro, sono presenti in piccola quantità.
Il manganese, il rame, il vanadio, lo zinco, il nichel, il molibdeno e lo stagno sono
presenti in piccolissime quantità che tuttavia sono indispensabili per il normale
svolgimento delle attività cellulari.
Proprietà fondamentale del protoplasma è che la concentrazione
dei diversi ioni all’interno della cellula è diversa da quella dei
liquidi interstiziali.
Per esempio, gli ioni K+ e Mg++, predominano nell’interno della cellula, mentre gli ioni Na+e
Cl-, sono soprattutto localizzati nei liquidi interstiziali.
Aminoacidi e proteine
Esistono decine di migliaia di diverse proteine.
In ciascun essere vivente esse svolgono funzioni fondamentali che nessun
altro tipo di molecola potrebbe svolgere.
Nella cellula catalizzano migliaia di differenti reazioni chimiche (Enzimi)
Permettono il passaggio selettivo di molecole attraverso la membrana (Canali
Ionici e Pompe).
Trasportano specifiche molecole sia nelle cellule che nei fluidi esterni
Attaccano selettivamente gli agenti esterni.
Regolano lo sviluppo e orchestrano il funzionamento dell’intera cellula
Hanno funzione strutturale sia all’interno della cellula (citoscheletro) che al
di fuori.
Fungono da messaggeri chimici (Ormoni)
Presiedono al movimento sia all’interno della cellula (cilia, trasporto
assoplasmatico) sia a livello di sistema.
Struttura chimica delle proteine
Ciascuna proteina è un polimero costituito da una
serie di componenti di base, gli aminoacidi legati tra
loro
Sono
praticamente
gli stessi in
tutti i viventi
Esistono circa 20 diversi aminoacidi legati tra loro
con un legame (che si chiama legame peptidico)
Ciascuna proteina e costituita da un numero variabile
di aminoacidi.
Le più piccole sono costituite da pochi aminoacidi (in realtà
quelle più piccole vengono chiamate polipeptidi)
Arginina
valina
triptofano
Lisina
Alanina
valina
Prolina
triptofano
valina
Le più grandi possono essere costituite anche da 5.000
aminoacidi
Proteine
Ciascuno dei 20 aminoacidi ha:
una parte comune agli altri e una parte che è specifica per
quell’aminoacido
H
NH2-C-COOH
R
È la porzione
dell’aminoacido che serve a
formare il legame peptidico
(con gli altri aminoacidi)
Residuo aminoacidico
Chiamato anche con i termini:
Catena laterale
Gruppo R
Il residuo aminoacidico nei 20
aminoacidi differisce per il numero
di atomi di C e per la presenza di
gruppi funzionali
Esso fornisce proprietà diversa a
ciascuno dei 20 aminoacidi
I 20 aminoacidi differiscono tra loro in quanto:
I residui sono carichi oppure elettricamente neutri
I primi possono avere carica positiva o negativa
Alcuni hanno residui idrofobici mentre altri hanno residui polari
I residui hanno ingombri molto diversi
Alcuni residui hanno gruppi funzionali peculiari
Questa differenza nelle caratteristiche dei Residui Aminoacidici
determina sia la struttura tridimensionale della proteina che le
sue funzionalità
I venti aminoacidi
Elettricamente carichi
ES: L’acido glutammico o glutammato
ES: L’Istidina
Proteine
Polari ma non carichi
Aminoacidi particolari
Idrofobici
Proteine
Proteine
Il legame peptidico
La
porzione
comune
ad
ogni
aminoacido è costituita da un C cui
sono legati il gruppo R, un idrogeno
e due gruppi funzionali:
un gruppo aminico
H
NH2
NH2
un gruppo carbossilico
C
R
COOH
Il legame peptidico è un legame
covalente e si forma tra il gruppo
aminico NH2 di un aminoacido e il
gruppo carbossilico COOH dell’altro
H
NH2-C-COOH
R
H
NH2-C-COOH
R
COOH
R
R
R
R
Proteine
E’ utile definire 2 angoli torsionali:
• : rotazione intorno a C -N
• : rotazione intorno a C -C’
In una proteina sono individuabili 4 livelli strutturali:
1.
Struttura primaria = sequenza lineare di aminoacidi
2.
Struttura secondaria = struttura locale della catena ( -elica, -sheet, …)
3.
Struttura terziaria = struttura 3D globale
4.
Struttura quaternaria = disposizione spaziale di subunità diverse
Acidi Nucleici
Gli acidi nucleici rivestono un ruolo importante.
PERCHE’?
Sono presenti in tutti gli organismi viventi
Portano l’informazione genetica e quindi
sono depositari dei caratteri ereditari
e dirigono le sintesi proteiche della cellula
Cosa sono?
Sono biomolecole formate da C, H, O, N,
P organizzati in catene di nucleotidi,
infatti questo tipo di macromolecola è
la più complessa che ci sia.
I due tipi di acidi nucleici più importanti
e conosciuti sono il DNA (acido
desossiribonucleico) e l’RNA (acido
ribonucleico).
Nucleotidi
Il nucleotide è l’unità di base degli acidi nucleici, esso è formato
dall’acido fosforico (H3PO4 ),
da un monosaccaride pentoso che è il ribosio (C5H10O5) per l’RNA
ed è invece il deossiribosio (C5H10O4) per il DNA
e infine da basi azotate che sono adenina, guanina, citosina, uracile per l’RNA e
da adenina, guanina, citosina, timina per il DNA.
Come sono legate queste molecole tra di loro negli acidi nucleici?
Gli acidi nucleici, sono formati
dall’associazione secondo un ordine
specifico (sequenza o struttura primaria)
di numerosi mononucleotidi
appartenenti a 4 classi diverse che,
differiscono appunto per la base purinica
e pirimidinica.
Nel nucleotide, la molecola di
pentosio lega lateralmente la
base purinica o pirimidinica con
l’atomo di carbonio in posizione
1’ e, con l’atomo di carbonio in
posizione 3’ o 5’ l’acido
fosforico.
Catena nucleotidica
L’acido fosforico collega i nucleosidi mediante
legami diestere-fosforici tra il C in 3’ del
pentoso di un nucleoside e l’atomo di C in 5’
del pentoso del nucleoside contiguo.
In questo sono utilizzati 2 dei gruppi acidi dell’acido fosforico;
il gruppo acido rimanente può essere utilizzato per formare
legami ionici con proteine basiche.
Questo gruppo acido libero è responsabile della basofilia degli
acidi nucleici.
La molecola di pentosio lega lateralmente con l’atomo di
carbonio in posizione 1’ la base purinica o pirimidinica
Catena nucleotidica
Una lunga serie di nucleotidi si
possono associare in questo
modo a formare una catena
polinucleotidica, con un
orientamento caratteristico.
La catena è costituita da uno
scheletro di residui fosforici e
pentosici alternati dal quale si
irradiano lateralmente le basi
puriniche e pirimidiniche
Dove sono?
Nella cellula procariotica
Il materiale genetico si trova sotto forma di una grossa molecola di
DNA circolare, cui sono debolmente legate varie proteine.
La molecola è chiamata cromosoma ed è localizzato in una
regione detta nucleoide.
Nella cellula eucariotica
Il DNA è lineare, strettamente associato a speciali proteine(gli istoni) e
forma numerosi complessi cromosomici.
Sono contenuti in un organulo, il nucleo, che li mantiene separati
dagli altri componenti cellulari.
Inoltre è presente un DNA mitocondriale circolare, ed in
particolare nelle cellule vegetali, un DNA cloroplastico.
Struttura del DNA
Nel 1953 in seguito agli studi
di diffrattometria di
Wilkins e Franklin, i due
futuri premi Nobel,
Watson e Crick, proposero
un modello spaziale di
struttura del DNA
(struttura secondaria) che
meglio di ogni altro spiega
le proprietà fisicochimiche e biologiche del
DNA.
Il DNA è composto da 2 catene
polinucleotidiche affrontate, che
decorrono in direzione opposta e
sono avvolte a spirale a formare una
doppia elica.
Le due catene sono collegate tra di loro
mediante legami ad idrogeno fra le
basi affrontate.
I 2 assi laterali sono formati da
residui fosforici e di deossiribosio
alternati e da una porzione interna
costituita dalle basi appaiate.
Ciascuna catena termina ad un’estremità con l’atomo di carbonio in posizione 3’ del
pentosio libero, cioè non impeganto nel legame diestere-fosforico, ed alla estremità
opposta con l’atomo di carbonio libero in posizione 5’.
Le 2 catene sono di polarità opposta(antiparallele), quindi l’estremità 3’ di una catena
si affronta all’estremità 5’ della catena complementare.
Legame Guanina-Citosina
Legame Adenina-Timina
Da cosa è formato l’RNA?
La struttura primaria, cioè
la sequenza dei
nucleotidi, dell’RNA
contiene RIBOSIO al
posto del desossiribosio
ed uracile invece di
timina.
Struttura secondaria dell’RNA
Le molecole di RNA
sono costituite da una
singola catena
polinucleotidica.
Questa catena può
ripiegarsi su se stessa e
costituire segmenti a
doppio filamento,
mantenuti da ponti ad
idrogeno tra basi
appaiate.
Classi di RNA + importanti
mRNA
rRNA
Porta l’informazione
per le sintesi proteiche
dal DNA ai ribosomi;
Si associa a proteine forma organuli
submicroscopici presenti nel
citoplasma, i ribosomi che sono la
sede delle sintesi proteiche della
cellula;
tRNA
Trasferiscono sui ribosomi gli
aminoacidi attivati corrispondenti
ai messaggi contenuti nell’mRNA.
Altri tipi di RNA sono:
Catalytic RNAs (cRNA): catalizzano molte reazioni nel
citoplasma della cellula.
Small Nuclear RNA (snRNA): I snRNAs hanno vai ruoli nei
processamenti, come lo splicing (la rimozione degli introni
dall'hnRNA), la regolazione dei fattori di trascrizione o della
stessa RNA polimerasi II (B2 RNA) o il mantenimento dei
telomeri.
Small Nucleolar RNA (snRNA): ce ne sono circa 100 e si
trovano nel nucleolo dove sono coinvolti in molte funzioni
inclusa quella di costruzione dei ribosomi.
La molecola di ATP
I nucleotidi liberi rivestono un ruolo
importante come blocchetti da
costruzione, ma quando vengono
modificati, in seguito all’aggiunta di 2
gruppi fosforici, diventano i trasportatori
dell’energia che serve alla cellula per
numerosi processi e reazioni.
L’energia presente nei nucleotidi modificati, è
immediatamente disponibile.
Il principale trasportatore dell’energia è
rappresentato dall’ATP, che con l’idrolisi dei suoi
legami deboli, fornisce immediatamente energia.
Glucidi dal greco "glucus" che significa dolce
I carboidrati o idrati di carbonio appartengono a 3 classi:
Monosaccaridi o zuccheri semplici che possono essere a
• 3 atomi di carbonio, triosi
• 5 atomi di carbonio, pentosi
6 atomi, esosi
7 atomi di carbonio, eptosi.
Disaccaridi, costituiti da 2 monosaccaridi ad anello, legati
con legame glicosidico ( un ossigeno centrale legato
covalentemente a 2 atomi di carbonio).
Polisaccaridi, formati dalla condensazione di molte
molecole di monosaccaridi con la perdita
corrispondente di molecole di acqua. Sono quindi
polimeri di monosaccaridi.
È una condivisione di e- tra
atomi, in modo tale che ogni
atomo abbia un guscio di valenza
completo
I polisaccaridi più importanti sono il glicogeno, l’amido, la cellulosa.
Il glicogeno e l’amido sono sostanze di riserva, rispettivamente
nelle cellule animali e vegetali.
Il glicogeno è un omopolimero ramificato del
glucosio con legami α(1,4) e ramificazioni con legame
α -(1,6) presenti ogni 8-10 residui
La cellulosa, polisaccaride insolubile, è
presente nelle cellule vegetali dove costituisce
l’elemento chimico più importante nella
struttura della parete cellulare esterna.
L’amido, carboidrato di riserva, dove le
subunità di a-glucosio, sono unite da
legami α-1-4, ha tutte le unità ripetitive
orientate nella stessa direzione.
Ogni unità ripetitiva di β-glucosio, della catena principale è ruotata di
180 rispetto all'unità che la precede, formando legami b1-4
I lipidi dal greco lipos-grasso
•A differenza delle proteine, degli acidi nucleici e dei polisaccaridi, I LIPIDI non sono
polimeri composti di monomeri con proprietà simili come amminoacidi, nucleotidi,
o monosaccaridi.
•Piuttosto, i lipidi hanno una comune proprietà fisica: essi sono insolubili in acqua e
solubili in solventi organici.
•Due delle maggiori funzioni dei lipidi sono di servire come
•Forma di deposito di energia
•La base strutturale delle membrane cellulari.
•Molte molecole lipidiche sono molecole anfipatiche: esse contengono
un gruppo di testa polare ed una coda apolare.
In un solvente acquoso le molecole dei
lipidi si associano per mezzo delle
interazioni di Van der Waals per
formare strutture sovramolecolari
quali monostrati, micelle, doppiostrati
o vescicole.
I lipidi
Sono sostanze organiche insolubili in acqua e, sono un'importante fonte di energia
per la cellula.
La base chimica è rappresentata da acidi grassi a catena più o meno lunga (acido
acetico, acido butirrico, acido propionico…fino agli acidi stearico e palmitico a
oltre 10 atomi di carbonio) esterificati.
in ogni reazione di formazione del legame, si forma 1 molecola d’acqua quando un
gruppo ossidrilico dell’alcool reagisce con il gruppo carbossilico di un acido grasso
Acido
acetico
esterificazione è la reazione di preparazione di un estere per reazione tra un
alcol ed un acido. La reazione fu scoperta e messa a punto dal premio
Nobel Hermann Emil Fischer nel 1895
I triacilgliceroli - noti come trigliceridisono costituiti da glicerolo(alcool a 3
atomi di cabonio con 3 gruppi -OH) unito
a 3 acidi grassi (catena idrocarburica non
ramificata alla cui estremità si trova un
gruppo carbossilico-COOH).
Non contengono gruppi polari, quindi
poste in acqua, tendono a
raggrupparsi(idrofobia).
Acidi grassi: saturi o insaturi?
Le proprietà fisiche di un
grasso sono determinate
dalla lunghezza delle
catene di atomi di
carbonio degli acidi grassi
e dal grado di saturazione.
Saturo- non ci sono doppi legami
tra gli atomi di Carbonio della
sua molecola.
Insaturo- quando gli atomi di
Carbonio della molecola di Si ripiegano, quindi maggiore ingombro; si
acido grasso sono unite da abbassa il punto di fusione del grasso e quindi
doppi legami.
essi hanno la tendenza ad essere liquidi a T
ambiente.
Fosfolipidi
I fosfolipidi, sono molecole caratterizzate dal fatto di avere un’estremità
idrofoba ed una idrofila. Hanno un importante ruolo strutturale
soprattutto nelle membrane cellulari.
Testa
idrofila
Coda
idrofoba
Cutina Suberina Cere
Sono dei lipidi che fanno parte dei componenti strutturali della parete cellulare di molte
piante. Formano una matrice dove si trovano incluse le cere, composti lipidici a
lunga catena.
Le cere insieme alla cutina ed alla suberina formano delle vere e proprie barriere che
impediscono la perdita, in particolare dell’acqua, dalle superfici vegetali.
La suberina è il principale componente delle pareti delle
cellule del sughero, di quelle cellule, cioè, che formano
lo strato più esterno della corteccia. Al micr.
Elettronico, le pareti suberificate, hanno un aspetto
lamellare, dove le bande chiare sono costituite da cere,
le scure da suberina.
Le pareti esterne delle cellule
epidermiche, delle foglie e dei
fusti, sono spesso ricoperte da 1
strato di cuticola, che è cera
racchiusa nella cutina (cera
cuticolare) questa è spesso
ricoperta da uno strato di cera
epicuticolare (es lucida una mela).
Foglia di Eucalyptus
cloeziana in cui si
osservano depositi
epicuticolari di cera.
Metaboliti secondari
Nelle piante è possibile trovare altre biomolecole di solito in bassa
percentuale, che hanno un ruolo importante: metaboliti
secondari.
Sono indicati anche come composti allelochimici e
micromolecolari, data la limitata grandezza delle loro
molecole; non sono esclusivi dei vegetali e, non sono necessari
per le funzioni cellulari generali, ma sono importanti
ecologicamente per la pianta.
La loro produzione richiede un dispendio energetico da parte
della pianta, quindi vengono accumulati in specifiche parti
della pianta.
Alcaloidi
Morfina, nicotina, teofillina, caffeina, atropina, colchicina….ce ne
sono circa 6500…
Metaboliti secondari delle piante, sono sostanze metabolicamente
attive nelle piante superiori e la loro biosintesi e il loro catabolismo
giocano
un
importante
ruolo
nell'ecologia
e
nella
fisiologia
vegetale. Recentemente sono stati isolati anche in animali, insetti,
batteri, funghi e muschio.
Sono inoltre tra i più antichi farmaci e tuttora rivestono una
grande importanza nella medicina moderna.
Anche nel campo della fisiologia delle piante lo studio degli alcaloidi
è importante sia per capire quali siano le loro esatte funzioni nelle
piante, sia come aiuto tassonomico.
Non esiste ad oggi una definizione soddisfacente e completa di alcaloide ma
in genere si classificano come:
veri alcaloidi, sono quei composti che sono basi azotate organiche,
usualmente eterocicliche, di origine vegetale, elaborate da amminoacidi,
con limitata distribuzione e con attività farmacologica. Esistono numerose
eccezioni a questa definizione, cioè alcaloidi neutri, prodotti da funghi
come la Claviceps purpurea, di origine animale
pseudoalcaloidi o criptoalcaloidi sono quei composti che non sono
derivati da amminoacidi (alcaloidi steroidei e terpenici)
protoalcaloidi sono quei composti che hanno l'atomo di azoto in una
struttura aciclica e non sono basici (efedrina);
genalcaloidi si definiscono quei derivati che sono N-ossidi di
(genatropina, geneserina, genostricnina).
alcaloidi
Gli alcaloidi sono comunemente:
sostanze quaternarie (contenenti carbonio, idrogeno, ossigeno ed
azoto)
solide, cristallizabili, mentre si possono avere anche derivati
ternari (privi di ossigeno) in genere liquidi, volatili ed odorosi
(nicotina, sparteina, coniina) e qualche composto quinario.
idrosolubili si accumulano nei vacuoli e non sono reperibili nei
tessuti morti;
presenti in svariati organi della pianta: radici, corteccia, foglie,
frutti, semi, steli, ecc., anche se principalmente sono
concentrati nei semi.
incolori
basici con pKb compreso tra 6-12 ma principalmente concentrato
tra 7-9.
difficilmente si trovano allo stato libero, ma sono per lo più
salificati.
Correntemente il numero di alcaloidi conosciuti è di circa 100.000
principalmente derivati dalle Angiosperme, da funghi e da animali.
Nel regno vegetale la loro distribuzione è piuttosto ampia infatti in 34
ordini su 60 (circa il 40% delle famiglie e il 9% dei generi) sono state
riscontrate specie che producono alcaloidi.
Le più importanti famiglie sono:
Amarillidaceae,
Compositae,
Lauraceae,
Papaveraceae, Rutaceae e Solanaceae.
Leguminosae,
Liliaceae,
CLASSIFICAZIONE
chimica che si basa sull'uso della struttura chimica più semplice alla
quale gli alcaloidi possono essere ricondotti;
botanica che si basa sulla loro provenienza botanica, cioè sulla
famiglia di appartenenza;
chemiotassonomica che si basa contemporaneamente su criteri
botanici morfologici classici e su criteri chimici; nasce dalla
considerazione che la distribuzione degli alcaloidi nelle piante è
strettamente correlata a strutture citologiche ed anatomiche simili;
biosintetica che si basa sull'identificazione dell'amminoacido o il
composto da cui derivano;
farmacologica che si basa sulla loro principale azione
farmacologica.
RUOLO BIOLOGICO NELLE PIANTE
Non è ancora chiaro quali siano il ruolo biologico degli alcaloidi e
perché vengano prodotti. Alcune delle motivazioni, che meglio lo
spiegano, sono:
difesa chimica contro attacchi di predatori;
riserva di azoto;
prodotti finali del metabolismo e/o prodotti di rifiuto;
regolatori di crescita.
La cellula : espressione minima della vita
Tutti gli esseri viventi sono costituiti da una o più cellule: è la
cellula la più piccola porzione organizzata di materia che possiede
le caratteristiche della vita.
si autoregola
scambia materia
ed energia
CELLULA
con l’ambiente
si può evolvere
si riproduce
