Movimenti dell’acqua e dei soluti nella cellula vegetale
L’acqua si sposta in funzione dell’ energia potenziale in essa contenuta o Potenziale
idrico
Si sposta da una regione dove il potenziale idrico è maggiore a una dove è più basso
La differenza di energia potenziale fra lo stato iniziale e quello finale è convertita in
altre forme di energia (cinetica, termica , meccanica) es. cascata
Il potenziale idrico è misurato in termini di pressione richiesta per fermare il movimento
d’acqua (bar o Mpa)
Il potenziale idrico dell’acqua pura, alla pressione atmosferica e a livello del mare è
convezionalmente = 0
Nelle soluzioni il potenziale idrico dipende dall [] dei soluti.
>[ ] soluti < è il potenziale idrico dell’acqua
<[ ] soluti > è il potenziale idrico dell’acqua
Poiché l’acqua si sposta da una regione dove il potenziale idrico è maggiore a una
dove è più basso…..
…..nelle soluzioni le molecole di acqua si spostano da zone a minore [ ] di soluto a
quelle a maggiore [ ] di soluto
Il movimento dell’acqua e dei soluti nelle cellule avviene mediante due
meccanismi
Flusso di massa
Diffusione
Flusso di massa:
movimento globale di un fluido nella stessa direzione
scorrimento per la differenza di potenziale idrico
Diffusione:
movimento passivo dovuto alla presenza di un gradiente chimico
porta alla distribuzione uniforme di una sostanza
maggiore è il gradiente di [ ] più veloce sarà la ridistribuzione
raggiungimento alla fine di uno stato di equilibrio dinamico
Il concetto di diffusione non contraddice quello di potenziale idrico
Maggiore [ ] di soluto da un lato significa bassa [ ] di acqua nello stesso lato >
basso potenziale idrico> spostamento di molecole d’acqua verso tale lato.
Cellule e diffusione
O2 e CO2 (apolari) diffondono liberamente attraverso il plasmalemma
H2O sebbene polare passa + o- liberamente nel plasmalemma attraverso
aperture temporanee dinamiche nel bilayer fosfolipidico
La permeabilità del plasmalemma ad altri soluti polari è inversamente proporzionale
alla loro grandezza
La diffusione è la principale via attraverso cui i soluti si muovono nella cellula
Perché sia efficiente richiede basse distanze….
la principale limitazione all’aumento delle dimensioni cellulari
…. ed elevati gradienti di [ ] del soluto
Le cellule mantengono tali gradienti attraverso le loro attività metaboliche
Osmosi
Una membrana selettiva al passaggio di certe sostanze e non di altre è detta:
selettivamente permeabile
Soluzioni isotoniche: a uguale [ ] di soluto per unità di volume
Soluzione ipotonica: a < [ ] di soluto per unità di volume (> potenziale idrico)
Soluzione ipertonica: a > [ ] di soluto per unità di volume (< potenziale idrico)
Osmosi:movimento di acqua da una soluzione ipotonica a quella ipertonica
attraverso una membrana semipermeabile
L’aumento della quantità d’acqua nel
lato ipertonico genera una pressione
idrostatica nota come pressione
osmotica che controbilancia il
movimento netto dovuto al gradiente di
[]
Osmosi e organismi viventi
Il movimento dell’acqua attraverso il plasmalemma secondo il potenziale idrico genera
problemi cruciali agli organismi viventi
I caso:
)
potenziale idrico della cellula isotonico rispetto a quello dell’ambiente
stato di equilibrio dinamico
II caso:
potenziale idrico della cellula ipertonico rispetto a quello dell’ambiente
entrata di acqua nella cellula…..
nelle cellule animali prive di parete…emolisi
nelle cellule vegetali…..
espansione del plasmalemma contro la parete
generazione di una pressione idrostatica interna o
pressione di turgore
controbilanciamento della pressione di
turgore da parte di una pressione meccanica
della parete uguale e contraria detta
pressione di parete
il vacuolo è un organello che, a maturità, occupa
la quasi totalità dello spazio intracellulare di
ogni cellula vegetale
il vacuolo è delimitato da un’unica
membrana che viene definita
TONOPLASTO
III caso:
potenziale idrico della cellula ipotonico rispetto a quello dell’ambiente…
perdita di acqua dalla cellula…..
….distaccamento del plasmalemma dalla parete…..
……plasmolisi…
avvizzimento.
Funzione della pressione di turgore:
Sostegno per gli organi privi di strutture di supporto
Incremento del volume cellulare durante l’accrescimento per distensione
pressione di
turgore
la pressione di turgore è essenziale anche per la
distensione e l’accrescimento cellulare
il processo inverso è la
plasmolisi. Essa si determina
quando la cellula è posta in una
soluzione ipertonica
soluzione
ipertonica
le funzioni del vacuolo sono varie;
innanzitutto, contenendo principalmente
acqua e sali, esso permette alla cellula
vegetale di accrescersi rapidamente e di
poter assumere grandi dimensioni senza che
ciò vada a scapito dell’efficienza metabolica
in altre parole, la
cellula vegetale
accrescendosi non
altera il rapporto
superficie volume
il vacuolo, inoltre, può contenere
vari composti, sia nutrienti che
composti tossici
si possono accumulare
nel vacuolo sia
carboidrati che
proteine come anche
vari tipi di cristalli
il vacuolo viene utilizzato anche per
compartimentalizzare composti che, isolati, non
sono tossici, ma se dovessero interagire con altri
composti presenti nella cellula possono diventare
tossici
all’interno del vacuolo possono anche
trovarsi pigmenti idrosolubili
alcuni di questi sono gli
antociani
tali pigmenti virano di colore con il
variare del pH
il vacuolo svolge anche una funzione escretrice. Esso
può accumulare cataboliti sottraendoli in tal modo alla
cellula. tali sostanze, accumulandosi nel vacuolo,
svolgono anche un’azione deterrente verso gli erbivori
le cellule giovani contengono tanti piccoli
vacuoli che, a maturità, si fondono per
dare infine origine ad un unico grande
vacuolo
vacuolo
la biogenesi del vacuolo non è ancora chiara. Oggi prevale la
cosiddetta ipotesi GERL (Golgi, reticolo endoplasmatico e
lisosoma). Secondo tale ipotesi un sistema di membrane
tubulari, provenienti dall’ER e associate alla faccia trans del
Golgi si fonderebbero per dare origine ai vacuoli. Tale modello,
comunque, non esclude modelli alternativi
