La cellula - dst.unisannio.it

Corso di Biologia
e
Sistematica Vegetale
Prof. C. Guarino
Libri di testo Consigliati
• BIOLOGIA DELLE PIANTE
Raven P.H., Evert R.F., Eichhorn S.E.-Zanichelli
• BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE DELLE
PIANTE
Buchanan B.B., Gruissem W., Jones R.L.,
Zanichelli
• APPUNTI DEL CORSO
Programma
1.
STRUTTURA DELLA CELLULA
• Struttura e funzioni della cellula vegetale
• Membrane cellulari
• La parete cellulare
• Vacuolo
• Mitocondri
• Plastidi
• Ribosomi
• Nucleo
• Reticoli endoplasmatici
• Citoscheletro
• Microscorpi
• CRESCITA, DIVISIONE E DIFFERENZIAZIONE DELLA CELLULA:
Ciclo cellulare
2.
Energia e Metabolismo
• Fotosintesi
• Respirazione cellulare
• Sintesi proteica
ISTOLOGIA E ORGANOGRAFIA
Aggregati cellulari
Tessuti meristematici
&
Tessuti definitivi
Apparato riproduttivo
Apparato vegetativo
Sistema Radicale
Fiore
Sistema del Germoglio
Fusto
Foglia
Seme
Frutto
LA SCIENZA DELLA SISTEMATICA DELLE PIANTE
• Cosa intendiamo per sistematica? Importanza della sistematica
• I sistemi di classificazione: basi storiche
• Dati tassonomici:caratteri strutturali e biochimici
• Metodi e principi della biosistematica
• Sistematica molecolare
• Evoluzione e diversificazione delle piante
• Il criterio filogenetico
• Panorama della filogenesi delle piante verdi
• Cenni sulle Pteridofite
• Evoluzione delle piante a seme
• Le Gymnosperme
• Rapporti filogenetici nelle Angiosperme
• Il docente proporrà i maggiori cladi di interesse sistematico per la
flora italiana
La cellula
vegetale
La vita ha origine quando
ha origine una cellula
Le cellule sono l’unità funzionale e strutturale di tutti gli organismi,
indipendentemente dalla loro appartenenza ad un regno specifico
Fin dai tempi dell’antica Greci, Aristotele aveva suddiviso gli organismi in
due regni:
regno Animale e Vegetale
Teoria supportata anche da C.
Linneo (1735, Naturalista) e
poi ampliata tenendo conto
anche le CATEGORIE: regno,
classe,
ordine,
famiglia,
genere, specie
I 5 Regni
La semplice divisione in due soli regni con maggiori studi non era
sufficiente, in quanto: al regno Vegetale appartenevano si gli
organismi autotrofi sia eterotrofi (come i funghi) sia cellule
eucariote sia procariote, con caratteristiche strutturali e
funzionali completamente differenti.
Teoria dei 5 regni
MONERE
FUNGHI
PROTISTI
PIANTE
ANIMALI
I 5 Regni
Il modello ad albero di Whittaker evidenzia la
comune origine e l’evoluzione di ogni regno in
tutte le forme viventi
Organismi eucarioti pluricellulari (differenti
per il loro modo di nutrirsi)
Organismi eucarioti per lo più unicellulari
Organismi unicellulari procarioti
Cellule eucariote e procariote
1
Differiscono soprattutto per la loro organizzazione interna
Cellule eucariote
Cellule procariote
♪ Cellule che costituiscono il
corpo
delle
piante, degli
animali e dell’uomo
♪ Cellule
che
costituiscono
principalmente i batteri
♪ Il materiale genetico si trova
aggregato all’interno di un
nucleo circondato di membrana
♪ Il materiale genetico è libero
nel citoplasma
♪ Il processo trascrizionale del
DNA in mRNA avviene nel
nucleo, poi trasportato nel
citoplasma dove avviene la
sintesi proteica
♪ Il DNA è concentrato ina
precisa regione del citoplasma
Cellule eucariote
Cellule procariote
2
♪ Dimensioni: 10-50 um
♪ Dimensioni: 1-5 um
♪ Cellule caratterizzate da un
nucleo, in cui è racchiuso il
materiale genetico e organuli
membranosi
deputati
a
specifiche funzioni (in numero
differente)
♪ Zone funzionali e non
♪ Alcune
cellule
posseggono
molteplici nuclei e sono dotate
di
mobilità
e
strutture
specifiche per tipologia di
organismo
♪ Sono cellule prive di organuli,
tranne i ribosomi er la sintesi
proteica
♪ Le funzioni cellulati sono
effettuate
da
complessi
enzimatici analoghi a quelli
delle cellule eucariote
Cellule eucariote vs procariote
Grandezze a confronto
Per poter osservare le più piccoli
componenti
dobbiamo
utilizzare
necessariamente i MICROSCOPI
Grandezze a confronto
MICROSCOPI
Cellula Animale
Cellula Vegetale
Sede
fotosintesi
clorofiliana
mettono in comunicazione
cellule vicine attraverso
le pareti cellulari non
continue
Parete Cellulare
conferisce maggiore
resistenza
della
Fanno
parte
del
sistema
endomembranoso
Cellula Vegetale
Come
poter
osservare piccole
unità di misure
Strutture
cellulari
principali
Microscopia
Microscopia ottica
Microscopia elettronica
SEM (Scanning Electron Microscopy)
TEM (Transmission Electron Microscopy)
Microscopia di sonda
AFM (Atomic Force Microscopy)
STM (Scanning Tunneling Microscopy)
MFM (Magnetic Force Microscopy)
M. Ottico vs M. Elettronici
Il m. ottico ha un potere di risoluzione di 0,2um ingrandimento
rispetto all’occhio umano di circa 500 volte (stabilito dal tipo di
lunghezza d’onda della luce) ed un ingrandimento di 1500 volte
Minore è la lunghezza d’onda maggiore è la
risoluzione
La più corta lunghezza d’onda della luce dello
spettro visibile è di circa 0,4um limite di
risoluzione della microscopia ottica
Caratteristiche strumentali
Potere di Risoluzione: consiste nella capacità di
distinguere due punti dello stesso oggetto
Ingrandimento: capacità di aumentare le
dimensioni di un oggetto osservato
Microscopio Ottico
Caratteristiche strumentali
Il m. ottico utilizza la luce visibile per illuminare gli oggetti e
lenti rifrattive (dette lenti sottili) per elaborare l’immagine e
renderla visibile all’occhio in forma ingrandita
La luce utilizzata viene anche
conosciuta come luce trasmessa in
quanto la formazione dell’immagine è
basata sul diverso assorbimento che
le radiazioni subiscono a seconda
dello
spessore
e
di
eventuali
colorazioni
Microscopio a contrasto di fase
Permette di osservare cellule e
tessuti a fresco ovvero senza
colorazione, fornendo un’immagine
dinamica, ottimale per lo studio di
colture cellulari
Limiti: non sono visibili i dettagli
Si basa siulla diversa diffrazione di
un’onda luminosa che investe un
oggetto trasparente alla luce ma che
presenta zone più chiare e zone più
scure,
fornendo
un’immagine
ingrandita nei toni del grigio
Ingrandimento simile al M.Ottico
Microscopio a fluorescenza
Può rilevare e localizzare molecole autofluorescenti o rese
fluorescenti mediante l’impiego di fluorocromi
La sorgente luminosa è costituita da una lampada a vapori di
mercurio o ad arco voltaico in quanto entrambe emettono luce
ricca di radiazioni ultraviolette
M. Elettronico a trasmissione
TEM
Utilizza come sorgente un fascio di elettroni emessi da un
filamento di tugsteno portato all’incandescenza, accelerati
grazie ad una notevole differenza di potenziale all’interno di
una colonna metallica
Preparazione
del
campione: deve essere
fissato, disidratato e
ridotto
in
sezioni
estremamente sottili
L’immagine
viene
impressionata su una
lastra fotografica
M. Elettronico a
trasmissione
TEM
Potere
di
risoluzione
è
di circa
0.2-0.1 nm
M. Elettronico a scansione
SEM
Il campione viene colpito con un fascio di elettroni e la
superfice del campione è in grado di emettere elettroni
secondari che colpiscono uno scintillatore che produrrà
fotoni. I fotoelettroni eccitati vengono raccolti da due tubi
catodici
Si
ottengono
immagini
tridimensionali del
campione
Ingrandimento
sensibilmente
inferiore al TEM
M. Elettronico a scansione
SEM
Microscopio confocale
Ha le caratteristiche sia dell’ottico sia dell’elettronico e i
campioni vengono analizzati utilizzando LUCE LASER
Consente analisi tridimensionale del campione
Immagini fluorescenti ed acquisite da una videocamera e
trasmesse ad un computer che le elabora e le costruisce
come immagini tridimensionali