BOTANICA

Capitolo 1

Introduzione

Capitolo 2

Carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, fosforo, zolfo.

CHNOPS

Le molecole organiche contengono carbonio.

Peso secco degli organismi

4 molecole sono le principali:

· Carboidrati (contengono zuccheri)

· Lipidi (acidi grassi)

· Proteine (aminoacidi) (NS)

· Acidi nucleici (nucleotidi DNA e RNA) (NP)

Carboidrati

Sono le molecole fondamentali della riserva energetica.

Si dividono in:

· Monosaccaridi (zuccheri singoli e semplici)

· Disaccaridi (due molecole di zuccheri)

· Polisaccaridi (molti zuccheri) cellulosa, amido.

Monosaccaridi

(CH₂O)_n

Il glucosio è trasportato nel sistema circolatorio di esseri viventi.

Disaccaridi

Saccarosio=glucosio + fruttosio

Trasportato dalle foglie verso le altre parti della pianta.

Sintesi per deidratazione: glucosio e fruttosio si uniscono e si crea una molecola di acqua.

Idrolisi: glucosio e fruttosio si separano e hanno bisogno di acqua, crea energia.

Polisaccaridi

Hanno funzione di riserva. Sono monosaccaridi uniti tra loro in catene lunghissime.

L'amido si divide in due tipi:

· Amilosio, molecola non ramificata (granuli)

· Amilopectina, molecola ramificata

Ad esempio Glicogeno è il più ramificato della Amilopectina.

I polisaccaridi sono importanti composti strutturali: formano la cellulosa, che è il principale componente della parete cellulare. Il legno è composto per il 50% da cellulosa.

Differenza tra amido e cellulosa:

L'amido è una lunga catena che può avere ramificazioni

La cellulosa è una griglia di glucosio alternativamente rovesciata a formare una maglia.

Lipidi

Grasso, Oleosi, insolubili in acqua. Sono molecole di riserva energetica, ma anche in funzione strutturale come fosfolipidi (per membrane) e cera.

Grassi e oli sono trigliceridi che immagazzinano energia. Ad esempio le olive hanno olio di semi e frutti.

Grassi e Oli 9,1Kcal/gr

Carboidrati 3,8Kcal/gr

Proteine 3,1Kcal/gr

Temperatura ambiente
Grassi	Solidi
Oli	liquidi

Saturo: quando non vi sono doppi legami tra atomi di C della sua molecola

Insaturo: quando ci sono C uniti da doppi legami.

I fosfolipidi sono trigliceridi modificati e sono usati come componenti delle membrane, creando un doppio strato fosfolipidico.

Cutina, suberina e cera sono lipidi che formano barriere contro la perdita di acqua.

La CUTICOLA è uno strato di cera che sta sulle foglie.

La suberina è il principale componente delle pareti delle cellule del sughero.

Gli STEROIDI stabilizzano le membrane cellulari e svolgono una funzione ormonale.

Gli steroidi hanno 4 anelli idrocarburi ad anello. Stabilizzano le code dei fosfolipidi.

Proteine

Rappresenta il 50% del peso secco di un essere vivente. Sono composte da aminoacidi.

Le proteine stanno principalmente nei semi.

Gruppo amminico NH₂⁺, gruppo carbossilico COOH^-, e un atomo di idrogeno H (interno a R), tutti legati ad un atomo di C centrale.

· Struttura primaria: sequenza degli amminoacidi

· Struttura secondaria: struttura elicoidale o a foglietto ripiegato

· Struttura terziaria: si ripiega l’elica e mediante legami del gruppo polare R

· Struttura quaternaria:

Acidi nucleici

· Adenina

· Guanina

· Citosina

· Timina

Metaboliti secondari

I metaboliti sono molecole prodotte dalle piante.

· Primari: sono indispensabili alla vita della pianta (zuccheri, aminoacidi, proteine, acidi nucleici).

· Secondari: importanti per la sopravvivenza e la propagazione della pianta. Possono essere usati come sostanze di difesa contro gli erbivori, come protezione solare, come dispersori di polline. Sono conservate principalmente nei vacuoli delle cellule.

I metaboliti secondari si dividono in:

ALCALODI - hanno effetto fisiologico e psicologico sugli uomini, Ad esempio la morfina è un analgesico e sedativo. Oppure anche caffeina, cocaina, nicotina, atropina.

Caffeina: eccitante

Nicotina: sintetizzata nelle radici e trasportata nelle foglie

Atropina: stimolante cardiaco, dilata le pupille, antidoto da gas nervino.

TERPENOIDI - se ne conoscono circa 22000 tipi. Ad esempio idrocarburo isoprene C₅H₈, prodotto dai Cloroplasti. Diterpene tassolo, che è un anticancerogeno. Gomma - viene dal lattice di hevea brasiliana (euforbiacee). Glicosidi cardiaci, viene dalla Digitale.

COMPOSTI FENOLICI:

Comprendono i flavonoidi, tannini, lignine, acido salicilico. Hanno il gruppo ossidrilico (OH) legato ad un anello aromatico.

· Flavonoidi sono pigmenti idrosolubili, sono nei vacuoli, si dividono in:

o Antocianine

o Flanoni

o Flavonoli

· Tannini, si trovano nelle foglie e nei vacuoli. Sono un deterrente per gli erbivori.

· Lignine, sono nelle pareti cellulari. Sono dei polimeri formati da 3 monomeri:

o alcol p-cumarilico,

o alcol coniferilico,

o alcol sinapilico.

Cambiano in quantità a seconda se si trovano in angiosperme, gimnosperme, graminacee. La funzione della lignina è conferire forza e durezza. Le pareti non lignificate resistono a forze di tensione. Le pareti lignificate permettono lo sviluppo in altezza e dei rami e hanno forze di compressione. Rende anche impermeabile una parete favorendo il trasporto verso l'alto dell'acqua nelle cellule dello xilema e resiste alla pressione dell'acqua.

· Acido salicilico - principio attivo dell’aspirina, ha proprietà analgesiche, proviene dalla corteccia del salice. È essenziale per la SAR Resistenza Sistematica Acquisita, per le risposte ai patogeni, batteri e virus, funghi.

Capitolo 3

CELLULE

Ciascuna cellula viva è una unità autonoma, delimitata da una membrana esterna, la MEMBRANA PLASMATICA o PLASMALEMMA.

Controlla il passaggio di materiali dall'esterno all'interno e viceversa.

I Protoplasti di cellule contigue rimangono interconnessi da canali citoplasmatici I PLASMODESMI.

Esistono due diversi tipi di organismi:

· Procarioti (privi del nucleo)

· Eucarioti (con un vero nucleo)

Procarioti, letteralmente prima del nucleo, si dividono in:

· archea

· batteri

Non hanno nucleo, Il DNA è circondato da un involucro membranoso e si trova in una regione detta nucleotide.

La membrana plasmatica svolge varie funzioni:

· Separa il protoplasto dall'esterno

· Media il trasporto di sostanze tra interno ed esterno

· Coordina la sintesi e l'assemblaggio delle microfibrille di cellulosa sulle pareti

· Rivela e facilita le risposte ai segnali ormonali

· Parete cellulare

o Lamella mediana

o Parete primaria

o Parete secondaria

o Plasmodesmi

· Protoplasto

o Nucleo

§ Involucro nucleare

§ Nucleoplasma

§ Cromatina

§ Nucleolo

o Citoplasma

§ Membrana plasmatica

§ Citosol

§ Organelli

· Plastidi (2 membrane)

· Mitocondri

§ Organelli

· Perossiformi (1 membrana)

· Vacuoli (tonoplasto)

§ Endomembrane

· Reticolo endoplasmatico

· Apparato di Golgi

· Vescicole

§ Citoscheletro

· Microtubuli

· Filamenti di actina

§ Ribosomi

§ Corpi oleosi

IL NUCLEO

È la struttura più evidente

Ha due funzioni:

· Controlla lo svolgimento delle attività della cellula, determinando quali molecole proteiche vanno prodotte

· Racchiude le informazioni generiche (genoma nucleare)

NB: esiste anche il DNA plastidiale e il DNA mitocondriale

Il nucleo ha una doppia membrana (involucro nucleare)

Presenta un gran numero di pori circolari, per gli scambi tra interno ed esterno.

Nel nucleoplasma si trova la CROMATINA (filamenti di DNA)

· Aploide n

· Diploide 2n

· Poliploidi nn

Nel nucleo c'è RNA, DNA, e si formano i ribosomi.

I ribosomi si formano nel citosol e sono i siti di sintesi delle proteine, sono piccole particelle.

I ribosomi sono i siti in cui gli amminoacidi si legano a formare le proteine.

I ribosomi attivamente coinvolti a formare proteine si chiamano POLISOMI.

Cloroplasti

I cloroplasti sono i siti della fotosintesi, contengono clorofilla e pigmento e carotenoidi.

Si dispongono in base alla luce.

Nel Cloroplasto c'è lo STROMA, formato da GRANA, e da TILACOIDI STROMATICI.

Di solito ci sono granuli di amido che rappresentano il nutrimento di riserva in caso non ci sia fotosintesi per almeno 24 Ore.

Cloroplasti si duplicano per scissione binaria.

Qui avviene la fotosintesi (energia luminosa e anidride carbonica formano i carboidrati).

Cromoplasti

Contengono pigmenti ma sono privi di clorofilla. Sono i responsabili dei colori dei fiori.

Leucoplasti

Sintetizzano amidi. Accumulano oli e proteine.

Proplastidi

Sono i precursori degli altri Plastidi. (Cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti).

Si trovano nelle cellule meristematiche delle radici e dei germogli. I plastidi contengono corpi prolamellari che si chiamano EMOPLASTI.

Mitocondri

Delimitati da due membrane. Membrana interna è introflessa e forma delle creste.

I mitocondri sono i siti della RESPIRAZIONE.

La respirazione libera energia da molecole organiche il suo trasferimento a molecole ATP (fonte di energia delle cellule Eucariote).

Sono il numero da 100 a 1000 in base al loro fabbisogno di ATP. Oltre alla respirazione sono coinvolti in altri processi: biosintesi di amminoacidi, di vitamine, di acidi grassi.

Sono in costante movimento, nuotano, si contraggono, si spostano, si fondono, si dividono. Si raccolgono dove richiedere energia, trasportano sostanze. Si dispongono aderenti al Plasmalemma. Sono semiautonomi, provvedono alla sintesi delle proteine in autonomia. La membrana interna ha una matrice che racchiude DNA, RNA, proteine, piccoli ribosomi, e vari soluti. Sono i precursori delle cellule eucariote.

Tutti gli attuali eucarioti contengono mitocondri e tutti gli eucarioti autotrofi contengono anche cloroplasti. Entrambi gli organelli sembra siano stati acquisiti mediante eventi simbiotici indipendenti. (SIMBIOSI).

Perossisomi

Anche detti microcorpi, sono a membrana singola. Sono organelli che hanno matrice interna e granulare che contiene proteine, talvolta cristalline.

Si autoduplicano (non hanno però nel DNA né ribosomi) impastando il materiale che gli serve. Hanno ruolo importante nella foto respirazione (si consuma ossigeno e libera CO2) il contrario della fotosintesi.

Altri perossisomi sono i GLIOSSISOMI, hanno gli enzimi che convertono i grassi di riserva il saccarosio.

Vacuoli

Hanno una membrana vacuolare chiamata TONOPLASTO che deriva dal Golgi.

Insieme ai plastidi delle pareti cellulari costituiscono la differenza tra la cellula animale e la cellula vegetale.

Molti vacuoli sono ripieni di succo cellulare (acqua più altre sostanze che variano a seconda del tipo di pianta, di organo, di cellula, di sviluppo). Hanno anche altre sostanze tipo ossalato di calcio che può precipitare in cristallo. I vacuoli non sintetizzano le molecole che accumulano ma le ricevono da fuori. Una cellula vegetale immatura ha tanti piccoli vacuoli che con il tempo si uniscono in un singolo vacuolo. Nella cellula matura può arrivare ad una grandezza anche del 90% della cellula stessa, essendo così grandi creano una pressione interna alla cellula (pressione di turgore) che conferisce rigidità ai tessuti. Possono contenere zuccheri, acidi organici, e nei semi anche proteine di riserva. Sottraggono elementi dal citoplasma e assorbono nicotina e tannino. Hanno i pigmenti di colore blu, viola, porpora e rosso (antocianine), che sono solubili e perciò disciolte nel succo vacuolare. Colorano fiori e foglie. Altrimenti ci sono i carotenoidi presenti nel cloroplasto che sono più gialli o arancio. si evidenziano in inverni freddi e soleggiati. Hanno anche poteri digestivi, nella degradazione e riciclaggio di altri organelli che muoiono.

Reticolo endoplasmatico ER

È un sistema tridimensionale di membrane che attraversa tutto il citosol. Ci sono due tipi:

· ER ruvido (cisterne o Sacchi)

· ER liscio (tubuli)

I due tipi possono coesistere.

In molte cellule, appena sotto alla membrana plasmatica, nel citoplasma periferico o corticale possono esserci una rete di ER CORTICALE (cisterne e tubuli). Regola il livello di ioni Ca²⁺ nel citosol.

ER funziona come un sistema di comunicazione all'interno della cellula per il trasporto dei materiali (proteine, lipidi). Assicura anche la comunicazione fra cellule e cellule. ER raccoglie anche i corpi oleosi in goccioline lipidiche, che sono fonte di energia per piante in via di sviluppo.

Apparato di Golgi (dittiosomi)

Sono costituiti da pile di sacculi appiattiti a forma di dischi, detti cisterne, ramificati vicino ai tubuli. È un sistema dinamico di membrane altamente polarizzato. I poli opposti sono le facce.

· FACCIA DI FORMAZIONE CIS

· FACCIA DI MATURAZIONE TRANS

È coinvolto nella sintesi e nella secrezione di polisaccaridi complessi, non cellulosici, della parete, che vengono trasportati mediante vescicole di secrezione che Si originano nel reticolo trans del Golgi.

Citoscheletro

Presente negli eucarioti. È un complesso reticolo di filamenti proteici che si estende attraverso il citosol. È coinvolto in: divisione, crescita, differenziazione, movimento degli organelli da una regione all'altra. Consiste in tre tipi di filamenti:

· Microtubuli

· Filamenti di actina

· Filamenti intermedi

Microtubuli

Strutture cilindriche di 24 nm di diametro. Sono costituiti da sub unità di proteina tubulina. Sono polari hanno un polo positivo e uno negativo.

Le tubuline formano dei filamenti cavi chiamati protofilamenti, 13 filamenti affiancati a formare il tubo.

Instabilità dinamica. Questi protofilamenti sono in continua riorganizzazione a seconda del ciclo della cellula. L'assemblaggio avviene in siti specifici: centro organizzatori di microtubuli.

Sono organelli che hanno varie funzioni tra cui:

Durante la distensione e la differenziazione cellulare, i tubuli posti sotto la membrana plasmatica (corticale) sono coinvolti nella crescita ordinata della parete cellulare. Specialmente mediante il controllo delle microfibrille di cellulosa.

Filamenti di actina o microfilamenti

Sono polari. Composti di una proteina chiamata actina, lunghi filamenti di diametro di 5-7nm

Sono coinvolti in varie attività, ad esempio: costruzione della parete, crescita apicale nel tubetto pollinico, movimento del nucleo o degli organelli, le correnti citoplasmatiche.

Flagelli e ciglia

Sono strutture filiformi che emergono dalle superfici di cellule eucariote.

· Flagelli: più lunghe e poco numerose

· Ciglia: più corte è molto numerose.

Si trovano solo nei gameti maschili con spermi mobili (muschi, epatiche, felci, cycadaceae, Ginkgo biloba).

Sono formati da 9 paia di microtubuli più due centrali (9+2)

Si originano nel citoplasma da coppie basali.

Parete cellulare

Più di ogni altra cosa distingue le cellule vegetali da quelle animali. È rigida. Limita l'estensione del protoplasto e impedisce la rottura della membrana plasmatica quando il protoplasto aumenta di volume con l’assorbimento di acqua da parte del vacuolo. Determina forma e dimensione della cellula, consistenza del tessuto e forma degli organi della pianta. Contengono molti enzimi. Ha il ruolo attivo di difesa da batteri e funghi patogeni, produce fitoelessina (antibiotici tossici per i patogeni).

Sintetizza e depone la lignina.

La cellulosa è la principale componente della parete e ne determina l’architettura.

La cellulosa è costituita da monomeri di glucosio, ripetuti e legati. I Polimeri di cellulosa sono riuniti in microfibrille. Sono di diametro 10-25nm

Le microfibrille si uniscono in filamenti intrecciati e avvolti tra loro di grande resistenza.

C'è poi una compenetrazione di una matrice di molecole non cellulosiche (polisaccaridi tipo emicellulose e pectine e le proteine strutturali e glicoproteine)

Sono polisaccaridi fortemente idrofili, fino al 65% di acqua.

Molte cellule vegetali hanno una parete secondaria in aggiunta.

La regione che unisce pareti primarie di cellule adiacenti e chiamata LAMELLA MEDIANA.

La lamella mediana è costituita da pectina, a volte si distingue poco.

La parete primaria più la lamella mediana più uno strato di parete secondaria formano quello che si chiama LAMELLA MEDIANA COMPOSTA.

La parete primaria si deposita mentre la cellula aumenta di dimensioni, può contenere anche suberina e cutina. Le pareti non hanno spessore uniforme, ci sono aree meno spesse chiamate CAMPI DI PUNTEGGIATURE PRIMARIE. Qui ci sono i canali citoplasmatici tra cellule adiacenti.

La parete secondaria viene depositata dopo che la primaria ha terminato la crescita dello spessore. Le pareti secondarie sono molto importanti nelle cellule specializzate in funzione di sostegno e di conduzione di acqua. Molte di queste cellule muoiono dopo aver formato la secondaria. La cellulosa è più abbondante nelle pareti secondarie. La parete secondaria ha aspetto laminare perché ha tre strati: interno, mediano, esterno. S1, S2, S3.

Anche la parete secondaria ha delle punteggiature. sono di due tipi:

· Semplici

· Areolate

Le areolate presenteranno una parte inarcata.

La crescita della parete cellulare comporta interazioni tra la membrana plasmatica, le vescicole di secrezione e i Microtubuli.

Le pareti cellulari crescono sia in spessore che in superficie. Durante la crescita la parete primaria deve essere sia duttile, per espandersi, che rigida, per contenere il protoplasto. Le ESTENSINE provvedono al rilassamento della parete.

I PLASMODESMI sono canali citoplasmatici che connettono i protoplasti di cellule adiacenti.

Sono stretti canali, 30-60nm, delimitati da membrana plasmatica e attraversati da un tubulo dell'ER noto come DESMOTUBULO.

Queste strutture forniscono una via di trasporto di zuccheri, amminoacidi, molecole segnale, da una cellula all'altra.

Ciclo cellulare

Le cellule si riproducono mediante il processo di DIVISIONE CELLULARE. Il contenuto di una cellula è diviso in due cellule figlie. È il mezzo Per accrescere o per riparare i tessuti danneggiati. Ogni cellula eredita una replica esatta delle info genetiche. Negli eucarioti siano due fasi:

· Mitosi

· Citodieresi

La mitosi: una serie completa di cromosomi, precedentemente duplicati si distribuiscono in ciascuna delle due cellule figlie.

Citodieresi: divide in due cellule che contengono ciascuna il corredo cromosomico e circa la metà del citoplasma.

Il ciclo cellulare si divide:

Interfase (G, S G2)

Mitosi

Interfase:

Fase S. duplicazione del DNA e produzione di organelli e altri componenti citoplasmatici.

(e anche il CENTRESOMA, materiale amorfo).

Fase G1: fase biochimica di accumulo di enzimi e materiale

Fase G2: fase di controllo della duplicazione e controllo che ogni danno sia riparato.

Nelle piante si verificano alla interfase due eventi caratteristici:

· MIGRAZIONE del nucleo al centro. Sì ancora mediante briglie. Si forma poi una lamina che alla fine dividerà le due cellule (FRAGOSOMA).

· COMPARSA DELLA BANDA PREPROFASICA. È una densa banda di microtubuli in fase G2. Dove poi si formerà la piastra cellulare di divisione, fatta all'inizio da callosio e poi da cellulosa.

Mitosi e citodieresi

Mitosi:

1. Profase

2. Metafase

3. Anafase

4. Telofase

PROFASE: i cromosomi si accorciano e si inspessiscono.

CROMATINA à CROMOSOMI - due cromatidi fratelli, uniti dal CENTROMERO, compaiono dei microtubuli a formare il fuso profasico.

METAFASE: compare il fuso mitotico fatto di fibra di Microtubuli, si distinguono due Microtubuli, MICROTUBULO CINETOCORO e MICROTUBULO POLARE. I primi si collegano ai centromeri dei cromosomi e li dispongono sul piano equatoriale.

Il fuso mitotico consiste in un insieme altamente specializzato di microtubuli del cinetocoro e polari.

ANAFASE: i cromatidi fratelli si separano e si muovono ai poli opposti, trascinati da microtubuli del cinetocoro.

TELOFASE: i cromosomi si allungano e diventano indistinti. Tornano in sottili filamenti.

Nelle piante la citodieresi si realizza con la formazione di un fragmoplasto e di una piastra cellulare per la divisione del citoplasma. Questo avviene con la creazione di una piastra cellulare che dividerà in due la cellula.

Capitolo 4

Movimento dell'acqua.

Il movimento dell'acqua è governato da 3 processi

· Flusso di Massa

· Diffusione

· Osmosi

Il flusso di massa e il movimento globale di un fluido, si muovono tutti insieme grazie all'energia potenziale. L'energia potenziale dell'acqua si chiama POTENZIALE IDRICO. L'acqua si può far salire anche esercitando una pressione e generando un potenziale idrico maggiore di quello della forza di gravità.

Il flusso di massa determinato dalla differenza di pressione è il principale meccanismo responsabile del trasporto della linfa. La linfa si muove nei tubi dei tessuti che trasportano i nutrienti: il FLOEMA.

La linfa si muove dalle foglie alle altre parti della pianta, portando nutrienti per il mantenimento e la crescita.

La pressione idrostatica è la pressione che serve per fermare il flusso di acqua.

La diffusione porta alla distribuzione uniforme di una sostanza.

Il gradiente di concentrazione è la differenza di concentrazione di una sostanza per unità di distanza.

· Ciascuna molecola si muove in modo indipendente dalle altre

· Questi movimenti sono casuali

L'osmosi e il movimento dell'acqua attraverso una membrana selettivamente permeabile.

L'osmosi comporta un trasferimento netto da una soluzione con più alto potenziale idrico ad una soluzione con più basso potenziale. In assenza di pressione il movimento dell'acqua avviene da una regione a più bassa concentrazione di soluto verso una regione con più elevata concentrazione di soluto.

La pressione che bisogna applicare alla soluzione per fermare il movimento è detta pressione osmotica

Per gli organismi viventi acquatici può essere un problema.

Gli organismi unicellulari che vivono in acqua salata sono isotonici rispetto al liquido dove vivono.

La PRESSIONE di TURGORE contribuisce alla compattezza della cellula vegetale.

PLASMOLISI è l'allontanamento dalla membrana plasmatica della parete cellulare per effetto della fuoriuscita dell'acqua.

Struttura della membrana cellulare

· PROTEINE PERIFERICHE, a causa della mancanza di sequenze idrofobe, non penetrano nel doppio strato lipidico.

· PROTEINE INTEGRALI sono le proteine transmembrana.

Le membrane di solito sono composte da 50% lipidi e 50% proteine.

Mentre le membrane coinvolte nella trasduzione di energia (mitocondri, tilocoidali, cloroplasti) 75% proteine e 25% lipidi.

Trasporto di soluti attraverso membrane

· Piccole molecole non polari

· Piccole molecole polari non cariche

Possono liberamente permeare il doppio strato lipidico delle membrane cellulari per diffusione. Le sostanze polari che servono alle cellule per passare richiedono PROTEINE DI TRASPORTO. Ogni proteina di trasporto è altamente selettiva. Può legare un solo ione.

Proteine di trasporto

· Pompe (spinte da energia chimica ATP, ad esempio elettrica o luminosa)

· Carrier (spinte da energia del gradiente elettrochimico)

· Canali (spinte da energia del gradiente elettrochimico)

La velocità di trasporto e massima nei canali, media nel Carrier e bassa nelle pompe.

La MEMBRANA PLASMATICA e il TONOPLASTO hanno anche proteine ACQUAPORINE che favoriscono il passaggio di acqua e di piccoli soluti neutri o gas, attraverso i canali.

Questo perché il vacuolo e il citosol devono essere in costante equilibrio.

Le acquaporine facilitano il passaggio di acqua dal suolo nella radice in periodi di intensa traspirazione la bloccano quando il terreno è allagato. Sono state trovate anche nel reticolo endoplasmatico, nei cloroplasti e nei mitocondri.

Se il soluto ha carica, il suo trasporto è influenzato da:

· Gradiente di concentrazione

· Gradiente elettrico totale (voltaggio elettrico)

Questi due gradienti fanno parte del gradiente elettrochimico

Trasporto passivo

(a favore di gradiente elettrochimico)

· DIFFUSIONE SEMPLICE

· UNIPORTO (solo in un verso)

· SISTEMI di COTRASPORTO, mediante secondo soluto. Questi si dividono in SIMPORTO (sTesso verso) e ANTIPORTO (verso contrario)

Trasporto attivo

(fatto solo da CARRIER)

Si effettua contro il gradiente elettrochimico ed è attivato da ATP.

Trasporto mediato da vescicole

Per trasportare grandi molecole e grosse particelle

· ESOCITOSI. Le vescicole arrivano alla parete e vengono poi assorbite dalla membrana plasmatica. Rilasciando il contenuto nella parete.

· ENDOCITOSI La membrana plasmatica si affonda verso l'interno, formando una vescicola che racchiude la sostanza. Si divide in:

o FAGOCITOSI (comporta l'ingestione delle particelle solide, MANGIA)

o PINOCITOSI (comporta l'ingestione di particelle liquide, BEVE)

o RECETTORI (inizia nelle fossette rivestite nella membrana plasmatica. Poi arriverà a sporgere fino a formare una vescicola rivestita.

TESSUTO: gruppo di cellule specializzate con funzioni comuni. I tessuti si organizzano a formare ORGANI.

La trasduzione del segnale è il processo mediante il quale le cellule usano messaggeri chimici per comunicare fra loro.

Le cellule comunicano mediante segnali chimici. Questi sono rappresentati da ormoni e devono essere sufficientemente piccoli da passare attraverso la parete cellulare. Vengono trasportati dentro la cellula mediante ENDOCITOSI.

I Plasmodesmi consentono alla cellula di comunicare.

Tutte le cellule hanno membrane che le separano tra di loro. Gli eucarioti hanno anche il reticolo endoplasmatico al loro interno e le membrane che separano gli organelli. Le membrane non sono impermeabili, ma regolano la quantità, il tipo e spesso la direzione del movimento delle sostanze. Le membrane permettono anche che si stabiliscano differenze di potenziale elettrico tra l'esterno e l'interno della cellula, cosa che le differenzia del materiale non vivente. Fondamentale è il ruolo dell'acqua sia per la sua costante presenza che per la sua funzione da solvente.

Capitolo 5

Il flusso dell’energia

La vita sulla terra è alimentata dal sole. Il 50% di questa energia proveniente dal sole è assorbita dalla terra e convertita in calore. Parte di questo calore stimola il ciclo dell'acqua, facendo evaporare gli oceani creando nubi e pioggia. Altra parte invece stimola il ciclo dei venti. Riscalda il terreno e poi l’aria al contatto con quest'ultimo si scalda e sale in alto creando i venti. Questo è causa del clima. Meno del 1% viene catturata dalle cellule delle piante e altri organismi fotosintetici che stimolano i processi base della vita. La competizione nella vita è chi utilizza più efficientemente le risorse di energia.

Leggi della termodinamica

L'energia è la capacità di compiere un lavoro.

TERMODINAMICA è la scienza che studia le trasformazioni dell'energia. La prima legge stabilisce che l'energia totale nell'universo è costante. Può essere trasformata da una forma all'altra ma non può essere creata né distrutta.

L'energia potenziale e l'energia che un elemento può mettere in campo, con una piccola energia di attivazione. Il sasso in cima ad una altura, il bacino di acqua eccetera

La seconda legge stabilisce che l'entropia dell'universo è in aumento (la Freccia del tempo)

In tutti gli scambi, a meno che non si applichi nuova energia, l'energia potenziale dello stato finale sarà sempre inferiore a quella dello stato iniziale. Ad esempio un sasso rotola in basso e non in alto. Il calore fluisce dall’oggetto caldo a quello freddo e non torna indietro. ESORGONICO.

Un processo in cui si verifica il contrario è detto ENDORGONICO.

Per capire se il processo è Eso o Endo si vede dal ΔH

H è l'entalpia, il contenuto di calore.

Esempio: C₆H₁₂O₆ à 6CO₂ + 6H₂O + 673Kcal ΔH = -673Kcal/mole à eso

Un altro fattore importante è l'entropia S. Misura il disordine o la casualità di un sistema.

ΔG = VARIAZIONE DI ENERGIA LIBERA

ΔG = ΔH - TAS

Tutti i processi che si svolgono naturalmente sono esoergonici

· Ossidazione significa perdita di un elettrone

· Riduzione significa acquisto di un elettrone

Nelle piante le trasformazioni energetiche avvengono molto lentamente in modo da non dissipare energia, oggi accumularla. In laboratorio l'energia di attivazione è di solito il calore (attivando altri processi oltre a quello voluto). Nelle piante Invece questo ruolo è dato dagli enzimi. Gli ENZIMI sono catalizzatori, cioè sostanze che abbassano l'energia di attivazione richiesta mediante una associazione temporanea con le molecole (substrato) che devono reagire.

Una singola molecola di enzima può catalizzare la reazione di decine di molecole identiche in un secondo. È quindi riutilizzabile. Alcuni enzimi hanno bisogno per funzionare di uno o più componenti detti cofattori (di solito ioni metallici). Altri cofattori sono molecole organiche chiamate COENZIMI.

Formule

La temperatura influenza le attività enzimatiche.

DENATURAZIONE significa rilassamento dell'enzima dopo i 40°C.

Grafico

Anche se il pH regola l'attività enzimatica. Molti Enzimi della via fotosintetica sono regolati dal pH.

Ci sono anche modalità più precise per regolare l'attività enzimatica. Avviene con gli enzimi regolatori. I più importanti sono gli ENZIMI ALLOSTERICI (dal greco alos significa altro, isteresi significa forma). L'enzima regolatore è spesso inibito dal feedback (RETROINIBIZIONE).

Il fattore energia: l'ATP

Gran parte dell'energia è fornita dall'ATP

Un legame fosfoestere lega il Ribosio il primo gruppo fosfato. Gli enzimi che catalizzano l'idrolisi dell'ATP si chiamano ATPasi

ATP + H2O à ADP + Fosfato + Energia

ADP + H2O à AMP + Fosfato + Energia

Gli enzimi CHINASI favoriscono il collegamento del gruppo fosfato ad un'altra molecola, si chiama FOSFORILAZIONE.

Capitolo 6

La RESPIRAZIONE

La pianta accumula le molecole di carboidrati, ricche di energia sotto forma di saccarosio o amido.

La RESPIRAZIONE demolisce saccarosio e amido ad anidride carbonica e acqua.

La prima fase è l'idrolisi in cui si creano monosaccaridi glucosio e fruttosio.

Normalmente si dice che la respirazione inizia a partire dal prodotto finale dell’idrolisi, il glucosio.

L'ossidazione del glucosio libera energia perché gli elettroni vengono trasferiti ad un livello energetico superiore.

Anche la fermentazione libera energia, ma in quantità minore e lo fa senza intervento di ossigeno ma dai composti organici.

La glicolisi avviene nel CITOSOL. Scinde la molecola di glucosio in due molecole di piruvato mediante 10 reazioni.

Glucosio à (glicosi) à 2 Piruvato + 4H⁺

Alla fine della glicolisi gran parte dell'energia della molecola di glucosio è ancora presente nelle due molecole di piruvato.

Glucosio + 2NAD⁺ + 2ADP + 2Pi à 2 Piruvato + 2NADH + 2H⁺ + 2ATP + 2H₂O

Ciclo di Krebs o dell'acido citrico

Gli elettroni rimossi dalle molecole di glucosio vengono trasferiti all'ossigeno mediante la catena di trasporto degli elettroni.

Nella catena di trasporto degli elettroni, il flusso di elettroni è accoppiato al pompaggio di protoni attraverso la membrana mitocondriale interna e alla sintesi di ATP mediante fosforilazione ossidativa.

La fase successiva della respirazione è rappresentata dalla catena di trasporto degli elettroni. Tutti i trasportatori eccetto uno sono inclusi nella membrana interna del mitocondrio.

Gli elettroni ad alta energia trasportati da FADH₂ e da NADH si muovono secondo un gradiente energetico e riducendo alla fine l'ossigeno ad acqua. La grande quantità di energia liberata dagli elettroni nei vari passaggi permette la fuoriuscita dei protoni (ioni H⁺) all'esterno della matrice mitocondriale. Questo crea un gradiente elettrochimico tra l'esterno e l'interno della membrana mitocondriale. Il riflusso secondo gradiente dei protoni nella matrice provoca il rilascio di energia libera che viene utilizzata per la sintesi di ATP da ATP⁺ fosfato. Questo processo si chiama ACCOPPIAMENTO CHEMIOSMOTICO, rappresenta il meccanismo che permette la fosforilazione ossidativa. Nel corso del processo di degradazione aerobica del glucosio si producono 36 molecole di ATP.

Altri substrati per la respirazione

Oltre al glucosio si possono convertire in CoA anche i grassi e le proteine.

· Grassi: il trigliceride prima è idrolizzato a glicerolo e tre acidi grassi, dopo con la ossidazione degli acidi grassi vengono portati ad acetil CoA.

· Proteine: vengono scissi in amminoacidi e poi rimossi in gruppi amminici.

Vie ANAEROBICHE

Normalmente il piruvato segue la via aerobica e viene ossidato completamente fino al CO₂ e H₂O.

In assenza di ossigeno però il piruvato non è più il prodotto finale della glicolisi, NADH si trasforma in NADT e si ferma lì. Può essere prodotto Etanolo oppure Lattato. Si può avere una fermentazione lattica (lattato) oppure una fermentazione alcolica (etanolo).

Entrambi formano due molecole di ATP

Glucosio + 2ADP + 2Pi à 2Etanolo + 2CO₂ + 2ATP + 2H₂O

Glucosio + 2ADP + 2Pi à 2Lattato + 2ATP + 2H₂O

L'insieme delle vie attraverso cui Le differenti molecole organiche sono demolite per produrre energia si chiama CATABOLISMO.

I processi biosintetici delle piante si chiamano ANABOLISMO.

Il ciclo dell'acido citrico è importante per entrambi.

Capitolo 7

Fotosintesi

Questo processo cattura la luce del sole e la trasforma in energia chimica.

3CO₂ + 6H₂0 à C₃H₆O₃ + 3O₂ + 3H₂0

Il pigmento assorbe luce, ma solo determinate lunghezze d'onda e trasmette o riflette le lunghezze d'onda che non assorbe. La clorofilla riflette la luce verde. Più corta e la lunghezza d'onda E maggiore è l'energia.

La luce ha caratteristiche di onda e di particella. Una lamina di metallo esposta alla luce ultravioletta acquista una carica positiva. Cioè emette elettroni (effetto foto elettrico). Ogni metallo ha una lunghezza d'onda massima critica. L'effetto fotoelettrico comporta la conversione di energia luminosa in energia elettrica. La luce e la lunghezza d'onda corta producono elettroni ma anche l'intensità aumenta l'effetto.

TEORIA CREPUSCOLARE: la luce è costituita da particelle di energia chiamate FOTONI o QUANTI di luce

Una sostanza che assorbe luce si chiama PIGMENTO, alcune sostanze assorbono tutte le lunghezze d'onda e appaiono nere.

Spettro d'azione della fotosintesi

1. Quando le molecole di clorofilla assorbono luce, gli elettroni salgono di livello al superiore (STATO ECCITATO). Quando ritornano a livello Inferiore (FONDAMENTALE) una parte di energia va in calore e l'altra rilascia un altro fotone (FLUORESCENZA).

2. Oppure l'energia passa da una molecola di clorofilla eccitata ad una molecola di clorofilla adiacente. TRASFERIMENTO DI ENERGIA PER RISONANZA. Questa molecola la passa ad un'altra e così via.

3. Oppure gli elettroni passano ad un accettore che inizia la catena di trasporto degli elettroni, lasciando un buco elettronico alle molecole di clorofilla.

Nel CLOROPLASTO avvengono le fasi 2 e 3

I principali pigmenti fotosintetici sono le CLOROFILLE A B e C, i CAROTENOIDI e le FICOBILINE.

Tutte hanno bisogno della CLOROFILLA A!

· CLOROFILLA

o a (in tutti gli eucarioti, e cianobatteri)

o b (piante, alghe verdi, alghe euglenoidi)

o c (alghe brune, diatomee)

· CAROTENOIDI (liposolubili, cianobatteri, cloroplasti)

o CAROTENI

o XANTOFILLE

· FICOBILINE (idrosolubili, cianobatteri, cloroplasti, alghe rosse)

Reazioni della fotosintesi

· REAZIONI ALLA LUCE (traduzione di energia da luce a chimica)

· REAZIONI DI FISSAZIONE DEL CARBONIO (la CO₂ viene convertita in composti organici)

Reazione alla luce: l'energia luminosa è utilizzata per formare ATP da APP e fosfato e per ridurre le molecole trasportatrici in COENZIMA NADP⁺. Il NADH trasferisce e- alla catena di trasporto, cioè guida il passaggio. NADPH Fornisce energia nelle vie biosintetiche inclusa la sintesi degli zuccheri nella fotosintesi. Nella fotosintesi l'acqua è scissa in O₂ gli elettroni sono utilizzati per ridurre NADP⁺ In NADPH, che viene quindi utilizzato per fornire potere riducente per le reazioni di fissazione del carbonio. L'energia chimica di ATP e NADPH è utilizzata per sintetizzare molecole adatte al trasporto (saccarosio) e alla riserva (amido).

Fotosistemi

Nel cloroplasto le molecole di pigmenti (clorofilla A e B + carotenidi) sono immersi nei tilacoidi in unità di organizzazione chiamate FOTOSISTEMI.

Fotosistemi sono di due tipi:

· COMPLESSO ANTENNA (molecole di pigmento che raccolgono energia luminosa e la convogliano al centro di reazione)

· CENTRO DI REAZIONE (fatto da proteine e clorofilla che la convertono in energia chimica)

Solo la clorofilla A può utilizzare l'energia durante la reazione fotochimica (coppia speciale di molecole clorofilla A)

Un sistema è associato ad un complesso di raccolta della luce (costituito da coloro fila A e B insieme a carotenoidi e proteine).

Il fotosistema I e II funzionano insieme ma non sono vicini.

I- tilacoidi stromatici e ai margini dei grandi

II- tilacoidi grandi

L'acqua è ossidata ad ossigeno nel fotosistema II

Quando un P molecola P₆₉₀ (proveniente dalle fotosistema II) è eccitata, il suo elettrone ad alta energia è trasferito con vari passaggi al complesso b6/f del citocromo. Questo lo trasferisce (l'elettrone) alla plastocianina (piccola proteina idrosolubile) la quale lo trasferisci al centro di reazione del fotosistema I.

L'ATP è sintetizzata dal complesso dell'ATP sintasi. I protoni rilasciati nel lume del tilacoide durante l'ossidazione dell'acqua e quelli passati nel lume del complesso citocromo b6/f generano un gradiente elettrochimico di protoni che guida la sintesi di ATP. I complessi dell'ATP sintasi forniscono un canale per i protoni che fluiscono secondo gradiente, per ritornare allo stoma. Processo chiamato fotofosforilazione (la luce per realizzare il gradiente protonico). I cloroplasti e i mitocondri formano ATP (che va al ciclo di Calvin).

NADP⁺ è ridotto a NADPH dalle fotosistema I. L'energia luminosa eccita l'antenna e la trasferisce al centro di reazione alla P₇₀₀. Poi gli elettroni passano in un trasporto a catena fino a produrre NADP⁺ e H⁺ e perciò NADPH (che va al ciclo di Calvin).

Se il fotosistema I agisce indipendentemente dal II, si avrà il processo detto flusso ciclico di elettroni o fotofosforilazione ciclica la quale produce solo ATP (che va al ciclo di Calvin).

Reazione di fissazione del carbonio

L'ATP e NADPH prodotti dalle reazioni alla luce, vengono utilizzati per fissare e ridurre il carbonio e per sintetizzare zuccheri semplici. Nelle acque l'anidride carbonica sciolta, nelle piante la CO₂ passa attraverso l'apertura dette STOMI presenti sulla epidermide delle foglie e dei fusti verdi. In molte piante avviene solo nello Stroma del cloroplasto col ciclo di Calvin. Alla fine del ciclo di Calvin si avrà il ribulosio 1.5 bisfosfato R_UBP uno zucchero a 5 atomi di carbonio. Il prodotto finale dopo 3 giri di ciclo di Calvin è gliceraldeide 3 fosfato PGAL, trasportato dal cloroplasto nel citosol della cellula e trasformato in saccarosio o in amido.

Capitolo 11

Processo evolutivo

Darwin propose una teoria dell'evoluzione attraverso la selezione naturale. L'evoluzione vista come un processo in due parti dipendente da:

Ecosistema in natura di variazioni ereditabili tra gli organismi

Processo di selezione naturale per cui alcuni organismi producono più progenie vitale rispetto ad altri.

La genetica delle popolazioni è una sintesi tra teoria di Darwin e i principi di genetica di Mendel.

Una popolazione è un gruppo di organismi capaci di incrociarsi tra loro, definito e unito dal suo Pool genetico. L'evoluzione è il risultato di modificazione accumulatasi Nella composizione del Pool genetico.

Legge di Hardy-Weinberg afferma che in una popolazione ideale la frequenza degli alleli non cambierà nel tempo.

Necessitano però 5 condizioni:

1. Assenza di mutazioni

2. Isolamento da altre popolazioni

3. Dimensioni ampie della popolazione

4. Accoppiamento casuale

5. Assenza di selezione naturale

La selezione naturale agisce sui fenotipi e non sui genotipi. Risultato della selezione naturale e l'adattamento delle popolazioni a loro ambiente.

Il fenotipo è il prodotto dell'interazione del genotipo con l'ambiente nel corso della vita dell'individuo. Il concetto biologico di specie lo definisce come un gruppo di popolazioni naturali i cui membri sono interfertili fra loro ma non possono incrociarsi con membri di altri gruppi. Perché Avvenga la speciazione delle popolazioni devono isolarsi ad essere sottoposto a differenti pressioni selettive. Speciazione allopatrica: con separazione geografica

Speciazione simpatrica: organismi che vivono insieme.

Capitolo 12

La sistematica e lo studio scientifico della diversità biologica

La sistematica si divide in

· TASSONOMIA

· FILOGENESI

La tassonomia l'identificazione l'attribuzione di un nome è la classificazione delle specie.

E la comprensione delle relazioni evolutive tra gli organismi.

Tassonomia: gli organismi vengono catalogate mediante un nome composto da due parole, un binomio, nome del genere ed epiteto specifico.

Alcune specie vengono suddivisi in sottospecie e varietà. Condividono quindi più caratteristiche e si assomigliano.

Dominio à regno à phyla à classe à ordine à famiglia à genere à specie à sottospecie e varietà

Gli organismi vengono classificati su basi filogenetiche impiegando caratteri omologhi piuttosto che caratteristiche analoghe.

Semantica è una scienza comparativa, raggruppa gli organismi in taxa del livello di genere fino al phylum basandosi su somiglianze nella struttura e altri caratteri.

Le strutture che hanno origine Comune ma non necessariamente funzione comune sono dette OMOLOGHE (foglie, cotiledoni, germogli, parti fiorali sono tutte modifiche dello stesso organo: la foglia).

Al contrario altre strutture che possono avere una funzione è un aspetto superficiale simile, hanno un'origine voluto interamente diversa. Tali strutture sono dette ANALOGHE e sono il risultato di evoluzione convergente ad esempio le ali di insetto o di un uccello.

In un sistema filogenetico ogni taxon dovrebbe essere monofiletico, Cioè dovrebbe comprendere tutti gli organismi di scesi da un antenato comune e solo quelli.

Le similitudini devono essere omologhe.

I viventi si dividono in tre Domini:

· BACTERIA (procarioti)

· ARCHAEA (procarioti)

· EUKARYA (eucarioti)

Dominio à supergruppo à regno

All'inizio gli eucarioti erano quattro:

· Protisti

· Funghi

· Animali

· Plantae

Oggi sono suddivisi in 7 supergruppi:

· Eucarioti primordiali

· Excavata

· Rhizaria

· Stramenopia

· Alveolata

· Amoebozoa

· Piante e forme algali affini

Bacteria e archaea sono due linee distinte di organismi procariotici.

Eukarya si divide in 4:

1. Funghi: organismi pluricellulari privi di flagelli, che si nutrono per assorbimento

2. Animalia: organismi pluricellulari che si nutrono per ingestione

3. Plantae: organismi pluricellulari fotosintetici

4. Protisti: gruppo parafiletico molto eterogeneo di organismi unicellulari coloniali e pluricellulari semplici.

Capitolo 13

Procarioti

Privi di nucleo, hanno una sola molecola di DNA, in una regione delle cellule detta nucleoide. Può avere plasmidi piccoli tratti di DNA autonomi.

Non hanno membrane, ma comunque gli organelli sono separati da rivestimenti proteici. Il citoplasma ha aspetto finemente granulare a causa dei numerosi ribosomi.

Non hanno citoscheletro ma hanno polimeri simili alla tibulina e alla actina. Comunque hanno numerosi micro compartimenti incapsulati in un guscio proteico contenente enzimi. Spesso sono presenti in piccoli tratti di DNA circolare, chiamati plasmidi. Hanno tutti una parete cellulare rigida, eccetto i micoplasmi e i fitoplasmi.

Molti procarioti secernono una sostanza gommosa ho mucillaginosa sulla superficie della loro parete, costituente uno strato chiamato capsula.

Ci sono varie forme:

· Bastoncello (bacilli)

· Spiralati (spirilli)

· Sferiche (Cocche)

Sono tutti unicellulari. Molti sono mobili e hanno flagelli. Oppure hanno dei monotubuli che connettono cellule batteriche adiacenti.

Si riproducono per scissione binaria, Cioè dividendosi in due. Sono straordinariamente adattabili grazie ad alta velocità di mutazione e ricombinazione genetica.

Possono essere sia autotrofi che eterotrofi, la maggior parte. Alcune autotrofi ricavano la loro energia dalla luce (fotosintetici), altri fissano l'azoto nell'atmosfera. Possono essere aerobi o anaerobi.

BACTERIA

Molti sono patogeni per i vegetali e per gli animali. Fotosintetici sono di tre tipi

· Cianobatteri (hanno clorofilla a)

· Proclorofite (hanno clorofilla a)

· Batteri purpurei e verdi

ARCHAEA

Sono divisi in tre gruppi:

· Alofili estremi

· Metanogeni

· Termofili estremi

E anche i termoplasma.

Formano la parte maggiore del picoplancton oceanico.

Capitolo 15

Protisti

L'ambiente principale dei protisti e l'acqua.

L'alga bruna si chiama Kelp

In acqua piccole cellule fotosintetiche e minuti animali si trovano in sospensione come plancton.

Fitoplancton sono le alghe planctonide più i cianobatteri.

Si coltivano alghe in mare, soprattutto per i biocombustibili.

I due modi per ottenere biocombustibile dalle alghe sono:

Fermentazione della biomassa alghe

Coltura delle alghe per estrarre olio

Hanno pareti cellulari ricche di cellulosa. Le fioriture delle alghe (blooms) sono tossiche. Le alghe sono importanti nel ciclo del carbonio. Le alghe trasformano la CO2 in carboidrati tramite la fotosintesi e il carbonato di calcio.

EUGLENOIDI

Sono antiche alghe Eucarioti. Sono Flagellati e contengono cloroplasti.

I plastidi delle EUGLENOIDI e quelli delle alghe verdi, entrambi contengono clorofilla A e B insieme ai carotenoidi. Sono entrambi derivati da alghe verdi endosimbionti. Sono incolori ed eterotrofi.

Ad eccezione del genere coloniale COLACIUM, sono tutte UNICELLULARI. Non hanno parete cellulare. Euglene a alla base del flagello una macchia solare rossa, è un sistema fotosensibile. Un VACUOLO CONTATTILE raccoglie l'acqua in eccesso e la elimina dalla cisterna. Se non venisse eliminata, la cellula scoppierebbe. Non si accumulano granuli di amido, bensì grandi di un polisaccaride chiamato PARAMILON.

Hanno una regione ricca di proteine: il PIRENOIDE.

Si riproducono per MITOSI.

Dividendosi longitudinalmente

CRIPTOMONADI

Flagellati unicellulari, Bruno scuro, olivastri o blu, vivono in acque marine e in acque dolci. Sono molto piccoli misurano 50 micro m. Ricca di acidi grassi polinsaturi. Sono alghe planctonide. I cloroplasti contengono clorofilla a e c e carotenoidi. A 4 membrane intorno ai cloroplasti. Tra la seconda e la terza membrana ci sono i granuli di amido. Nucleo amorfo, ciò che resta di un nucleo di alga rossa.

APTOFITE

Fanno parte del fitoplancton, marini, flagellati unicellulari, con scaglie piccole e appiattite sulla superficie esterna. Quando si calcificano si chiamano coccoliti. Foto sintetiche con clorofilla a. I plastidi sono circondati da un reticolo endoplasmatico. Si cibano di cianobatteri. Producono ossidi di zolfo. Si dividono in due generi: Chrysochromulina e Prymnesium.

DINOFLAGELLATE

Sia marini che di acqua dolce, unicellulari e biflagellati.

Mixotrofia: facoltà di utilizzare composti del carbonio sia organici che inorganico.

STRAMENOPILI

Hanno due flagelli di diverse lunghezze.

Si dividono in:

· Diatomee

· Crisofite

· Xantofite

· Alghe brune

· Oomiceti

Le alghe Brune comprendono le più grandi e complesse alghe marine, i Kelp.

Il corpo vegetativo si divide in:

· Apterio piede

· Stipite o lamina

Presentano tessuti simili alle piante vascolari.

Le alghe rosse sono abbondanti in acque calde. Il ciclo vitale è diviso in distinte fasi:

· Gametofito

· Carposporofito

· Tetrasporofito

Le alghe Verdi sono marine.

Capitolo 16

Briofite

Si dividono in:

· Epatiche

· Muschi

· Antocerote

Sono fogliose o talloidi. Escono nelle regioni umide (foglie temperate, tropicali, margini dei Ruscelli)

Vivono anche al circolo polare artico e in montagna al di sopra del limite degli alberi.

Accumulano grande quantità di carbonio.

Le briofite e le piante vascolari hanno alcune caratteristiche in comune:

· Presenza di Gametangi. Anteridi le maschili, archegoni le femminili

· Permanenza dello zigote dell'embrione pluri vascolare all'interno dell’archegonio femminile.

· Presenza di uno sporofito diploide pluricellulare, che avrà un aumento della meiosi.

· Sporangi pluricellulari costituiti da uno strato di protezione sterile è da un tessuto interno che produce spore, sporigeno

· Meiospore con pareti contenenti sporopollenina

· Tessuti prodotti da un meristema apicale

Le carofite non hanno questi caratteri. Per cui le briofite sono incluse nel regno Plantae

Le briofite hanno tessuti conduttori specializzati (non come le piante vascolari che hanno xilema e floema)

Pareti delle cellule Idro conduttrici non sono lignificate.

Il gametofito è dominante e indipendente mentre lo sporofito è piccolo è sempre indipendente dal gametofito.

Le briofite sono le piante più primitive che esistano.

Si dividono in:

· EPATICHE

· MUSCHI

· ANTOCEROTE

Le Antocerote condividono con le piante vascolari un progenitore più recente.

Le antocerote e le epatiche vengono descritte come talloidi dal loro aspetto.

I tali sono corpi indifferenziati, spesso sottili per facilitare l'assorbimento di acqua e di co2.

Le briofite presentano dei pori che hanno funzione di scambio gassoso come gli stomi.

Hanno del filamento per l'ancoraggio al terreno chiamato RIZOIDE.

L'assorbimento di acqua avviene da tutto il gametofito.

Gli spermatozoidi sono le uniche cellule flagellate delle briofite e richiedono acqua per nuotare verso la cellula uovo.

La riproduzione ASESSUATA nelle BRIOFITE mediante produzione di gemme che generano nuovi gametofiti, per mitosi.

La riproduzione SESSUALE nelle BRIOFITE comporta la produzione di ANTERIDI e di ARCHEGONI.

ANTERIDIO, sferico e allungato, contiene numerose cellule spermatogene. Ognuna di queste cellule Forma uno spermatozoide biflagellato, che nuotando in acqua raggiunge l'archegone femminile.

L'archegone ha forma a fiasco, col collo allungato. Si chiama ventre. Il ventre racchiude una cellula uovo. Le cellule del collo del ventre secernono un liquido nel quale gli spermatozoidi nuotano per arrivare all'uovo. L'uovo viene fecondato e diventa zigote. Lo zigote rimane lì ed è nutrito. Il trasporto dei nutrienti avviene attraverso la parete di protezione che ora si chiama placenta. Le pareti delle spore delle briofite sono impregnate di una sostanza nutriente e protettiva chiamata sporopollenina. In modo da far resistere le spore più a lungo anche in assenza di acqua dove spostarsi per arrivare all'uovo.

EPATICHE

Esistono circa 5000 specie piccole e poco visibili. Sono chiamate epatiche perché nel nono secolo si credeva potessero curare il fegato in quanto il gametofito è a forma di fegato. Ci sono tre tipi di visi in base alla struttura e raggruppati in due cladi:

· Epatiche talloidi complesse

· Epatiche fogliose

· Epatiche talloidi semplici

MUSCHI

Si dividono in tre classi principali:

· SPHAGNIDAE (muschi della torba)

· ANDREAEIDAE (muschi del granito)

· BRYIDAE (veri muschi)

Sphagnidae

Si dividono in due generi:

· SPHAGNUM muschio della torba

· AMBUCHANANIA su sabbia umida Tasmania, una sola specie.

La riproduzione è sessuale (anteridi e archegoni)

La fecondazione avviene in inverno e dopo 4 mesi gli sporangi diffondono le spore mature.

Riproduzione asessuata e per frammentazione

Le SPHAGNIDAE si distinguono per questo sistema di esplosione delle aperture della capsula. (protonema)

Acquisisce molta acqua più di 20 volte il loro peso secco per cui viene usato in vari ambienti

Presente in colonie ampie chiamate torbiere.

Compongono dall'1 al 3% della superficie della Terra

Giocano un ruolo fondamentale nel ciclo del carbonio organico.

Andreaidae

Si dividono in due generi

· Andreaea circa 1000 specie il colore verde nerastro

· Andreaeobryum

Andreaea vive nelle regioni montuosi attaccate alle Rocce granitiche

Andreaeobryum vive in Canada su rocce calcare, esiste una sola specie

Bryidae

Sono i veri muschi, compongono La maggior parte di muschi.

I filamenti Protonemici, ramificati, imposta da una singola fila di cellule somigliano ad alghe Verdi filamentose. I gametofiti fogliosi si sviluppano da Piccole strutture a forma di gemma. Molti muschi hanno tessuti specializzati per la conduzione dell'acqua e delle sostanze elaborate. Le cellule Idro conduttrici si chiamano IDROIDI di forma allungata, sottili, è altamente permeabilità, a maturità hanno pareti ispessite. Le cellule conduttrici di sostanze elaborate si chiamano LEPTOIDI e circondano il fascio di idroidi

Ciclo di riproduzione sessuale

Produzione Gametangi maschili e femminili. Da uno sporofito non ramificato metotrofico e da processi specializzati per la dispersione delle spore. Gli anteridi spesso sono strutture fogliari simili a capolini. Gli spermatozoidi sono liberati in gocce d'acqua all'interno dei capolini, e poi liberati con le gocce di pioggia. Anche gli insetti possono trasportare le gocce d'acqua. Le bryide presentano due forme di crescita:

Cuscino

Pennato

· Nella forma a cuscino i gametofiti sono eretti e Sostengono gli sporofiti terminali

· Nella forma a Pennate i gametofiti sono striscianti e ramificati e piumosi.

Antocerote

Sono circa 300 specie.

Significa erba cornuta e deriva da sporofiti a forma di corna. Anthoceros il più comune degli 11 generi. Le cellule degli Anto cerotti contengono di solito un singolo grosso cloroplasto provvisto di pirenoide.

Gametofiti hanno forma di rosette, ramificazioni dicotomiche poco evidenti. Sono di circa 1 o 2 cm di diametro. Molte cellule del Tallo secernono mucillagine indispensabile per la ritenzione idrica. La maggior parte di gametofiti e unisessuale. Lo sporofito e verde per la presenza di cellule fotosintetiche.

Due importanti caratteristiche delle briofite:

· Presenza di gametofito che rappresenta la generazione predominante

· Presenza di sporofito permanentemente legato al gametofito e nutrizionalmente dipendente da esso

SISTEMATICA: studio delle diversità degli organismi e delle relazioni che intercorrono

TASSONOMIA Scienza della classificazione degli organismi

SISTEMA BINOMIALE Linneo XVIII secolo nome del genere più nome specifico.

Capitolo 17

Crittogame vascolari

Le briofite e i vascolari Hanno un ciclo vitale simile, alternanza di generazioni eteromorfe, gametofito differenze dello sporofito.

Colori hanno profili che rappresentano la generazione predominante rispetto al gomitofiti.

I Condotti vascolari xilema e floema conducono acqua e sostanze elaborate.

L'evoluzione delle piante è dipesa dalla capacità di sintetizzare Lignina posata per costituire i sistemi di sostegno e di conduzione.

Le vascolari hanno la caratteristica di ramificarsi mediante l'attività meristematica apicale, all'estremità dei Fusti e dei rami. Le vascolari sono multisporangiate.

Radici: hanno funzioni di ancoraggio ed assorbimento di acqua e di sali minerali

Fusti:

Foglie: eseguono la fotosintesi, che consiste nella cattura dell'energia luminosa e del co2.

Semi: sono strutture che forniscono i nutrienti all'oscuro filo embrionale e lo proteggono, rendendolo capace di superare condizioni ambientali sfavorevoli.

Le piante vascolari, Grazie a loro grande adattamento terrestre, divennero dominanti sulla terra.

I fusti e le foglie costituiscono il sistema del germoglio. Il fusto alla funzione di innalzare le foglie verso la luce solare.

I numerosi tipi di cellule del corpo della pianta sono organizzati insieme di TESSUTI.

Ci sono tre tipi di tessuti:

· TEGUMENTALE (rivestimento protettivo esterno)

· CONDUTTORE (sistema vascolare di xilema e floema)

· FONDAMENTALE (contiene I conduttori)

Accrescimento primario

E la crescita di radici e fusti in lunghezza. Inizio dei temi apicali. I tessuti originali di accrescimento primario si dicono tessuti primari. La parte di pianta originaria di acquisti tessuti primari E addetta corpo primario della pianta.

Accrescimento secondario

Incremento lo spessore di fusto e radici, meristemi laterali.

Cambio cribro legnoso produce TESSUTI CONDUTTORI SECONDARI. (xilema secondario e floema secondario)

Tessuti conduttori secondari in genere lavora anche un altro meristema laterale: il CAMBIO SUBERO FELLODERMICO che forma il PERIDERMA. (sughero).

CORPO SECONDARIO DELLA PIANTA:

· Tessuto conduttore secondario

· Periderma

Di elementi tracheali (tracheidi ed elementi dei vasi) sono le cellule conduttrici dello XILEMA. Hanno pareti rigide e persistenti. Le cellule cribrose del problema al contrario, hanno pareti sottili e spesso collassano dopo la morte.

Gli elementi tracheali sono costituiti da cellule allungate con pareti trasversali fortemente oblique, chiamate TRACHEIDI. Forniscono anche sostegno MECCANICO ai fusti. Sono rigide a causa delle linee delle pareti. Per questo motivo hanno assunto un habitus eretto sviluppando un aspetto arboreo.

I tessuti vascolari sono localizzati nei cilindri conduttori, o steli, di radici e fusti.

Una colonna centrale detta MIDOLLO costituisce il cilindro centrale STELE del fusto e della radice nel corpo primario.

· PROTOSTELE: più semplice e primitivo. cilindro robusto di cui il floema circonda lo xilema. Presente spesso nelle radici.

· SIFONOSTELE: presente nei fusti nella maggior parte delle piante presentano dei Fori chiamati lacune fogliari.

· EUSTELE: sistema a fasci.

Le radici e le foglie si sono evolute in differenti modi.

Le radici sono strutture relativamente semplici, che hanno conservato molto delle caratteristiche strutturali primitive.

Le foglie sono le principali appendici naturali del fusto. Dal punto di vista evolutivo le foglie si dividono in:

· MEGAFILLI

· MICROFILLI

MICROFILLI sono foglie piccoli, che contengono l'unico fascio di tessuto conduttore. Di solito associato a fusti con protostele, le tracce fogliari non sono associate a lacune. Sì penso inizialmente nate tipo spine o squame, poi evolute in foglie.

MEGAFILLI sono grandi, associate ai fusti con sifonosteli e eusteli.

Sistemi riproduttori

Tutte le piante vascolari sono OOGAME, cioè hanno grandi oosfere immobili e piccoli spermatozoidi che nuotano o vengono trasportati verso l'oosfera.

Inoltre tutte le piante vascolari hanno un’alternanza di generazioni eteromorfe in cui lo sporofito (fase dominante del ciclo vitale) è più grande e più complesso del gametofito ed è indipendente.

Le piante isospore producono un solo tipo di spore (felci, acquisiti, licofite) le piante eterosporee producono due tipi di spore.

Quando le spore di piante isosporee germinano possono produrre gametofiti bisessuali, cioè gametofiti che portano sia anteridi che archegoni.

Le felci sono isospore, e possono favorire la fecondazione incrociata o l'autofecondazione. Per l'incrociata la pianta porta a maturazione anteridi e archegoni in tempi diversi, In modo tale da mandare gli spermatozoidi altrove.

L'auto fecondazione avviene raramente nelle felci.

L'eterosporia avviene in alcune licofite e in tutte le spermatofite.

Eterosporia significa produzione di due tipi di spore: microspore e megaspore.

Queste vengono create rispettivamente da: microsporangi e Megasporangi.

Microsporangi à microspore à micro gametofiti

Mega sporangi à megaspore à Mega gametofiti

Gli ultimi della serie sono di dimensioni molto ridotte.

Nelle eterosporee lo sviluppo del gametofito avviene all'interno della parete della sporca (endosporico), nelle esospore avviene all'esterno della parete della sporca (esosporico).

I gametofiti delle ISOSPORE (grandi) sono INDIPENDENTI per la nutrizione.

I gametofiti delle ETEROSPORE (piccoli) sono DIPENDENTI dallo sporofito per la nutrizione.

· Angiosperme: il mega gametofito maturo ha 7 cellule di cui una è uovo. Il MICROGAMETOFITO maturo ha 3 cellule di cui due sono gameti maschili, anteridi e archegoni sono andati perduti nell'evoluzione.

· Gimnosperme: la maggiore parte producono ARCHEGONI ed è priva di anteridi. Gli spermatozoi di Volano nell'aria trasportati nelle vicinanze dei mega gametofiti femminili. I MICROGAMETOFITI sono dei granuli pollinici. Questo trasferimento in aria si chiama impollinazione.

Evoluzione delle crittogame vascolari

I gruppi:

· Rhyniophyta

· Zosterophyllophyta

· Trimerophytophyta

· Progimnospermophyta

· Licopodiophyta

· Monilophyta

I primi 4 sono estinti

Le prime tre non a seme

La quarta da cui derivano angiosperme e Gimnosperme.

I 4 gruppi principali sono:

· Prime piante vascolari

· Monilofite, licofite, progimnosperme

· Piante a seme (spermatofite)

· Piante a fiori (angiosperme)

Prime piante vascolari:

Di dimensioni ridotte, morfologia semplice e primitiva, comprendevano le riniofite, zosterophyllofite, trimerofite.

Monilofite, licofite, progimnosperme:

Dette la flora del carbonifero, piante più complesse.

Piante a seme (spermatofite):

Tra cui le gimnosperme che domineranno

Piante a fiore (angiosperme):

Dominano negli ultimi 30-40 milioni di anni.

RHYNIOPHYTA:

Pianta non a seme. Assi semplici a ramificazione dicotomia. Isosporee. Alta 18-50 cm, senza foglie, la fotosintesi veniva svolta dal fusto. Uno XILEMA Centrale circondato da uno o due strati di floema. Tutti i rami terminavano con sporangi.

ZOSTEROPHYLLOPHYTA:

Isosporee. A ramificazione dicotomica. I rami si dividevano in due, uno andava verso l'alto il l'altro verso il basso. Quello in basso fungeva da radice.

TRIMEROPHYTOPHYTA:

Derivate dalle riniofite. Prive di foglie. A ramificazione complessa, Rami a divisione dicotomica.

Arrivavano anche all'altezza di un metro, ispessimento delle pareti cellulari che supportava il peso.

LICOPODIOFITE:

Esistono ancora tra I10 e I15 generi viventi con 1200 specie circa.

400 milioni di anni fa Si creò una separazione. Licopodi sono ancora viventi, molti tropicali.

Felci

Chiamate MONILOPHYTA

Questo gruppo comprende Felci ed equiseti.

Si dividono in:

· Psilotopsida

· Marittiopsida

· Polypodiopsida

· Equisetopsida

Le felci oggi hanno circa 12 mila specie, secondo gruppo dopo le angiosperme. La maggioranza delle specie sono in regioni tropicali.

Nelle felci Ci sono due tipi di sporangi. Possono essere classificate Come eusporangio e come leptosporangio.

Eu sporangio: le cellule iniziali sono localizzate sulla superficie del tessuto di produzione.

Leptosporangio: derivano da una singola cellula iniziale superficiale.

Le felci sono ISOSPORE, cioè producono un solo tipo di spora. Le felci acquatiche sono eterosporiche e producono sia microspore che megaspore.

PSILOTOPSIDA: si dividono in

· Ophioglossales

· Psilotales

Le Ophioglossales si suddividono in botrychium e Ophiogrossum vulcatum.

Le Psilotales si suddividono in Psilotum (felce frusta) e Imesipteris (rampicante nelle fessure delle rocce)

Gli spermatozoidi hanno bisogno di acqua.

MARATTIOPSIDA:

Sottogruppo Psaronius. Sono felci arboree, eusporangiate, vivono ai tropici.

POLYPODIOPSIDA:

Per la maggior parte sono felici Isospore leptosporangiate. Esistono circa 10.000 specie

Le fronde sono composte, cioè la lamina è divisa in foliole o pinne. Inserite nel rachide (cambiamento del peduncolo fogliari) o picciolo.

In quasi tutte le felci Le foglie sono arrotolate (CIRCINNATE) indicate come pastorali. Questo è noto come VERNAZIONE CIRCINNATA. Gli sporangi si trovano sulla superficie inferiore e sono raggruppati in Aggregati (SORI).

EQUISETOPSIDA

Nel devoniano e nel carbonifero. Erano alberi di circa 18 metri e 40 cm di diametro. Oggi sono piante erbacee. L'equiseto conta circa 15 specie.

Diffuse nei luoghi umidi, acquitrini, ai margini dei boschi. Foglie piccole e squamose. Fusti articolati e ruvidi. I rizomi sotterranei non muoiono. Isosporee, gli sporangi sono in gruppo e stanno in strutture ad ombrello (sporangiofori) in cima al fusto.

Capitolo 18

Gimnosperme

Il seme fu una delle innovazioni fondamentali per il proseguimento della specie. La dominanza delle spermatofite nella flora attuale. Insieme a una grande capacità di sopravvivenza per via della protezione, di nutrienti immagazzinati. Hanno quindi un vantaggio selettivo rispetto alle piante che liberano spore.

Spermatofite significa pianta a seme.

Sono tutti eterosporee, cioè producono megaspore in microspore, che danno origine a megagametofiti (femmine) e micro gametofiti (maschi).

Nel seme in realtà c'è un ovulo maturo che contiene un embrione. Il mega sporangio e l'ovulo immaturo, il vestito da uno o due strati di tessuto chiamati tegumenti.

Fattori che portano allo sviluppo di un ovulo:

Ritenzione della megaspora all'interno del megasporangio in una struttura chiusa detta nocella.

Riduzione ad una sola cellula madre in ciascun megasporangio.

Sopravvivenza di una sola delle quattro megaspore prodotte dalla cellula madre.

Formazione di un gametofito femminile all'interno della megaspora

Sviluppo dell'embrione all'interno del gametofito femminile.

Formazione di un documento che avvolge in megasporangio tranne un buchetto detto micropilo.

Modificazioni dell'apice del megasporangio per raccogliere le microspore o granuli pollinici.

Un seme è costituito da un embrione rivestito e da sostanze nutritive cioè da una nocella avvolta da tegumento.

Le SPERMATOFITE comprendono 5 phyla viventi.

· Coniferophyta

· Cycadophyta

· Ginkgophyta

· Gnetophyta

· Anthophyta, Cioè angiosperme o piante a fiore.

PROGIMNOSPERME

Sono i precursori delle piante a semi con caratteristiche intermedie tra le trimerofite e le piante a seme.

Gimnosperme si riproducevano con spore ma producevano xilema secondario e anche floema secondario. La grande evoluzione fu la comparsa di un cambio vascolare bifacciale, che produceva cioè xilema secondario internamente e floema secondario esternamente.

Si è evoluta Anche la Eustele, cioè la disposizione dei tessuti conduttori in fasci separati attorno al midollo.

Isospore. Quindi sia la produzione del legno e sia al eterosporia precedettero evoluzione del seme.

Gimnosperme viventi

Ci sono quattro diversi tipi di gimnosperme viventi:

· Coniferophyta (conifere)

· Cycadophyta (cicadee)

· Ginkgophyta (albero di capelvenere e ginko)

· Gnetophyta (gnetofite)

GIMNOSPERME significa seme nudo, cioè ovulo e se mi sono esposti sulla superficie di sporofilli. Le relazioni filogenetiche tra le spermatofite restano non chiare, ci sono varie ipotesi di discendenza. Nelle gymnos i micro gametofiti maschili si sviluppano come Granelli pollinici.

Per l'impollinazione c'è quindi bisogno del vento per trasportarli all'organo femminile. Dopo l'impollinazione si forma un tubetto pollinico. Nelle cicadee e ginko invece prima della fecondazione il gametofito maschile entra nella nocella, si nutre, cresci e poi esplode facendo uscire i gameti maschili pluri flagellati che nuotando vanno a fecondare l'uovo.

Nelle conifere gnetofite e angiosperme i gameti maschili non sono mobili il tubetto pollinico li trasporta direttamente nelle cellule uovo.

Con questa innovazione non si ha più bisogno dell'acqua come mezzo di passaggio, che era fondamentale per le crittogame vascolari.

POLIEMBRIONIA: si possono formare più archegoni ed ognuno ha una cellula uovo da poter essere fecondata. Nella maggior parte dei casi però solo un embrione sopravvive.

Phylum Coniferophyta

È il più numeroso gymnos. Anche il più importante. Ad esempio la sequoia. Raggruppano Pini abeti è abeti rossi.

Pinus

Famiglia delle pinacee, utilizzati dalla disposizione delle foglie. Le foglie aghiformi sono solitarie e disposte a spirale sui fusti.

Sono foglie a Mazzetti fascicolati il numero da 1 a 8, alla base sono coperte da foglie squamiformi. In realtà sono germogli in cui attività meristematica è sospesa. E’ fermo e quindi ad ACCRESCIMENTO DETERMINATO. In alcuni casi può essere indeterminato e addirittura generare una nuova pianta di Pino. Le foglie sono aghiformi per adattarsi ad ambienti molto aridi. L'epidermide è coperta da una spessa cuticola.

Gli stomi sono infossati sotto la superficie della foglia. Il mesofillo o tessuto fondamentale è costituito da cellule parenchimatiche provviste di notevoli ispessimenti della parete verso l'interno della cellula. Attraversate da 1 o 2 canali resiniferi. Al centro c'è xilema e floema circondati da tessuto trasfusionale di cellule parenchimatiche vive ho tracheidi morte. Di solito le foglie aghiformi rimangono per un periodo di 2 a 4 anni eccetto il Pinus longeva che le tiene per 4 o 5 anni sempre fotosinteticamente attive. Ninfo solo accrescimento secondario inizia precocemente importa ad un’abbondanza di xilema secondario cioè legno. Lo xilema cresce verso l'interno e il floema cresce verso l'esterno. lo xilema è costituito da tracheidi. Il Floema è costituito da cellule cribrose. Il Pino ha un ciclo vitale di oltre 2 anni. Nei pini e nella maggior parte delle altre conifere, microsporangi e macrosporangi sono presenti sulla stessa pianta in coni separati o strobili. I microsporangi Sono sui rami inferiori, e i macrosporangi sui rami superiori.

I macrosporangi in caso di compresenza sullo stesso ramo stanno verso l'esterno.

FECONDAZIONE INCROCIATA e quando arriva il polline di un'altra pianta.

A primavera con la meiosi ogni micro sporocito produce 4 microspore apolidi. ogni microspora crea un granulo pollinico con 4 cellule. Due cellule protettivi, una cellula generativa, una cellula del tubetto.

In questo stadio vengono dispersi in grande quantità col vento.

L'impollinazione è il trasferimento del polline e del microsporangio al macrosporangio (la nocella).

Ciascun megasporangio contiene un singolo megasporocito o cellula madre delle megaspore.

Con la meiosi crea 4 megaspore Di cui una sola verrà fecondata.

In primavera avviene l'impollinazione. Appena i granuli pollinici si depositano sulle squame aderiscono a gocce di impollinazione. Appena la goccia evapora diminuisce di dimensioni e trasporta il granulo pollinico verso le nocelle. Il polline Germina frequentando il tubetto pollinico. Il granulo pollinico il nuovo abortisce. È il 95% dei casi. Dopo un mese la meiosi produce le 4 megaspore impiega 6 mesi. Dopo 15 mesi dall'impollinazione il tubetto pollinico raggiunge la cellula uovo di un archegone, dove rilascia nel citoplasma i due nuclei spermatici. Uno feconda la cellula uovo e l'altro muore.

Altre conifere

Il ciclo riproduttivo di un anno. I semi sono prodotti nella stessa stagione in cui gli ovuli sono impollinati. Il tempo tra impollinazione e fecondazione dura tre o quattro settimane anziché 15 mesi.

Fanno parte di questa specie

· Abeti

· Larici

· Abeti Rossi

· Abeti canadesi

· Abeti Douglas

· Cipressi

· Ginepri

· Tassi

· Araucaria

· Sequoie.

Altri phyla gimnosperme

Sono notevolmente diversi tra di loro.

CYCADOPHYTA

Arrivano a 18 metri e sono simili alle Palme, a differenza delle Palme però hanno un accrescimento secondario dal cambio cribro legnoso. Hanno radici ramificate dicotomicamente in prossimità del suolo. (radici coralloidi). Le unità produttive sono foglie ridotte portatrici di sporangi all'apice del flusso. I con i microsporangiati e i coni ovulari stanno su individui diversi. La crescita del tubetto pollinico deriva dalla distruzione del tessuto della nocella. Ciascun gametofito maschile produce due Gameti.

GINKGOPHYTA

Unico rimasto e il Ginkgo biloba. Con le foglie a ventaglio con nervature ramificate a ventaglio. Raggiungi 30 metri. È caducifoglia a differenza di tutte le altre gimnosperme. Prima di cadere diventano dorate. Particolarmente resistente all'inquinamento atmosferico. Microsporangi e ovuli sono su individui diversi. Gli ovuli sono in coppia all'estremità di certi penduli che sembrano ciliegie. In autunno maturano i semi si trovano all'interno della sfera carnosa. Insiemi e Varano cattivo odore tipo burro rancido. Il gametofito Alberga nella nocella il crea un tubetto pollinico ramificato senza sfruttare la nocella. Quando è maturo si rompe e fa uscire i gameti che nuotano verso l'uovo.

GNETOPHYTA

Esistono tre generi viventi:

· GNETUM

· EPHEDRA

· WELWITSCHIA.

Gnetum a distribuzione tropicale, piante arboree e lianose con grandi foglie.

Ephedra vivi in regioni aride o desertiche, lo foglia è squamosa e piccola e arbustivo confusi articolati

Welwitschia. La maggior parte della pianta è seppellita sotto la sabbia. Ha solo due foglie nastriformi che si lacerano crescendo attaccate a un disco legnoso. I rami che portano i coni si originano dal tessuto meristematico ai margini del disco. Vive solo nel deserto in Namibia.

In queste piante gnetofite avviene spesso la doppia fecondazione. Si era detto che nel Pinus il gametofito maschile produceva un gamete con due nuclei. Uno avrebbe Sono andato là uno e l'altro sarebbe morto. In questo caso siccome l'archivio contiene due nuclei femminili, per cui entrambi nutrigenetici possono fecondare.

Capitolo 19

Angiosperme

(piante a fiore)

Sono tante, tutte quelle a fiore dalle ninfee all'eucalipto. Sono tutte però mono filetiche, cioè derivate da un antenato comune.

Si dividono in:

MONOCOTILEDONI (l'embrione ha un solo cotiledone), sono graminacee, gigli, iris, orchidee, palma, riso, banano.

EUCOTILEDONI (alberi e arbusti, salvo le conifere e quasi tutte le erbacee)

Sono AUTOTROFE, come le parassite/aprofite.

Il fiore è un germoglio AD ACCRESCIMENTO DEFINITO. cioè si accresce per un tempo limitato.

Portano gli sporofilli i quali portano gli sporangi.

Angio= vaso

Sperme=seme

Il CARPELLO contiene gli ovuli che dopo la fecondazione si trasformano in semi e il carpello diventa parete del frutto.

I fiori sono raggruppati in vari modi:

In AGGREGATI chiamati INFIORESCENZE (e la stele è chiamato PEDUNCOLO)

In FIORE Singolo su di uno stelo chiamato PEDICELLO, il ricettacolo è dove poggia il fiore.

Disegno

Il fiore è composto da parti fertili e da parti sterili.

SEPALI e PETALI sono sterili, mentre STAMI e CARPELLI sono fertili.

Sepali e petali si inseriscono sul ricettacolo.

Stami e carpelli stanno sopra ai petali e ai Sepali.

PERIANZIO:

I sepali formano il calice, sembrano una foglia, verde e duri.

I petali formano la corolla, colorati e sottili.

ANDROCEO: lo Stame ha un sottile PEDUNCOLO chiamato FILAMENTO Che porta un'antenna bilobata contenente 4 microsporangi o sacche polliniche.

GINECEO:

I carpelli sono megasporofiti ripiegato. Che portano uno o più ovuli. Un fiore può contenere uno o più carpelli. (Pistillo)

Nell'ovario sono racchiusi gli ovuli.

Lo Stilo è la parte intermedia dove si sviluppa il tubetto pollini o.

Lo stimma è quello che riceve il polline.

Gli ovuli sono connessi all'ovario tramite una Placenta.

La placentazione è il modo in cui gli ovuli si dispongono nella placenta.

· PERFETTI quando possiede sia stami che carpelli

· IMPERFETTI senza stami oppure senza carpelli (staminiferi o pistilliferi)

· MONOICA staminiferi e pistilliferi insieme nella stessa pianta.

· SIMMETRIA RAGGIATA regolari

· SIMMETRIA BILATERALE irregolari

I gametofiti delle angiosperme sono i più piccoli tra le eterospore.

Il microgametofito ha 3 sole cellule ed il megagametofito ne ha 7.

L'ovulo è trattenuto nello sporofito per sempre.

Anteridi e archegoni non ci sono.

L'impollinazione è indiretta. Il polline è depositato nello stimma e dal granulo si sviluppa un tubetto pollinico che cresce nei tessuti del carpello e trasferisce i due nuclei spermatici immobili al gametofito femminile.

Dopo la fecondazione l'ovulo si sviluppa in seme, contenuto nell'ovario. Mentre l'ovario si trasforma in frutto. La microgenesi e la microgametogenesi culminano nella formazione di gameti maschili.

la megasporogenesi e la mega gametosporogenesi culminano nella formazione di una cellula uovo e dei nuclei polari.

MASCHI

La microsporogenesi è la formazione delle microspore (o granuli pollinici) all'interno dei microsporangi o sacchi polliniche dell'antera. La microgametosporogenese è lo sviluppo successivo fino allo stadio di 3 cellule.

Nell'antera ci sono 4 colonne di cellule fertili (SPORIGENE)

Queste si trasformano in 4 microsporociti DIPLOIDI (cellule madri del polline).

Ogni microsporocito diploide per meiosi produce 4 microspore aploidi. Ogni microspora subisce una trasformazione con la mitosi e forma una cellula vegetativa ed una cellula generativa, entrambe nel granulo pollinico.

Durante la germinazione del granulo la cellula generativa si divide in due nuclei spermatici. Questo è il gametofito maschile maturo (n).

FEMMINE

La megasporogenesi richiede una meiosi, la sua conseguenza è la formazione di megaspore nella nocella (megasporangio) dell'ovulo.

La megagametogenesi è la trasformazione della megaspora in megagametofito, sacco embrionale.

Inizialmente l'ovulo è formato solo dalle nocelle, ma presto si circonda di vari involucri, i TEGUMENTI, che lo avvo9lgono e lasciano una piccola apertura (MICROPILO).

Intanto nell'ovulo si formano 4 megaspore aploidi n. MEIOSI.

Ma una sola si sviluppa in gametofito femminile. Questa si ingrandisce ed avvengono poi 3 MITOSI per cui si arriva ad 8 nuclei (NUCLEO POLARE per ogni gruppo)

Alla fine si avrà il SACCO EMBRIONALE.

I granuli pollinici vengono trasportati in vari modi nello stimma (IMPOLLINAZIONE)

La cellula generativa maschile si divide in due gameti maschili

STIMMI:

· UMIDI (tessuto ghiandolare che secerne proteine, amminoacidi e lipidi)

· SECCHI (proteine, carboidrati e lipidi)

Il tubetto pollinico entra e si sviluppa nello stimma, fino ad andare all'ovulo dal micropilo.

Devono coprire una distanza molto più lunga delle gimnosperme.

Una volta che il tubetto pollinico è arrivato, deposita i due nuclei gameti maschili. Uno si unisce alla oosfera e la feconda, l'altro con in nuclei della cellula polare. DOPPIA FECONDAZIONE.

Si sviluppano: 1 embrione e 1 endosperma.

Durante la doppia fecondazione iniziano vari processi:

· il nucleo primario dell'endosperma si divide formando l'endosperma

· lo zigote si sviluppa in un embrione

· i tegumenti si sviluppano nell'involucro del seme

· le pareti dell'ovario e la struttura ad esse connesse si sviluppano in un frutto.

mentre l'ovulo si trasforma in seme, l'ovario si trasforma in frutto. Le pareti dell'ovario e del Pericarpo si ispessiscono in vari strati distinti.

· ESOCARPO strato esterno

· MESOCARPO strato intermedio

· ENDOCARPO strato interno

Capitolo 20

Evoluzione delle Angiosperme

Data la loro comparsa relativamente tarda nella documentazione fossile, come mai le angiosperme hanno raggiunto una posizione dominante ovunque continuano a diversificarsi in modo così spettacolare?

I MONOCOTILEDONI hanno polline monoaperturato, gli EUCOTILEDONI hanno polline triaperturato.

Anticamente il peranzio non era mai distinto in calice e corolla e neanche in sepali e petali.

Il colore è una caratteristica più evidente dei fiori delle angiosperme. Caratteristica mediante la quale viene facilmente riconosciuta l'appartenenza al phylum.

La varietà dei colori dei fiori si è evoluta in relazione ai sistemi di impollinazione della pianta, infatti i colori costituiscono un richiamo per gli insetti e per gli animali. L'impollinazione passiva (col vento) è stata qui superata.

COLEOTTERI e MOSCHE sono attratti dal profumo, rispettivamente da frutteti e escrementi.

Le API dal colore dei fiori, preferibilmente blu o giallo, ma non rosso, per cercare il nettare.

I LEPIDOTTERI NOTTURNI sono attratti dal colore bianco e dall'odore dolce.

Gli UCCELLI dal colore rosso e dal nettare liquido colloidale.

I PIPISTRELLI dai colori spenti, dal nettare abbondante e dagli odori forti.

INGANNO:

usano l'aspetto di altri fiori e non danno ricompensa.

sessuale, i fiori imitano le femmine.

FLAVONOIDI: pigmento per la colorazione dei fiori. Anelli a 6 atomi di Carbonio connesso da unità di 3 atomi di Carbonio.

FRUTTO

Il frutto si è evoluto in relazione alla necessità di essere disperso in modi differenti.

Questo è fondamentale per la radiazione evolutiva delle angiosperme.

STRUTTIURA DEL FRUTTO.

Il frutto è un ovario maturo, o TESSUTO ACCESSORIO.

Se il frutto si sviluppa senza la fecondazione del seme si avranno frutti PARTENOCARPICI.

· FRUTTI SEMPLICI: si sviluppano da carpelli singolo da due o più carpelli (legumi, ciliegie, pomodori)

· FRUTTI AGGREGATI: si formano a partire da un gineceo apocarpico (magnolie, lamponi, fragole)

· FRUTTI MULTIPLI: derivano da una infiorescenza, cioè da ginecei uniti di più fiori (fichi, gelsi, ananas)

I frutti che contengono tessuti accessori sono detti FRUTTI ACCESSORI:

MELE e PERE (frutti accessori semplici)

FRAGOLA (frutto accessorio aggregato)

ANANAS (frutto accessorio multiplo)

I frutti semplici possono essere carnosi o secchi

CARNOSI:

BACCHE con uno o più semi, l'esocarpo è più consistente

DRUPE un solo seme, esocarpo sottile, mesocarpo consistente, endocarpo duro

POMI da ovario pluricellulare infero

SECCHI:

DEISCENTI si aprono a maturità e contengono alcuni semi

INDEISCENTI non si aprono a maturità, contengono un solo seme.

Frutto o semi trasportati dal vento.

alcuni frutti hanno ali, ad esempio l'acero. Oppure una parte piumosa, come il dente di leone

disegno

I Pioppi e i Salici sono coperti di lane.

Altre piante lanciano direttamente in aria i semi.

Alcune piante invece hanno semi che galleggiano in acqua, soprattutto le piante acquatiche.

I frutti carnosi vengono dispesi da grandi animali o uccelli che li spargono dopo averli mangiati, con le feci.

Capitolo 22

PRIME FASI DI SVILUPPO DI UNA PIANTA

Un'alga verde pluricellulare è il presunto antenato delle angiosperme.

Lo sporofito è il corpo delle angiosperme (risultato del lungo periodo di specializzazione evolutiva)

La formazione dell'embrione EMBRIOGENESI.

La embriogenesi stabilisce due organizzazioni sovrapposte della pianta.

· ORGANIZZAZIONE APICE BASE

· ORGANIZZAZIONE RADIALE

I primi stadi dell'embriogenesi sono pressoché identici per tutte le angiosperme.

Lo zigote si DIVIDE asimmetrico. In modo da stabilire la polarità dell'embrione.

POLO SUPERIORE (CALAZALE) è una piccola cellula apicale, originerà gran parte dell'embrione maturo.

POLO INFERIORE (MICROPILARE) è una grande cellula BASALE che produce un peduncolo (SOSPENSORE) che ancora l'embrione al micropilo.

Lo stabilirsi della polarità è fondamentale perché fissa l'asse strutturale del cespo sul quale si organizzerà la pianta.

Nelle angiosperme è già organizzata così la cellula. Con gli organelli citoplasmatici in alto e un ampio vacuolo in basso.

Appena formato, l'embrione consiste in una massa di cellule relativamente indifferenziate.

Il PROTODERMA (futura epidermide) si forma per divisioni periclinali.

Poi divisioni longitudinali producono PROCAMBIO e MERISTEMA FONDAMENTALE.

Il meristema fondamentale circonda il procambio.

Il meristema fondamentale è il precursore del TESSUTO FONDAMENTALE.

Il procambio è il precursore dei tessuti VASCOLARI di XILEMA e FLOEMA.

Stadi dell'evoluzione dell'embrione:

MERISTEMI PRIMARI:

· PROTEDERMA

· MERISTEMA FONDAMENTALE

· PROCAMBIO

Il sospensore nell’angiosperme ha il compito di nutrire. Può essere composto da una singola cellula (orchidee) o da più cellule (fagiolo)

Quando l'embrione raggiunge lo stadio a TORPEDINE il sospensore nuore.

Alla fine dell'embriogenesi c'è la fase di MATURAZIONE DEL SEME.

Questa fase prepara il seme alla lunga attesa prima dell'eventuale germinazione. Le sostanze nutritive sono immagazzinate nell'endosperma o nel cotiledone o nel perisperma.

Il seme andrà incontro ad essiccamento (fino al 90%).

L'involucro esterno si indurisce tanto, fino, in alcuni casi, a diventare legnoso, a formare una "armatura di protezione".

Il metabolismo interno rallenta per poter sopravvivere a lunghi periodi. Molti semi entrano nello stato di QUIESCENZA, molti in quello di DORMIENZA.

REQUISITI ESSENZIALI PER LA GERMINAZIONE DEL SEME

Dipende da fattori esterni ed interni

ESTERNI:

· ACQUA

· OSSIGENO

· TEMPERATURA

· LUCE

Fondamentale è l’imbibizione del seme con acqua.

Da li inizierà il risveglio del seme e l'accrescimento e la divisione cellulare.

Durante la prima fase la scissione del glucosio può essere anaerobica, ma poi serve ossigeno e se il suolo è troppo imbevuto di acqua (asfittico) può nascere qualche problema.

Anche la temperatura è importante, e dipende dalla specie.

Normalmente però tra 25 e 35°C va bene per tutti.

Questo per i semi in stato di QUIESCENZA.

Per i semi in stato di DRMIENZA invece tutto ciò non è sufficiente.

L'acido ABSCISSICO favorisce la dormienza. L'acido GIBBERELLINICO invece stimola la germinazione.

Terminata la quiescenza o la dormienza, si passa alla germinazione.

La prima struttura che emerge dal seme è la radichetta o radice embrionale che permette al seme di ancorarsi al suolo e di assorbire acqua. RADICE PRIMARIA. o FITTONE.

Dopo continuerà sviluppando ramificazioni RADICI LATERALI

Quando le radici attecchiscono si sviluppa l'IPOCOTILE e si porta sopra la superficie del suolo. Qui si hanno due possibilità:

L'IPOCOTILE tira fuori dal terreno il cotiledone, si avrà la germinazione EPIGEA

I cotiledoni rimangono interrati, si avrà la germinazione IPOGEA.

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dopo un po’ i cotiledoni avvizziscono, si seccano e cadono. Ma ora la pianta è+ autotrofa, fa la fotosintesi e la fase del seme è terminata.

Capitolo 23

Cellule e Tessuti del Corpo della Pianta

L'embriogenesi stabilisce l'asse di crescita apice-base della pianta, con un meristema apicale il germoglio a un'estremità e un meristema apicale della radice dall'altra.

Con la germinazione del seme i meristemi embrionali (meristemi apicali del germoglio e della radice) producono cellule che danno origine a RADICI, FUSTI, FOGLIE, FIORI della pianta adulta.

I MERISTEMI sono tessuti, popolazioni di cellule che conservano la capacità di dividersi anche e dopo l'embriogenesi.

Sono coinvolti con la crescita della pianta.

MERISMOS = divisione

· MERISTEMI APICALI (per mitosi)

o CELLULE INIZIALI

§ CRESCITA DELLA RADICE

§ CRESCITA DEL GERMOGLIO

§ CRESCITA SECONDARIA (fusto e radice)

o DERIVATA

· MERISTEMI PRIMARI

o PROTODERMA

o PROCAMBIO

o MERISTEMA FONDAMENTALE

Accrescimento dei tessuti primari (CRESCITA PRIMARIA)

la pianta si chiama CORPO PRIMARIO DELLA PIANTA.

CRESCITA INDETERMINATA perché non smette mai. Corrisponde al "movimento" degli animali, lo spostamento.

Dis 23.2

Lo sviluppo comprende (è un complesso di eventi):

· CRESCITA

· MORFOGENESI

· DIFFERENZIAMENTO

CRESCITA: aumento irreversibile di dimensioni come risultato di divisioni accrescimento cellulare

MORFOGENESI: sono i piani lungo i quali le cellule si dividono e si espandono, determinano il variare continuo della forma della pianta.

DIFFERENZIAMENTO: processo mediante il quale cellule con lo stesso genoma diventano diverse dalle cellule che lo hanno generato. Il differenziamento di una cellula vegetale dipende dalla sua posizione finale nell'organo in via di sviluppo.

Le cellule sono associate tra di loro in varie maniere a formare unità strutturali e funzionali chiamate tessuti:

I sistemi di tessuti sono:

· FONDAMENTALI

o PARENCHIMA (tessuto semplice)

o COLLENCHIMA (tessuto semplice)

o SCLERENCHIMA (tessuto semplice)

· VASCOLARI

o XILEMA (tessuto complesso)

o FLOEMA (tessuto complesso)

· TEGUMENTALI

o EPIDERMIDE (tessuto complesso)

o PERIDERMA (tessuto complesso)

TESSUTI FONDAMENTALI

Il tessuto PARENCHIMATICO è coinvolto nella fotosintesi, nell'accumulo delle riserve e nella secrezione.

Il COLLENCHIMA da sostegno agli organi giovani e ancora in crescita.

Lo SCLERENCHIMA irrobustisce e da sostegno alle parti della pianta che hanno completato l'accrescimento.

PARENCHIMA

sono le cellule più numerose della pianta. si trovano generalmente in ammassi continui:

· nella corteccia

· nel midollo di fusti e radici

· nel mesofillo fogliare

· nella polpa dei frutti

· nei cordoni longitudinali dei tessuti primari e secondari

· nei raggi parenchimatici orizzontali

· nei tessuti vascolari secondari

Le cellule parenchimatiche sono vive a maturità. Di solito hanno solo parete primaria e queste svolgono un ruolo fondamentale nella generazione e riparazione di ferite. Sono proprio queste cellule che danno inizio alle TALEE.

Possono generare anche una nuova pianta per questo sono chiamate TOTIPOTENTI.

COLLENCHIMA

Sono vive a maturità

Sono costituite da cordoni discreti o cilindrici, sotto l'epidermide dei fusti e nei piccioli.

Crea pareti spesse e flessibili, utili a sorreggere organi giovani, tipo fusti e foglie.

SCLERENCHIMA

A maturità sono prive di protoplasto.

Si trovano un po’ ovunque, in gruppi o singole.

Skleros dal greco Duro.

Funzione principale è sostenere le parti della pianta che hanno cessato l'accrescimento. Formano pareti secondarie spesso lignificate.

TIPI

· FIBRE lunghe e sottili, formano fasci o cordoni (canape, iuta, lino)

· SCLERIDI di forme diverse, lunghe o stellate, corte, forma il guscio delle noci, gli ossi delle olive o delle ciliegie, danno la granularità alla polpa delle pere.

Tessuti vascolari conduttori

XILEMA trasporta acqua, sali minerali, sostiene organi, accumulo sostanze di riserva.

Si estende lungo tutta la pianta. deriva dal procambio.

E di due tipi:

· TRACHEIDI (cellule allungate con pareti secondarie, cellule singole alcune strette, con pareti riccamente punteggiate, ha punteggiature)

· TRACHEA (cellule privi di protoplasto. Sono in gruppi di uccelli il nome è più largo)

Entrambe hanno punteggiature tra le pareti.

Gli elementi dei vasi delle trachee non hanno punteggiature ma vere e proprie perforazioni. Le placche di perforazione una parte della parete cellulare che presenta questi buchi, è forma i vasi.

Gli elementi dei vasi sono le principali vie dello xilema. Le tracheidi sono meno specializzate.

L'acqua passa più velocemente da un vaso all'altro proprio mediante le perforazioni.

Tracheidi però sono più sicura perché le membrane delle punteggiature bloccano le eventuali bolle d'aria. Le bolle d’aria rischiano di bloccare il flusso dell'acqua. Vasi larghi sono più efficienti e hanno Maggiore portata, ma sono più esposti a problemi Lux cinema a inspessimento delle pareti a forma di anelli o spirali e possono essere anulari o elicoidali. Permettono l'allungamento dei vasi.

FLOEMA

È il principale tessuto di trasporto di sostanze nutritive organiche.

Trasporta: zuccheri, aminoacidi, lipidi, micronutrienti, ormoni, induttori fiorali, proteine, rna.

Le cellule principali conduttrici sono gli elementi cribrosi:

· Cellule cribrose

· Elementi dei tubi cribrosi

Differenza fra i due e la presenza di placche cribrose negli elementi dei tubi.

CALLOSIO

Polisaccaride che riveste l'interno delle pareti del floema. E di due tipi:

· Callosio da ferita (da stress da ferita)

· Calloso definitivo (su elementi senescenti)

Durante il differenziamento le cellule cribrose vanno incontro a profondi cambiamenti: dissolve il nucleo e il tono plastico, perdita dei ribosomi, del complesso di Golgi e del Citoscheletro.

A Maturità tutte le strutture citoplasmatiche residue si dispongono lungo le pareti.

La proteina P Sì distribuisce lungo la parete. Sì crea a causa di un danno del tubo cribroso e forma dei tappi mucillaginosi. Sigilla i pori della placca cribrosa in caso di ferita.

Le cellule compagne rappresentano il sistema di supporto Vitale Per l'elemento cribroso in quanto dispensano proteine e ATP.

Tessuti tegumentali

· EPIDERMIDE

· PERIDERMA

EPIDERMIDE

Costituisce il sistema di tessuti di rivestimento di foglie, parti fiorali, frutti, semi, fusto, radice, prima che abito la crescita secondaria.

L'epidermide a cellule specializzate:

· Stomi (cellule di guardia)

· Tricomi (appendici)

Le pareti esterne della pianta sono rivestite dalla cuticola costituito da cutina e cere.

Stomi controllano gli scambi gassosi, soprattutto nella foglia.

I TRICOMI hanno funzioni varie.

I peli aumentano l'assorbimento di acqua e minerali dal suolo. Nelle foglie Ipeli aumentano la riflessione delle radiazioni solari. Abbassano la temperatura delle foglie e la evaporazione. I peli difendono la pianta dagli insetti.

PERIDERMA

È un tessuto di rivestimento secondario di fusti e radici.

È formato da uno strato protettivo di sughero o fellema fatto di cellule morte.

Capitolo 24

Radici

La prima struttura di emergere dal seme è la radice embrionale, si ancora al substrato ed assorbe acqua.

Le radici hanno le seguenti funzioni:

· ANCORAGGIO

· ASSORBIMENTO

· RISERVA

· CONDUZIONE

Gli ormoni (CITOCHININE e GIBBERELLINE) sintetizzati nelle regioni meristematiche delle radici, vengono trasportati nello xilema verso l'alto per stimolare la crescita e lo sviluppo.

In più hanno funzioni:

· Rigenerazione clonale

· Ridistribuzione dell'acqua nel suolo

· Secrezione di sostanze nella rizosfera intorno alle radici

SISTEMI DI RADICI

La prima radice si forma Gianni l'embrione e si chiama RADICE PRIMARIA. In tutte le piante tranne le monocotiledoni ancora dice primavere si chiama FITTONE, e cresce direttamente verso il basso, dando luogo a Ramificazioni (RADICI LATERALI). Apparato radicale a FITTONE.

Nei monocotiledoni la radice primaria a vita breve e nascono le RADICI AVVENTIZIE alla base del fusto, dando luogo ad un apparato radicale FASCICOLATO. La configurazione spaziale della crescita dell'apparato radicale è dato da vari fattori ambientali, dovuti alla ricchezza del terreno. Le radici si espanderanno dove il terreno è più ricco. Le radici non vanno più giù di 60 cm nel 90% dei casi.

Le radici ASSORBENTI nell'approvvigionamento di acqua e sali minerali, stanno nei primi 15 cm, cioè la parte più ricca del terreno. L'espansione laterale è da 4 a 7 volte la chioma. La pianta mantiene l'equilibrio tra il sistema aereo e quello radicale.

Le radici assorbenti hanno vita breve e vengono costituite da nuove.

Ordine e crescita dei tessuti primari

Ordine di crescita dei tessuti primari

La crescita delle radici si ferma in caso di siccità e di basse temperature.

L'apice della radice è coperto da una cuffia radicale che produce mucillagini (Mucigel).

La cuffia radicale è un insieme di cellule parenchimatiche vive che costituiscono il ditale, aiutando la radice nella penetrazione del terreno. Alcune cellule, dette cellule di CONFINE, o di FRONTIERA, vengono rilasciate ogni giorno dalla cuffia radicale.

Queste cellule secernono proteine al terreno per vari motivi:

Protezione del meristema apicale da infezione

Mantenimento contatto radice suolo

Rilascio elementi essenziali per l'assorbimento delle radici

Protezione dalla disidratazione

Repulsione di batteri

Diminuzione dell'attrito per Radici di crescita

La cuffia radicale è formata da:

· COLUMELLA

· CUFFIA LATERALE

Disegno 24.5

La regione centrale del meristema apicale è detto CENTRO QUIESCENTE, ripopola le regioni meristematiche di confine in caso di traumi.

La crescita in lunghezza delle radici si verifica vicino all'apice radicale. La radice divisa in regioni:

· REGIONE DI MATURAZIONE

· REGIONE DI DISTENSIONE

· REGIONE DI ACCRESCIMENTO

Struttura primaria

I 3 sistemi di tessuti di una radice in fase di crescita primaria:

· EPIDERMIDE sistema del tessuto dermico

· CORTECCIA sistema del tessuto fondamentale

· TESSUTI VASCOLARI sistema del tessuto vascolare

EPIDERMIDE

Assorbe acqua e minerali. È costituito da cellule allungate con pareti sottile e senza cuticola e offrono poca resistenza al passaggio di acqua. L'assorbimento è facilitato da PELI RADICALI, estensioni tubolari di cellule epidermiche. I peli radicali hanno vita breve si trovano nella regione di maturazione. A meno che la radice penetra nel suolo nuovo i peli radicali si sviluppano nella parte ferma.

CORTECCIA

Rappresenta il sistema di tessuto parenchimatico. Occupa l'area più grande del corpo primario. Immagazzina amido.

Nella corteccia ci sono molti spazi intercellulari aeriferi.

Nelle piante acquatiche sono anche spazi grandi. AERENCHIMA è un tessuto parenchimatico ricco di spazi intercellulari. La parte più interna detta ENDODERMA ed è caratterizzata dalla presenza delle bande del Caspary. Impregnato di suberina e talvolta lignina, che funzionano da filtro.

CILINDRO VASCOLARE

Comprende tessuti vascolari e del periciclo. È formato da tessuti vascolari primari. Il periciclo si origina dal procambio è fatto di cellule parenchimatiche con parete primaria e a volte anche secondaria. All'interno cioè xilema e floema.

La crescita secondaria consiste nella formazione di tessuti vascolari secondari di xilema e floema secondario a partire da un cambio cribro legnoso o cribro-vascolare. Xilema secondario e floema secondario Si interpongono tra Ii rispettivi primari, allontanandoli. Alla fine la corteccia si stacca e se ne va. Le radici laterali Si originano dal periciclo e sono dette ENDOGENE. Nascono dietro la zona di allungamento radicale. Le radici aeree servono per dare sostegno alla pianta e sono chiamate radici a TRAMPOLO.

Capitolo 25

Il germoglio

È costituito dal fusto e dalla foglia ed è la porzione aerea della pianta.

Si origina durante la formazione dell'embrione. Rappresentato da plumula, epicotele (al di sopra dei cotiledoni) da una o più foglioline immature, dal meristema apicale.

Il fusto a nodi ed internodi, con una o più foglie attaccate. Ad ogni nodo uno o più conduttori del cilindro centrale (vascolare) del fusto divergono ed entrano nella foglia.

Le funzioni del fusto sono sostanzialmente due:

· SOSTEGNO

· CONDUZIONE

Le foglie fanno la fotosintesi clorofilliana.

Il meristema apicale del germoglio è una struttura dinamica che oltre ad accrescere la struttura primaria della pianta, produce i primordi fogliari e i primordi delle gemme laterali in una continua ripetizione, formando i FITOMERI.

· PRIMORDI FOGLIARI danno origine alle foglie

· PRIMORDI DELLE GEMME danno origine ai rami laterali.

L'apice del germoglio è sempre coperto da foglie in via di sviluppo. L'apice vegetativo all'organizzazione TUNICA-CORPUS.

Tunica e Corpus si distinguono per i piani delle divisioni cellulari che vengono in esse. La TUNICA consiste in più strati periferici di cellule che si dividono ANTICLINARMENTE, secondo piani perpendicolari alla superficie del meristema. Queste divisioni sono responsabili dell'accrescimento in superficie senza commento Il numero di strati del meristema.

Il CORPUS è costituito da una massa di cellule racchiuse dagli strati della tunica. Il Corpus fa aumentare di volume il germoglio. I due sistemi hanno iniziali distinte.

Il PROTODERMA prende sempre origine dallo strato della tunica, il più esterno. Il PROCAMBIO prende origine dal sistema midollare sotto al corpus.

Struttura primaria del fusto

Si hanno tre tipi fondamentali:

Il tessuto vascolare si presenta come un cilindro nel tessuto fondamentale

Il tessuto vascolare si presenta come un cilindro di cordoni distinti separati da tessuto fondamentale

Nella maggior parte dei monocotiledoni ed eucotiledoni erbacei la disposizione è molto più complessa

Connessione fusto foglia

Sin dal primo momento il sistema procambiale della foglia e continuo con quello del fusto, in quanto man mano che il primordio fogliare si allunga, i cordoni procambiali nel flusso lo seguono nel suo percorso. I prolungamenti del sistema conduttore del fuso si chiamano TRACCE FOGLIARI.

Una traccia fogliare si estende dalla sua connessione con un fascio del fusto (fascio conduttore del fusto) fino alla zona dove entra nella foglia. Un fascio del fusto può essere associato a diverse foglie. Il tutto viene chiamato SIMPODIO.

Le gemme si sviluppano a livello delle ascelle fogliari e sono anche loro convesse (TRACCE DEL RAMO). La disposizione delle foglie sul fusto prende il nome di FILOTASSI.

La Filotassi può essere di vari tipi:

ELICOIDALE o A SPIRALE una foglia ad ogni nodo è in linea spirale

DISTICA una foglia per ogni nodo ma su File opposte

OPPOSTA due foglie per ogni nodo opposte

DECUSSATA due fogli per ogni nodo conseguenza di 90 gradi tra le coppie tra i nodi vicini

L'ormone auxina stimola l'inizio di un primordio fogliare.

La foglia

Ci sono vari tipi di foglia:

· BIFACCIALE struttura diversa tra lamina superiore e inferiore, orientata perpendicolarmente Ai raggi solari (PLANGIOTROPE)

· EQUIFACCIALE crescono perpendicolarmente al terreno, ad esempio l'eucalipto. ORTOTROPE

· UNIFACCIALE non si distingue una pagina dall'altra ma sono uguali.

Le foglie senza Picciolo sono dette SESSILI.

Le foglie possono essere suddivise anche in due categorie:

· FOGLIE SEMPLICI

· FOGLIE COMPOSTE

Per capire se è una foglia semplice o composta:

Le gemme ascellari si trovano all'ascella delle foglie immagini dalle foglioline

Le foglie si dipartono dal fusto in piani diversi e le foglioline sono tutte sullo stesso piano.

Le piante sono:

· MESOFITE se vivono in ambienti né umidi e né secchi.

· IDROFITE si vivono in acqua

· XEROFITE se vivono in ambienti secchi

Anche le foglie sono composte da:

· TESSUTO TEGUMENTALE

· SISTEMA FONDAMENTALE

· SISTEMA VASCOLARE

L'epidermide della Foglia è ricoperta dalla cuticola che ne Riduce la perdita di acqua. Gli stomi possono essere su una sola faccia o su entrambi, il tipo di Foglia per le piante idrofile saranno sopra, piante mesofile saranno sotto, le piante xerofite hanno un gran numero di stomi.

Il MESOFILLO è un tessuto fondamentale della Foglia, ha un grosso volume gli spazi intercellulari e numero di Cloroplasti. La funzione primaria e la fotosintesi.

Il mesofillo è diviso in:

· PARENCHIMA A PALIZZATA

· PARENCHIMA SPUGNOSO

Esiste una gran varietà di forma a colonna e di forma irregolare.

Le cellule del parenchima a palizzata hanno un gran numero di cloroplasti, maggiori di quelle spugnose. Perché gran parte della fotosintesi avviene nel parenchima a palizzata.

Il MESOFILLO fogliare è terminato di fasci conduttori che sono in connessione con quelli del fusto. Il sistema di fasci formula NERVATURA FOGLIARE.

Ci sono vari tipi di nervature:

· RETICOLATA a Maglie di dimensioni sempre più ridotte

· PARALLELA con nervature che procedono parallelamente.

Disegni

Di solito lo xilema e sulla parte superiore della nervatura, il floema invece su quella inferiore.

C'è un'altra divisione delle nervature:

· MINORI

· MAGGIORI

Le minori raccolgono i fotosintati direttamente dal mesofillo mentre le maggiori li trasportano via.

Formazione della Foglia

La formazione del tessuto vascolare nelle angiosperme inizia col differenziamento del procambio della futura nervatura principale. Avviene verso l'alto del germoglio come un'estensione del tuo cambio della traccia fogliare.

L'apice della foglia è il primo a completare le nervature.

In caso di forte intensità luminosa avremmo foglie:

· ELIOFILE

· SCIAFILE

Le migliori le sono più piccole, hanno spessore Maggiore per uno sviluppo maggiore del parenchima a palizzata, hanno sistema conduttore più sviluppato, pareti con cellule epidermiche più spesse, maggiore area di superficie interna delle cellule del mesofillo rispetto alla lamina.

Capitolo 26

Crescita secondaria del fusto

Nella maggior parte delle monocotiledoni e in alcuni eudicotiledoni erbacee la crescita di una pianta cessa con la maturazione di tessuti primari.

Le Gymnos, Le Magnolie eudicotiledoni legnose, invece subentra la crescita secondaria. Momento di spessore circonferenza dei fusti dipende dalla CRESCITA SECONDARIA ed è il risultato dell'attività dei MERISTEMI LATERALI:

· Il CAMBIO CRIBRO VASCOLARE legnoso

· Il CAMBIO SUBEROFELLODERMICO fellogeno o cambio del sughero.

Le piante vengono anche catalogate a seconda dei cicli stagionali:

· ANNUALI il ciclo vitale dura una stagione di crescita.

· BIENNALI occorrono due stagioni di crescita per tornare dal seme al nuovo seme

· PERENNI le strutture vegetative crescono anno dopo anno.

Cambio cribro vascolare

Le cellule meristematiche sono fortemente vacuolate.

Hanno due forme:

· INIZIALI FUSIFORMI

· INIZIALI DEI RAGGI

Il cambio cribro vascolare a due tipi di cellule iniziali, fusiformi e dei raggi.

Attraverso divisioni periclinali (paralleli alla superficie) le iniziali fusiformi danno origine alle componenti del sistema assiale. Mentre le iniziali dei raggi producono cellule del raggio (sistema radiale).

A mano a mano che si aggiungono cellule allo xilema secondario la massa del sistema che cresce di diametro, il cambio viene spinto fuori. Aumentando la circonferenza. Con l'aumento di circonferenza nuove cellule vengono aggiunte a quelle dell'anno precedente con divisioni anticlinali.

Il primo cambio subero-fellodermico si forma in uno strato di cellule immediatamente sotto l'epidermide. Il cambio subero fellodermico produce sugheri verso l'esterno e felloderma verso l'interno.

Il PERIDERMA è la somma di:

· CAMBIO SUBERO FELLODERMICO

· SUGHERO

· FELLODERMA

Le lenticelle formano spazi intracellulari e svolgono funzioni di scambi gassosi attraverso il periderma. La corteccia consiste di tutti i tessuti all'esterno del cambio cribro vascolare.

Il legno xilema secondario

Caratteristiche del legno di conifere è la mancanza di vasi e scarso parenchima assiale (parenchima del legno). Le so le cellule parenchimatiche del Pino sono quelle associate ai DOTTI RESINIFERI. (spazi intercellulari con RESINA).

Si pensa siano causati da traumi, perché la resina protegge da funghi e insetti.

La struttura del legno delle angiosperme è più varia Per la presenza di un maggior tipo di cellule. Gli ANELLI DI CRESCITA sono il risultato dell'attività aperiodica del cambio cribro vascolare. Corrispondono ad incrementi annuali di crescita. Gli anelli si distinguono a causa delle differenze fra la struttura del legno autunnale mi sto confronto con quello primaverile. Gli anelli di crescita sono spessi in condizioni favorevoli e sottili in condizioni sfavorevoli.

Angiosperme

A mano a mano che lei mi invecchia perde la sua funzionalità di trasporto sostanze il di accumulo di riserve. Prima che ciò accada la pianta lo svuota e inserisce oli, resine, tannini. Il legno che ha perso le funzioni è chiamato DURAMEN, quello che lo svolge ancora si chiama ALBURNO.

Capitolo 28

Fattori esogeni e crescita della pianta

Le piante hanno vari adattamenti che le rendono capaci di riconoscere e rispondere ai cambiamenti dell'ambiente.

Una crescita localizzata che comporta una flessione o una curvatura di una parte della pianta verso o lontano da uno stimolo esterno che determina la direzione del movimento a chiamato TROPISMO. (quasi sempre dovuto all'ormone auxina).

Ci sono vari tipi:

· FOTOTROPISMO e la crescita verso la fonte luminosa, causata da allungamento delle cellule stimolate dalla auxina, che si sposta in massa dalla parte alla luce a quella in ombra. (esperimento di Briggs).

· Le cellule in ombra sono generalmente più lunghe di quelle alla luce e la pianta curva.

· GRAVITROPISMO sempre lo stesso concetto e sempre auxina che si dispone in basso per le piante aeree in alto nelle radici. Gli AMILOPLASTI hanno il compito di sensori di gravità.

· IDROTROPISMO crescita in risposta a un gradiente di umidità. tutt'ora sconosciuti.

· TIGMOTROPISMO crescita come risposta al contatto con altri oggetti (rocce, etc.). Il cellulare che toccano l'oggetto si accorciano dando quindi l'effetto di un afferraggio. Le cellule del lato opposto crescono normalmente.

Il ritmo CIRCADIANO è il ciclo di attività ricorrenti in intervalli di 24 ore. Sono ritmi endogeni, causati da un meccanismo interno di percezione del tempo, detto orologio biologico, che Controlla l'espressione dei singoli geni. L'orologio bio è sincronizzato con l'ambiente dai cicli luce - buio e dalla temperatura.

FOTOTROPISMO è la risposta degli organi al cambiamento nelle 24 ore dei cicli di luce - buio

Le piante LONGIDIURNE fioriscono solo con un periodo di luce che superi una durata critica.

Le piante BREVIDIURNE fioriscono al contrario con brevi periodi di luce.

Le piante NEUTRODIURNE non vengono coinvolte dalla luce - buio.

Il fotoperiodo è percepito nelle foglie.

Il processo attraverso il quale l'esposizione prolungata al freddo rende una pianta capace di fiorire viene definito VERNALIZZAZIONE.

La DORMIENZA fa sì che le piante sopravvivono alla mancanza di acqua oppure a temperature troppo alte o troppo basse. La pianta esce dalla dormienza quando rileva un cambiamento ambientale positivo.

TIGMOMORFOGENESI è la risposta di crescita non correlata alla direzione dello stimolo esterno.

ELIOTROPISMO è la ricerca del sole, foglie e fiori si orientano durante il giorno rispetto alla radiazione solare.

Capitolo 29

Nutrizione delle piante e suoli

Le piante prelevano dall'ambiente i materiali necessari alle reazioni biochimiche per il mantenimento e la crescita delle cellule.

Oltre alla luce hanno bisogno di acqua, e altri elementi chimici. La nutrizione delle piante implica assorbimento di questi elementi e la distribuzione nelle piante e l'utilizzo nel metabolismo.

Ci sono due criteri per definire un elemento come essenziale:

Esso è necessario per completare il ciclo vitale della pianta (per i semi vitali)

Esso è parte di una molecola o di un Costituente della pianta (ad esempio il magnesio per la clorofilla, o l'azoto per le proteine).

Un terzo elemento da considerare essenziale è la comparsa di sintomi di carenza. (necrosi dei tessuti, clorosi, ingiallimento delle foglie)

Essenziali sono divisi in

· MACRO

· MICRO

Nutrienti.

I nutrienti regolano l'osmosi e influenzano la permeabilità delle cellule. Alcuni servono come componenti strutturali delle cellule o come attivatori e componenti di enzimi.

Suolo

Il principale substrato Per la nutrizione delle piante e fornisce supporto fisico ma anche i nutrienti inorganici. Il suolo è formato da diversi strati detti Orizzonti.

L'humus è una miscela di colore scuro di materiali organici colloidali prodotti dalla decomposizione. Organica viva (radici, insetti, lombrichi, protisti e organi decompositori)

Spesso a causa delle arature gli orizzonti A e B non hanno un confine netto e sia allora la Ap=A plow (arare).

Il suolo è formato da materia solida e da pori. Nei pori c'è l'acqua e l'aria.

Le piante hanno bisogno di 17 elementi essenziali. Ma questi non sono illimitati, bensì Hanno un ciclo generato attraverso le biomasse, gli animali e le piante chiamati CICLI BIOGEOCHIMICI.

Ciclo dell'azoto

La principale riserva di azoto e nell'atmosfera, è presente al 78% ma è carente al suolo.

Le 3 tappe più importanti sono:

· AMMONIFICAZIONE

· NITRIFICAZIONE

· ASSIMILAZIONE

La quantità di fosforo richiesta dalle piante e più piccola. Il fosforo però è quello che può limitare la crescita delle piante. Il ciclo del fosforo non prevede la parte atmosferica. A causa della Bassa solubilità del fosforo le piante esplorano grandi porzioni di terreno con le radici e peli radicali, anche in simbiosi con funghi micorrizici o mediante radici raggruppate.

Il ciclo dell'acqua.

Capitolo 30

Movimento dell'acqua e dei soluti nelle piante

I tessuti coinvolti nel trasporto sono xilema e floema e formano un sistema vascolare.

Le piante perdono una gran quantità di acqua causa della traspirazione.

Le piante rilasciano circa il 99% di acqua assorbita. Un albero grande può perdere anche 200 o 400 litri di acqua al giorno.

Le foglie sono i principali organi nella traspirazione.

La maggior quantità di acqua e per la fotosintesi Ma la pianta deve esporre al sole una grande superficie. La pianta deve assumere CO2 dall'aria cercando di limitare la perdita di acqua. La CUTICOLA è una efficace barriera. Infatti da qui ne perde poca. Ne perde ancora un po' dalle lenticelle del sughero. La maggior parte di acqua è persa dagli stomi.

I movimenti degli stomi sono dovuti alla pressione di turgore nelle cellule di guardia.

Gli stomi si aprono la mattina appena arrivo una quantità di luce e si chiudono quando la luce si riduce.

L'apertura degli stomi avviene quando determinati soluti vengono accumulati nelle cellule di guardia. Con l'aumento del soluto sia un movimento osmotico di acqua all'interno della cellula di guardia il formazioni di una pressione di turgore più elevata di quella delle cellule epidermiche circostanti.

Diminuendo i soluti diminuisce la pressione e lo stoma si richiude. Potassio K+ il principale.

Le FOTOTROPINE sono localizzate sulla membrana plasmatica delle cellule di guardia e sono recettori della luce blu. Si accumula pure saccarosio nelle cellule di guardia. A fine giornata il saccarosio viene perso e lo stoma si richiude.

L’aumento di CO2 e la temperatura influenzano il movimento dello stomaco.

Temperature alte oltre i 30-35°C provocano la chiusura dello stoma.

L'acqua penetra nella pianta attraverso le radici e viene perduta in grandi quantità attraverso le foglie.

Come si sposta l'acqua da un luogo all'altro spesso lungo distanze in verticale in salita?

Questo avviene attraverso lo xilema.

L'acqua è tirata su fino alla cima dei grandi alberi, teoria della COESIONE-TENSIONE.

L'acqua viene tirata su dall'alto. Quando l'acqua evapora nella foglia, la concentrazione dei soluti nella cellula aumenta. Il potenziale idrico della cellula diminuisce. Tra questa cellula e gli adiacenti si stabilisce quindi un gradiente di potenziale idrico. Queste cellule a loro volta avranno lo stesso effetto con le cellule più in basso. Questo procedimento va avanti fino ad arrivare alle cellule dello xilema. Qui si creerà una aspirazione o tensione di H2O. A causa della coesione tra le molecole d'acqua la tensione verrà trasmessa lungo tutto lo xilema fino alle radici. Il risultato è che nuova acqua verrà assorbita dalle radici per essere poi aspirata dall'alto.

Le bolle d'aria possono spezzare la continuità dell'acqua Nello xilema.

La CAVITAZIONE e la rottura delle colonne d'acqua, e la conseguente EMBOLIA, cioè il riempimento di vasi e tracheidi di bolle d'aria, questo blocca il meccanismo di coesione tensione

Assorbimento di acqua dalle radici è favorito dei peli radicali. Oltre a radicare la pianta al suolo. L'acqua entra dalle radici giovani e dei peli radicali, passa attraverso la corteccia (esoderma) procede attraversando l'intero endoderma fino dentro al cilindro vascolare dello xilema e va in alto.

L'acqua può seguire uno più delle 3:00 possibili attraverso le radici:

· APOPLASTICA attraverso le pareti cellulari

· SIMPLASTICA da protoplasto a protoplasto attraverso plasmodesmi

· TRANSCELLULARE la cellula passando dal vacuolo a vacuolo

A volte si crea una pressione positiva o pressione radicale quando la traspirazione è assente. Questo assorbimento snodo dipende dal passaggio di ioni inorganici dalla radice nello xilema ed è causa di GUTTAZIONE, cui l'acqua liquido fuoriesce da speciali strutture al margine della foglia chiamate IDATODI.

Di notte avviene una ridistribuzione dell'acqua in tutta la pianta mediante un MONTACARICHI IDRAULICO guidata da gradiente di potenziale idrico.