Dalla cellula all'organo: i tessuti vegetali e le funzioni della foglia

Dalla cellula all'organo: i tessuti

Dalla cellula all'organo: i tessutiIl passaggio, durante l'evoluzione, da una struttura scarsamente organizzata dal punto di vista cellulare ad un livello di organizzazione molto complesso e altamente specializzato richiede una grande macchina metabolica, in cui tutti gli eventi sono coordinati e la cui successione è temporalmente definita => Nelle piante a seme, tutto quello che è contenuto nel seme viene convertito nelle componenti fondamentali che successivamente formeranno la pianta adulta (vedi slide successiva). Un tessuto vegetale è un caratteristico tessuto delle Cormofite, ed è costituito da complessi cellulari formati da cellule più o meno differenziate e specializzate per lo svolgimento di una particolare funzione, che risulta strettamente vitale per la sopravvivenza dell'organismo, e per questo mantengono anche la medesima forma e la medesima struttura. I tessuti vegetali originano dalla divisione di una o più cellule secondo le tre direzioni spaziali e sono caratteristici in quanto conservano numerose comunicazioni plasmatiche tra le cellule, i plasmodesmi, che si insinuano in minuscoli canalicoli della parete, i porocanali. Tutte le cellule rimangono poi unite tra loro per mezzo di una struttura formata da pectina, la lamella mediana, che si forma alla fine della divisione cellulare, dopo la mitosi.REGIONI DI CRESCITA proteine nuovi amminoacidi - N Ammidi, ecc. CO 2 acidi organici costituenti di parete carboidrati membrane lipidi TRASLOCAZIONE lipidi Ciclo del gliossilato - amido zuccheri saccarosio SEME acidi organici CO2 2 proteine amminoacidi >N Ammidi e altri composti azotati di trasporto

Differenze e distinzione dei tessuti

Per che cosa si differenziano i vari tipi di tessuti e come si possono distinguere l'uno dall'altro?

• posizione del tessuto nell'organo
• forma e dimensioni delle cellule
• presenza o meno di spazi intercellulari
• presenza o meno di plasmodesmi e loro dimensioni
• spessore e composizione della parete
• presenza o meno e grado di sviluppo del vacuolo
• tipo di plastidi

TESSUTI

Tessuti meristematici (o embrionali)

• primari (apicali)
• secondari (cambi)
• avventizi
• meristemoidi

Tessuti adulti (o definitivi)

• tegumentali
• parenchimatici
• meccanici
• conduttori
• secretori

Meristemi e crescita delle piante

Diversamente dagli animali, le piante hanno regioni di crescita continua, con cellule in continua divisione dette MERISTEMI. Sono regioni costituite da cellule perennemente giovani che conservano la capacità di dividersi per moltissimo tempo, in molti casi per tutta la vita della pianta. La parola meristema deriva dal greco "merìzein" che significa «dividere» poiché il compito di questa struttura è contribuire allo sviluppo della pianta. L'accrescimento della stessa avviene perché queste strutte sono costituite da cellule che mantengono la capacità di dividersi per mitosi, così da ottenere nuovo tessuto vegetale. La loro funzione può essere paragonata in qualche modo alle cellule staminali che possono specificarsi in un secondo momento rispetto alla loro nascita. Le nuove cellule prodotte dalle cellule meristematiche sono piccole, prive di vacuoli o con vacuoli molto piccoli. Con la maturazione, le cellule assumono forme e dimensioni in relazione alla specifica funzione cellulare e i vacuoli aumentano di dimensioni.

Meristemi apicali

Apicali: Si trovano agli apici di radici e germogli. Determinano la CRESCITA IN LUNGHEZZA della pianta (CRESCITA PRIMARIA). Dunque si parla di meristema apicale caulinare (o del germoglio), e di meristema apicale della radice. = > Danno vita al piano corporeo primario.

Meristemi laterali

Laterali (o intercalari): Si trovano distribuiti tra i tessuti adulti, e danno vita al piano corporeo secondario (CRESCITA SECONDARIA). activity at meristems Meristema apicale caulinare new cells elongate and start to differentiate into primary tissues new cells elongate and start to differentiate into primary tissues activity at meristems Meristema apicale radicale

Sviluppo e caratteristiche dei meristemi

I meristemi dunque sono costituiti da un gruppo eterogeneo di cellule; oltre ai primari, di diretta derivazione embrionale, altri meristemi si formano in momenti e posizioni diverse durante lo sviluppo post-embrionale della pianta ed hanno anche potenzialità differenziative diverse. La definizione dei meristemi apicale e radicale avviene durante l'embriogenesi.

Caratteristiche citologiche delle cellule dei meristemi

• V anno nuclei grandi
• v hanno parete cellulare primaria e molto sottile
• V mancano di spazi intercellulari
• v la forma e le dimensioni di queste cellule sono variabili, tuttavia si possono considerare più o meno isodiametriche
• V presentano un considerevole numero di plasmodesmi
• v sono assenti i grandi vacuoli, ma in alcuni meristemi possono essere presenti piccoli vacuoli dispersi nel citoplasma. Nelle Gimnosperme sono frequenti meristemi con cellule vacuolate.

Differenze tra cellula meristematica e cellula adulta

In generale, morfologicamente le cellule adulte sono molto più grandi delle cellule meristematiche, sono fortemente vacuolarizzate e non di rado sono morte e piene di aria o di acqua

Confronto tra cellula meristematica e cellula adulta

Differenze tra cellula meristematica e cellula adulta 133 pm

Dimensioni piccole: non superiori ai 20um grandi: 50um-100um

Parete sottile ispessita, parete primaria e secondaria

Plastidi Protoplastidi (non differenziati) Differenziati (cloropl, cromopl, leucopl)

Vacuoli Assenti (o molto piccoli) Molto sviluppati

Accrescimento Divisione (embrionale) Distensione

Funzioni Produzione di nuove cellule Capacità di dividersi (molti ribosomi) Specializzate e unite a formare tessuti (parenchimatico, conduttore, meccanico, tegumentale, secretore)

Disposizione Sono cellule vive Presenti negli apici del fusto e delle radici Possono essere cell. vive (parenchima) o cell. morte (sclerenchima) Costituiscono la maggior parte del cormo

Meristemi primari e cellule derivate

I meristemi primari si estendono in tutto asse embrionale durante la sua crescita e si dispongono radialmente dall'esterno all'interno => In linea generale possiamo dire che in una pianta la struttura primaria sarà costituita solo da pochi centimetri apicali del fusto. Meristemi = popolazione di cellule perennemente giovani composta da cellule iniziali e cellule derivate. Cellula iniziale = cellula capace di dividersi in modo da formare una cellula meristematica iniziale e una meristematica derivata Cellule derivate = continuano a dividersi distanziandosi della popolazione delle cellule iniziali, dando vita ai meristemi primari:

• Protoderma
• Meristema fondamentale
• Procambio protoderm procambium ground meristem procambium protoderm ground meristem apical meristem root cap

Tessuti definitivi (o adulti)

Per la loro relativa semplicità morfo-strutturale, le piante, rispetto agli aninali, possiedono un minor numero di tessuti. Questi, a seconda della derivazione e della specializzazione delle loro cellule, possono essere raggruppati in due grandi categorie:

• Tessuti meristematici (o embrionali), appena discussi.
• Tessuti definitivi (o adulti)

TESSUTI DEFINITIVI (ADULTI)

conduttori Floema Tessuti Xilema Ghiandolari Tessuti segregatori Secretori Sclerenchima Tessuti meccanici (di sostegno) Collenchima Felloderma Conduttore Tessuti parenchimatici (di riempimento) Aerifero Acquifero Di riserva Clorofilliano 1 Sughero Tessuti tegumentali o di secondari Endoderma Esoderma Rizoderma - 1 primari Epidermide rivestimento

Organizzazione dei tessuti nelle piante

Nei tre organi delle piante (raidici, fusto, foglie) il modello organizzativo dei tessuti è concentrico: i tessuti vascolari sono contenuti nel tessuto fondamentale, l'epidermide riveste il tutto. Principali differenze riguardano la posizione relativa dei tessuti fondamentali e vascolari: il tessuto fondamentale può essere interno a quello vascolare (midollo). Corpo primario di una pianta --- > organi: radici, fusto, foglie Ciascun organo --- > sistema di tessuti primari:

• Sistema di tessuti epidermici (derivazione protoderma)
• Sistema di tessuti fondamentali (derivazione meristema fondamentale)
• Sistema di tessuti vascolari (derivazione procambio)

Tessuti epidermici

Tessuti epidermici: epidermide e periderma

Tessuti fondamentali

Tessuti fondamentali: parenchima, collenchima, Sclerenchima

Tessuti vascolari

Tessuti vascolari: xilema, floema Protective Secondary Wall Sclerenchyma Meristematic Parenchyma Yessel Sieve element Tracheid Pit Companion cell Secondary Wall Phloem Xylem Collenchyma

Funzione e caratteristiche dei tessuti tegumentali

La funzione principale dei tessuti tegumentali è fornire protezione ai tessuti sottostanti. Sono formati da cellule appiattite addossate le une alle altre (senza spazi intercellulari) che ricoprono l'intera superficie della pianta. Compito fondamentale dei tessuti tegumentali è ridurre la traspirazione idrica, in modo da trattenere l'acqua presente nelle cellule ed impedire la disidratazione => Per poter svolgere al meglio questa funzione, le cellule di questi tessuti sono spesso rivestite di uno spesso strato di cuticola cerosa, un lipide che aumenta l'impermeabilità della superficie cellulare. È anche possibile che, alla morte della cellula, questa venga impregnata di sostanze che ne aumentano l'azione protettiva. Una seconda particolarità dei tessuti tegumentali è quella di presentare delle appendici, come peli e altre strutture, con funzione diversa.

TESSUTI TEGUMENTALI

• Epidermide: riveste tutto il corpo primario della pianta (fusti erbacei, foglie, fiori, frutti)
• Rizoderma: presente nella zona pilifera nella radice (struttura primaria).
• Esoderma: subentra al rizoderma quando i peli radicali degenerano.
• Endoderma: tessuto protettivo interno, costituito da cellule parzialmente suberificate.
• Sughero: protezione esterna di origine secondaria, avvolge corpo secondario pianta.

I tessuti tegumentali rivestono la superficie esterna della pianta In tutti i tessuti tegumentali le cellule sono a stretto contatto senza spazi intercellulari. Funzione principale: protezione contro un' eccessiva perdita di acqua per evaporazione. Le pareti sono almeno parzialmente impregnate di cutina o suberina che le rendono impermeabili all' acqua. Protezione da parassiti e da agenti atmosferici. Regolano gli scambi gassosi della pianta con l'esterno.

Epidermide: struttura e funzione

Si trova nel fusto primario e nelle foglie; può essere sia mono che pluristratificato. Cellule epidermiche propriamente dette: cellule piatte strettamente addossate a formare un tessuto resistente a sollecitazioni meccaniche. Spazi intercellulari assenti, cellule caratterizzate da parete secondaria cutinizzata, cloroplasti assenti e ampio vacuolo. E' questo il tessuto in cui troviamo strutture come gli stomie i tricomi. La cutina è assente nell'epidermide radicale, poiché il tessuto tegumentale delle radici deve assorbire facilmente l'acqua dal suolo. Cutina: zone epigee Suberina: zone ipogee La parete esterna delle cellule epidermiche è cutinizzata e cerificata e rivestita in genere dalla cuticola. Le pareti in tal modo limitano la perdita d'acqua incontrollata (traspirazione cuticolare) e formano una barriera che impedisce però gli scambi gassosi indispensabili per il metabolismo della pianta !!! Come ovviare a questo problema ??

Epidermide

Avvolge il corpo primario della pianta. È rivestimento di parti fiorali, frutti, semi, foglie Funzioni: limita perdita di H2O, media rapporti con l'esterno Morfologia: unico strato cellulare senza spazi intercellulari cellule di forma poligonale, isodiametriche fra loro.

• Monocotiledoni: allungate secondo l'asse maggiore.
• Dicotiledoni: contorni ondulati ad incastro In sezione trasversale: parete esterna più ispessita con cuticola dello spessore di 0,2-1,0 um (impermeabilizzante) Sopra la cuticola possono esserci c Cellule vive, con grandi vacuoli (contenenti antociani, flavoni ... ) che le rendono trasparenti alla luce (ricoprono i tessuti fotosintetici). Sono presenti leucoplasti e cromoplasti, di rado cloroplasti stoma cuticle epidermis cells cellule di forma sinuosa cellule di forma allungata faccia rivolta verso Testerna, rivestita di cuficola viste in tre dimensioni viste dall'alto Epidermide (celeste) con bastoncelli di cere (giallo) Hanno una grande resistenza meccanica aumentata dalla pressione di turgore dei grandi vacuoli. Possono essere presenti tessuti modificati di protezione. viste in sezione