Citologia vegetale: differenze tra cellule procariote ed eucariote

CITOLOGIA:

Cellula vegetale può presentare due diversi modelli organizzativi: procariote oppure eucariote;

Modello Procariote

• parete;
• membrana plasmatica;
• DNA;
• subunità ribosomiali;
• poliribosomi;
• RNA.

Modello Eucariote

• nucleo
• nucleolo
• involucro nucleare
• centrioli
• apparato del Golgi
• reticolo endoplasmatico liscio
• reticolo endoplasmatico ruvido
• mitocondrio

.6 7 5 JUN 4 8 2 & 1 3

Caratteristiche della cellula vegetale

La cellula vegetale eucariote si presenta con aspetto assai variabile nell'ambito delle piante propriamente dette (alghe verdi, briofite, pteridofite, gimnosperme, angiosperme). Le cellule di altri gruppi di tradizionale interesse botanico (cianobatteri, alghe diverse, funghi, organismi che hanno comunque la clorofilla e sono in grado di svolgere la fotosintesi), che non sono compresi nei vegetali in senso stretto, possono essere procariote o, se eucariote, avere caratteristiche drasticamente diverse.

la forma e dimensioni della cellula vegetale possono essere molto variabili;

Forma appiattita

appiattita -> tessuti tegumentari, di rivestimento, come l'epidermide, a mo di piastrella (45 x 143 x 15 micrometri)

Forma cubica

cubica -> molto piccola, come le cellule embrionali, meristematiche che si trovano negli apici, porzioni delle piante in cui avverrà l'accrescimento del fusto e della radice (15 x 15 x 15 micrometri)

Forma cilindrica

cilindrica: - fibra -> tessuti xilematici, rivestimento e potrà arrivare a 60000 micrometri, molto più grande della cellula meristematica, anche vasi legnosi e cellule parenchimatiche fotosintetiche

Cellule vegetali e animali: strutture comuni

cellule vegetali presentano diverse caratteristiche simili alla cellula animale, strutture comuni:

Comparto nucleare

• membrana nucleare, attraversata da pori
• Nucleo
• Nucleolo
• Cromatina e cromosomi

Organuli citoplasmatici

a livello di citoplasma troviamo degli organuli che sono: - citoscheletro 4 2 1 6 3 5 - -- mitocondri - Plasmalemma o membrana cellulare - Mitocondri - Ribosomi - Polisomi - Reticolo endoplasmatico liscio - Reticolo endoplasmatico ruvido Dittiosomi e apparati di Golgi - Microcorpi (microbodies o citosomi o microsomi) e tra essi i quelli chiamati lisosomi e perossisomi (a questi spetta la detossificazione di alcuni prodotti secondari della fotosintesi per cui appaiono associati ai cloroplasti)

Differenze tra cellule animali, vegetali e fungine

Nella cellula ANIMALE soltanto sono presenti : Centrosomi e centrioli Nella cellula VEGETALE soltanto sono invece presenti . Plastidi . Microcorpi e in particolare quelli chiamati gliossisomi coinvolti nella trasformazione degli acidi grassi di riserva in zuccheri (nelle cellule dei tessuti di riserva dei semi oleosi) Nella cellula FUNGINA soltanto sono invece presenti · Lomasomi o corpi paramurali invaginazioni del plasmalemma con aspetto di tasche tra parete cellulare e citoplasma e legati ai processi di accrescimento della parete Nelle cellule VEGETALI e FUNGINE sono importanti: . Parete cellulare . VACUOLO ! - GLOBULI LIPIDICI O SFEROSOMI !

Strutture esclusive della cellula vegetale

• parete cellulare: composizione e funzione, delimita e protegge la cellula vegetale
• vacuoli: occupano l'80% del lume cellulare, sono particolarmente interessanti perché se dobbiamo capire dove stanno i metaboliti secondari che vanno isolati, si trovano proprio qui (alcaloidi ... ), viene distrutta la parete cellulare e anche il vacuolo per ricavare metaboliti contenuti qui
• plastidi, intera famiglia di organelli: vengono principalmente suddivisi in base alla loro funzione

Strutture caratteristiche della cellula vegetale

strutture caratteristiche della cellula vegetale strutture presenti anche nella cellula animale: fotosintesi cloroplasti · reticolo endoplasmico · nucleo vessillare cromoplasti plastidi · citoplasma · citoscheletro riserva leucoplasti · mitocondrio fotorespirazione perossisomi pectina lamella mediana cellulosa parete primaria parete lignina parete secondaria sostanze varie modificazioni turgore osmosi vacuolo riserva membrana nucleare pori nucleari cromatina nucleolo reticolo endoplasmico rugoso citoscheletro reticolo endoplasmico liscio apparato del Golgi ribosomi cloroplasto vacuolo mitocondrio citoscheletro perossisoma parete primaria plasmalemma · apparato del Golgi cloroplasto porocanali attraversati da plasmodesmi

PLASTIDI:

Organuli citoplasmatici delimitati da due membrane (doppia membrana esterna e membrana interna) entrambe formate da un doppio strato lipidico in cui sono immerse le diverse proteine. Possono avere forme e colori variabili a seconda della funzione svolta.

Classificazione dei plastidi

Classificati in 3 tipi fondamentali:

• CLOROPLASTI -> azione fotosintetica
• LEUCOPLASTI -> sono incolori, soprattutto amiloplasti (funzione di riserva, amido sostanza di riserva più comune che usano gli organismi vegetali per la loro sopravvivenza e crescita); funzione di riserva
• CROMOPLASTI -> sono quelli che danno colore alle porzioni della pianta come fiore e frutto, sono rossi, gialli, violacei, arancioni ...
• (EZIOPLASTI)-> sono non colorati oppure giallini e sono una fase intermedia tra il proplastidio (plastidio non ancora sviluppato) e il cromoplasto; è quello che si genera se copriamo una foglia con un pezzettino di carta, attendiamo un momento; sotto la zona d'ombra che si è creata con il foglio, la foglia diventa giallina perchè il cloroplasto è tornato a diventare ezioplasto (situazione transitoria di qualcosa che sta per diventare cloroplasto oppure ritornano indietro)

Sviluppo dei plastidi

tutti i plastidi si generano a partire da una forma embrionale che è il proplastidio, abbiamo uno sviluppo in cromoplasto, cloroplasto e leucoplasto o amiloplasto

tutti i proplastidi sono presenti nelle cellule meristematiche, embrionali; inizialmente sono dei sacchettini molto piccoli, delimitati da una doppia membrana molto semplificata all'inizio che poi muterà a seconda del tipo di plastidio

Fattori che condizionano il destino del proplastidio

il destino del proplastidio è condizionato da: - luce -> fattore ambientale, se colpito dalla luce diventa cloroplasto - presenza di citochine, presenza e disponibilità di zucchero - determinismo tessuto-specifico e organo-specifico

Proplaste Leucoplaste Étioplaste Amyloplaste Chloroplaste Chromoplaste

se io prendo un tessuto embrionale con dei proplastidi della radice e lo metto al sole, questo proplastidio si ricorda di non far parte di un organo dettato alla fotosintesi e di conseguenza non diventa cloroplasto; la luce luce non riesce a stabilire il destino di questo proplastidio perchè c'è un determinismo organo-specifico;

il verde della foglia è determinato da un tessuto dentro la foglia, mentre l'epidermide è trasparente, il proplastidio dell'epidermide, anche se colpito dalla luce non da origine al cloroplasto -> determinismo tessuto specifico -;

la luce è un fattore necessario ma non sufficiente per la determinazione di un cloroplastoIn quale organo e tessuto Luce I proplastidi si trasformano in RADICE presente LEUCOPLASTI RADICE assente LEUCOPLASTI Parenchima corticale FOGLIA presente restano tali Epidermide FOGLIA presente CLOROPLASTI FOGLIA assente EZIOPLASTI Parenchima clorofilliano

Il proplastidio colpito dalla luce comincia a creare delle strutture rappresentate all'esterno dalla doppia membrana, mentre all'interno da tante vescicole continuamente colpite dalla luce, vanno a dare quella struttura che è ben compartimentata e precisa del cloroplasto, con lo scopo unico di far funzionare bene la fotosintesi;

il proplastidio di una foglia lasciata al buio rimane in uno stadio intermedio, una doppia membrana e le vescicole formano una sorte di griglia che si va a posizionare al centri del plastidio che si chiama corpo prolamellare -> ezioplasti

se sottopongo gli ezioplasti alla luce, il corpo prolamellare si apre e tutto si va a risistemare e a dare origine ad un vero e proprio cloroplasto

CLOROPLASTI

CLOROPLASTI -> presentano colorazione verde per la presenza di clorofilla (a o b), funzione principale è la fotosintesi, si trovano in tutti gli organismi capaci di fare la fotosintesi: alghe, licheni, muschi, gimnosperme, angiosperme ...

si trovano in tutte le parti verdi della pianta (non solo le foglie), forma e dimensione del cloroplasto varia a seconda dell'organismo dove è presente; le differenze fondamentali possono essere riportate all'ambiente in cui vive l'organismo;

nelle alghe può essere spiralato, a stella o a nastro, spessissimo è di grandi dimensioni, magari ne trovo uno solo;

nelle piante terrestri i cloroplasti sono tanti, piccoli e hanno una forma ellissoidale hanno dimensioni limitate (5-7 um); questa differenza è data dal fatto che le piante terrestri non si muovono, mentre le alghe si, cloroplasti piccoli, liberi nel citoplasma riescono a posizionarsi nel modo migliore per catturare la luce, i cloroplasti della piante si muovono in continuazione per ottimizzare al fotosintesi

Struttura dei cloroplasti

struttura dei cloroplasti: va incontro alle esigenze delle funzioni che deve svolgere il cloroplasto; membrana lipoproteica che separa il citoplasma dall'interno del cloroplasto; l'interno del cloroplasto è costituito da una sostanza liquida amorfa che si chiama stroma; nello stroma si inseriscono i tilacoidi, lamelle che si sistemano a dare delle lunghe vescicole che corrono nel cloroplasto, tilacoidi intergrana; (collegano i pacchettini di vescicole che si chiamano grana)

tra un grana e l'altro troviamo nelle vescicole che si chiamano i tilacoidi intergrana (a) ( b ) (c) (d) (e) cl - a) Euglena gracilis, b) Zygnema stellinum, e) Chlamidomonas Kleinii, d) Staurastrum Kjelmanni, e) Spirogyra sp. p, pirenoide, el cloroplasto 16 « nucleoide » con fibrille di DNA grano tilacoide (lamella) intergrana tilacoide (lamella) di un grano granulo d'amido stroma con ribosomi involucro del cloroplasto (doppia membrana) Parenchima clorofilliano 633 el Parenchima corticaleTilacoidi dei grana si sovrappongono costituendo pile compatte (i grana) Stroma 1 um Tilacoide stromatico Tilacoidi granali Membrana tilacoidale faccia stromatica Granum Membrane tilacoidali facce appressate Ribosomi DNA Gocciola lipidica Membrana interna Membrana esterna Granulo d'amido Tilacoidi intergrana o stromatici decorrono liberi nello stroma percorrendo longitudinalmente quasi tutto l'asse del cloroplasto

all'interno dello stroma, troviamo fibrille di DNA, e un granulo d'amido (nel cloroplasto avviene la fotosintesi); il primo prodotto della fotosintesi è un amido primario che viene trattenuto all'interno del cloroplasto; l'amido viene poi idrolizzato, esce dal cloroplasto e va a dare origine all'altra scorta di amido che è l'amido secondario (la pianta lo trattiene per la sua sopravvivenza)

cloroplasti parete nucleo microscopio ottico microscopio elettronico tilacoide grana granum stroma membrana interna membrana esterna grana stroma amido grana

i tilacoidi che intercorrono nel cloroplasto aumentano la superficie sulla quale troviamo le clorofille che fungono da antenna captante la luce e fanno iniziare la fotosintesi; i tilacoidi danno un'organizzazione spaziale;

sono dei sacchettini che generano spazio dentro e fuori dai tilacoidi;

questa compartimentazione tra dentro e fuori dal tilacoide è fondamentale per la fotosintesi che permette un gradiente protonico che si va a generare proprio da tanti protoni che vengono ad essere accumulati dentro il sacchettino del tilacoide, ad un certo punto della fotosintesi abbiamo una scarsità dei protoni all'esterno, questo genera un gradiente che è quello che genera ATP utile per l'organicazione del C, la struttura di suddivisione degli spazi è utile perché avvenga la fotosintesi

stroma 'tilacoide di un grano tilacoide intergrana membrana del tilacoide cavità interna del tilacoide (loculo) lumen grano