Citologia vegetale

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CITOLOGIA VEGETALE

Parete cellulare

La parete cellulare è uno strato di natura celluloso-peptica che si trova all’esterno della membrana cellulare delle cellule vegetali.Essa si divide in parete primaria e parete secondaria:La parete primaria è costituita da molecole di cellulosa organizzate in macrofibrille(micelle,microfibrille macrofibrille) immerse in una matrice pectica ed emicellulosica.Le sostanze peptiche ed emicellulosiche vengono prodotte dall’apparato di Golgi,mentre la sintesi di cellulosa avviene ad opera di complessi enzimatici localizzati sulla superficie esterna della membrana cellulare.Altre componenti della parete sono le glicoproteine(10%) che comprendono le estensine(regolano l’estensibilità della parete) e le lectine(ruolo nei processi di riconoscimento cellulare),e i glicolipidi. Al di sopra della parete primaria si trova una lamella mediana che costituisce il collante che tiene unite le cellule;essa è costituita prevalentemente da pectina (la quale fornisce elasticità)e, in percentuale minore, da oligosaccaridi e proteine.In alcuni punti la lamella è interrotta,con la conseguente formazione di spazi aeriferi fra loro comunicanti in grado di garantire il giusto flusso di gas alle cellule.All’interno della parete primaria si trova la parete secondaria,che è molto meno idratata ,più densa e rigida rispetto alla parete primaria, costituita da più strati di macrofibrille le cui molecole cellulosiche sono generalmente più lunghe di quelle della parete primaria e si trovano immerse in poca matrice;le macrofibrille di uno stesso strato sono tutte parallele fra loro ma formano un angolo retto con le macrofibrille dello strato adiacente.A seconda delle funzioni svolte la parete cellulare può subire diverse modifiche:negli elementi vasali, ad esempio, è impregnata di lignina(derivato dei fenoli)in grado di fornire elevata rigidità e di inibire l’attacco dei microrganismi;le cellule epidermiche invece sono impregnate di una sostanza di natura lipidica,la cutina ,la quale protegge la pianta da infezioni e danni meccanici, previene la disidratazione per evaporazione.Essa spesso ricopre anche la parete oltre che impregnarla e forma la cuticola,il cui spessore è tanto maggiore quanto è più arido l’ambiente cui la pianta è adattata.Un’altra modificazione della parete si ha con il deposito di suberina che avviene durante la caduta delle foglie per proteggere la cicatrice fogliare.La parete cellulare ,dunque, è una struttura dinamica, la quale esplica funzioni di trasporto,protezione e sostegno ed è implicata inoltre nel riconoscimento fra cellule(granulo pollinico e carpello fiorale).Plasmodesmi attraversano la parete permettendo la comunicazione fra cellule.

Vacuolo

generale
Organello citoplasmatico rivestito da una membrana semipermeabile chiamata tonoplasto,all’interno del quale è racchiuso il succo vacuolare tipicamente acido; esso si origina da porzioni del reticolo endoplasmatico associato ai corpi di Golgi .Nella cellula adulta è presente solo un vacuolo di grosse dimensioni(90% volume totale) mentre nelle cellule giovani ve ne sono presenti in numero maggiore e di dimensioni inferiori. Le dimensioni e il numero dei vacuoli varia anche nelle cellule già differenziate,quali le cellule del cambio cribro-vascolare(vacuolizzazione diffusa in inverno quando sono inattive,e grossi vacuoli in primavera quando invece sono attive).I vacuoli accumulano al loro interno diversi metaboliti in base alle funzioni da essi svolte:

funzioni svolte dal vacuolo

-Accumulo di sostanze di rifiuto che nn possono essere eliminate dalla pianta per la mancanza di un
sistema escretore
-Accumulo di metaboliti secondari che sono importanti in numerosissimi ambiti come la difesa dai predatori o per attrarre gli impollinatori.Essi comprendono Alcaloidi,tannini,glucosidi,pigmenti flavonoidi,ecc.
-Accumulo di sostanze di riserva come glucidi(fruttosio,glucosio nell’uva,saccarosio nella barbabie
tola e nella canna da zucchero),proteine(soprattutto nelle leguminose e nel frumento,esse al momento della germinazione diventano disponibili per l’embrione in sviluppo).Infine amminoacidi
ione malato e citrato.
-Accumulo di enzimi idrolitici necessari per il turnover cellulare

-Il vacuolo è responsabile del turgore cellulare grazie al quale:
1)le piante vengono sorrette
2)viene creata la forza motrice(pressione di turgore) per la distenzione cellulare,grazie alla quale
si ha un notevole aumento di superficie con un minimo di dispendio energetico
-Apertura e chiusura degli stomi

cellule meristematiche

Le cellule meristematiche si caratterizzano per la capacità di dividersi indefinitamente nel tempo,e vanno a costituire i tessuti meristematici.Essi sono di due tipi: meristemi primari e meristemi secondari.

meristemi primari
Le cellule meristematiche primarie sono relativamente piccole e di forma isodiametrica,esse contengono plastidi poco differenziati(proplastidi),un nucleo che occupa la maggior parte del volume cellulare e piccoli e numerosi vacuoli.
I meristemi primari determinano la crescita primaria della pianta e in genere sono responsabili della crescita in lunghezza.
I meristemi primari comprendono:
1)meristema apicale del fusto- Esso può essere costituito da
a)un'unica cellula apicale(muschi,equiseti,felci)
b)un gruppo di cellule omogenee(maggior parte delle gimnosperme)
c)un gruppo di cellule eterogenee(angiosperme, alcune gimnosperme) in cui le cellule più
esterne si dividono secondo piani anticlinali(perpendicolari) costituendo la tunica,e le più inter
ne,dividendosi sia anticlinalmente che periclinalmente costituiscono il corpus
2)meristema apicale della radice- Da esso prendono origine i tre meristemi tipici delle piante,ossia
il protoderma(da cui origina l’epidermide),il procambio(da cui originano i fasci conduttori),il
meristema fondamentale(da cui originano corteccia e midollo)
3)meristemi residui- Sono cellule meristematiche situate all’interno di un complesso di tessuti già
differenziati.Comprendono quindi a)il cambio intrafascicolare(cordoni di cellule meristematiche
che hanno smesso momentaneamente di dividersi e sono coinvolte nell’accrescimento secondario)
b)meristemi intercalari posti alla base degli internodi di alcuni fusti di monocotiledoni che costi
tuiscono numerosi punti di crescita sparsi per tutto il fusto,determinando in tal modo la crescita di
tipo intercalare.
4)meristemoidi- Piccoli gruppi di cellule meristematiche che si trovano all’interno di tessuti già dif
ferenziati,dalla loro attività si originano gli stomi o i peli epidermici pluricellulari

meristemi secondari
Sono costituiti da cellule adulte che vanno incontro a particolari modificazioni metaboliche e strutturali attraverso le quali riacquistano i caratteri meristematici, Hanno dimensioni maggiori rispetto ai meristemi primari sono allungate e hanno un nucleo relativamente piccolo. Essi comprendono:
1)cambio subero-fellodermico-
2)cambio interfascicolare- Insieme al cambio intrafascicolare costituisce il cambio cribro-vascola
re che insieme al cambio subero-fellodermico assicura l’accrescimento secondario in spessore originando verso l’esterno floema e verso l’interno xilema
3)meristemi cicatriziali
4)meristemoidi

CRESCITA PRIMARIA: meristemi primari
CRESCITA SECONDARIA: cambio Cribro-Vascolare(c.inter e intrafascicolare e cambio Subero
Fellodermico)

Plastidi

I plastidi sono organelli ricoperti da una doppia membrana che racchiude una sostanza chiamata stroma.Essi sono molto numerosi in alcune cellule vegetali come ad esempio quelle del mesofillo fogliare,mentre se ne trovano solo alcuni nelle cellule floematiche.I plastidi derivano tutti dai proplastidi delle cellule meristematiche,e anche una volta differenziati possono subire delle modificazioni metaboliche e strutturali che gli permettono di interscambiarsi gli uni con gli altri.

Cloroplasti

I cloroplasti sono plastidi caratterizzati da una membrana interna estremamente ripiegata,la quale forma dei sacchi appiattiti chiamati tilacoidi(permettono di aumentare la superficie utile a parità di volume);pile di tilacoidi firmano i grana,visibili al microscopio elettronico a trasmissione.Oltre che essere la sede dei processi fotosintetici,i cloroplasti sono coinvolti nella sintesi dell’amido primario,di gran parte degli amminoacidi,delle basi azotate,degli acidi grassi e di alcuni pigmenti (flavonoidi,ecc.).I cloroplasti in genere presentano al loro interno numerose particelle costituite da amido di riserva,quelli più primitivi invece hanno un ben localizzato centro di formazione e di accumulo di amido,il pirenoide

Cromoplasti

I cromoplasti sono plastidi in cui vi è assenza di clorofilla,mentre si trovano in concetrazione molto elevata xantofille e pigmenti liposolubili,i carotenoidi,che conferiscono una colorazione gialla arancione o rossa.
I cromoplasti si originano di solito a partire da cloroplasti invecchiati prima della caduta delle foglie o durante la maturazione dei frutti;la clorofilla viene progressivamente degradata,il sistema lamellare del cloroplasto scompare e il plastidio si trasforma in cromoplasto,nel quale emerge il colore dei caroteinoidi,il quale esplica in numerosi fiori e frutti funzione vessillare.

Leucoplasti

I leucoplasti sono plastidi incolori dei quali fanno parte gli amiloplasti, i proteoplasti e gli oleoplasti.

Amiloplasti – In molte cellule epidermiche fungono da sede di accumulo di amido secondario(catene lineari di residui di glucosio unite da legami alfa 1-4 glicosidici) sottoforma di granuli
Oleoplasti – Plastidi che si trovano nelle cellule dei tessuti di deposito nei quali si accumulano goccioline oleose lipidiche
Proteoplasti – Plastidi nei quali sono accumulate sostanze proteiche

Tessuti adulti

Il passaggio da cellula meristematica a cellula adulta comporta un aumento delle dimensioni, la specializzazione cellulare a seconda delle funzioni svolte e la perdita della capacità di dividersi.A partire dalla cellula meristematica si ha una fase di accrescimento embrionale(permette alla cellula di raggiungere le dimensioni della cellula madre),un accrescimento per distensione e una fase di differenziazione. All’interno dei tessuti adulti si possono rinvenire gli idioblasti,singole cellule adulte che interrompono la continuità del tessuto.I tessuti definitivi si dividono in:

tegumentali
parenchimatici
meccanici
conduttori
segregatori

tegumentali + meccanici = tessuti fondamentali

tessuti semplici : Costituiti da un solo tipo di cellule (parenchimatici e meccanici)
tessuti composti: Costituiti da più tipi cellulari (xilema, floema, epidermide)

tessuti tegumentali

Sono i tessuti che rivestono e proteggono la superficie della pianta o le sue parti interne e si suddividono in :

Tessuti tegumentali esterni = epidermide, rizoderma, esoderma,sughero
Tessuti tegumentali interni = endoderma

-Epidermide, rizoderma, esoderma ed endoderma sono tessuti di origine primaria
-Il sughero è un tessuto secondario

EPIDERMIDE

Riveste la porzione epigea della pianta (fusto giovane,foglie fiori,frutti) ed è in genere monostratificata (Oleandro delle xerofite fa eccezione).Le cellule che compongono l’epidermide sono:le cellule epidermiche, le cellule di guardia e le eventuali cellule annesse, e infine i tricomi.
Le cellule epidermiche sono di forma appiattita e contenenti grossi vacuoli e talvolta piccoli leucoplasti;mancano i cloroplasti tranne che nelle felci nelle idrofite e nelle sciapite.Le cellule epidermiche hanno una parete esterna cutinizzata e rivestita dalla cuticola,e a volte sono rinforzate da impregnazioni di calcio e silice;queste pareti cutinizzate e cerificate limitano la perdita d’acqua incontrollata ma formano anche una barriera agli scambi gassosi,per questo le piante hanno ovviato per mezzo di particolari strutture, gli stomi ,formate da due cellule di guardia;tra queste cellule si crea un’apertura detta rima stomatica per lisi della lamella mediana e le cellule di guardia,provviste di cloroplasti,sono in grado di controllare l’apertura e la chiusura della rima regolando cosi’ gli scambi gassosi.
I tricomi o peli sono delle appendici uni o pluricellulari e possono essere vivi o morti a seconda della funzione da essi svolta: I peli sulla pagina inferiore delle xerofite sono morti poiche creano uno strato di aria immobile che limita grandemente la perdita d’acqua,quelli sulla pagina superiore servono a rifrangere la luce e quindi per diminuire le radiazioni nocive per la pianta;i peli sulle foglie giovani servono per proteggerle dagli insetti,quelli dell’ortica hanno funzione di difesa(acetilcolina istamina);i peli vivi sono importanti del favorire l’evaporazione dell’acqua.

RIZODERMA

Tessuto adulto primario che riveste le giovani radici in una zona detta zona pilifera. Poiché la funzione principale della radice è l’assorbimento di acqua e sali minerali,le pareti cellulari del rizoderma non sono né cutinizzate né cerificate;il rizoderma risulta anche permeabile ai gas e manca quindi di stomi,inoltre,poiché la radice si trova in ambiente ipogeo privo di luce,esso è privo anche di cloroplasti.
Per aumentare la superficie di assorbimento si originano da particolari cellule del rizoderma dei prolungamenti chiamati peli radicali,di forma tubolare con pareti ricoperte di mucillagini idrofile,i quali sono molto numerosi e situati in una zona detta zona pilifera. Secondo alcuni i peli radicali, oltre ad aumentare la superficie assorbente,sono soprattutto un mezzo per raggiungere l’acqua nei piccoli anfratti del terreno,per questo motivo le piante acquatiche ne sono totalmente prive. I peli radicali sopravvivono pochi giorni, e dopo la loro caduta lo strato di cellule corticali sottostanti suberifica e ispessisce le sue pareti formando un tessuto di protezione primario, l’ mesoderma

ESODERMA

E’ il tessuto primario di rivestimento della radice dopo la caduta del rizoderma,ed è costituito dalle cellule più esterne della corteccia che suberificano e si ispessiscono dopo la caduta dei peliradicali. Nelle piante con solo accrescimento primario le cellule mesodermiche rimangono inizialmente vitali, ma in seguito ispessiscono ulteriormente le loro pareti e muoiono,assumendo quindi anche funzione di sostegno.La suberificazione dell’esoderma non è mai completa e alcune cellule dette cellule di passaggio non suberificano facilitando in tal modo gli indispensabili scambi gassosi.

ENDODERMA

Tessuto presente nei fusti sotterranei,nei fusti che vivono immersi in acqua,nelle foglie aghiformi,nelle radidci,è situato a ridosso del cilindro centrale.

SUGHERO

Tessuto adulto secondario pluristratificato derivante dall’attività del cambio subero-fellodermico,esso riveste le pareti secondarie del fusto e della radice.Queto tessuto è composto da file regolari di cellule che sono impermeabili all’acqua e ai gas grazie alla deposizione di suberina,un efficace protezione contro la disidratazione.Il sughero è un tessuto morto,dopo la morte le cellule del sughero assumono una colorazione bruna a causa della presenza di tannini, e si riempiono d’aria permettendo cosi’ al sughero di limitare gli scambi di calore comportandosi da isolante termico per fusto e radici. Per garantire gli scambi gassosi la continuità del sughero è interrotta da particolari formazioni,le lenticelle (riconoscibili ad occhio nudo come piccoli rilievi).Il sughero viene anche utilizzato dalla pianta come tessuto di cicatrizzazione.

NB fai differenze fra sughero ed epidermide(pag 141)

Tessuti parenchimatici

Tessuti costituiti da cellule vive a maturità di forma generalmente tondeggiante,con spazi intercellulari più o meno ampi;generalmente sono cellule prive di parete secondaria,possono avere sia origine primaria che secondaria e,in particolari condizioni,sono in grado di riacquistare la capacità di dividersi formando dei tessuti meristematici secondari.In base alla funzione svolta i parenchimi si suddividono in:

Parenchima clorofilliano
Parenchima specializzato nell’attività fotosintetica,con cellule ricche di cloroplasti intervallate da spazi intercellulari comunicanti con l’ambiente esterno attraverso gli stomi.Un esempio tipico è il mesofillo foglgiare.

Parenchima di riserva
Tessuto caratteristico delle porzioni di pianta non esposte alla luce(radice,parte interna del fusto e di organi quali bulbi,tuberi,rizomi,semi e frutti). In questo tessuto sono immagazzinate le sostanze di riserva della pianta,come ad esempio l’amido,il quale si trova all’interno degli amiloplasti del parenchima amilifero ,e anche le proteine che ritrovano cristallizzate all’interno dei vacuoli chiamati granuli di aleurone.

Parenchima acquifero
Parenchima di riserva presente nelle xerofite succulente,è costituito da cellule con pareti estremamente sottili aventi la capacità di trattenere grandi quantità d’acqua grazie alla presenza, nel vacuolo,di mucillagini idrofile.

Parenchima aurifero
Tessuto caratteristico delle piante acquatiche e palustri(dove facilita il ricambio gassoso) dotato di ampi spazi intercellulari organizzati in canali auriferi,a volte tenuti aperti da cellule stellate isolate dette idioblasti sclerenchimatici.

Parenchima conduttore
Tessuto che permette la distribuzione delle sostanze nutritive, dell’acqua e dei Sali minerali a breve distanza in collaborazione con i tessuti conduttori veri e propri(xilema e floema).Un esempio di tale parenchima è rappresentato dai raggi midollari e dalla corteccia(che svolgono sia funzione di trasporto che di riserva) e da particolari cellule parenchimatiche chiamate cellule transfer:esse presentano numerose introflessioni sulla loro parete che aumentano notevolmente la superficie della membrana(potenziando in tal modo il trasporto e lo scambio di soluti a breve distanza);queste cellule si trovano in numerose regioni della pianta come a)strutture che cedono sostanze a cellule adiacenti(cellule dell’endosperma e dei cotiledoni dei semi e le cellule parenchimatiche associate allo xilema e al floema) b)strutture che assorbono sostanze da cellule adiacenti(cellule degli embrioni) c)strutture che assorbono sostanze dall’ambiente circostante(cellule epidermiche di piante prote acquatiche) d) strutture ghiandolari

Felloderma
Tessuto secondario parenchimatico derivante dall’attività del cambio subero-fellodermico.Insieme al fellogeno e al sughero costituisce il periderma.

Tessuti meccanici

Collenchima
Si trova nella zona subepidermica dei germogli o dei giovani fusti,le sue cellule a maturità sono vive ed hanno una parete primaria irregolarmente ispessita per favorire il processo di distenzione nonché la comunicazione cellulare attraverso i plasmodesmi.La caratteristica del collenchima è quella di conferire plasticità,anche se da solo non è in grado di mantenere eretto il fusto(necessita della pressione di turgore delle cellule parenchimatiche).Nei fusti sotterranei e nelle radici il collenchima non è presente perché non serve la funzione di sostegno.Con il passaggio alla crescita secondaria il le pareti del collenchima possono significare,il protoplasto morire e il tessuto si trasforma in sclerenchima.

Sclerenchima
E’ presente nelle zone che hanno già terminato l’accrescimento per divisione e va a sostituire la funzione di sostegno del collenchima nei vari organi.Le cellule dello sclerenchima hanno parete lignificata e a maturità muoiono.Lo sclerenchima è formato da due tipi di cellule:fibre e sclereidi;Le fibre sono allungate e flessibili(resistono alla trazione),mentre le sclereidi sono corte e isiodametriche e molto resistenti e dure(resistono alla pressione).Da solo lo sclerenchima è in grado di sostenere il fusto e gli conferisce elasticità.

Tessuti conduttori

Si distinguono due tipi di tessuti conduttori,il floema o libro,che conduce zuccheri e sali minerali in soluzione dalla foglia al resto della pianta e lo xilema o legno, che conduce acqua e Sali minerali dalle radici verso il resto del caule e delle foglie.Xilema e Floema primari derivano dal procambio ,
dal quale derivano per primi il protoxilema e protofloema(con cellule più piccole e vita breve);questi verranno poi sostituiti dal metafloema e dal metaxilema.

Fonte: http://digilander.libero.it/sommofabio/appunti-botanica/Elenuccia87-CitologiaVegetale.doc
Autrice: Elenuccia 87

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