XILEMA: trasporto dell’acqua e dei sali minerali

Assorbimento dell’H2O dalle radici Banda di Caspary parete cellulare radiale nell’endodermide impregnata di suberina I peli radicali aumentano enormemente la superficie disponibile per l’assorbimento. L’H2O può seguire tre vie Apoplastica Transmembrana simplastica L’H2O entra prevalentemente nella zona apicale che non è suberinizzata

XILEMA struttura specializzata per il trasporto dell’H2O con la massima efficienza tracheidi elementi vasali a differenza delle tracheidi sono impaccati uno su l’altro sovrapposizione di elementi vasali a formare un vaso le tracheidi e gli elementi vasali sono cellule morte che non possiedono membrane e organuli. Tubi cavi rinforzati da pareti secondarie lignificate Tracheidi angiosperme, gimnosperme Vasi angiosperme

meccanismi e forze motrici per il trasporto dell’acqua gradiente di concentrazione del vapor d’acqua nella traspirazione gradiente di pressione nel trasporto a lunga distanza nello xilema gradiente di potenziale idrico nella radice gradiente di pressione nel suolo

Spostamento dell’H2O nello xilema Flusso di massa non è sufficiente (0.1 MPa e si annulla se la traspirazione è elevata) Pressione radicale? L’H2O si muove per la forte TENSIONE (pressione idrostatica negativa) che si sviluppa in seguito alla traspirazione e che tende ad aspirare l’H2O nello xilema TEORIA DELLA COESIONE-TENSIONE Parete secondaria necessaria per evitare il collasso dello xilema forza esercitata sulle pareti dall’H2O sotto tensione

l’H2O, evaporata dalla superficie delle cellule negli spazi aeriferi, esce dalla foglia per diffusione la forza motrice per la perdita di H2O è il GRADIENTE DI CONCENTRAZIONE del vapor d’acqua tra gli spazi aeriferi e l’aria La velocità di traspirazione dipende, oltre che dal gradiente di concentrazione, dalla resistenza alla diffusione

STOMI: regolazione della traspirazione

FLOEMA: trasporto dei fotosintati

Trasporto Floematico Il floema è il tessuto in grado di traslocare i prodotti della fotosintesi da foglie adulte ad aree di accrescimento ed accumulo comprese le radici Ridistribuisce anche l’acqua ed altri composti attraverso la pianta intera

Elementi del Cribro Cellule cribrose (gimnosperme) Elementi dei tubi cribrosi (angiosperme) Placche cribrose: aree estese di connessione tra elementi dei tubi cribrosi

Gli elementi dei tubi cribrosi mancano di nucleo, tonoplasto, microfilamenti, microtubuli, Golgi e ribosomi Gli elementi dei tubi cribrosi sono connessi mediante plasmodesmi con una o più Cellule Compagne Cellule Compagne: Derivano dalla stessa cellula madre dell’elemento cribroso Sono la sorgente di ATP e di altri composti Sono ricche di mitocondri Esistono tre tipi di Cellule Compagne: Cellule Compagne ordinarie Cellule Transfer Cellule Intermediarie (Cellule Albuminose nelle Gimnosperme)

Direzione della traslocazione nel Floema La direzione di traslocazione nel floema non è definita rispetto alla gravità Avviene da zone di produzione dei fotoassimilati dette SORGENTI (Source) a zone di consumo metabolico o di immagazzinamento dette POZZI (Sink) SORGENTI: organi in grado di esportare fotoassimilati tipicamente foglie mature ma anche organi di immagazzinamento (radici , tuberi) durante la fase di esporto (piante biennali: Beta maritima Beta vulgaris) POZZI: organi non fotosintetizzanti o non autosufficienti radici, immature, frutti in sviluppo, tuberi

Composizione del succo floematico

IL TRASPORTO NEL FLOEMA (Il caricamento del floema) (Il modello del flusso di pressione)

Caricamento del floema Meccanismo mediante il quale gli zuccheri fotosintetizzati nelle cellule del mesofillo fogliare entrano nel floema L’ingresso avviene a livello del complesso cellula compagna /elemento del cribro,considerati come un’unica unità funzionale Complesso SE/CC Nel cribro gli zuccheri sono più concentrati che nelle cellule del mesofillo) meccanismo di Trasporto Attivo

Caricamento del floema Via Apoplastica Via Simplastica

Nella via apoplastica il caricamento degli elementi del cribro avviene mediante un simporto saccarosio/protone

Flusso da pressione Il flusso avviene in risposta ad un gradiente di P che si crea in seguito al caricamento e allo scaricamento del floema

Sviluppo e differenziamento Piante: immobilità Maggiore capacità di adattamenti fisiologici Minore complessità anatomica rispetto agli animali Crescita indeterminata: mediante attività dei meristemi durante tutto il ciclo vitale Negli animali sviluppo stabilito essenzialmente durante l’embriogenesi

Tutte le piante a seme passano attraverso tre stadi di sviluppo EMBRIOGENESI SVILUPPO VEGETATIVO SVILUPPO RIPRODUTTIVO

Ciclo vitale di una pianta a fiore

Nel primo stadio di sviluppo, dalla cellula uovo fecondata si origina il seme Nelle piante, a differenza degli animali, gli organi riproduttivi maschili e femminili si trovano sullo stesso individuo Celule specializzate nello stame e nel carpello vanno incontro a meiosi, producendo cellule spermatiche (stame) e cellule uovo (carpello) aploidi. Nell’ovulo si forma una singola cellula uovo Nel tubetto pollinico sono presenti due cellule spermatiche La fecondazione produce lo zigote diploide che si sviluppa nell’embrione, parte del seme. Un secondo evento di fertilizzazione produrrà il nucleo polare da cui si genera l’endosperma del seme. La formazione dell’embrione e del seme avviene nei tessuti (ovario) della pianta madre.

La fase vegetativa dello sviluppo della pianta comincia con l’embriogenesi ma continua per tutta la vita della pianta. Le piante a differenza degli animali hanno tessuti specializzati, i meristemi, che generano continuamente nuove cellule ed organi Crescita indeterminata Ciò fornisce alle piante un modo semplice di risolvere il problema dell’invecchiamento: quando un organo è vecchio viene sostituito da uno nuovo ES: abscissione fogliare

EMBRIOGENESI Dopo la fecondazione, lo zigote va incontro a numerose divisioni fino a formare l’embrione formazione dell’asse embrionale Meristema apicale del germoglio e meristema apicale della radice situati ai poli opposti dell’embrione formazione del seme Formato l’embrione, vengono sintetizzate le riserve di nutrienti (proteine, lipidi, amido) e si accumulano nelle cellule parenchimatiche di riserva dei cotiledoni o di altri tessuti. Nelle dicotiledoni: accumulo nei cotiledoni che diventano molto grandi Nei cereali e altre erbacee accumulo nell’endosperma Accumulo in organelli specializzati: amiloplasti (amido), corpi proteici (proteine), corpi oleosi (lipidi)

Caratteristiche cellulari dell’embriogenesi di arabidopsis

Sviluppo post embrionale di arabidopsis

Le cellule meristematiche si dividono per generare altre cellule. Alcune rimangono nella regione meristematica per generare altre cellule (cellule iniziali). Altre si specializzano e vengono incorporate nei tessuti in crescita (cellule derivate)

I Meristemi

Crescita secondaria di un fusto