Appunti lezioni 9-10-11-12 (corso biologia animale e vegetale), Appunti di Biologia Vegetale

Scarica Appunti lezioni 9-10-11-12 (corso biologia animale e vegetale) e più Appunti in PDF di Biologia Vegetale solo su Docsity! GIUNZIONI CELLULARI E INIZIO CELLULA VEGETALE Per alcuni miliardi di anni la vita è stata limitata a organismi procarioti, da 2 miliardi di anni a questa parte sono sorti gli organismi eucarioti e strutture pluricellulari in cui è possibile una differenziazione e specializzazione cellulare. Nelle cellule eucariotiche animali la giunzione tra le cellule si realizza attraverso delle proteine di membrana e cambia in base alle necessità di questo tessuto; quindi avremo giunzioni forti (giunzioni strette o tight junction), giunzioni aderenti o desmosomi e infine le gap junction( giunzioni comunicanti). TIGHT JUNCTION Nelle tight junction le proteine fungono da collante fra le cellule tanto da ridurre al minimo lo spazio tra le cellule (matrice). A questa famiglia appartengono le proteine transmembrana occludine e claudine. Le tight junction si presentano fra le cellule della barriera ematoencefalica, in quanto devono proteggere il cervello dall’arrivo di sostanze indesiderate. Infatti le sostanze non possono attraversare la barriera mediante le matrice ma devono per forza interagire con le cellule. GIUNZIONI ADERENTI E DESMOSOMI ( molto simili fra di loro) È una categoria che comprende giunzioni nelle quali c’è uno spazio extra cellulare (viene individuata una zona tra le due cellule). Questo spazio non è libero ma è occupato dalle proteine. Le cellule stanno collegate l’una all’altra ma sono distanti. Le proteine di queste giunzioni sono di due tipi:  Le CADERINE, le proteine che vanno nello spazio extra cellulare);  Le CATENINE, le proteine che si collegano alle spettrina (che è quel filo proteico che sta sotto alla membrana a cui si attaccano gli elementi del citoscheletro). La differenza fra le giunzioni aderenti e i desmosomi è sottile perché le giunzioni aderenti sono unite ai micro filamenti e quindi all’actina, invece, i desmosomi si attaccano ai filamenti intermedi. GAP JUNCTION La differenza con le precedenti è evidente perché lo scopo della gap junction è quello di creare una struttura per mettere in comunicazione le cellule (una cosa del genere la abbiamo analizzata nei pori nucleari, solo che avevamo due membrane). Ci sono delle proteine trans membrana, o proteine integrali, che attraversano le membrane e vengono messe in unione e si forma un canale che attraversa le due cellule. Questa è una forza che tiene anche vicine le cellule però è completamente diverso dalle tight junction perché lí le cellule non comunicano ci sono solo le proteine che la attaccano, invece, qui, si è creato un poro, un canale, e le cellule si scambiano materiali. Lo scopo è quello di mettere le cellule in comunicazione velocemente così da consentire loro di rispondere in maniera immediata a degli stimoli per cui si nota che i tessuti più ricchi di gap junction sono i tessuti nei quali è necessario sincronizzare l’attività delle cellule, e quindi, per esempio, le cellule del tessuto del muscolo liscio e del tessuto del muscolo cardiaco. Quindi il loro ruolo è quello di trasmissione degli impulsi elettrici, ioni e molecole, e la sincronizzazione dell’attività cellulare. Le proteine che fanno questi canali si chiamano CONNESSINE. CELLULA VEGETALE Si tratta di una cellula eucariotica e quindi ha un nucleo ben definito. Ha un nucleolo che codifica l’rRNA. Ha i pori nucleari. Ha l’apparato del Golgi e i R.E. Ci sono i mitocondri. C’è il perossisoma. Ovviamente c’è anche la membrana plasmatica e queste sono le cose in comune. Mancano i lisosomi. C’è un organello enorme in più che si chiama Vacuolo. C’è una categoria di organelli, che è completamente assente nelle cellule eucariotiche animali, cioè, i plastidi. Il plastide specifico che consideri dipende dalla funzione e da dove si trova quella cellula. Esistono 3 tipi di sottoclassi dei plastidi: cloroplasti (sono quelli responsabili della fotosintesi e quindi si troveranno nelle cellule degli organi fotosintetici), leucoplasti e i cromoplasti (sono i responsabili del colore). La terza novità è la parete cellulare. La parete cellulare è una caratteristica delle cellule eucariotiche vegetali, ma ce l’hanno anche i funghi e le cellule procariotiche. Secondo la classificazione di Linneo degli organismi viventi, la prima classificazione individua i domini, o regni: animali, piante, funghi (eucarioti), batteri e archeobatteri (procarioti). I funghi appartengono alla famiglia dei vegetali, ma non appartengono allo stesso regno e quindi sono diversi perché non sono autotrofi, non ricavano energia da soli (non hanno i cloroplasti) e quindi sono una “via di mezzo” tra gli animali e le piante e quindi sono un regno a parte, anche se quando si parla di “Biologia vegetale” ci si occupa anche dei funghi. I funghi hanno anch’essi la parete. La parete la troviamo sia nei vegetali (funghi e piante), sia i batteri, ma è costituita in maniera molto diversa. I plasmodesmi si trovano in maniera un po’ abusiva, nel senso che non presentano una struttura e sono un analogo delle giunzioni della cellula animale, cioè sono il modo in cui comunicano le cellule vegetali, quindi sono le giunzioni tra le cellule. Possiamo dire, riassuntivamente che i plasmodesmi non sono degli organelli, ma sono il modo in cui comunica la cellula vegetale. LA PARETE CELLULARE: la parete cellulare è una struttura principalmente (ma non esclusivamente) zuccherina che circonda le cellule vegetali. La parete cellulare circonda TUTTE le cellule vegetali, anche quelle embrionali, solo che se la cellula è impegnata in un ruolo funzionale, allora la parete è più sottile, se la cellula è impegnata in una funzione strutturale (di sostegno), allora la parete è più spessa, addirittura si individua una parete secondaria. Quindi lo spessore della parete dipende dalla funzione che deve assolvere questa cellula, in particolare se la cellula deve avere un ruolo funzionale (deve attuare molte mitosi o scambiare molto materiale), la cellula non avrà una parete molto retto, quindi c’è uno strato e quello superiore è messo ad angolo retto e cosi via. Grosse fibre di cellulosa quindi non lasciano spazio per nulla, troviamo infatti solo quella, e ha un ruolo Strutturale importante. Il punto chiave degli organismi eucariotici è la traduzione del messaggio proveniente dal nucleo, passando da una cellula ad un’altra serve qualcuno che dica al nucleo che deve produrre quanta più cellulosa-sintetasi possibile, e poi dopo si deve piazzare in maniera organizzata, processo che si chiama “REGOLAZIONE DELLA TRASCRIZIONE” o “Fattori di trascrizione”. La parete secondaria si trova internamente a quella primaria, potrebbe anche non esserci. La cellula che è dotata di parete cellulare vuole vivere ancora, anche se potrebbe morire fra poco, perché è come se si isolasse dalle altre cellule avendo problemi su come far passare i nutrienti e metaboliti. Quindi le proteine di interazione come la “Lectine” devono stare fuori perché altrimenti non farebbero interazioni. Veloce recup della cellula vegetale se ha la parete secondaria. “MEMBRANA-PARETE SECONDARIA-PARETE PRIMARIA-LAMELLA MEDIANA-ALTRA CELLULA”. La parete è oggetto anche di modifiche in cellule specializzate. Come comunicano le cellule vegetali. La struttura che si utilizza per far comunicare le cellule vegetali sono i PLASMODESMI, che non sono proteine a differenza delle giunzioni cellulari; in sostanza sono “buchi” nella parete e quindi le cellule comunicano fra loro (simili alle gap ma a differenza qua è vuota completamente) Se non ci fossero solo sostanze polari potrebbero attraversare questa parete spessa creando non pochi problemi. Le differenze fra I Plasmodesmi e punteggiature consistono nella dimensione del poro; se questo è grande o meno, le punteggiature sono più vicine e più piccole. I desmotubuli corrisponderebbero alle gap, cioè quando due strutture devono agire in maniera sincrona o devono scambiarsi sostanze e nutrienti, questi desmotubuli sono pezzi di reticolo endoplasmatico liscio o rugoso che parte da una cellula, attraversa un plasmodesma e arriva all’altra cellula. (Questi sono tutti adattamenti per sorpassare il blocco della parete). I desmotubuli vengono usati soprattutto dalle cellule “morte” cioè cellule che si sono chiuse con la parete e chiedono aiuto alle cellule vicine per sopravvivere in quanto loro non riescono a procurarsi le sostanze e i nutrienti autonomamente e quindi vengono tenute in vita dalle cellule aiutanti. La parete è una struttura. Il Vacuolo è un organello, e contiene “succo vacuolare” che è una soluzione acquosa a PH.5 (quindi acido). Ha un volume che cambia costantemente e può arrivare ad occupare anche 80/100 90/100 di una cellula. Se non ci fosse la parete, il vacuolo, vuoto, andrebbe a far scomparire la pianta mentre se fosse pieno la pianta diventerebbe enorme. Il Tomoplasto forma la membrana del vacuolo. L’acqua nel vacuolo entra e esce grazie a canali/fori appositi chiamati “acquaporine”. Il pH è acido del vacuolo perché deve scogliere molecole (questo avviene sempre quando si vogliono rompere legami come il legame estereo che si rompe mettendo acqua a pH basico, con la soda infatti si forma poi il Sapone. Il legame delle proteine invece si rompono a pH acidi, stessa cosa accade nei lisosomi. Funzioni vacuolo Il vacuolo serve a far entrare e uscire l’acqua. L’entrata e uscita dell’acqua ha 2 funzioni principali: osmometro (misurazione quantità acqua necessaria; il tonoplasto segnala la necessità o meno di acqua); turgore cellulare (ruolo strutturale, cioè far mantenere in piedi la pianta. Ad esempio la lignificazione permette alla struttura dell’albero di stare in piedi; per i fiori, piante, foglie, cioè strutture non lignificate, c’è bisogno del turgore cellulare, cioè la pressione del vacuolo gonfio che esercita sulla parete). La presenza di un adeguato turgore ha delle conseguenze: 1) le cellule si accrescono solo quando il turgore è sufficiente; 2) il turgore cellulare mantiene i cloroplasti vicino la membrana, captando più luce solare; 3) gli apparati stomatici basano il loro meccanismo di apertura e chiusura su variazioni di turgore (le aperture degli stomi fa entrare e uscire CO2, per la fotosintesi). Altre funzioni: 1) sono impegnati nei processi di scissione delle molecole, infatti vi è la presenza di enzimi idrolitici (proteasi, glicolidasi). Sono come i lisosomi 2) deposito di metaboliti secondari, prodotti utili per la difesa e comunicazione della pianta. Per prendere i metaboliti secondari dalla pianta è necessario rompere membrana, parete, un processo molto difficile rispetto alla cellula animale 3) ruolo di difesa della pianta. Nel vacuolo vengono inviati materiali di scarto e inorganici e può promuovere la precipitazione di Sali inorganici (il sale forma un solido all’interno della soluzione). La precipitazione serve per la difesa della pianta, perché ha delle forme tridimensionali che possono dar fastidio al predatore quando mangia la pianta. I PLASTIDI: I CLOROPLASTI I plastidi sono organelli tipici della cellula vegetale e si dividono in cloroplasti, leucoplasti e cromoplasti. I cloroplasti sono presenti in tutte le piante che siano inferiori, marine o terrestri perchè il ruolo dei cloroplasti è caratteristico delle piante cioè essi convertono l'energia luminosa (della radiazione elettromagnetica) in energia chimica (per la sintesi di composti chimici) e rendere quindi l'organismo vegetale autotrofo.Con il termine autotrofo si intende un organismo capace di costruirsi la fonte energetica da sè, senza bisogno di rifarsi all'esterno. La forma dei cloroplasti La forma esterna dei cloroplasti è ovale e hanno dimensioni con un asse maggiore pari a 4 micron e asse minore pari a 1 micron, quindi sono anche abbastanza grandi (considerando una cellula di 50/100 o ancora più micron.), un singolo cloroplasto è grande quanto un procariote. In ogni cellula vegetale troviamo diversi cloroplasti, alcune decine o centinaia e ciò dipende dal ruolo della cellula infatti ci sono proprio cellule dette fotosintetizzabili, cioè deputate alla fotosintesi e quindi con un numero maggiore di cloroplasti.Queste cellule fotosintetizzabili avranno i cloroplasti il più vicino possibile verso la membrana e quindi con una parete decisamente sottile poichè deve essere attraversata dalla luce.La forma ovale dei cloroplasti è tipica delle piante superiori mentre nelle piante inferiori e marine questi hanno forme differenti fra loro (a stella, nastro ecc...). La struttura dei cloroplasti I cloroplasti presentano doppia membrana (come i mitocondri, il nucleo).Nei mitocondri la membrana interna andava a formare le creste mitocondriali, mentre nei cloroplasti essa va a ricoprire tutta la superficie dell'organello. All'interno dei cloroplasti troviamo altre strutture protette da membrana, una specie di sacchettini detti tilacoidi. Lo spazio che si trova fuori ai tilacoidi si chiama stroma (l'analogo della matrice mitocondriale).Esistono 2 tipi di tilacoidi: I tilacoidi di grana, più piccoli che si trovano l'uno sull'altro e i tilacoidi intergrana che sono più grandi e allungati proprio a formare un tubo di collegamento fra i grana.Sulla loro membrana i tilacoidi hanno delle importanti proteine enzimatiche, la membrana del tilacoide è infatti la sede della prima fase della fotosintesi, la fase lumionosa; oltre a ciò contengono tutta la clorofilla della cellula. Composizione chimica dei cloroplasti Percentualmente le molecole più abbondanti sono le proteine, ciò è impressionante perché queste proteine, per lo più, hanno una funzione enzimatica (catalizzano le reazioni) e confermano il fatto che il cloroplasto è simile ad un laboratorio chimico. Le proteine presenti nei cloroplasti sono: - insolubili: catalizzano le reazioni sulla membrana del tilacoide - solubili: catalizzano le reazioni che avvengono nello stroma. La seconda fase della fotosintesi (il ciclo calvin) avviene nello stroma e viene catalizzata dalle Esisteranno dunque delle caratteristiche specifiche che permetteranno alle molecole di assorbire determinate lunghezze d’onda (distanza tra due max o tra due min) corrispondenti a quelle della luce visibile. La radiazione elettromagnetica è una forma di energia che ha caratteristiche di onda e di particella. La radiazione elettromagnetica ha varie frequenze. In ordine di energia crescente ci sono le onde radio, le microonde, l’infrarosso, il visibile, il vicino e il lontano UV, i raggi X e i raggi γ. L’energia è quantizzata, affinché la materia passi dallo stato fondamentale a quello successivo (eccitato) è necessario fornirgli una precisa quantità di energia. I livelli quantizzati della materia Consideriamo una molecola d’acqua, essa avrà: -energia traslazionale, ha bisogno di energia per spostarsi; -energia rotazionale, la molecola ruota su se stessa; -energia vibrazionale, che permette l’apertura e la chiusura degli angoli di legame, la molecola fa stretching (il valore di 104,5° è valore medio, in un’unità temporale); -energia dei legami chimici; -energie nucleari: energia che tiene ancorati gli elettroni ai nuclei, e l’energia che tiene neutroni e protoni concentrati nel nucleo. Quelli che abbiamo menzionato sono stati menzionati in ordine di energia crescente. Che cosa succede quando io faccio reagire le radiazioni elettromagnetiche con le molecole? Qualcuna di queste energie corrisponde con la scala energetica delle radiazioni elettromagnetiche? Si, hanno esattamente dei valori corrisposti. Esempio: Le onde del microonde sono appunto microonde; cosa succede alle molecole dell’alimento dentro al microonde? La radiazione elettromagnetica delle microonde corrisponde al livello rotazionale, corrisponde ai livelli energetici rotazionali delle molecole d’acqua e di molecole simili. Quella lunghezza d’onda fa si che le molecole d’acqua dal livello in cui si trovano arrivano al livello energetico superiore. Questo cosa causa? Le molecole iniziano a ruotare più velocemente. Dopo un po’, le molecole tendono a rilasciare l’energia per ritornare al loro livello fondamentale, quasi mai la cedono nella stessa forma in cui la hanno ricevuta, e, in questo caso, si urtano tra di loro e grazie a questi urti dissipano energia generando calore ed è questo il nostro obiettivo, cioè riscaldare l’alimento. C’è una parte dello spettro elettromagnetico che corrisponde al visibile. A quale livello energetico corrisponde? Al livello energetico dei legami. All’energia vibrazionale , ovviamente, corrispondono gli infrarossi. Il visibile causa un passaggio da un livello elettronico che si chiama fondamentale, o di legame, ad un livello elettronico eccitato, o di antilegame. Noi abbiamo due tipi di legame: il legame sigma e quello più greco. A quale dei due legami corrisponde lo spettro visibile? Il visibile corrisponde a far passare il legame dal livello fondamentale a quello eccitato. Questa è la rappresentazione dell’energia dei legami. Quali di questi due corrisponde allo spettro visibile? Il legame pi greco. Quindi non tutte le molecole assorbono le radiazioni visibili ma solo quelle che hanno legami pi greco. C’è una particolare categoria di legami pi greco, i legami pi greco coniugati, che rende l’energia “molto più corrispondente” allo spettro visibile. Che succede ai livelli energetici quando i doppi legami non sono singoli, ma coniugati? Succede che il livello energetico diventa così. Quali di questi tre corrisponde allo spettro visibile? Il doppio legame coniugato, un numero ben preciso di doppi legami separati da un legame singolo. Il fitolo quindi non può avere un colore. Il colore, in biologia, ha una funzione strutturale. Più c’è ne sono, più questa distanza diminuisce. L’aumento della coniugazione può essere tale da far passare la radiazione assorbita dalla ultravioletta a quella visibile. Quindi la sostanza è colorata. Un normale doppio legame come l’acido oleico non è colorato, sono necessari dunque tanti doppi legami coniugati. L’acido nucleico ha una differenza di energia troppo grande e va a finire nell’UV. Non c’è un numero preciso di doppi legami coniugati per cui la sostanza è colorata. L’eme presenta 11 legami coniugati, la clorofilla altrettanto, dunque solo colorati. La finezza del colore, verde o rosso, dipende dal numero di doppi legami, dalla disposizione, e da fattori esterni (gruppi che aiutano la colorazione, come ferro e magnesio). L’intensità del rosso dipende anche se il ferro leghi l’ossigeno o l’anidride carbonica. Però entrambe sono colorate. Ad esempio quando la verdura viene cotta, espelle il magnesio dalla clorofilla e cambia colore. Ci sono dunque varie sfumature di colore legate a tanti fattori Una molecola colorata è il licopene del pomodoro, che si trova nei cromoplasti. Presenta 11 legami coniugati e ha colore rosso. Il termine pomodoro deriva da “pomo d’oro”, perché la prima varietà di frutti aveva colore giallo, poi soppiantata dalla varietà di colore rosso. Il licopene dunque è presente nel pomodoro rosso e ha colore rosso (tutti trans); il pomodoro giallo presenta una molecola simile che presenta invece 4 legami cis, da cui deriva il colore giallo. Basta una piccola variazione per cambiare colore. La biodisponibilità (quanta quantità va nel sangue) del licopene è stata confrontata con quella del cis: quella in forma cis risulta essere più biodisponibile. Ciò potrebbe essere spiegato chimicamente: i trans hanno forma allungata e formano aggregati, dunque passano di meno nel sangue; i cis di forma non aggregata, passano di più nel sangue. Le due clorofille posseggono colore leggermente diverso, questo accade perché la clorofilla A lega CH3 e la clorofilla B lega CHO (l’aldeide presenta un altro doppio legame). In generale possiamo però affermare che la clorofilla assorbe tutti i colori tranne il verde (cioè quello che noi vediamo). In particolare la clorofilla assorbe il rosso e il violetto, e il colore che assume sarà quello non assorbito, cioè il verde. Più precisamente la clorofilla A assorbe nel violetto, la B nel blu; arancio e rosso, ma alla fine il colore sarà sempre verde. Gli oggetti sono tutto il tempo bombardati da luce e quindi risultano colorati. ESPERIMENTO DI ENGELMANN: Si chiedeva a che lunghezze d’onda assorbisse la clorofilla. Per fare ciò prese una clorofilla particolare, invece di prendere la clorofilla di una pianta superiore cioè un cloroplasto ovoidale, scelse una cellula particolare di una pianta inferiore, anzi di un organismo molto piccolo: un’alga marina unicellulare detta SPIROGIRA, il nome deriva dal fatto che il cloroplasto invece di avere forma ovoidale, ha una forma allungata ed elicoidale. In quest’esperimento utilizza quest’alga proprio per la sua forma, l’esperimento consisteva nel dividere la radiazione elettromagnetica con un prisma, quindi è stata bombardata da tutte le lunghezze d’onda, in questo modo osservò che la fotosintesi era molto più efficiente nelle zone in cui il microrganismo veniva bombardato con la radiazione blu-violetto e arancio-rossa. La spirogira fa la fotosintesi e libera glucosio, quindi si osservava una crescita batterica solo nelle zone del violetto e del rosso, ne ha quindi concluso che la clorofilla è la principale responsabile della fotosintesi perché questa avviene, in maniera preponderante, alle lunghezze d’onda a cui assorbe la clorofilla (violetto e rosso). CONTINUO CLOROPLASTI: Nei cloroplasti ci sono dei granuli di amido non delimitati da membrana, questo perché l’amido è il prodotto della fotosintesi. Infatti il cloroplasto non mette subito in circolo il glucosio prodotto, ma prima lo accumula nello stesso organello in cui l’ha sintetizzato, sotto forma di amido. Quindi questo viene definito amido primario o giornaliero che dovrà poi essere smistato sotto forma di saccarosio. Nei cloroplasti è presente anche il DNA circolare, quindi si parla di autonomia genetica parziale, quindi deve esserci anche la possibilità di sintetizzare le proteine, quindi i cloroplasti contengono anche i ribosomi (70s). IPOTESI ENDOSIMBIONTICA: sostiene che le cellule eucariotiche siano il risultato di una fagocitosi: inizialmente una cellula ha inglobato un’altra cellula, poi nel tempo è I CROMOPLASTI In essi sono presenti i pigmenti colorati, come il licopene, i carotenoidi e l’antocianina (deriva dai flavonoidi). Spesso il colore ha una funzione vessillare cioè ha lo scopo di richiamare gli animali, quindi potremmo dire una funzione di adescamento. Il colore ha una funzione molto importante nei fiori, infatti deve richiamare gli animali impollinatori, e spesso le antocianine sono responsabili del colore dei fiori. La stessa antocianina è responsabili di due colori diversi in fiori diversi, accade cosa simile negli indicatori acido base, il colore cambia infatti in base al pH cellulare. Questa molecola infatti se si trova a pH acido assume la forma con gli OH, mentre invece se si trova in pH cellulare basico assume la forma con gli O- e cambia colore, la variazione di colore è dovuta ad un cambiamento nella distribuzione elettronica. Anche i frutti solitamente sono colorati, il colore in questo caso ha lo scopo di addescare alcuni animali, compreso l’uomo, al fine di spargere i semi il più lontano possibile. Inoltre i frutti sono ricchi di zuccheri, anche questo ha lo scopo di attrarre di animali predatori affinchè essi spargano i semi e si nutrano della parte zuccherina. Il colore dell’uva e del vino è dovuto da una molecola chiamata Malvidina. ORIGINE E CONVERSIONE DEI PLASTIDI Esistono i cloroplasti, cromoplasti, amiloplasti (leucoplasti che contengono amido), elaioplasti (leucoplasti che contengono grassi), proteoplasti (leucoplasti che contengono proteine). I plastidi derivano al livello embrionale da cellule meristematiche che hanno plastidi embrionali (proplastidi). A seconda della funziona della cellula che deve avere ci sarà lo sviluppo del plastidio corrispondente se la cellula sarà fotosintetizzante sarà cloroplasto, se la cellula sarà vessillante sarà un cromoplasto. Un cloroplasto può diventare un cromoplasto. Vuol dire che una cellula che è fotosintetizzante, ha i cloroplasti, ma quando perde la sua funzione, i cloroplasti diventano cromoplasti. Ciò implica un cambiamento biochimico. Tutta la clorofilla sarà degradata e sarà aumentata la produzione di carotenoidi e coloranti vari per occupare tutto il cromoplasto. Quando avviene questo cambiamento? Ciò avviene quando passiamo dal frutto immaturo, acerbo, al frutto maturo. Tutti i frutti quando sono acerbi sono verdi perché sono ricchi di clorofilla, deve fare la fotosintesi per arricchirsi di sostanze zuccherine. Quando diventa maturo, converte tutta questa clorofilla in coloranti e cambia funzione in quella vessillare. Gli ezioplasti sono dei cloroplasti che teoricamente dovrebbero fare la funzione fotosintentizzante quando viene a mancare la luce per qualsiasi motivo. Questo succede perché i cloroplasti è come se andassero in stand by e diventano ezioplasti. Quando ritorna la radiazione elettromagnetica, si riattivano e diventano cloroplasti. Se tu un proplastidio lo fai crescere al buio diventa un ezioplastio e appena gli dai la luce diventa cloroplasto. Esistono strutture (pigmenti, molecole colorate perché hanno una grossa coniugazione) nella cellula eucariotica vegetale che assorbono la luce ma non sono direttamente correlate alla fotosintesi, cioè la assorbono ma non sono deputati a trasformala in energia per poi sintetizzare il glucosio nella fotosintesi. Il loro ruolo è quello di segnalare la presenza di luce alla pianta perché tutti una serie di processi della pianta (Germinazione, allungamento, dormienza delle gemme, sviluppo delle radici, abscissione delle foglie, induzione fiorale e fotoperiodismo) sono regolati dalla presenza della luce. Chi dice alla pianta se c’è la luce? I fitocromi. Sono delle proteine, sparse nelle cellule, che ospitano dei pigmenti colorati. REGNO DEI FUNGHI Sono organismi eterotrofi, cioè non sono in grado di produrre da se stessi la molecola di glucosio, ciò che, invece, è in grado di fare la pianta. Questa è una caratteristica che li avvicina alla cellula animale. Ma, contemporaneamente, hanno alcune caratteristiche tipiche delle cellule vegetali. La cellula fungina ha molte caratteristiche che sono un mix fra la cellula animale e quella vegetale. A differenza degli animali, sono sessili, cioè sono ancorati al terreno, non possono muoversi e procacciarsi il nutrimento, allora agiscono da simbionti (quando entrambi gli organismi traggono beneficio da questo rapporto), da parassiti (quando uno organismo approfitta dell’altro che è una cellula viva), da saprofiti (quando un organismo approfitta dell’altro che è un organismo morto, soprattutto quello vegetale. Ciò non dovrebbe stupirci perché in una foresta di alberi che ogni anno perdono le foglie, dopo millenni, ci dovrebbe essere uno strato di foglie enorme, più alto dell’albero, perché gli animali non riescono a mangiare queste foglie, nella maggior parte dei casi. Allora chi smaltisce la materia vegetale? I funghi saprofiti che sanno scindere i legami della cellulosa e di altre molecole). I funghi sono totalmente privi di clorofilla. Le cellule dei funghi hanno i vacuoli. Molte cellule fungine si tengono in piedi grazie al turgore cellulare e quindi hanno i vacuoli e la parete cellulare. A differenza della parete cellulare delle piante, la parete cellulare dei funghi è costituita, da poca cellulosa, soprattutto, da MICOSINA (un polisaccaride affine alla chitina, ha uno zucchero modificato, amminozuccheri), da beta glucano e sopra troviamo anche delle glicoproteine. L’acido lisergico prodotto da questi funghi produce un effetto sul sistema nervoso centrale. In quanto acido gli risulta difficile passare la barriera ematoencefalica (RICORDA! ci sono le TIGHT JUNCTIONS). Il chimico svizzero Albert Hofmann studiò un derivato dell’acido lisergico da poter preparare e fece un’ammide con l’azoto e due gruppi metilici. La molecola che ottenne ovviamente era molto più apolare e di conseguenza aveva la capacità di passare la barriera ematoencefalica. (Per questo riusciva a conferire effetti allucinogeni). Questa molecola è: Licheni Nel 1867 S. Schwendener dimostrò che i licheni sono una simbiosi tra un fungo pluricellulare basidiomicete e un’alga (o un cianobatterio). Il fungo favorisce l’assorbimento e la conservazione dell’acqua e dei nutrienti mentre l’alga provvede alla fotosintesi. Nel Luglio 2016 si è scoperto che nei licheni c’è un terzo partner: un lievito che ha il ruolo di produrre metaboliti secondari che aiutano i licheni contro i predatori ed i microbi. Lyserg LSD säure diethylamid Trasporto attraverso la membrana plasmatica La membrana plasmatica ha il ruolo di selezionare quello che la attraversa e il trasporto attraverso la membrana vale (esiste) per tutte le cellule. Bisogna introdurre dei concetti funzionali alla regolazione di sostanze attraverso la membrana da parte delle cellule: Cos’è la concentrazione? La concentrazione misura la quantità di soluto all’interno di una soluzione (miscela omogenea di due sostanze ove una sostanza si scioglie in un’altra e ciò che noi vediamo è un’unica fase nella quale si trova il soluto disciolto e il solvente che l’ha disciolto). La concentrazione più utilizzata è la molarità che misura il numero di moli di soluto presenti all’interno di un certo volume di soluzione. Se abbiamo due soluzioni con una quantità di soluto diversa, si definisce più concentrata la soluzione che ha maggiore quantità di soluto a parità di volume, e quella più diluita ha invece minore quantità di soluto. Un altro importante fattore da tenere in considerazione è la TRASFORMAZIONE SPONTANEA, in termodinamica ci sono dei principi (come il primo principio della termodinamica) che si occupa degli scambi energetici e analizza all’interno di una trasformazione chi cede e chi acquista energia. Il secondo principio della termodinamica invece ci dice quando una trasformazione può avvenire spontaneamente, ovviamente il fatto che possa avvenire spontaneamente non significa che possa avvenire in tempi rapidi, perché i tempi sono dettati dalla cinetica. La funzione termodinamica che descrive la funzione spontanea è l’ENTROPIA, ed è descritta nel secondo principio della termodinamica. (l’entalpia invece è l’unità di misura dell’energia e viene considerata quando il sistema scambia energia, è in pratica la quantità di energia scambiata). Invece il secondo principio della termodinamica afferma che una trasformazione è spontanea quando comporta un aumento di entropia, purchè il sistema sia isolato. Se il sistema non è isolato la trasformazione è spontanea quando comporta un aumento di entropia nella SOMMA tra il sistema e l’ambiente e in questo caso se si vuole guardare il solo sistema, bisogna prendere in considerazione l’energia libera del sistema che diminuisce in una trasformazione spontanea. Ora dobbiamo mettere in evidenza quando una trasformazione è spontanea rispetto alla concentrazione: il passaggio spontaneo è quello che comporta un aumento di entropia ed ha più entropia la soluzione più diluita, e allora la trasformazione spontanea è quella che va dalla soluzione più concentrata alla soluzione più diluita. (ovviamente immaginando che le due soluzioni siano a contatto). Quindi limitandoci al discorso delle concentrazioni, la trasformazione spontanea è quella che porta a una DIMINUZIONE della concentrazione, SPONTANEAMENTE la concentrazione tende a diminuire. Dal punto di vista chimico-fisico l’entropia (funzione di stato di un sistema) è una misura del numero di gradi di libertà che servono per descrivere un sistema, cioè quanti parametri da prendere in considerazione per descrivere il sistema. Per fare un esempio pratico circa i gradi di libertà, considero gli stati di aggregazione della materia (solido, liquido, vapore). 1. Il solido è lo stato più ordinato perché è fatto dalla ripetizione di celle elementari, e per descriverlo basta dire quante celle ci sono e quanto è grande ognuna, ed è lo stato con l’entropia più BASSA. 2. Lo stato liquido invece è uno stato nel quale ci vogliono più descrittori per capire dove siano le molecole, nonostante siano aggregate dalle forze intermolecolari, e possiede l’entropia un po’ più alta rispetto al solido. 3. Nello stato gassoso ogni molecola è indipendente dall’altra e per descriverlo dovremmo descrivere una molecola alla volta, quindi qui l’entropia è la più alta tra gli stati. Dal punto di vista delle soluzioni che prendiamo in considerazione, quella con maggiore entropia è la soluzione più diluita e quella con minore entropia è la più concentrata. Chiameremo gradiente di concentrazione o elettrochimico, la forza che spinge la soluzione più concentrata ad andare verso quella più diluita, facendole diminuire la concentrazione. Ciò si realizza nei recettori dell’acetilcolina (mediatore delle nostre cellule nervose, sia periferiche che centrali). Il recettore dell’acetilcolina funziona così. La risposta è una risposta veloce che avviene senza secondo messaggero perché ciò avviene nelle sinapsi, nelle giunzioni neuromuscolari e si ha il passaggio di ioni come Na+ o K+ o Ca2+ . La sostanza che si lega al canale non è la stessa che deve passare. Come fa una proteina a muoversi? Cambia la sua struttura terziaria. Per cambiare la struttura terziaria, dobbiamo immaginare che l’acetilcolina quando si lega alla proteina, attraverso forze intermolecolari, stimola il cambio di forma della proteina e di conseguenza l’apertura del canale. Il movimento del canale è indotto dalla forza intermolecolare tra l’acetilcolina e la proteina, e quindi ci saranno dei legami ad idrogeno, ecc, che daranno l’energia alla proteina per cambiare la sua struttura e fare entrare lo ione. CANALE IONICO 2- stimolato da voltaggio (cambio di polarità) Molte cellule hanno ioni carichi positivamente da un lato della membrana e ioni carichi negativamente dall’altro. Se io creo una differenza di concentrazione, io creo una forza; se dispongo tutte le cariche positive da una parte e tutte quelle negative dall’altra, si crea un campo elettrico. Quindi la membrana non crea solo un gradiente di concentrazione, ma anche un gradiente elettrochimico che crea una differenza di potenziale. (Membrana polarizzata) Il canale, su una membrana normalmente polarizzata, è chiuso. Se all’improvviso c’è un passaggio ionico che fa si che si depolarizzi la membrana, allora ciò fa aprire il poro e lo ione entra secondo gradiente di concentrazione. In questo caso, non c’è un ligando ma c’è un cambiamento di polarità. Chi crea questo cambiamento? La pompa sodio- potassio. I canali che fanno entrare del sodio in queste membrane si dice che sono voltaggio-dipendenti perché quando cambia il voltaggio si aprono. CANALE IONICO 3- stimolato da altri stimoli fisici: canali TRP Sono dei canali che si aprono in seguito a stimoli fisici. I TRP sono un esempio di questi canali. I TRP si chiamano così dal termine transient receptor potential. Quali sono questi stimoli fisici? Per esempio, una delle sottoclassi di TRP, che si chiama TRPV1, apre il proprio canale in seguito ad un aumento di temperatura. Quando avviene un aumento di temperatura, il canale si apre e fa entrare sodio e calcio (Mg in minor modo) e l’entrata genera uno stimolo doloroso e la secrezione di peptidi pro-infiammatori. Come fa questo canale ad aprirsi all’aumento di temperatura (mica ha un termometro) ? Il canale TRPV1 è particolarmente sensibile alla fluidità della membrana; quando aumenta la temperatura anche la fluidità aumenta, e aumentando la fluidità il recettore apre il canale e causa il passaggio degli ioni, dunque il “termometro” è la fluidità della membrana. Questi sono dunque i canali con i quali abbiamo la sensazione di temperatura. TRPV1 è un sensore termico, la temperatura soglia alla quale si apre è 43°-45°, quando si raggiungono queste temperature scatta l’apertura e anche la sensazione dolorosa. Questi recettori si trovano in tutti gli organismi animali, dai più semplici ai più complessi, e si trovano anche in tutto il corpo, tra cui anche la bocca (nell’uomo) infatti sono quei canali che danno la piccantezza al peperoncino. La capsaicina, cioè la molecola del piccante, è in grado di interagire con il recettore TRPV1 comportandosi come l’acetilcolina, producendo l’effetto di abbassare la temperatura soglia; il recettpre TRPV1 di norma si apre a 43-45°, quando c’è la capsaicina si apre a 36° (a temperatura corporea). Questo canale, che è un sensore termico, si trova in tutto il corpo. La capsaicina non è un ligando di questo canale, perché il canale è stimolato dalla temperatura; quindi la capsaicina abbassa la temperatura soglia alla quale il canale si apre. Il piccante si trova nei semi del peperoncino. I peperoni dolci hanno una molecola simile alla capsaicina con un azoto al posto di un ossigeno, che non risulta essere piccante perché non reagisce con il recettore TRPV1. Il piccante non è un gusto, infatti i 5 gusti sono: dolce, salato, acido, amaro e umami. I gusti servono a darci la percezione di quello che stiamo mangiando, sia a livello di alimenti positivi, sia di alimenti potenzialmente pericolosi. Il dolce dà la sensazione dell’alimento zuccherino, il salato dà la sensazione di quanti ioni si ingeriscono, l’umami dà la sensazione delle proteine che si mangiano, mentre l’amaro e l’acido ci proteggono dai cibi potenzialmente pericolsi. Il gusto umami è stimolato da amminoacidi infatti l’amminoacido più umami è il glutammato o acido glutammico, utilizzato nei dadi da cucina che dà la sensazione di carne. Il piccante non è quindi un gusto, ma è l’alterazione di un recettore TRPV1 (della temperatura); il piccante è quindi una