Plant Cell - Cellula Vegetale ꕥ Appunti di Botanica generale 1°

Di rientro a casa mi è venuta voglia di cimentarmi nella creazione di una rubrica di vari articoli, un piccolo excursus sul mondo vegetale partendo dalle basi dell'organizzazione cellulare degli organismi viventi.
In questo articolo mi occuperò di presentare la cellula vegetale e di introdurre le membrane, partendo innanzitutto dai livelli di organizzazione di qualsiasi essere vivente!

CELLULA VEGETALE
[ La cellula è l'unità strutturale e funzionale degli organismi viventi ]

Questa è la definizione che è possibile trovare su un qualsiasi libro di scienza, è il risultato di diverse tappe nei secoli della ricerca scientifica portata avanti da scienziati delle discipline naturalistiche (biologi, botanici,fisici, zoologi, patologi, ecc..).

Le tappe che ci portano dunque alla relazione finale, moderna della teoria cellulare sono le seguenti :

● Hooke (fisico, biologo, geologo e architetto inglese), nel 1665 per primo introduce il termine “cellula” osservando sezioni di sughero

● Schleiden (botanico tedesco), nel 1838 giunge alla conclusione che tutti i tessuti vegetali sono costituiti da insiemi organizzati di cellule

● Schwann (biologo tedesco),nel 1839 estende le stesse conclusioni alle cellule animali

● Virchow ( patologo, scienziato, antropologo), nel 1858 esprime il concetto generale che le cellule possono originarsi solo da cellule preesistenti

● Darwin (naturalista, biologo e geologo britannico), nel 1859 pubblica la teoria dell’evoluzione.

La moderna teoria cellulare stabilisce che:
① tutti gli organismi viventi sono composti da una o più cellule,
② tutte le reazioni chimiche di un organismo vivente avvengono all'interno della cellula,
③ le cellule si originano da altre cellule preesistenti,
④ le cellule contengono l’informazione genetica degli organismi a cui appartengono e le trasmettono per ereditarietà alle cellule figlie

Bene, fatte queste premesse possiamo quindi iniziare a capire meglio da cosa è costituita un cellula vegetale, come è organizzata al suo interno e quali funzioni svolgono tutte le sue componenti.
Ricordiamo sempre che una cellula puo’ essere meglio compresa se considerata come un complesso di sistemi adibito alla conversione dell’ energia.

ATOMO -> MOLECOLA -> MACROMOLECOLA -> ORGANULO -> CELLULA -> TESSUTO -> ORGANO -> ORGANISMO ->...

La prima domanda che sorgerebbe spontanea a chiunque e che non è assolutamente banale è: ma quale forma ha una cellula vegetale?
La sua forma è data principalmente dalla sua parete vegetale. Se una cellula venisse trattata con enzimi che degradano la parete, essa assumerebbe una forma sferica.

Privata della sua parete e delimitata dalla sua membrana plasmatica, la cellula, prende il nome di protoplasto.

Il CITOSOL invece è quella porzione del protoplasto contenuta all' interno della membrana plasmatica ed è esclusa dai compartimenti ed organelli circondati da membrana.
Si tratta di una soluzione costituita di acqua, ioni, lipidi, proteine enzimatiche e strutturali, zuccheri, nucleotidi, ormoni, sono inoltre presenti RNA (mRNA e tRNA, rispettivamente messaggero e transfer), ribosomi e gli elementi del citoscheletro (che tratteremo nei prossimi articoli).
Il citosol rappresenta un sistema altamente organizzato e svolge funzioni che comprendono il metabolismo del carbonio, dell' azoto e del fosforo.
Gli scambi fra i diversi organelli cellulari avvengono attraverso il citosol.

Si definisce citoplasma l' insieme costituito dal citosol e dagli organelli cellulari escluso nucleo e vacuoli.
Quindi CITOPLASMA = CITOSOL + ORGANELLI ( esclusi Nucleo e Vacuoli ).
Il citoplasma in una cellula viva non è mai immobile, si chiama infatti corrente citoplasmatica quel movimento circolare (rotatorio) del citosol il quale può trascinare gli organelli cellulari, come mitocondri e plastidi, disponendoli in punti diversi della cellula.

LE MEMBRANE
Le membrane sono componenti essenziali e fondamentali di tutte le cellule.
Le cellule vegetali contengono diversi tipi di membrane, tra cui la principale è la membrana plasmatica ( o plasmolemma ), che circonda la cellula e costituisce l' interfaccia attiva con l' ambiente esterno.
I sistemi di membrane sono ereditati dalla cellula madre, contenente una serie completa di membrane e, nuove membrane vengono prodotte solo tramite crescita e fissione di quelle esistenti.
Le membrane biologiche sono formate da molecole lipidiche a cui sono associate delle proteine, che contribuiscono alla massa della membrana.
I fosfolipidi sono i lipidi più comuni e contengono una testa polare carica e due code idrocarburiche.
Una delle caratteristiche fondamentali dei lipidi di membrana è la presenza di domini idrofilici ( che amano l'acqua ) e di domini idrofobici ( che odiano l' acqua ), cioè molecole anfipatiche.
In ambiente acquoso quindi i lipidi di membrana si autoassemblano, in modo che le catene idrocarburiche ( idrofobiche ) vengono raggruppate insieme per proteggersi dal contatto con l' acqua, mentre le teste idrofiliche interagiscono al massimo con le molecole d' acqua.

In questo modo si ha la formazione di un doppio strato che non è assolutamente una struttura statica, in quanto la mancanza di legami covalenti tra le singole molecole lipidiche in un doppio strato consentono libertà di movimento.

Le proteine vengono definite intrinseche, quando sono parzialmente o completamente immerse nel doppio strato lipidico, estrinseche o periferiche quando localizzate sul lato esterno o interno dell membrana e non sono parte integrante della struttura stessa.
Le proteine di trasporto, che facilitano il passaggio di ioni e altre molecole polari, sono specifiche per i soluti che trasportano, anche se per alcune di esse la specificità non è assoluta.
Esistono tre categorie principali di queste proteine: CANALI , CARRIERS e POMPE .
Nella membrane sono localizzate dell proteine, il cui nome è acquaporine ( proteine canale ), che formano dei canali per l'acqua. In generale le membrane sono permeabili all' acqua che può diffondere attraverso la componente lipidica.
Inoltre tutte le membrane biologiche sono selettivamente permeabili, per cui alcune sostanze le attraversano più facilmente di altre.
Il movimento di molecole con carica elettrica è assicurato da proteine intrinseche, che formano canali idrofilici attraverso la membrana. Questo movimento prende il nome di diffusione facilitata.

Altre proteine, dette pompe molecolari, si legano ad una molecola da un lato della membrana, con un meccanismo che richiede energia, cambiano forma e la rialsciano sull' altro lato. Questo è chiamato trasporto attivo.

Qui finisce il mio primo appuntamento di questo rubrica, nei prossimi giorni andremo avanti approfondendo le membrane, in particolare la membrana plasmatica, la pressione osmotica, parleremo dei mitocondri, dei perossisomi e dei ribosomi. Sperando interessino gli argomenti trattati, che sia materiale disponibile a tutti. Se sei arrivato fin qui ti ringrazio, sto imparando che la pazienza è virtù fondamentale su questa piattaforma.. e non solo direi! Buonasera a tutti

Tutto il materiale scritto è preso da miei riassunti e tratti dal testo
Botanica generale e biodiversità vegetale
di Gabriella Pasqua, Giovanna Abbate, Cinzia Forni - Piccin editore
Tutte le immagini sono prese da appunti in slides personali, con le opportune modifiche. Non costituiscono quindi una mia proprietà.