Cellula animale e cellula vegetale condividono molti organuli

Cellula animale e cellula vegetale condividono molti organuli e strutture che risultano uguali o molto simili come: - membrane (cellulare o plasmatica, nucleare, del perossisoma) - mitocondri - perossisomi - nucleo - ribosomi - reticolo endoplasmatico - apparato del Golgi - lisosomi Cellula vegetale La Cellula Vegetale possiede in più: - parete cellulare - vacuolo - plastidi

IL VACUOLO Una riserva di acqua

Tonoplasto • Endomembrana di tipo fosfolipidico, ma diversa dalle altre. • morfologicamente asimmetrica, superficie rivolta all’esterno più ricca di proteine • proteine intramembrana per la maggior parte protein carriers, pompe protoniche e proteine canale. • Presenti molte pompe protoniche (H+-ATPasi e H+Ppasi) che idrolizzano ATP e pirofosfato inorganico (PPi) generando una forza protonica per il trasporto di ioni e metaboliti attraverso il tonoplasto.

Succo vacuolare • Succo vacuolare è acido (p. H compreso tra 4 e 5) e può presentarsi incolore o colorato per la presenza di pigmenti idrosolubili come i flavonoidi. • Il componente principale è l’acqua • Soluzione acquosa con molte sostanze disciolte o in sospensione.

Processo di formazione del vacuolo Si ritiene che i vacuoli abbiano origine da una porzione del reticolo endoplasmatico, localizzata in prossimità della faccia trans dei sacculi del Golgi. Questa particolare porzione di reticolo endoplasmatico è stata identificata con la sigla di GERL (G = Golgi, ER = Reticolo Endoplamstico; L = Lisosoma)

Formazione del Vacuolo

La pianta e l’acqua Il vacuolo e l’acqua

Vacuolo 1 -Ruolo fisiologico: L’acqua nella pianta 80 -95% del peso fresco della pianta 96% in alcuni frutti 5 -10% nei semi 2 -Ruolo metabolico: § accumulo § manipolazione § protezione § rifiuto Assorbimento dell’acqua nella pianta - per imbibizione - per osmosi (diffusione)

1 -RUOLO FISIOLOGICO DEL VACUOLO IL VACUOLO E L’ACQUA

MOVIMENTI DELL’ACQUA NELLA PIANTA Intervengono due processi: 1. Diffusione Si spostano piccole masse d’acqua per piccole distanze 2. Flusso di massa Si spostano grandi masse di molecole d’acqua per grandi distanze

che per

1. La diffusione

L’osmosi un tipo particolare di diffusione Le soluzioni sono separate da una membrana Parete cellulare: membrana permeabile Tonoplasto e plasmalemma: membrane semipermeabili Differente pressione osmotica Uguale pressione osmotica

OSMOSI

Osmosi nella cellula animale

Osmosi nella cellula vegetale

2. Flusso di massa movimento GLOBALE delle molecole di acqua per spostare grandi masse di acqua da una parte all’altra di un sistema pluricellulare

Velocità: metri/ora Acqua assorbita = acqua traspirata Acqua traspirata in un giorno: Mais 3 -4 l Melo 35 l Faggio (1 ha)20. 000 l

2 -RUOLO METABOLICO DEL VACUOLO E METABOLITI

Vacuolo funzione metabolica 1. Accumulo Zuccheri: ü Mannitolo (accumulato in estate) ü Saccarosio (canna e barbabietola, fino al 20%) ü Fruttani, polimeri del fruttosio (nelle Compositae fino 70%) Azoto: fattore limitante per la crescita, forte accumulo

Vacuolo funzione metabolica 1. Accumulo Ioni inorganici: la loro natura e quantità dipende dal tipo di terreno su cui cresce la pianta. Ioni non immediatamente utilizzati sono trasportati e immagazzinati nel vacuolo mediante trasporto attivo. Piante che vivono su terreni ricchi di elementi tossici tendono ad accumularli nel vacuolo, Na e K. Calcio: nel vacuolo concentrazione fino a 10. 000 più elevata che nel citoplasma, tanto che spesso il Ca precipita.

Gli antociani • Nel vacuolo possono essere accumulati anche pigmenti che conferiscono il colore ai fiori o ai frutti • Flavonoidi, antociani, flavoni, tannini Antociani nel vacuolo delle ciliegie

ANTOCIANI: fra i più semplici nelle arance rosse la CIANIDINA La sua struttura è caratterizzata da un’estesa coniugazione responsabile della colorazione rosso-arancio. cianidina La cianidina è soggetta a due equilibri acido-base e si comporta quindi come un acido diprotico (H 2 In). A p. H acido: la cianidina è presente come catione flavilio di colore rosso A p. H neutro: la cianidina perde uno ione H+ e diventa blu. A p. H è basico: la cianidina perde un altro ione H+ e diventa gialla.

Vacuolo e antociani: il caso dell’ortensia i fiori sono: - blu (più o meno intenso) nei terreni acidi (ph da 5 a 5, 5), - lilla o rosso magenta nei terreni più o meno neutri (ph fra 5, 5 e 6, 5) - rosa intenso nei terreni più alcalini (con ph fra 6, 5 e 7)

Cellula di Uva

2. Trasformazione -La maggior parte dei metaboliti secondari vengono trasformati nel vacuolo, vero laboratorio di trasformazione chimica della cellula. -Riciclo delle proteine -Recupero alcaloidi Entrano in forma non protonata Una volta entrati gli enzimi li convertono nella forma protonata, che non è più in grado di fuoriuscire

3. RIFIUTO • Il Vacuolo svolge anche una funzione escretrice. • Non avendo un sistema escretore le piante confinano le sostanze di scarto nei vacuoli di parti destinate a morire e staccarsi. • Il vacuolo viene utilizzato anche per compartimentalizzare composti che isolati non sono tossici, ma se dovessero interagire con altri composti presenti nella cellula potrebbero diventare tossici 4. PROTEZIONE Nel vacuolo vengono immagazzinate sostanze ad azione difensiva, come alcaloidi tossici e latici

Costituenti del succo vacuolare Metaboliti secondari • • • sali minerali flavonoidi alcaloidi lipidi resine glucidi tannini latici oli essenziali Nel Inclusi solidi • ossalati • proteine • polisaccaridi vacuolo non ci sono mai né amido né cellulosa

Inclusi solidi: il calcio

rafidi nella foglia di lenticchie d’acqua

Stiloidi nei catafilli esterni della cipolla

Inclusi solidi: l’inulina L'inulina è un polisaccaride idrosolubile totalmente accumulato nei vacuoli. Si ottiene dalla polimerizzazione del βfruttosio; ad una estremità presenta una molecola di glucosio (fruttano). L'inulina è presente soprattutto nei tuberi di topinanbur e nella cicoria. E’ un alimento “prebiotico” -stimola la crescita dei bifidobatteri -regola l’intestino -riduce i gas intestinali -diminuisce la concentrazione ematica di trigliceridi e colesterolo -è utile nel diabete

Inclusi solidi: le proteine Si trovano nel vacuolo sotto forma di: amminoacidi, ammidi, proteine (solubili o poco solubili) Inclusi solidi: GRANULI DI ALEURONE -solo proteici (cristalloidi-globuline) -non solo proteici (globoidi-fitina)

Strati del chicco del grano Strati esterni del chicco del grano fino allo strato aleuronico compreso In nero: Tegumento interno (proteina e sostanze minerali) In rosso: Strato Aleuronico (proteine e sostanze minerali) In blu: Endosperma (idrato di carbonio e proteina) In giallo: Strato permeabile fra germe ed endosperma In verde: Germe od embrione (sostanze proteiche, olio di germe, oligoelementi e vitamine del complesso B)

Chicco di grano

CRUSCA RIVESTIMENTO ESTERNO DEI CEREALI Separata dalla farina tramite processo di raffinazione è stata per anni considerata un prodotto di scarto, destinato principalmente a cibare il bestiame. CONTENUTO IN FIBRA DELLA CRUSCA Emicellulosa 40% Cellulosa 20% Lignina 15% Pectine 5% altri componenti 20% FIBRA 80%!!

CEREALI INTEGRALI I CEREALI INTEGRALI CONTENGONO TUTTE LE PARTI COMMESTIBILI DEL SEME (CRUSCA, GERME ED ENDOSPERMA) QUANDO UN ALIMENTO CONTIENE ALMENO IL 25% DI CEREALI INTEGRALI PUÒ ESSERE CONSIDERATO “CIBO INTEGRALE” PANE, RISO, FARINA DI AVENA, POPCORN e CEREALI

VANTAGGI NEL CONSUMO DI ALIMENTI INTEGRALI -diminuzione dei fattori di rischio per certe malattie cardiovascolari, per abbbassamento livelli di colesterolo e trigliceridi (- 26% di patologie coronariche) -diminuzione di altre malattie, come ipertensione, diabete mellito tipo 2 e obesità (anch'essi fattori di rischio cardiovascolare. -minore apporto calorico e maggio potere saziante con digestione e assorbimento più lenti; -riduzione di due parametri fondamentali: carico glicemico e indice glicemico, entrambi responsabili dei picchi insulinici e della predisposizione all’insulinoresistenza (peggiorata dalla sedentarietà).