CELLULA VEGETALE: CARATTERISTICHE, PARTI (ORGANELLI) E FUNZIONI - BIOLOGIA - 2025

Le cellule vegetali sono le unità fondamentali che compongono gli organismi appartenenti al regno delle piante (regno Plantae).

Come tutti gli esseri viventi, anche le piante sono costituite da cellule e queste sono note come cellule vegetali . Per ogni organismo vivente considerato, una cellula rappresenta l'unità più basilare, cioè la parte più piccola di un individuo che conserva le caratteristiche di tutto ciò che è vivente.

Al suo interno, oltre che all'interno delle cellule animali, trattandosi di un tipo di cellula eucariotica, è presente un tipo di "liquido" (il citosol), in cui sono immersi una serie di compartimenti delimitati da membrane , che conosciamo come organelli o organelli.

Gli organelli di qualsiasi cellula possono essere considerati analoghi agli organi del corpo di un animale (cuore, fegato, reni, polmoni, stomaco, ecc.) Ma su scala significativamente più piccola, cioè più piccola (le cellule vegetali possono misurare fino a 100 micron ).

Cellule vegetali di cipolla con i loro nuclei. Fonte: Laurararas / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

Pertanto, ogni cellula può essere vista come una comunità di componenti subcellulari, ciascuna con le proprie funzioni, che rendono possibile la vita, ma incapaci di sopravvivere da sole al di fuori della cellula.

Alcuni organelli delle cellule vegetali non sono presenti nelle cellule animali, quindi viene sempre fatta una distinzione speciale tra i due tipi. Tra questi organelli presenti solo nelle cellule vegetali, spiccano la parete cellulare, il vacuolo ei cloroplasti, questi ultimi responsabili dell'incredibile processo di fotosintesi.

Caratteristiche

Le piante, concepite, come tutti gli organismi multicellulari, come una grande comunità cellulare, hanno cellule di diverso tipo che svolgono diverse funzioni.

Esistono cellule specializzate in:

- la protezione,

- il supporto meccanico,

- la sintesi delle riserve alimentari,

- trasporto, assorbimento e secrezione,

- attività e riproduzione meristematica e

- la connessione tra tessuti specializzati

Caratteristiche generali

Le cellule vegetali condividono molte caratteristiche tra loro, ma a loro volta condividono alcune caratteristiche con le cellule animali, caratteristiche che sono inerenti a tutte le cellule eucariotiche.

Fotografia della vista al microscopio del tessuto di un'erba acquatica (Immagine di Andrea Vierschilling www.pixabay.com)

Successivamente, presenteremo un elenco di alcune delle caratteristiche e delle caratteristiche condivise delle cellule vegetali:

- Sono cellule eucariotiche : hanno il loro materiale genetico racchiuso all'interno di un nucleo membranoso e hanno altri compartimenti circondati da membrane doppie o singole.

- Hanno tutte una parete cellulare : la membrana plasmatica (quella che racchiude il citosol con i suoi organelli) è circondata e protetta da una parete rigida, costituita da complesse reti di polisaccaridi come la cellulosa (un polimero di molecole di glucosio).

- Hanno plastidi : tra gli organelli speciali che solo le cellule vegetali hanno ci sono i plastidi specializzati in diverse funzioni. I cloroplasti (dove la clorofilla è un pigmento fotosintetico) sono i più importanti, poiché sono il sito principale in cui avviene la fotosintesi , il processo mediante il quale le piante sfruttano la luce solare, l'acqua e l'anidride carbonica per sintetizzare materia organica e produrre ossigeno.

- Sono cellule autotrofe : la presenza di cloroplasti al loro interno fornisce alle cellule vegetali la capacità di "sintetizzare il proprio cibo", quindi sono un po 'più autonome delle cellule animali per ottenere energia e carbonio.

- Hanno un vacuolo : nel citosol delle cellule vegetali c'è uno speciale organello, il vacuolo, dove sono immagazzinati acqua, zuccheri e anche alcuni enzimi.

- Sono totipotenti : in determinate circostanze, molte cellule vegetali differenziate hanno la capacità di produrre un nuovo individuo asessualmente.

Parti (organelli) della cellula vegetale e loro funzioni

Organelli delle cellule vegetali

Citosol e membrana plasmatica

Il citosol è tutto ciò che si trova intorno al nucleo. È un tipo di fluido che include compartimenti membranosi e altre strutture. Occasionalmente il termine "citoplasma" viene utilizzato per riferirsi a questo fluido e alla membrana plasmatica allo stesso tempo.

Membrana cellulare. Fonte: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Un tale "liquido" è circondato e contenuto da una membrana, la membrana plasmatica, che altro non è che un doppio strato lipidico con centinaia di proteine ​​associate, integrali o periferiche, che mediano lo scambio di sostanze tra la cellula e l'ambiente che la circonda.

Poiché le cellule vegetali sono circondate da una parete cellulare, molti autori hanno coniato il termine protoplasto per riferirsi a tutto ciò che si trova all'interno di questa parete, cioè la cellula vegetale: la membrana plasmatica e il citosol con i suoi organelli.

citoscheletro

Citoscheletro, una rete di proteine ​​filamentose nel citoplasma cellulare. Fonte: Alice Avelino / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Le cellule vegetali, come le cellule animali, hanno un citoscheletro. Il citoscheletro è costituito da una serie di "scaffold" molecolari che attraversano la cellula e che organizzano tutti i componenti interni del citosol.

Agiscono nel movimento delle vescicole, nel trasporto di sostanze e molecole attraverso la cellula e, inoltre, nella strutturazione e nel supporto della cellula.

Questo citoscheletro è costituito da filamenti di una proteina chiamata F-actina e microtubuli, che sono polimeri di un'altra proteina nota come tubulina.

Nucleo della cromatina e involucro nucleare

Nucleo delle cellule eucariotiche. Fonte: Mariana Ruiz Villarreal (LadyofHats), traduzione di Kelvinsong. / CC0

Il nucleo è l'organello che contiene il materiale genetico, il DNA (acido desossiribonucleico), che è confezionato sotto forma di cromatina (di cui sono fatti i cromosomi). È un organello coperto da un sistema membranoso noto come involucro nucleare.

Nucleolo

Al suo interno si trova anche una regione nota come nucleolo, in cui sono presenti alcune proteine ​​ed i geni che codificano per l'RNA ribosomiale (acido ribonucleico).

Questo involucro consiste in realtà in una serie di cisterne specializzate che circondano il nucleo e controllano lo scambio di materiali tra il nucleo e il citosol, che avviene attraverso i complessi del poro nucleare.

È costituito da due membrane che delimitano il lume o nucleoplasma, una interna ed una esterna, quest'ultima proseguendo con le membrane del reticolo endoplasmatico ruvido (quella con ribosomi incorporati).

La membrana interna è associata ad alcuni componenti interni del nucleo e probabilmente li organizza spazialmente. Alcuni autori segnalano l'esistenza di un nucleo-scheletro, i cui filamenti proteici (così come quelli del citoscheletro nel citosol) consentono l'organizzazione della cromatina.

Reticolo endoplasmatico

1-Membrana nucleare. 2-Poro nucleare. 3-Rough reticolo endoplasmatico (RER). 4-reticolo endoplasmatico liscio (SER). 5-ribosoma attaccato al reticolo endoplasmatico ruvido. 6-macromolecole. 7-Trasporto vescicole. Apparato 8-Golgi. Faccia 9-Cis dell'apparato di Golgi. 10-Trans faccia dell'apparato di Golgi. 11-Cisterne dell'apparato di Golgi. Fonte: Nucleus ER golgi.jpg: Magnus Manske Lavoro derivativo: Pbroks13 / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

È un sistema a membrana molto dinamico, la cui abbondanza è variabile, così come la sua struttura, la sua organizzazione e la sua disposizione nel citosol.

Di solito è diviso in una porzione "liscia" e un'altra porzione "ruvida", continuando con l'involucro nucleare esterno già in cui sono incorporati più ribosomi, che fanno parte del macchinario molecolare responsabile della sintesi proteica.

Le proteine ​​cellulari vengono processate e distribuite nel reticolo endoplasmatico, in particolare quelle destinate alle membrane lipidiche (via secretoria). Se si verifica, è uno dei siti in cui si verificano alcune modifiche post-traduzionali delle proteine, come la glicosilazione.

In molte delle cellule che formano le ghiandole, questo organello è molto abbondante e lavora nella secrezione di grassi, oli e oli profumati.

È anche abbondante nelle cellule epidermiche che producono lipidi che si depositano come cere sulla superficie delle foglie e di altri organi vegetali.

Apparato di Golgi

Questo organello, anch'esso membranoso, è costituito da una serie di cisterne circolari appiattite, delimitate da un'unica membrana. Il contenuto di queste vasche, la loro composizione chimica e le loro funzioni cambiano da una "faccia" all'altra.

In alcune piante "inferiori", una cisterna "esterna" è associata al reticolo endoplasmatico ed è nota come compartimento cis o "faccia" del complesso di Golgi, mentre le cisterne più "distanti" fanno parte della faccia trans . .

Nel mezzo tra le cisterne cis e trans ci sono cisterne "intermedie" e le vescicole secretorie si formano sul lato trans.

Il complesso Golgi è responsabile della lavorazione e del confezionamento di diverse macromolecole, nonché del loro trasporto (esportazione) verso la superficie cellulare o nei vacuoli. Tali macromolecole includono lipidi e proteine.

A differenza delle cellule animali, il Golgi delle cellule vegetali ha importanti attività di sintesi, poiché partecipano alla sintesi de novo di glicoproteine, pectine, emicellulose e di alcuni prodotti secretori e componenti delle pareti cellulari.

I ribosomi

Schema di un ribosoma

I ribosomi sono organelli molto piccoli, con una forma sferica. Di solito si trovano sul reticolo endoplasmatico ruvido, ma alcuni sono liberi nel citoplasma. Sono costituiti da RNA e proteine.

Questi sono coinvolti nella sintesi di macromolecole, principalmente proteine.

Vacuolo e Tonoplasto

Il vacuolo è un organello multifunzionale che è coinvolto nella conservazione, digestione, osmoregolazione e mantenimento della forma e delle dimensioni delle cellule vegetali.

Molte sostanze possono essere immagazzinate all'interno di questi organelli: pigmenti colorati come gli antociani che colorano foglie e petali, alcuni acidi organici che hanno la funzione di regolare il pH, alcuni prodotti chimici di “difesa” contro erbivori e metaboliti secondari.

Al microscopio possono essere visti come "siti vuoti" nel citosol, di aspetto sferico e talvolta molto grandi, poiché possono occupare fino al 90% del volume cellulare.

Trattandosi di un organello, dobbiamo supporre che sia circondato da una membrana, il tonoplasto . Questa membrana è responsabile della regolazione del passaggio di sostanze tra il lume vacuolare e il citosol, per il quale ha alcune proteine ​​specializzate.

I vacuoli funzionano anche come "organelli digestivi" delle cellule, quindi spesso svolgono funzioni analoghe a quelle dei lisosomi nelle cellule animali.

Mitocondri

Come nel resto delle cellule eucariotiche, le cellule vegetali hanno mitocondri, che sono organelli circondati da due membrane, una interna e l'altra esterna, che racchiudono una matrice, sono specializzate nella sintesi di energia sotto forma di ATP e respirazione cellulare.

Sono organelli cilindrici o ellittici, un po 'allungati e, in alcuni casi, ramificati. Hanno il loro genoma, quindi sono in grado di codificare e sintetizzare molte delle loro proteine, anche se non tutte, poiché il DNA nucleare delle cellule codifica per le altre.

plastidi

I plastidi sono un gruppo di diversi componenti cellulari, che derivano da precursori noti come proplastidi. Normalmente sono orgnaleani più grandi dei mitocondri, con una doppia membrana e una matrice densa chiamata stroma . Hanno anche il loro genoma.

Cloroplasti, etioplasti, amiloplasti e cromoplasti appartengono a questa famiglia di organelli. Quindi, questi sono i principali organelli che distinguono le cellule vegetali dagli animali.

- I cloroplasti sono i plastidi responsabili della fotosintesi e sono quelli che ospitano la clorofilla , il pigmento fotosintetico per eccellenza.

Schema di un cloroplasto. Fonte: Kelvinsong / CC0, wikimedia commons

- Gli amiloplasti sono plastidi che funzionano nella conservazione dell'amido in diversi tessuti.

- I cromoplasti sono plastidi che hanno colorazione o pigmentazione giallastra o arancione, in quanto possono contenere diversi pigmenti all'interno.

- Gli etioplasti , invece, si trovano nei tessuti “eziolati” e sono in realtà cloroplasti che hanno perso la clorofilla. Nei tessuti indifferenziati possono essere chiamati leucoplasti .

Perossisomi o microcorpi

Struttura fondamentale di un perossisoma

I perossisomi o microcorpi sono organelli circondati da una semplice membrana, che si distinguono dalle vescicole per dimensione e contenuto. Di solito sono noti come perossisomi, poiché al loro interno viene prodotta una sostanza chimica tossica chiamata perossido di idrogeno (H ₂ O ₂ ), che è dannosa per le cellule.

Sono organelli con una grande quantità di enzimi ossidativi all'interno e sono responsabili della sintesi di alcune molecole, sebbene la loro funzione principale sia l'ossidazione e la decomposizione di alcuni tipi di lipidi, aminoacidi, basi azotate, ecc.

Sono particolarmente importanti nelle cellule di un seme, poiché lavorano nella conversione dei grassi e dei lipidi immagazzinati in questi in carboidrati, che sono la principale fonte di energia per le cellule embrionali.

Alcuni perossisomi modificati sono noti come gliossisomi, poiché al loro interno si verifica il ciclo gliossilato, mediante il quale vengono riciclati gli atomi di carbonio derivati ​​dai processi fotosintetici.

Parete cellulare

Parete cellulare vegetale. Fonte: Scuellar / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Questo è un altro degli organelli caratteristici delle cellule vegetali (anche i funghi hanno cellule della parete, ma la loro composizione è diversa).

La parete cellulare è costituita da una rete intricata di un polimero chiamato cellulosa, che è composta da unità ripetitive di uno zucchero chiamato glucosio. Questa struttura ha molte funzioni, ma la più importante è mantenere la struttura delle cellule e dei tessuti vegetali e proteggerli dall'esterno.

Anche se vista al microscopio sembra essere una struttura relativamente sottile, conferisce alle cellule vegetali una certa rigidità meccanica e resistenza alla deformazione, specialmente in climi diversi.

plasmodesmata

Nel tessuto vegetale si possono osservare stretti canali citoplasmatici, circondati dalla membrana plasmatica e che collegano le cellule vicine attraverso i loro protoplasti (tutto ciò che si trova all'interno della parete cellulare).

Tipi di cellule vegetali

Gli organismi vegetali hanno molti tipi diversi di cellule, che sono il prodotto di processi di differenziazione cellulare, che sono controllati sia geneticamente che ambientali.

Molti scienziati riconoscono una raccolta di cellule vegetali, ed eccone alcune:

- Cellule iniziali o meristematiche : si trovano nei meristemi , che sono i principali centri di crescita e divisione di tutte le piante, in quanto in costante divisione mitotica. Da questi si differenziano le altre cellule del corpo di una pianta.

- Cellule differenziate : tutte le piante hanno tre tipi principali di cellule differenziate che derivano da cellule meristematiche, cellule parenchimali , cellule collenchimali e cellule sclerenchimatiche .

Cellule parenchimali o parenchimali

Queste sono le cellule più comuni. Alcuni autori le descrivono come le "bestie da soma" di una pianta, poiché sono le più abbondanti, ma sono le meno specializzate, cioè le meno differenziate.

Hanno una sottile parete cellulare primaria e non sviluppano una parete secondaria. Sono responsabili del "riempimento" dello spazio disponibile nei tessuti vegetali e forniscono la struttura, in modo che possano avere forme e dimensioni diverse.

Quelle cellule parenchimali specializzate nella fotosintesi sono anche conosciute come cellule del clorenchima . Queste cellule partecipano anche alla conservazione dell'acqua nelle radici, nel fusto, nelle foglie, nei frutti e nei semi.

Cellule colenchimali o collenchimali

Sono cellule che forniscono "supporto flessibile" ai tessuti vegetali. Sono allungati e hanno varie forme, che possono cambiare durante la crescita della pianta. Hanno una parete primaria che può essere ispessita dalla deposizione di ulteriore cellulosa.

Sono cellule "collanti", poiché sono quelle che forniscono un supporto maggiore rispetto alle cellule parenchimali, pur mantenendo la flessibilità. Sono sempre gonfi, poiché i loro vacuoli sono pieni d'acqua.

Cellule di sclerenchima

Queste cellule, a differenza delle due precedenti, hanno una parete cellulare secondaria, rinforzata con la lignina, un polimero composto da diversi acidi e da molecole fenoliche abbastanza eterogenee. Il termine deriva dal greco "skleros" che significa "duro".

Sono cellule meno comuni delle cellule parenchimali e colenchimali e muoiono quando raggiungono la maturità. Forniscono forza strutturale ai tessuti che smettono di crescere in lunghezza.

Sono noti due tipi di cellule sclerenchimatiche: fibre e sclereidi . I primi sono lunghi, con pareti cellulari spesse e lignificate, che li rendono forti e flessibili.

Le sclereidi, invece, sono più varie, morfologicamente parlando, ma sono generalmente cubiche o sferiche. Queste cellule sono ciò che compone le bucce e le bucce di molti frutti. Non sono flessibili, ma piuttosto duri.

Cellule nei tessuti vascolari

I tessuti vascolari delle piante sono costituiti da cellule. Questi sono coloro che sono responsabili della conduzione di acqua e sostanze nutritive e minerali attraverso il corpo delle verdure.

Il tessuto xilematico (xilema) è ciò che trasporta l'acqua e le sostanze nutritive minerali dalla radice al resto della pianta. Il tessuto floema (il floema), d'altra parte, conduce zuccheri e nutrienti organici dalle foglie al resto della pianta. La somma di entrambi i fluidi è nota come linfa .

Lo xilema è composto da tracheidi , che sono cellule lunghe, strette alle estremità. Sono considerati come un tipo di cellula sclerenchima. Queste cellule muoiono quando raggiungono la maturità, quindi ciò che "rimane" è il "guscio" formato dalla parete cellulare ispessita.

Altre cellule chiamate elementi vascolari si trovano anche in questo tessuto , che trasportano acqua e minerali più velocemente delle tracheidi. Inoltre muoiono a maturità, rendendoli "tubi" cavi, più corti e più stretti delle tracheidi.

Il floema è composto da un tipo di cellula noto come elementi dei tubi del setaccio . Queste sono cellule viventi metabolicamente attive. Si uniscono alle loro estremità per formare il tubo del setaccio , attraverso il quale i prodotti fotosintetici vengono trasportati dalle foglie al resto del corpo.

Riferimenti

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