B.1 CELLULE, PIANTE, COLTURE

B 4 BOTANICA, FISIOLOGIA VEGETALE, GENETICA AGRARIA - CELLULE, PIANTE, COLTURE B.1 Cellule, piante, colture 1. Struttura e funzioni della cellula vegetale La cellula è l unità strutturale e funzionale di ogni organismo, il quale può essere formato da un unica cellula (organismi unicellulari) o da un numero vario di cellule (organismi pluricellulari), tra loro riunite a formare tessuti. Essa rappresenta il più piccolo sistema vivente indipendente e possiede alcune caratteristiche fondamentali: 1) presenza di una membrana plasmatica che divide la cellula dall ambiente circostante e le permette di mantenere una propria identità; 2) presenza di enzimi, complesse proteine essenziali per lo svolgimento delle reazioni da cui dipende la vita; 3) capacità di duplicarsi dando origine a nuove cellule e di riprodursi generando una progenie in grado di perpetuare le sue caratteristiche; 4) acquisizione di energia e sua conversione in una forma utilizzabile; 5) possibilità di evoluzione attraverso mutazioni che compaiono nel corso delle generazioni. 1.1 Costituenti della materia vivente. Tutti i viventi hanno una composizione chimica simile, costituita da quasi tutti gli elementi presenti in natura. Alcuni elementi, detti macroelementi, costituiscono oltre il 99% della massa cellulare mentre altri, detti microelementi, sono presenti in quantità minori o minime, ma comunque necessarie allo svolgimento delle funzioni della cellula. Il 95% della materia vivente è formato da elementi plastici primari (C, H, O, N) mentre nel 3,5% della materia vivente sono presenti elementi plastici secondari (P, S, Ca, Mg, Na, Cl, K) e nello 0,01-0,001% elementi oligodinamici (Fe, Co, Zn, Mn, Mo, Cu, I, F). Alcuni elementi, come Pb e Ag, non sono ritenuti indispensabili. 1.1.1 Acqua. Circa il 70% in peso degli organismi viventi è costituito da acqua. Per le sue proprietà chimico-fisiche l acqua deve essere considerata come un componente altamente reattivo e non come semplice solvente. La caratteristica più importante è la sua capacità di dare origine a legami a idrogeno sia con altre molecole d acqua, sia con specifiche molecole di altra specie. La molecola d acqua, pur non possedendo cariche libere si comporta come un dipolo elettrico (cioè è una molecola polare), per azione dell atomo di ossigeno fortemente elettronegativo sui singoli elettroni degli atomi di idrogeno. Il legame a idrogeno si può formare tra una molecola d acqua e un gruppo funzionale di una molecola diversa (ciò determina la solubilità in acqua di una determinata sostanza) oppure tra gruppi funzionali accettori e donatori del legame a idrogeno (es. un gruppo C 5 O e uno N2H). La capacità solvente nei confronti dei composti ionici o polari, espressa dalla costante dielettrica (D) del mezzo, è particolarmente elevata per l acqua (D < 80 a temperatura ambiente) rispetto ad altri solventi come l etanolo (D 5 24) o il benzene (D 5 2,8). L acqua ha anche la capacità di interagire con gruppi o molecole non polari, come le lunghe catene degli acidi grassi. Se consideriamo il sale sodico di un acido grasso del tipo CH32(CH2)2n 2COOH posto in acqua, si potranno distinguere due zone della molecola: una lunga coda apolare idrofoba e una testa carica idrofila. Le code idrofobe avranno la tendenza ad aggregarsi per definire uno spazio da cui siano esclusi i dipoli dell acqua, i quali invece circonderanno le teste polari delle molecole. In tal modo si vengono a formare spontaneamente delle micelle con una disposizione analoga a quella che si troverà nelle membrane biologiche. L acqua è caratterizzata da un equilibrio di dissociazione; per soluzioni diluite il prodotto ionico dell acqua

SEZIONE B
SEZIONE B
BOTANICA, FISIOLOGIA VEGETALE...
La Botanica è la scienza che studia le forme di vita del mondo vegetale e ne analizza i rapporti ecologici attraverso diverse branche: ad esempio, la citologia studia la cellula vegetale e le sue funzioni; l’istologia si occupa dei tessuti; l’anatomia analizza gli organi; la genetica controlla la trasmissione dei caratteri di generazione in generazione; la fitosociologia e l’ecologia cercano di individuare i rapporti dei vegetali, fra loro e con gli altri viventi. A sua volta, ciascuna branca focalizza alcuni particolari aspetti del mondo vegetale: le modalità nutrizionali o riproduttive, la distribuzione geografica, i possibili utilizzi in altri campi (scientifico, farmaceutico, alimentare, ecc.).Le conoscenze botaniche, evolutesi nel contesto della stessa evoluzione umana, sono particolarmente importanti per le applicazioni in campo agronomico poiché rappresentano una delle fondamentali basi scientifiche sulle quali costruire e articolare buona parte dei saperi orientati alla produzione agraria. La pianta, sia che abbia avuto origine dall’incontro dei due gameti, maschile e femminile, con formazione del seme, o dalla moltiplicazione di una porzione di pianta, per esempio da una talea d’innesto, o ancora da un insieme di cellule meristematiche attraverso la tecnica della micropropagazione in vitro, rappresenta sempre il punto focale della disciplina agronomica.In questa Sezione B del Manuale dell’Agronomo sono poi sviluppati e approfonditi anche tutti gli aspetti legati alla Genetica agraria (dalle conoscenze consolidate della genetica mendeliana alla genetica molecolare, all’ingegneria genetica, all’analisi del genoma). Oltre ai contenuti di carattere generale, sono trattati separatamente, in parallelo, i due settori di applicazione del miglioramento genetico in campo agrario: quello vegetale e quello animale per l’ambito applicativo zootecnico. Coordinamento di SezionePaolo CecconRealizzazione e collaborazioniPaolo Ceccon, Elio Cirillo, Maurizio Cocucci, Stefania Dall’Olio, Adalberto Falaschini, Maria Nives Forgiarini, Marcello Guiducci, Carlo Lorenzoni, Adriano Marocco, Roberto Pinton, Aldo Pollini, Domenico Ugulini