Che cos’è la Parete cellulare vegetale

La parete cellulare vegetale, è il primo e proprio organulo specifico caratteristico degli organismi vegetali.

Per correttezza, bisogna chiarire che la parete cellulare, è anche quel primo argomento della biologia vegetale, che subisce una forte differenza di trattamento fra il liceo e l’università.

Infatti al liceo viene trattato in modo incredibilmente sbrigativo e riduttivo; mentre all’università appare per ciò che è: un macro argomento ricco di spiegazioni ed approfondimenti.

Di conseguenza possiamo fare questa breve distinzione fra i due carichi didattici differenti.




Indice

 

La parete cellulare al liceo

Al liceo, le nozioni che generalmente vengono richieste riguardo alla parete cellulare sono poche e semplici.

La parete cellulare è un organulo a parte, che delimita la cellula vegetale.

Ha la funzione di dare la forma alla cellula vegetale, essendo composta da materiali che la rendono resistente ed elastica allo stesso tempo.

Questi materiali sono principalmente fibre e cellulosa.

La cellulosa ha un ruolo importante, in quanto viene analizzata come un polimero di glucosio; ovvero tante molecole di glucosio che si ripetono nello spazio in sequenza beta 1-4, creando un legame glicosidico.

 

Legame glicosidico del glucosio beta 1-4

In questo momento, qualsiasi liceale va nel panico, ma non bisogna scoraggiarsi; è più semplice di quanto non sembri.

Proviamo a distaccare questo argomento in piccoli punti, spiegando semplicemente cosa è il legame glicosidico, il legame beta e il legame 1-4.

Il legame glicosidico è un semplice legame fra una molecola di zucchero e una molecola di un altro composto, che può essere uno zucchero a sua volta o un altro componente casuale.

Il legame beta, è il legame di una molecola di zucchero, che possiede il gruppo OH (ossidrilico) verso l’alto.

In pratica ogni zucchero da un punto di vista chimico è formato da 5 o 6 atomi di carbonio, ogni atomo è disposto nello spazio come un puntino, chiamato C (essendo carbonio).

Questi carboni, vanno a creare delle strutture geometriche, uno zucchero pentoso (5 atomi di carbonio) andrà a creare un pentagono; mentre uno zucchero esoso (6 atomi di carbonio) andrà a creare un esagono.

Ma tutto questo a cosa ci serve? Semplice, essendo il glucosio a 6 atomi di carbonio, avrà una struttura a esagono.

Numerando i vari punti come carbonio 1, 2, 3, 4, 5, 6, possiamo notare che sul carbonio 1 avrà due legami; un legame idrogeno (H) e un legame ossidrilico (OH).

Questi due legami sono disposti uno verso l’alto e uno verso il basso.




Alfa e Beta Glucosio

Importante: se il gruppo OH è disposto verso l’alto e quindi H è disposto verso il basso, il glucosio verrà chiamato beta glucosio.

Se il gruppo OH è disposto verso il basso, e il gruppo H verso l’alto, sarà chiamato alfa glucosio.

Quindi un legame Beta glucosio 1-4 sarà un normalissimo legame fra il carbonio 1 di un glucosio, con il carbonio 4 di un secondo glucosio.

Nota Bene: la numerazione dei carboni partirà proprio da dove sono presenti questi due gruppi OH e H.

Quindi se abbiamo davanti un glucosio con 6 atomi di C, il carbonio numero 1, sarà quello che avrà il gruppo OH e H al di fuori dell’esagono.

L’ultima nozione che richiedono al liceo, è quella che la parete cellulare, assieme al vacuolo centrale ed ai cloroplasti o plastidi in generale, siano i 3 composti caratteristici della cellula vegetale.

Generalmente non viene richiesto altro. (yeah!)

 

La parete cellulare vegetale all’università

Sfortunatamente, se state affrontando questo argomento all’università, verranno richieste numerose funzioni, difficilmente comprensibili senza un approccio didattico completo.

Ovviamente la maggior parte delle spiegazioni successivamente possono essere saltate, ma soltanto dopo averle lette e comprese; per contestualizzare in modo egregio questo macro argomento.

Generalmente, quando parliamo di parete cellulare, vengono chiesti questi argomenti specifici:

  1. Componenti della parete cellulare
  2. Biosintesi dei componenti della parete cellulare
  3. Specializzazioni della parete cellulare
  4. Proprietà e funzioni della parete cellulare

Che in tutta onestà risultano troppo dispersivi e lunghi, da trattare in un solo articoli; di conseguenza andrò sicuramente a suddividerli in questi 4 argomenti, da trattare con calma.

Per adesso rilassiamoci con una breve ma accurata introduzione generale a questo organulo; vediamo chi l’ha scoperto, come lo ha scoperto ed una breve introduzione a suo riguardo.




Introduzione alla parete cellulare vegetale

La scoperta e l’origine della parete cellulare, è completamente attribuibile a uno dei migliori scienziati del 1600, l’inglese Robert Hooke.

Hooke provò a sezionare un tessuto di sughero, per analizzarlo accuratamente ed iniziò a descrivere una particolare struttura regolare che secondo i suoi studi era ciò che oggi noi chiamiamo cellula.

L’intuizione è geniale, ma sfortunatamente non poteva sapere che nei tessuti lignificati (fatti dal legno marrone) e suberificati (fatti di sughero) le cellule sono morte.

Quindi ciò che lui aveva provato a definire come cellula, in realtà era solo l’involucro rigido esterno rimasto; ovvero la parete cellulare.

(Se ci stiamo chiedendo perché una cellula lignificata o suberificata muore, è perché queste modificazioni portano a impermeabilizzare la cellula stessa, non permettendogli più di attuare scambi con l’ambiente; uccidendola).

Di conseguenza, è corretto dedurre che la parete cellulare vegetale, è quell’organulo esterno alla membrana plasmatica, presente in ogni cellula vegetale.

è un organulo con la caratteristica di essere molto rigida, tanto da dare la forma stessa alla cellula; ma al tempo stesso flessibile, tanto da permetterne la crescita nel tempo.

 

Funzioni base della parete vegetale

Composta prevalentemente da polimeri di zucchero, detti polisaccaridi; ma anche da proteine ed enzimi e da terze molecole chiamati fenilpropani.

I fenilpropani sono semplicemente delle molecole a bassissimo peso molecolare, composti da gruppi fenilici e propano; sono proprio queste le molecole che la rendono parzialmente rigida e impermeabile all’acqua.

Anche se ovviamente non è completamente impermeabile, come nei casi della presenza di lignina e suberina; gli scambi rimangono possibili grazie a strutture specializzate che prendono il nome di plasmodesmi.

Non bisogna pensare però che quando le cellule della parete cellulare muoiono perdano tutte le loro funzioni; infatti avviene completamente l’opposto.

Quando la parete cellulare è viva, ha queste funzioni di contenimento, forma e sviluppo; mentre quando è morta può iniziare a far parte di sistemi più complessi come quelli di conduzione.

Infatti come vedremo in futuro, nelle piante esiste un vero e proprio sistema di conduzione xilematico, che si basa su grandi canali formati appunto dalle nostre pareti cellulari morte; una sorta di sistema di canali veri e propri.

Questa è un importantissima distinzione, in quanto precedentemente si credeva che la funzione della parete cellulare vegetale fosse sola quella di contenimento, e non quella di conduzione di acqua e soluti.

Inoltre può anche avere la funzione di riserva energetica, mantenendo al suo interno diverse molecole, oltre che a diverse funzionalità abbastanza “strane” che andremo a vedere in futuro, come l’aiuto a fare una corretta fotosintesi clorofilliana, in determinati tessuti parenchimatici.

(Quando vediamo il fusto verde delle piante, significa che c’è una struttura di parete trasparente che permette alla luce di entrare nella cellula).




Parete primaria, secondaria e lamella mediana

Generalmente la forma e la composizione stessa della parete cellulare, dipende dalla famiglia, specie, genere della pianta stessa; ma anche dall’età dalla condizione di vita della pianta e dalle caratteristiche ambientali.

Sono tutte grandi variabili, che fanno comprendere come due piante simili, posizionate in due zone differenti, abbiano anche caratteristiche chimiche differenti.

Quindi è pressoché impossibile definire una forma standard della parete cellulare vegetale, in quanto cambia da pianta in pianta, da età a età ecc.

Ciò che però possiamo capire, è che nei libri didattici, spesso vengono mostrare pareti cellulari o cellule vegetali di piante grandi.

L’ultima cosa importante da capire fin da subito, è che la parete cellulare vegetale è composta da diversi e differenti strati, che cambiano dallo sviluppo della pianta.

Una pianta appena nata avrà una determinata parete cellulare; mentre un fusto di 10 anni ne avrà una differente stratificazione, sicuramente più spessa e ampia.

Infine, un ultima cosa sempre importante da comprendere è che in una pianta stessa esisteranno differenti tipologie di pareti, in base all’organo che andremo a vedere:

Se analizziamo la parete del fusto di un albero, e la parete di un germoglio laterale (un ramo che sta crescendo) sempre dello stesso albero; si vedranno differenti parete cellulari.

In quanto il germoglio sta crescendo, mentre il fusto è già sviluppato.

Si verificheranno diversi tessuti come il tessuto primario, secondario e la lamella mediana; in base all’età e funzionalità di quella parte della pianta.

Questo argomento nello specifico viene chiamato meristema primario e meristema secondario.

Ovviamente verrà trattato in un futuro, essendo uno fra gli argomenti più difficili e complessi della botanica o biologia vegetale.

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