Origine e Caratteristiche Generali
Derivazione Embriologica
- Origine: protoderma (uno dei tre meristemi primari)
- Altri meristemi primari:
- Meristema fondamentale → tessuti fondamentali
- Procambio → tessuti vascolari primari
Caratteristiche Strutturali
- Tessuto complesso: diversi tipi cellulari specializzati
- Cellule vive: mantenimento attività metabolica
- Organizzazione: generalmente monostratificata
- Eccezioni: pluristratificata in ambienti aridi (xerofite)
Localizzazione
- Epidermide epigea: fusto, foglie, parti aeree
- Rizoderma: radici, parti sotterranee
Contesto: Accrescimento Primario vs Secondario
Corpo Primario
- Origine: meristemi apicali
- Tessuti: epidermide, parenchimi, xilema/floema primari
- Caratteristiche: tutte le piante, parti giovani
Corpo Secondario
- Origine: meristemi secondari
- Cambio vascolare → xilema/floema secondari
- Fellogeno → periderma (sostituisce epidermide)
- Funzione: accrescimento diametrale
- Caratteristiche: piante legnose mature
Funzioni dell’Epidermide
Protezione Fisica
- Agenti abiotici: UV, temperatura, vento, inquinanti
- Agenti biotici: patogeni, erbivori, parassiti
- Meccanica: abrasioni, ferite
Controllo Idrico
- Prevenzione disidratazione: barriera alla perdita d’acqua
- Regolazione traspirazione: attraverso controllo stomatico
Funzioni Specializzate
- Attrazione impollinatori: colorazione, profumi
- Secrezione: sostanze difensive, attrattive, digestive
- Assorbimento: nutrienti, acqua (organi specializzati)
Differenze Epidermide Epigea vs Rizoderma
| Caratteristica | Epidermide Epigea | Rizoderma |
|---|
| Cuticola | Presente, spessa | Assente |
| Permeabilità | Bassa (controllo perdite) | Alta (assorbimento) |
| Cere | Epicuticolari presenti | Assenti |
| Peli | Tricomi protettivi | Peli assorbenti |
| Funzione principale | Protezione, controllo | Assorbimento |
Tipi Cellulari dell’Epidermide
Cellule Banali
- Abbondanza: costituiscono la maggioranza
- Funzione: rivestimento continuo di base
- Caratteristiche:
- Strato pavimentale senza spazi intercellulari
- Generalmente senza cloroplasti
- Eccezioni: felci, piante di sottobosco
Idioblasti (Cellule Specializzate)
1. Stomi
- Funzione: regolazione scambi gassosi
- Struttura: due cellule di guardia + rima stomatica
- Distribuzione: prevalentemente pagina inferiore foglie
2. Tricomi
- Tipologie: ghiandolari, non ghiandolari
- Funzioni: protezione, secrezione, assorbimento
- Localizzazione: graminacee
- Funzione: movimento fogliare per stress idrico
4. Litocisti
- Contenuto: cristalli di carbonato di calcio
- Funzione: deterrente erbivori, rinforzo strutturale
Stomi: Struttura e Funzione
Morfologia
- Cellule di guardia: contenenti cloroplasti
- Cellule sussidiarie: supporto funzionale
- Rima stomatica: apertura centrale regolabile
- Ispessimenti parietali: disomogenei per curvatura
Scambi Gassosi Giornalieri
| Periodo | Entrata | Uscita | Processo Dominante |
|---|
| Giorno | CO₂ | O₂, H₂O | Fotosintesi |
| Notte | O₂ | CO₂, H₂O | Respirazione |
Traspirazione e Trasporto Idrico
- Forza motrice: gradiente potenziale idrico atmosfera-foglia
- Meccanismo: traspirazione-coesione-tensione
- Conseguenza: movimento acqua radici → foglie
Regolazione Apertura Stomatica
Fattori di Apertura
- Luce blu: attivazione fototropine
- Bassa [CO₂] interna: stimolo fotosintetico
- Auxina: ormone di crescita
Fattori di Chiusura
- Buio: assenza stimolo luminoso
- Stress idrico: conservazione acqua
- ABA (acido abscissico): ormone stress
- Patogeni: risposta difensiva
Meccanismo Molecolare
- Apertura: ingresso K⁺ → aumento pressione osmotica → ingresso H₂O → turgore → curvatura cellule guardia
- Chiusura: efflusso K⁺ → perdita acqua → diminuzione turgore → chiusura rima
Respirazione Cellulare nelle Piante
Localizzazione e Scopo
- Sede: mitocondri di tutte le cellule viventi
- Funzione: produzione ATP da glucosio
- Continuità: processo attivo 24h/giorno
Fasi del Processo
- Glicolisi (citoplasma): glucosio → piruvato + ATP + NADH
- Ciclo di Krebs (matrice mitocondriale): piruvato → CO₂ + NADH + FADH₂
- Catena trasporto elettroni (membrana interna): NADH/FADH₂ + O₂ → ATP + H₂O
Bilancio Complessivo
Glucosio + O₂ → CO₂ + H₂O + ATP
Interazione con Fotosintesi
- Giorno: fotosintesi dominante, eccesso O₂ rilasciato
- Notte: solo respirazione, CO₂ rilasciata, O₂ assorbito
Strategie Fotosintetiche
Piante C3 (Standard)
- Primo prodotto: 3-fosfoglicerato (3C)
- Caratteristiche: maggioranza specie, climi temperati
- Problemi: fotorespirazione, perdite idriche
Piante C4 (Concentrazione CO₂)
- Primo prodotto: ossalacetato (4C)
- Vantaggio: concentrazione CO₂, ridotta fotorespirazione
- Habitat: zone calde e secche
- Esempi: mais, canna da zucchero
Piante CAM (Separazione Temporale)
- Strategia: CO₂ notturna → acido malico → CO₂ diurna
- Vantaggio: massima conservazione idrica
- Habitat: deserti, ambienti aridi
- Esempi: cactus, aloe, ananas
Adattamenti Stomatici Xerofitici
Modificazioni Strutturali
- Stomi infossati: riduzione superficie esposta
- Stomi a cratere: protezione da vento
- Densità ridotta: minor superficie traspirazione
Modificazioni Cuticolari
- Cuticola ispessita: maggiore impermeabilizzazione
- Cere epicuticolari: strato protettivo aggiuntivo
- Tricomi riflettenti: riduzione assorbimento calore
Componenti dell’Epidermide: Riepilogo Funzionale
| Componente | Natura | Funzione Primaria | Funzioni Secondarie |
|---|
| Cellule banali | Cellule vive | Rivestimento continuo | Supporto strutturale |
| Cuticola | Strato extracellulare | Impermeabilizzazione | Protezione UV, meccanica |
| Stomi | Strutture regolabili | Scambi gassosi | Regolazione idrica |
| Tricomi | Estroflessioni | Protezione | Secrezione, assorbimento |
| Idioblasti | Cellule specializzate | Funzioni specifiche | Difesa, movimento |
Significato Evolutivo
Adattamento Ambientale
- Versatilità strutturale: risposta a pressioni selettive diverse
- Efficienza energetica: bilanciamento costi/benefici fisiologici
- Plasticità fenotipica: modificazioni in risposta a stress
Coordinazione Fisiologica
- Integrazione: fotosintesi, respirazione, trasporto idrico
- Controllo ormonale: risposte coordinate agli stimoli
- Comunicazione: segnalazione tra tessuti e organi