Curs 3 - Citofiziologie Vegetala (01)

PARTICULARITI ANATOMO - FIZIOLOGICE Prezena unui perete celular celulozo-pectic scheletic Variabilitatea mediului intern Conducerea substanelor trofice Prezena unui important vacuom Putere de sintez sporit Funcii de relaie foarte reduse

ELEMENTE DE CITOFIZIOLOGIE VEGETAL

Fiziologia celular (citofiziologia) studiaz fenomenele vieii ce se petrec n interiorul celuleitoate manifestrile vitale au loc n materia vie celular Celula posed toate nsuirile unui organism viu, capabil s duc o via independent Dovezi:existena organismelor monocelulare culturi de celule in vitro refacerea plantelor ntregi, pornindu-se de la o singur celul sau de la un fragment minuscul de esut Celula este un sistem termodinamic deschis; ea face schimb permanent de substane cu mediul n care triete, transform substanele asimilate i energia n procesul de metabolism Forma celulelor vegetale este foarte diferit:sferic - la bacterii (coci); poliedric-izodiametric, apropiat de cea sferic - esutul meristematic din vrfurile de cretere ale rdcinii i tulpinii; fuziform - celulele din esuturile liberiene tubular - celulele din esuturile conductoare, mecanice, unele esuturi absorbante i secretoare (laticiferele)

Dimensiunile celulelor vegetale: valorile medii 10 - 100 m10 m - 50 cm (fibrele liberiene) mai muli metri (laticiferele nearticulate de la unele specii din familia Euphorbiaceae), Morfologia extern (mrime, form):este rezultatul influenei condiiilor de via de care beneficiaz celulele n cadrul esutului din care fac parte corespunde funciei fiziologice ale celulelor n esutul respectivCelula procariot:a aprut - ca organism elementar - cu 3,5 - 4 miliarde de ani n urm; nu conine organite bine difereniate (nucleu, mitocondrii, cloroplaste etc.);informaia genetic este inclus n unicul cromozom (un lan de macromolecule de ADN, sub form de inel); coninutul celulei const din citoplasm dens i o regiune nuclear traversat de macromolecula de ADN;la cianobacterii - membrane sub form de inele, cu clorofil "a" i ficocianin n stare difuz (structuri i pigmenii implicai n procesul de fotosintez);conine ribozomi - organite rspunztoare de sinteza proteinelor; la acest nivel 500-1000 reacii biochimice.

Celula eucariot:este de cteva ori mai mare, comparativ cu celula procariot;creterea cantitii de ADN creterea i perfecionarea unei arhitecturi complet noi de distribuire a materialului ereditar;o organizare mult mai complex dect celula procariot, din care probabil a provenit;"o distribuire a funciilor", datorit diferenierii macro- i microstructurilor celulare;este acoperit cu o membran citoplasmatic (plasmalem); celula vegetal dispune i de perete o anvelop celular (de natur celulozic)Protoplasma: sediul celor mai importante procese vitale;comunic cu protoplasma celulelor nvecinate prin plasmodesme (fire protoplasmatice);const din: citoplasm cu: organite celulare: nucleul, plastidele, mitocondriile etc., observabile la microscopul optic; structuri submicroscopice: aparatul Golgi, reticulul endoplasmatic, ribozomii, microtubulii etc. n celula vegetal matur:vacuolele sau vacuola unic, cu suc celular; incluziuni solide (granule de aleuron, granule de amidon .a.).

Citoplasma: este masa fundamental a protoplasmei vii, n care sunt incluse organitele celulare;este componenta esenial a celulelor vii, aflndu-se n stare fluid i n nentrerupt micare; coagularea sa determin ncetarea manifestrilor vitale i, implicit, moartea celulei;este constituit din proteine hidrofile, fosfolipide, acizi nucleici etc.marea varietate de proteine din citoplasm determin funcii metabolice i enzimatice caracteristice, ce imprim specificitate.n celulele tinere spaiul citoplasmatic este cuprins ntre membrana plasmatic extern (plasmalem) i nveliul nuclear.

n celulele mature, cu vacuole mari, citoplasma reprezint un strat subire, cuprins ntre membrana plasmatic extern (plasmalema), ce se mrginete cu anvelopa celular celulozic (peretele) i cea intern (tonoplastul), ce se mrginete cu vacuola.Plasmalema:controleaz activitatea celulei, absorbia i excreia unor substane;rol important n nutriia celulei cu ioni minerali, prin schimb ionic.Tonoplastul:nconjur vacuolele celulelor vegetale;este o membran plasmatic de tip biologic, lipoproteic, ca i plasmalema;se deosebete de plasmalem prin structur, compoziie chimic cantitativ i prin gradul diferit de permeabilitate.

ORGANITELE CITOPLASMATICE

Reticulul endoplasmatic (R.E.): Nucleu celular, reticul endoplasmatic i aparat Golgi. 1. nucleu 2. por nuclear 3. reticul endoplasmatic rugos 4. reticul endoplasmatic neted 5. ribozom aflat pe RE rugos 6. proteine transportate 7. vezicule de transport 8. aparat Golgi 9. faa Cis a aparatului Golgi 10. faa Trans al aparatului Golgi 11. cisternele aparatului Golgieste un sistem complex de caviti (sacule, cisterne, vezicule sau tubuli ori canalicule fin ramificate i anastomozate sau un sistem de "cisterne" turtite i lite n celulele mai vrstnice) localizate n hialoplasm;se delimiteaz de citosol prin membrane simple, elementare, lipo-proteice, asemntoare ca structur cu plasmalema. n membranele R.E. neted se formeaz hidrai de carbon, lipide, terpenoizi. n membranele R.E. granular se formeaz proteine, enzime, substane necesare procesului de sintez a produilor de tipul polizaharidelor din componena peretelui celular etc.

Este alctuit din uniti morfologice denumite dictiozomi - formaiuni lamelare, formate din 2-10 sacule sau cisterne, cu aspect de discuri suprapuse, aproximativ circulare, unite la centru.7. vezicule de transport 8. aparat Golgi 9. faa Cis a aparatului Golgi 10. faa Trans al aparatului Golgi 11. cisternele aparatului GolgiPoziionarea n celul a aparatului GolgiDin punct de vedere funcional, aparatul Golgi este legat de activitatea secretoare a protoplasmei Aparatul Golgi:

Ribozomii: sunt particule ultrastructurale de natur ribonucleoproteic, lipsii de membran, cu dimensiuni de 150-300 ; au fost evideniai de savantul romn G. E. PALADE n 1953 n omogenatele hepatice i n ultraseciuni celulare i de ctre E. ROBINSON i R. BROWN n celulele rdcinii de bob; sunt rspndii n toat celula (n citoplasm): la suprafaa nucleului, n interiorul cloroplastelor i al mitocondriilor sau chiar se afl liberi n citoplasm.Funcia fiziologic principal a ribozomilor este legat de participarea lor n procesul de sintez a proteinelor:

Ribozomii liberi particip la sinteza proteinelor implicate n procesul de difereniere celular, la sinteza unor proteine cu funcii specifice, precum i la sinteza enzimelor proteolitice.Ribozomii adereni la membranele R. E. de tip rugos sau pe faa extern a membranei nucleare sunt implicai n procesele de sintez a proteinelor destinate secreiei celulare.Poziionarea ribozomilorn celulAlctuirea unui ribozom

Condriozomii: sunt cunoscui ca principalii centri energetici (de respiraie) ai celulei; sunt prezeni att n celulele vegetale, ct i n cele animale dar lipsesc la bacterii; numrul lor ntr-o celul este proporional cu intensitatea metabolismului acesteia. Rol fiziologic:acumuleaz cele mai mari cantiti de A.T.P. din celul; constituie sediul fenomenului de oxidare a metaboliilor, proces ce furnizeaz energia necesar transformrilor metabolice; reprezint deci "uzina biochimic (energetic)" a celulei, n care se elibereaz energia incorporat n substanele energetice de natur organic (n etapa final a ciclului Krebs). Poziionarea mitocondriilorn celulAlctuirea unei mitocondrii:

Lizozomii:sunt organite citoplasmatice sferice sau ovoidale, cu o membran lipo-proteic simpl, asemntoare cu plasmalema; sunt bogai n enzime, n special hidrolaze acide; intervin n hidroliza substanelor de rezerv din celulele endispermului, n procesul de germinare al seminelor. Peroxizomii:se ntlnesc n numr mare n celulele mezofilului foliar; sunt dispui frecvent alturi de cloroplaste, cu care se pare c vin chiar n contact.Funcia peroxizomilor: intervin n procesul de respiraie celular, att n celulele mezofilului plantelor, ct i n celulele ficatului i rinichiului la mamifere (peroxidaza i catalaza coninute scindeaz H2O2 n O i H2O).Poziionarea lizozomilor n celulLizozom - aspect generalSchema alctuirii unui peroxizom

Glioxizomii:i manifest activitatea n momentul germinrii seminelor bogate n grsimi; conin enzime specifice ciclului acidului glioxilic (izocitrat liaza i malat sintetaza) ce particip la procesul de transformare a grsimilor n glucide, prin glicoliza invers (gluconeogeneza);reprezint principalul organit celular n care are loc biodegradarea acizilor grai, prin procesul de - oxidare.Plastidele: sunt organite permanente de mare importan pentru celula vegetal;totalitatea plastidelor incluse n citoplasma celulei formeaz plastidomul celular;lipsesc din celulele animale, unele cianobacterii i bacterii, unele macroorganisme (ciuperci i chiar plante superioare). A. SCHIMPER (1883) - culoare:leucoplastele - plastide incolore, cloroplastele - plastide verzi cromoplastele (sau carotenoplastele) - plastide colorate (alte culori dect verde)

Poziionarea cloroplastelor n celulAspect microscopic al cloroplastelor in vivoCloroplastele: organite specializate, cu rol n procesul de fotosintez; rspndite n toat masa citoplasmei; prezente doar n celulele vegetale.Au aspect microscopic (microscopul optic) de gruncioare verzi ovoidale, turtite, uneori au aspect de halter.Mrime relativ constant pentru acelai tip celular. Apar deosebiri sexuale, genetice sau ecologice: mult mai mari la plantele de umbr, cu un coninut mai mare n clorofil, comparativ cu indivizii crescui n lumin intens.Aspect general al unui cloroplast)

Ultrastructura:anvelopa plastidial - format din dou membrane elementare, separate de un spaiu clar;stroma sau matricea - ce constituie substana fundamental cu ribozomi, ADN, granule de amidon, picturi lipidice n ea;sistemul de lamele;incluziuni reprezentate prin globule lipidice i granule de amidon.Alctuirea unui clorplastCloroplastele reprezint sediul sintezei primare a substanelor organice n procesul de fotosintez i au o anumit autonomie n interiorul celulei, datorit ADN-ului propriu.

Conform prerii unor cercettori, cloroplastele au fost bacterii fotosintetizante care, devenind simbionte intracelulare, au conferit celulelor capacitatea de fotosintez ("Teoria Serial a Endosimbiozei").

Cromoplastele: au o structur asemntoare cu cea a cloroplastelor;sunt colorate n galben, portocaliu, rou sau n nuane intermediare (prezena n stroma lor a unor pigmeni din grupa carotenoizilor: carotenul - portocaliu, xantofila - galben; licopenul - rou etc.); culori specifice petalelor florilor, fructelor, frunzelor sau unor rdcini.

Aspectul cromoplastelor in vivoCromoplast

Sub influena luminii formeaz structuri tilacoidice i s capt culoarea verde.

Cuprind: amiloplastele (depoziteaz amidonul),oleoplastele (depoziteaz substane grase), proteoplastele (depoziteaz proteine).celulele meristematice, citoplasma sporilor i a gameilor femeli, semine, tuberculi, rdcini, majoritatea organelor incolore la angiosperme, la plantele superioare adaptate la parazitism (au pierdut proprietatea de fotosintez),n algele diatomee marine.Leucoplastele:sunt plastide incolore; se ntlnesc n:Aspectul amiloplastelor n tuberculul de cartofPosibila interconversie a plastidelor la plante


Nucleul: Este un component prezent permanent n toate celulele vegetale i animale.

Celulele care au nucleu difuz, neindividualizat strict, se numesc procariote, iar celulele cu nucleu bine individualizat se numesc eucariote. Imagine electron microscopic a nucleului celular (N) la celule de Vicia faba L., evideniind membrana nuclear dubl (NE) i nucleolul situat central (NU) Rolul fundamental al nucleului n viaa celulei este de a transmite caracterele ereditare n timpul diviziunii celulare i de a coordona funciile vitale ale acesteia. Poziionarea nucleului n celulAlctuirea nucleului celular


Vacuola: Este o component nevie a celulei, plin cu suc vacuolar, deosebit de important pentru celula vegetal adult.Celulele meristematice: sunt lipsite de o vacuol unic i voluminoas, vizibil la microscopul fotonic; vacuolele apar foarte mici, vizibile doar la microscopul electronic, dup o colorare cu colorani vitali.Poziionarea vacuolei n celulVacuolei unei celule vegetalen procesul creterii i dezvoltrii celulei vegetale se observ formarea de vacuole mari rezultate din contopirea vacuolelor mici. Forma i distribuia vacuolelor n celul variaz funcie de:starea fiziologic a celulei, vrsta celulei, tipul celular, aciunea diferiilor factori de mediu (ex: vacuola mare a unor celulelor epidermice nepate de insecte multe vacuole mici) .


Reprezentarea schematic a gradului de aprovizionare cu ap a celulei vegetale:A - celul turgescent; B - stadiul de plasmoliz incipient; C - stadiul de plasmoliz avansat (concav); D - stadiul de deplasmoliz Rolul fiziologic al vacuolelor: Depozitarea substanelor osmotic active (ioni, glucide solubile, acizi organici etc), care genereaz presiunea osmotic i potenialul de membran. Modificarea turgescenei vacuolei determin micrile de nchidere i deschidere a stomatelor i micrile unor organe ale plantelor (nastii).Apariia filogenetic a vacuolelor a format mecanisme ce regleaz i determin turgescena.

Turgescena achiziie important n evoluia plantelor, conferind indivizilor vegetali o rigiditate mai mare, (cucerirea uscatului). Apariia vacuolei face posibil crearea n interiorul celulei vegetale a unui mediu apos cu o compoziie specific, deosebit de cea a mediului extern. Vacuola osmometru, cu rol important n turgescena i n stabilitatea celulei.


Peretele celular:

Este un constituent neviu caracter esenial de difereniere a celulei vegetale de celula animal. Majoritatea celulelor vegetale au perete celulozic rezistent, cptuit la interior de plasmalem. Celulele nude - zoosporii i gameii (celulele reproductoare de la plantele inferioare) celule lipsite de un perete celulozic. Poziionarea peretelui celular n celulPeretele celular este un constituent solid, relativ rigid, cu o elasticitate limitat. Totalitatea pereilor celulozici dintr-un esut o reea dens de lamele sau fibre ce alctuiesc un schelet al esutului respectiv, al organului din care face parte esutul sau chiar al ntregului organism.este permeabil pentru ap i se mbib cu aceasta permite intrarea apei cu substane macro- i micromoleculare n celul, precum i ieirea apei din celul (plasmoliza celular);aport mecanic (susinerea formei celulei) perete scheletic;.rol de protecie a protoplasmei;permite creterea celulei i schimbul de gaze i de substane nutritive cu celulele nvecinate.

Rol fiziologic:

Documents

Curs 3 - Citofiziologie Vegetala (01)