1

CITOLOGIE VEGETALA

Suport de curs anul I IDD

Specializarea Biologie

Lector. Dr. Irina Neta Gostin

2

Disciplina face parte din cadrul catedrei de Biologie vegetala si are caracter obligatoriu. Cursul este proiectat conform cerinţelor Învăţământului deschis la Distanta si se adresează cursanţilor care urmează aceasta forma de învăţământ. Conţinutul ştiinţific se bazează pe introducerea si prezentarea de noţiuni noi privind structura si organizarea celulei vegetale. Se prezintă rolul componentelor celulare (pentru celula eucariota), in care se pune un accent deosebit pe: - cunoaşterea principalelor tipuri de organite celulare; - cunoaşterea structurii si funcţiilor plastidelor si mitocondriilor, cu rol cheie in viata celulei vegetale; - identificarea particularităţilor ultrastructurale ale celulei vegetale; - cunoaşterea structurii nucleului si a etapelor diviziunii celulare.

Cursul este prezentat intr-o maniera accesibila si se axează pe necesităţile concrete ale studenţilor. Tematica urmăreşte dobândirea unor cunoştinţe care pot oferi tuturor cursanţilor şanse egale in vederea formarii si perfecţionării profesionale. Tematica este structurata in 5 unităţi de învăţare pentru care timpul total de studiu individual necesar a fi alocat este de 28 de ore. Pe parcursul fiecărei unităţi de învăţare se afla inserate teste de autocontrol a căror rezolvare poate fi găsita la sfârşitul manualului. Testele prezentate sunt de tip complement simplu) cu un singur răspuns corect), complement multiplu (cu unul sau mai multe răspunsuri corecte) şi întrebări de tip eseu (pentru elaborarea cărora nu trebuie sa se depăşească 2000 de cuvinte)

In urma parcurgerii materialului de studiu precum si in urma efectuării lucrărilor practice studenţii trebuie sa îşi însuşească principalele metode de lucru utilizate in citologia vegetala, sa recunoască principalele organite celulare la microscopul optic si la microscopul electronic.

3

PROGRAMA ANALITICA

Denumirea disciplinei Citologie vegetala

Codul disciplinei Semestrul I Numărul de credite 5

Facultatea

Biologie

Numărul orelor pe semestru/activitati

Profilul

Ecologie şi protecţia mediului -

ID

Total

SI

TC

AT

AA

Specializarea

Biologie

28 28 28

Categoria formativă a disciplinei DF-fundamentală, DG-generală, DS-de specialitate, DE-economică/managerială, DU-

umanistă

DF

Categoria de opţionalitate a disciplinei: DI-impusă, DO-opţională, DL-liber aleasă

(facultativă)

DI

Discipline Anterioare Obligatorii

(condiţionate)

Recomandate

Obiective

- cunoasterea structurii celulei vegetale

- cunoasterea tipurilor de organite celulare si a functiilor acestora

- descrierea proceselor de diderentiere si dediferentiere celulara

- evidentierea particularitatilor ultrastructurale ale celulei vegetale

Conţinut (descript

ori)

CURS 1. Metode, tehnici şi instrumente de studiat celula (vie şi fixată). Noţiuni sumare

referitoare la compoziţia chimică a organismelor vegetale. 2. Alcătuirea celulei vegetale şi a celulei animale: 1. formă şi mărime; 2. părţi

componente; 3. trăsături proprii; 4. structura celulei procariote; 5. structura celulei eucariote (sistemul membranar, citoplasma).

3. Organitele citoplasmatice - reticul endoplasmic. 4. Ribozomi şi aparatul Golgi. 5. Lizozomii, microcorpii, sferozomii, corpi paramuralii, citoscheletul. 6. Structuri pluritubulare (centru celular, cili, flageli); mitocondriile. 7. Plastide (proplastide, cloroplaste, amiloplaste, carotenoplaste). 8. Nucleul: 1. în cursul interfazei (morfologie şi structură: anvelopă, nucleol,

cromatină, nucleoplasmă); 2. în timpul mitozei (cromozomi, anvelopă, nucleol). 9. Diviziunea celulei: Mitoza (cariocineza, citocineza). 10. Meioza (diviziunea heterotipică şi homeotipică); diferenţele fundamentale între

mitoza şi meioză, semnificaţia meiozei. 11. Incluziunile celulare vegetale: 1. incluziuni lichide (vacuolele); 2. incluziuni

inerte (granule de amidon şi de aleuronă, cristale). 12. Peretele celular: 1. origine; 2. constituenţi de bază; 3. texturi helicoidale; 4.

fluxul membranar şi formarea peretelui; 5. creşterea peretelui. 13. Modificările secundare chimice ale peretelui (cutinizare, cerificare, suberificare,

lignificare, mineralizare, gelificare, lichefiere). 14. Diferenţierea şi dediferenţierea celulară

4

LUCRARI PRACTICE 1. Metode şi tehnici utilizate în citologia vegetală, la microscopul fotonic şi la cel

electronic, aparate, ustensile, reactivi, în vederea obţinerii preparatelor temporare şi permanente.

2. Forma şi mărimea celulelor vegetale 3. Elementele constitutive de bază ale celulei vegetale: identificarea peretelui,

nucleului, citoplasmei, vacuolei (Allium cepa): colorate cu soluţie Lugol şi

folosind coloraţia vitală cu roşu neutru. 4. Evidenţierea plasmalemei şi a tonoplastului (Ligustrum vulgare) prin

fenomenele de turgescenţă şi plasmoliză 5. Evidenţierea mişcărilor intracelulare: cicloza de rotaţie (Elodea canadensis) şi

de circulaţie (Tradescantia discolor). 6. Organite citoplasmatice: plastide 7. Nucleul: la procariote şi la eucariote: număr, forma, mărime, poziţie, colorare 8. Incluziuni ergastice: lichide: inulină ; antociani ; picături lipidice; solide:

granule de aleuronă 9. Granule de amidon - coloraţie, observaţie în lumină polarizată, cristale de

oxalat de calciu 10. Peretele celular: natură chimică: reacţii şi coloraţii diferite;punctuaţii: simple şi

areolate; tipuri de îngroşări: centrifugale şi centripetale; plasmodesme 11. Modificări chimice secundare ale peretelui, evidenţiate prin diferite reacţii de

colorare: cutinizarea , cerificarea, suberificarea, lignificarea, mineralizarea, gelificarea

12. Diviziunea celulară: mitoza 13. Meioza (în antera staminei de Lilium candidum).

Colocviu

Forma de evaluare (E-examen, C-colocviu/test final, LP-lucrari de control) E

Stabilirea notei finale (procentaje)

- răspunsurile la examen/colocviu/lucrari practice 50%

- activitati aplicative atestate /laborator/lucrări practice/proiect etc

50%

- teste pe parcursul semestrului

- teme de control

Bibliografia 1. Bronchar R., 1990 - Guide des travaux pratiques de biologie de la cellule végétale. Univ. Liege

2. Cruce M., 1999 – Biologie celulară şi moleculară, Ed. Univ. Craiova 3. Moens P., Auquiere I.P., 1990 - Biologie générale et végétale. I.

Introduction biochimique. II. Cytologie. Imprimérie Dérouaux, Liege 4. Strasburger E., 1999 - Lehrbuch der Botanik (ed. 34). Spektrum

Akademischer Verlag, Heidelberg 5. Toma C., Niţă M., 2000 - Celula vegetală, Ed. Univ. "Al. I. Cuza" Iaşi

Lista materialelor didactice necesare

preparate microscopice; planşe, folii transparente, diapozitive, CD-ROM; preparate proaspete şi conservate; microscoape; lupe; reactivi chimici;

Coordonator de Disciplină

Grad didactic, titlul, prenume, numele

Semnătura

Coordonator de disciplină & tutore –

Lector dr. Irina Neta Gostin

Legenda: SI-studiu individual, TC-teme de control, AT-activitati tutoriale, AA-activitati aplicative asistate

5

UNITATEA DE INVĂŢARE 1- INTRODUCERE IN CITOLOGIA

VEGETALĂ

Celula este unitatea morfo-funcţională elementară a tuturor organismelor procariote şi eucariote. Ea reprezintă un prim nivel de organizare a materiei vii, dotat cu capacitate de autoreglare, autoconservare şi autoreproducere.

Primele forme de viaţă, deci primele celule, au apărut în urmă cu 3,5 miliarde de ani. Timp de aproape 1 500 de milioane de ani Pământul a fost populat aproape în exclusivitate de organisme procariote anaerobe. Cu circa 1 800 de milioane de ani în urmă au apărut şi primele eucariote. Aceste două tipuri de organisme şi de organizare celulară au coevoluat şi coexistă şi în biosfera actuală a planetei noastre.

Corpul tuturor plantelor este constituit din unităţi structurale şi funcţionale numite celule. Unele plante au corpul alcătuit dintr-o singură celulă şi se numesc unicelulare (bacteriile, unele alge şi ciuperci). Majoritatea plantelor au corpul format din numeroase celule şi se numesc pluricelulare. Celulele unui organism pluricelular sunt diferenţiate şi specializate pentru îndeplinirea anumitor funcţiuni. Cu cât o plantă se află pe o treaptă mai ridicată în scara evolutivă cu atât numărul tipurilor de celule diferenţiate este mai mare (angiospermele au până la 76 de tipuri).

Forma celulelor vegetale (fig. 1) este variată şi determinată de rolul fiziologic îndeplinit, de

origine, poziţia ocupată în cadrul diverselor ţesuturi, condiţiile de mediu. La plantele pluricelulare, celulele pot fi tabelare (în suber), poliedrice (în parenchimuri), stelate (în măduva tulpinii de Juncus), reniforme sau halteriforme (celulele stomatice), septate (celulele asimilatoare din frunza de la Pinus).

Figura 1 – Forme de celule vegetale

Celule poliedrice

din parenchim

Celule tabulare din

suberCelule stelate din maduva

Celule stomatice

reniforme

Celule stomatice

halteriforme

Celule de forma

neregulata - sclereida

Celule poliedrice

din parenchim

Celule tabulare din

suberCelule stelate din maduva

Celule stomatice

reniforme

Celule stomatice

halteriforme

Celule de forma

neregulata - sclereida

Celule poliedrice

din parenchim

Celule tabulare din

suberCelule stelate din maduva

Celule stomatice

reniforme

Celule stomatice

halteriforme

Celule de forma

neregulata - sclereida

6

Aceste forme variate se pot grupa în două tipuri fundamentale: celule parenchimatice, cand au un contur mai mult sau mai puţin circular ori oval, axele aproape egale (celule izodiametrice, cu una din axe de cel mult 3 ori mai mare decât celelalte) şi colţurile mai mult sau mai puţin rotunjite; celule prozenchimatice, când lungimea este cu mult mai mare decât lăţimea şi grosimea. Diferenţa dintre cele două tipuri fundamentale este vizibilă numai în secţiunile longitudinale efectuate prin diferite părţi ale corpului plantelor.Mai putem menţiona şi o a treia categorie de celule numite idioblaste, care sunt adesea izolate, de formă paticulară, înglobate în ţesuturi cu celule uniforme (celule cu tanin sau cu cristale de oxalat de calciu din mezofilul multor rozacee şi fabacee, celule de forma literei T din mezofilul frunzei de ceai).

Mărimea celulelor vegetale (fig. 2 a,b) oscilează în limite foarte mari, de la câţiva micrometri (şi pentru observarea lor este necesar microscopul fotonic) până la câţiva centimetri sau chiar metri. Prezentăm doar câteva exemple : - celulele bacteriene au sub 1 micrometru; - celulele unor ciuperci inferioare (drojdia de bere) au circa 4-6 micrometri; - celulele meristematice de la plantele superioare au în medie 10-50 de micrometri; - celulele definitive ale dicotiledonatelor au între 30 şi 50 de micrometri, iar cele de la monocotiledonate între 50 şi 100 de micrometri; - celulele din endocarpul unor fructe de la citrice pot atinge 2-3 centimetri; - fibrele textile pot atinge 2-4 centimetri la cânepă şi chiar 50 de centimeti la ramie; - cenoblastul de la alga verde unicelulară Caulerpa prolifera poate atinge 1 metru; - traheile (vase lemnoase) de la unele liane pot atinge 5

metri.

Figura 2a – Dimensiunile celulelor vegetale

Celule de

Saccharomyces 4-6 µm

Celule din apexul caulinar si radicular 10-50 µm

Celule (peri) de pe tegumentul

semintei de bumbac 1- 4 cm

Fibre de in (celule

mecanice) – 1015 cmCelule din mezocarpul

de portocal – 1- 2 cm

Celule de

Saccharomyces 4-6 µm

Celule din apexul caulinar si radicular 10-50 µm

Celule (peri) de pe tegumentul

semintei de bumbac 1- 4 cm

Fibre de in (celule

mecanice) – 1015 cmCelule din mezocarpul

de portocal – 1- 2 cm

7

Figura 2b – Dimensiunile celulelor vegetale

Talul de la Caulerpa sp. – 1 mTalul de la Caulerpa sp. – 1 m

8

UNITATEA DE INVĂŢARE 2 - PĂRŢILE COMPONENTE ALE

CELULEI VEGETALE

Văzută la microscopul fotonic, celula apare formată dintr-un conţinut limitat de un perete

celular (dermatoplaste) sau, uneori, acest perete lipseşte la mixomicete, zoospori, spermatozoizi (gimnoplaste). O celulă vegetală este alcatuită din mai multe componente, bine definite morfologic şi cu activităţi vitale precis determinate, numite organite. Unele organite sunt vii şi totalitatea lor alcatuieşte partea vie a celulei, numita protoplast, iar altele sunt lipsite de viaţă, constituind paraplasma.

În componenţa protoplastului intră: citoplasma, nucleul, plastidele, mitocondriile, ribozomii,reticulul endoplasmic, aparatul Golgi, sferozomii, lizozomii, microcorpii şi corpii paramurali. Paraplasma se compune din: peretele celular, vacuomul celular, incluziunile ergastice solide.

Văzută la microscopul electronic (fig. 3), celula vegetală dezvaluie o structură mult mai complexă; astfel, la o celulă definitivă eucariotă întâlnim, de la exterior spre interior următoarele

componente: peretele celular (la dermatoplaste); plasmalema (membrana ectoplasmică); hialoplasma sau citosolul (masa fundamentală a citoplasmei); un sistem membranar intern, foarte dezvoltat, asemănător din punct de vedere structural şi chimic cu plasmalema, format din reticul endoplasmic şi aparat Golgi; organite cu membrană dublă (nucleul, plastidele, mitocondriile); mici granule lipsite de membrană, libere în hialoplasmă sau ataşate de reticulul endoplasmic, numite ribozomi; numeroase structuri filamentoase, numite microtubuli; structuri veziculare cu membrană simplă: lizozomi, corpi paramurali (lomazomi şi plasmalemazomi), microcorpi (peroxizomi şi glioxizomi), sferozomi; alte infrastructuri: centrul celular, flagelii şi cilii, toate fără membrană.

Figura 3 – Celula procariota si celula eucariota

Celula eucariota

Celula procariota

Celula eucariota

Celula procariota

9

2.2. Trăsături proprii celulei vegetale (figura 4)

1. Prezenţa peretelui celular, alcătuit în principal din celuloză, hemiceluloze şi substanţe pectice, la care se mai adaugă uneori proteine, lipide, lignină, tanin, săruri minerale, este o consecinţă a competiţiei pentru aer şi lumină a grupelor de plante ce au populat mediul terestru.

2. Alte structuri caracteristice, strâns legate de prezenţa peretelui celular, sunt punctuaţiile şi plasmodesmele, prin care se asigură unitatea structural-funcţională dintre celulele unui ţesut.

3. În structura şi compoziţia chimică a plasmalemei predomină galactozildigliceridele; în celula animală predomină fosfatidilcolina şi fosfatidiletanolamina.

4. Creşterea în volum a celulelor vegetale se realizează prin creşterea treptată a dimensiunilor aparatului vacuolar (în celula definitivă vacuola poate ocupa până la 90% din volumul celular), în timp ce în celula animală acest proces are loc prin sporirea cantităţii de citoplasmă.

5. Microcorpii sunt organite specifice celulei vegetale: peroxizomii intervin în procesele de fotorespiraţie, iar glioxizomii în conversia lipidelor în glucide simple.

6. În celulele vegetale găsim o foarte mare diversitate de substanţe de rezervă (amidon, inulină, aleuronă, uleiuri, laminarină…), în timp ce în celula animală este specific glicogenul.

7. Celulele vegetale conţin adesea cristale de săruri organice (oxalatul de calciu) şi minerale (sulfatul de calciu), în timp ce prezenţa acestora în celulele animale reprezintă cazuri patologice.

Figura 4 – Celula asimilatoare: A – nucleolul; B – nucleul; C – citoplasma; D – cloroplastul E – membrana celulara; F – peretele celular; G – vacuola; H – punctuatia; I – reticulul endoplasmic; J – amiloplast ; K – mitocondria

I

J I

K

A

H

10

2.1. Peretele celular

Marea majoritate a celulelor vegetale sunt acoperite la exterior de un înveliş solid numit

perete celular, care separă celulele între ele, le protejează întreg conţinutul şi le conferă o anumită

formă stabilă. Aceste celule sunt cunoscute şi sub numele de dermatoplaste, prin contrast cu celulele animale, numite nude sau gimnoplaste.

Se cunosc însă şi unele excepţii la ambele regnuri: la plante, celulele mixomicetelor, zoosporii şi gameţii sunt gimoplaste, iar la animale, protozoarele foraminifere prezintă un înveliş calcaros.

Peretele celular a fost prima componentă structurală observată la microscopul fotonic de către Robert Hooke, în 1665.

Figura 5 – Peretele celular Peretele celular (figura 5) este un produs al protoplastului şi rămâne permanent în contact

cu citoplasma, prin intermediul plasmalemei. Formarea sa începe la sfârşitul telofazei când se constituie un nou perete intercelular în fragmoplast (fragmoplastul este o masă densă, în principal proteică, situată între cele două grupe de cromozomi şi traversată de fibre fuzoriale). În zona ecuatorială a fragmoplastului apar numeroase formaţiuni granulare mici, ce conţin pectine ş i care nu sunt altceva decât vezicule ale aparatului Golgi. Numărul şi mărimea acestora cresc treptat, se apropie şi fuzionează într-o placă celulară (viitoarea lamelă mediană), care creşte centrifugal. În cursul apropierii şi fuzionării veziculelor golgiene, membranele lor produc plasmalemele celor două celule vecine.

Între vezicule se află profile de RE, ce formează plasmodesmele, care trec prin punctuaţiile ce rămân în lamela mediană. Ulterior se formează pereţii primari ai celulelor vecine; unii autori consideră drept perete primar complexul comun format din lamela mediană şi din cei doi pereţi primari produşi de citoplasmele celulelor noi, alăturate.

Noul perete se sudează cu pereţii laterali ai celulei iniţiale (cea care a intrat în diviziune) şi separă astfel celula veche în două celule noi. La unele alge verzi, peretele se formează centripetal, sub forma unui inel care se închide ca o diafragmă.

Peretele celulelor meristematice şi parenchimatice rămâne primar, celulozo-pectic tot timpul vieţii acestora. În schimb, peretele celulelor ţesuturilor mecanice, conducătoare şi

- Spre deosebire de

celulele animale care

sunt, de regulă, lipsite de

perete (gimnoplaste)

- Majoritatea celulelor

vegetale prezintă un

perete celulozo-pectic

Fibră de

celuloză

Macrofi-brile

de celuloză

Molecu-lă de

glucoză

- Spre deosebire de

celulele animale care

sunt, de regulă, lipsite de

perete (gimnoplaste)

- Majoritatea celulelor

vegetale prezintă un

perete celulozo-pectic

Fibră de

celuloză

Macrofi-brile

de celuloză

Molecu-lă de

glucoză

Fibră de

celuloză

Macrofi-brile

de celuloză

Molecu-lă de

glucoză

11

protectoare se îngroaşă prin depuneri de material nou peste peretele primar, alcătuind peretele secundar. Spre deosebire de peretele primar, care creşte mai mult în suprafaţă, peretele secundar creşte numai în grosime .

Compoziţia chimică a peretelui celular este foarte variată, în funcţie de grupa taxonomică. Astfel, la bacterii peretele celular este rigid datorită mureinei, componenta sa principală fiind o

macromoleculă care se caracterizează prin prezenţa a doi constituenţi aminoglucidici: acidul muramic şi N-acetil-glucozamina.

Peretele celular de la algele brune este format din celuloză, dar mai ales din alginaţi de calciu şi magneziu şi fucoidină; acidul alginic este un polimer al acidului D-manuronic, iar fucoidina

este constituită din resturi de L-fucoză esterificate cu acid sulfuric. Algele roşii au peretele celular de natură celulozo-pectică, stratul intern format din celuloză,

iar cel extern din pectine alcătuite în principal din acid pectic asociat cu D-galactani şi L-arabani. La majoritatea ciupercilor, peretele este format din chitină, polimer de N-acetil-D-

glucozamină; fac excepţie oomicetalele, la care peretele este celulozic, precum şi drojdiile, la care întâlnim o combinaţie de glucan fibrilar şi manan amorf. Unele alge verzi din ordinul Siphonales

conţin în perete ca substanţă scheletică , tot chitină. La celelalte grupe taxonomice, pereţii celulelor conţin 4 grupe de substanţe: glucide, lipide,

proteine şi substanţe minerale. În pereţii secundari pot apărea şi alte grupe de substanţe ce nu aparţin celor dintâi. De regulă, predomină glucidele, găsindu-se în special sub formă de polizaharide, cea mai frecventă fiind celuloza. Alături de celuloză, în mod constant se găsesc hemiceluloze (polizaharide necelulozice, cu caracter amorf, formate din pentozani, hexozani, acizi poligalacturonici şi poliglucuronici) şi substanţe pectice (polizaharide, polimeri ai acidului alfa-D-galacturonic cu arabinoza şi galactoza).

Wardrop, 1963 împarte constituenţii chimici ai peretelui celular, după rolul lor structural, în trei grupe şi anume:

- substanţe scheletice, cristaloide, anizotrope: celuloza, glucanii şi mananii; - substanţe ce formează matricea: hemicelulozele, substanţele pectice, proteinele şi

lipidele; - substanţe încrustante, caracteristice pereţilor celulari care suferă modificări secundare:

lignina, suberina, cutina, taninurile, mucilagiile, răşinile, compuşii anorganici. Substanţele scheletice şi cele ale matricei se formează simultan în timpul dezvoltării

celulare, pe când cele încrustante numai după ce peretele a atins un anumit grad de dezvoltare şi nu la toate celulele.

În mare, în structura peretelui celular se disting două componente: substanţa fundamentală

(faza continuă, paracristalină, sau matricea) formată, în general, din hemiceluloze şi substanţe pectice, şi structurile fibrilare (faza discontinuă, cristalină) formate din celuloză, înglobate în

substanţa fundamentală, cu rol de liant. Celuloza (fig. 6) este un polimer liniar, neramificat, alcătuit din 5000-35000 molecule de D-

glucopiranoză, legate 1,4- -glicozidic. Macromolecula de celuloză are o lungime de circa 15000 Å şi o grosime de aproximativ 7 Å. Unitatea structurală a celulozei este celobioza.

Celuloza este insolubilă în apă şi solvenţi organici, solubilă în reactivul Schweitzer (soluţie amoniacală de hidroxid de cupru). Se colorează în albastru cu reactivul Schultze (cloroiodura de zinc) sau cu soluţie bazică de albastru de toluidină şi în roşu cu reactivul Genevez (roşu de Congo

şi crisoidină) şi cu solţtie acidă de orceină. Spre deosebire de amidon, celuloza nu se colorează direct cu iodul, ci numai după o prealabilă hidroliză cu acid sulfuric (situaţie în care coloraţia finală este albastră).

Prin tehnica curentă de dublă colorare a preparatelor microscopice (verde iod şi carmin alaunat), coloraţia roz a peretelui celular nu este specifică numai celulozei, ci şi hemicelulozei, calozei şi substanţelor pectice.

Microscopia electronică a permis decelarea unităţilor de constituţie ale celulozei: formaţiunea submicroscopică fundamentală este fibrila elementară (micela), formată din 100 de

lanţuri de -glucopiranoză, asociate în diverse moduri în cristalite. Se apreciază că un lanţ de -glucopiranoză are o suprafaţă de 3,3 nm², iar o fibrilă elementară de circa 300 nm²; micelele sunt constituite din 70% celuloză cristalină şi 30% celuloză amorfă.

Fibrilele elementare se asociază în unităţi superioare numite microfibrile. O microfibrilă

rezultă din asocierea a circa 20 de fibrile elementare; legătura dintre fibrilele elementare este realizată de celuloza amorfă (paracristalină), care ocupă spaţiile intermicelare, estimate la circa 1

12

nm. Prin asocirea intimă a circa 250 microfibrile rezultă o fibriăa, iar prin unirea a 1 500 de fibrile rezultă o fibră macroscopică (I.Anghel şi colab., 1981).

Figura 6 – Celuloza Biodegradarea celulozei se realizează prin hidroliză catalizată de celulaze, în urma căreia

se eliberează oligomeri (glucanohidrolaze), celobioză (celobiohidrolaze) sau glucoză (glucohidrolaze). Relativ puţine organisme sintetizează celulază şi, deci, pot utiliza direct această biomasă disponibilă. Plantele verzi, care produc cea mai mare cantitate de celuloză, nu au activitate celulolitică deosebită, fiind practic incapabile să catabolizeze acest compus. Dintre animale, rumegătoarele, realizând o digestie simbiotică, reuşesc să catabolizeze celuloza; activitatea de celuloliză este restrânsă practic la microorganisme: bacterii, protiste, ciuperc i.

Pectinele constituie cea mai mare parte din lamela mediană, care menţine împreună celulele unui ţesut. Locul de sinteză al pectinelor îl reprezintă aparatul Golgi. Se colorează specific în roz cu roşu ruteniu. Plantele dispun de pectinaze care hidrolizează legăturile dintre acizii galacturonici ai pectinelor. Remanierea acestor polizaharide reprezintă un proces natural frecvent, fie în cursul creşterii, fie la sfârşitul maturării celulei.

Hemicelulozele sunt macromolecule cu un grad mai scăzut de polimerizare, comparativ cu celuloza. În structura lor intră pentoze (xiloza, arabinoza) şi mai puţin hexoze (manoza, galactoza), acid glucuronic şi acid galacturonic. Spre deosebire de celuloză, hemiceluloza poate fi utilizată de plantă ca substanţă de rezervă, deoarece conţine o enzimă, hemicelulaza, care o poate hidroliza

până la oze simple. Ultrastructura peretelui celular. Se apreciază că primele straturi dinspre lamela mediană

sunt mai bogate în substanţe pectice şi hemicelulozice, cantitatea de celuloză crescând treptat spre interior. Cercetările de microscopie electronică au evidenţiat că textura fibrilară are o orientare determinată; fibrilele celulozice prezintă o dispoziţie paralelă pe faţa externă a peretelui şi aproape perpendiculară pe cea internă, în raport cu axul longitudinal al celulei. Orientarea fibrilelor în peretele primar anizotrop reprezintă un răspuns al celulei în creştere faţă de turgescenţa celulară, iar textura acestuia este reticulată.

Peretele secundar este, de asemenea, anizotrop, dar conţine mai multă celuloză, iar în plus

are şi substanţe de încrustaţie: cutina, suberina, ceara, lignina, mucilagii, săruri, răşini. Este heterogen, fiecare din cele trei straturi ale sale (S1, S2, S3) având structură proprie, situaţie vizibilă îndeosebi la vasele de lemn şi fibrele de sclerenchim.

Stratul S1 (extern) este gros de 0,12 – 0,35 micrometri (ocupă 5-11% din perete); este format din 4-6 lamele de microfibrile celulozice, având structură aparent reticulată.

Stratul S2 (mijlociu) ese cel mai gros (ocupă 74-84% din perete); are 30-150 de lamele foarte apropiate, iar microfibrlele de celuloză au dispoziţie helicoidală, deci textura este paralelă, dar diferă direcţia de înfăşurare în diferite lamele.

Stratul S3 (intern) este gros de 0,07-0,08 micrometri; are doar 2-3 lamele de microfibrile celulozice, iar direcţia lor de înfăşurare în lamele alternează, deci textura este reticulată (fig. 7).

13

Figura 7 – Peretele celular (schema) Figura 8 – Peretele celular (imagine la microscopul electronic cu transmisie – TEM) Peretele primar este plastic, extensibil şi, deci, permite alungirea organelor; peretele

secundar este elastic, dar nu plastic (el se formează atunci cand celulele, deci şi organele, au încetat să mai crească).

Modificările chimice secundare ale peretelui celular pot fi clasificate astfel:

1. apoziţii lipidice: cutinizare, cerificare, suberificare; 2. încrustaţii cu polifenoli: lignificare; 3. încrustaţii cu săruri minerale: mineralizare (silicificare, calcificare); 4. modificări cu rol degenarativ: gelificare şi lichefiere. Unii autori consideră cutinizarea, cerificarea, suberificarea, lignificarea şi mineralizarea ca

modificări fizice ale peretelui celular, iar gelificarea şi lichefierea drept modificări chimice. Cutinizarea şi cerificarea constau în impregnarea şi acoperirea pereţilor externi ai celulelor

epidermice cu substanţe de natură lipidică, numite cutina şi ceara. În general, celulele situate la

14

suprafaţa organelor aeriene au pereţii acoperiţi de o cuticulă (fig. 9), în care se disting ceruri (extractibile cu cloroform, benzen, hexan) şi un polimer insolubil numit cutină.

Figura 9 - Cuticula Cuticula are un rol foarte important în echilibrul hidric al plantei, reducând evaporarea apei

în atmosferă; apariţia sa în cursul evoluţiei a fost esenţială pentru dezvoltarea plantelor în mediul aerian. În caz de uscăciune, stomatele se închid şi atunci transpiraţia cuticulară devine determinantă pentru adaptarea la viaţa în mediul uscat. Cuticula intervine, de asemenea, în reglarea umidităţii de la suprafaţa organelor, eliminarea substanţelor volatile, apărarea împotriva factorilor externi (vânt, poluanţi, paraziţi); de cuticulă depinde puterea de pătrundere a erbicidelor în plante.

Ceara şi cutina constituie complexul cuticular. Cuticula se colorează cu diferiţi reactivi (roşu Sudan III, tetraoxid de osmiu). Grosimea sa variază în funcţie de condiţiile ecologice în care creşte planta: astfel, plantele submerse au o cuticulă foarte subţire (uneori chiar poate lipsi), în timp ce xerofitele au cuticula foarte groasă; la frunzele de măslin, laur, afin ea poate atinge 10-20 de micrometri.

Cerurile se află incluse fie în ochiurile polimerului de cutină (ceruri intracuticulare), fie se prezintă sub forma unor proiecţii superficiale de forme variate – plăci, tubuli, bastonaşe, panglici – reprezentând aproximativ 90% din ceara totală (ceruri epicuticulare).

Formarea cerurilor este fotostimulată, cele epicuticulare fiind responsabile de reflexiile albăstrui sau glauce ale epidermei. La trestia de zahar şi la unii palmieri de ceară (Copernicia cerifera, Klopstochia cerifera), pe tulpină, ceara formează o peliculă întreruptă numai la nivelul stomatelor; la un alt palmier de ceară, Ceroxylon andicola, stratul de ceară poate atinge 5 mm

grosime, putând fi colectat şi valorificat. În ceea ce priveşte biodegradarea cutinei: în natură, aceasta este reciclată de microflora

solului (bacterii, levuri); unele ciuperci saprofite pot fi cultivate pe substrat de cutină ca unică sursă carbonată. Mamiferele posedă lipaze care degadează acest polimer.

La nivelul plantei au loc procese de cutinoliză variate:- mărirea suprafeţei epidermice implică extinderea cuticulei, ce se realizează prin slăbirea reţelei moleculare şi intususcepţiunea

cuticula

epiderma

stomate

cuticula

Pinus

sylvestris,

frunze

aiculare

Secţiune transversală prin frunza de la

Pinus sylvestris

Secţiune transversală prin

tulpina de la Sambucus nigra

cuticula

epiderma

stomate

cuticula

Pinus

sylvestris,

frunze

aiculare

Secţiune transversală prin frunza de la

Pinus sylvestris

Secţiune transversală prin

tulpina de la Sambucus nigra

15

unor noi segmente hidrocarbonate; - epiderma ce protejează suprafaţa receptoare a stigmatului are celule cu pereţii externi cutinizaţi, motiv pentru care tubul polinic trebuie să elaboreze o cutinază care să realizeze o digestie locală în urma căreia să poată ajunge la ovul; - multe ciuperci parazite pătrund în planta gazdă elaborând o cutinază fungică; unele specii de plante au dobândit capacitatea de a elabora inhibitori selectivi ai producerii sau ai activităţii cutinazelor.

Figura 10 – Ceara epicuticulara – a – suprafata unei seminte de cactus, b – suprafata unei

petale de musetel, c – intresuperea stratului de ceara pe samanta de cactus, d – aspectul ondulat al cerii epicuticulare pe samanta de cactus

Suberificarea constă în impregnarea pereţilor celulozici cu suberină (de natură lipidică).

Procesul de suberificare priveşte organe relativ în vârstă, adesea cu structură secundară; rareori,

Figura 11 - Suberul

epidermacuticula

suber

epidermacuticula

suber

16

suberificarea reprezintă un răspuns la răniri (când epiderma este distrusă), rezultând un suber de cicatrizare. În celulele de suber adcrustarea de lipide are loc centripetal afectând toţi pereţii celulari, făcându-i impermeabili pentru lichide şi gaze, împiedicând schimburile dintre celule şi mediul extern, conducând la moartea acestora. De aceea funcţiile de izolare şi protecţie caracteristice suberului se realizează numai ce către pereţi atunci când celulele mor.

Suberificarea poate fi totală la fag, salcie sau parţială la plop, arţar. Lignificarea constă în impregnarea pereţilor celulozici cu lignină, compus de natură

polifenolică, care înconjoară microfibrilele de celuloză, umplând spaţiile dintre ele, mărind duritatea, rezistenţa mecanică şi chimică a peretelui, micşorându-i flexibilitatea. Poate fi totală (în sclerenchimul târziu) sau parţială (în xilemul timpuriu). Este un proces ireversibil, propriu

cormofitelor, îndeosebi vaselor de lemn şi elementelor de sclerenchim, rareori celulelor epidermice (ca la poaceeee).

Pereţii lignificaţi au o

organizare ternară, cuprinzând un schelet microfibrilar de celuloză foate bine organizat, o matrice amorfă predominant glucidică şi o reţea de polifenoli încrustaţi.

Între biopolimerii elaboraţi pe suprafaţa globului, ligninele ocupă locul al doilea după celuloză, împreună reprezentând 60-80% din biomasa terestră. Din punct de vedere biochimic, ligninele rezultă din copolimerizarea a trei polimeri: alcoolul cumarilic, alcoolul coniferilic şi alcoolul sinapilic. În practica

forestieră şi în industria lemnului se notează cu G “lignina de conifere” şi cu S “lignina de angiosperme”, diferenţa datorându-se procentajului cu care participă cei trei monomeri cu valoare chemotaxonomică.

Figura 12 – Sectiune prin tulpina de curpen de padure (Clematis vitalba) – coloratie cu safranina

(rosu – structuri formate din celule cu pereti ingrosati si lignificati) si fast green (albastru – structuri formate din celule cu pereti subtiri, celulozici)

Celulele care-şi lignifică pereţii celulari sunt decelabile la microscopul fotonic prin utilizarea

unor coloranţi specifici; astfel, prin metoda dublei colorări cu verde iod-carmin alaunat sau albastru de metilen- roşu ruteniu sau safranină-fast green se pot distinge structurile lignificate de cele nelignificate. Caracteristice pentru lignificare sunt reacţiile cu sulfat de anilină şi acid sulfuric, care conferă ligninei o culoare galben aurie (deci nuanţează culoarea naturală a ligninei, care este cea galbenă), precum şi cea cu fluoroglucină şi acid clorhidric, care o colorează în roşu.

17

Lignificarea pereţilor are numeroase consecinţe agro-alimentare şi industriale; ele merg de la reducerea digestibilitaţii furajelor până la necesitatea de a rafina pastele de hârtie. În cazul maturării rachiului şi a coniacului, calităţile lor gustative vin în mare parte din ligninele care s-au dizolvat din butoaie de stejar, unde ele trebuie să stea mai mulţi ani. O fracţie de polimeri fenolici este degradată şi oxidată, trecând în mediul hidroalcoolic; principalul produs aromatic de maturare este vanilina (aldehida cinamică).

Lignina este foarte greu biodegradabilă; numai anumite bacterii şi câteva ciuperci (Polyporus) sunt capabile să produca peroxidaze şi în prezenţa apei oxigenate să producă o

lignoliză completă. Mineralizarea este procesul de impregnare a pereţilor celulari cu diferite săruri minerale şi

organice, ceea ce le conferă rigiditate, soliditate şi rezistenţă. Substanţele încrustante sunt reprezentate mai cu seamă de carbonat de calciu şi dioxid de siliciu. Calcificarea poate conduce la algele roşii din genul Corallina la formarea unui fel de “carapace” protectoare foarte dură, care le conferă aspectul unor pietre. La plantele superioare, calcificarea pereţilor este localizată: astfel, în pereţii unor peri protectori numiţi peri cistolitici (de la cânepă, hamei, mierea ursului) întâlnim concreţiuni amorfe care le conferă o anumită rigiditate; în frunza de la Ficus există structuri numite cistoliţi, în care un repliu intern din perete funcţionează ca loc de acumulare calcaroasă pe un schelet celulozic. Dizolvarea carbonatului de calciu se poate realiza, pe o secţiune transversală prin frunză, cu ajutorul unei picaturi de acid acetic glacial.

Silicificarea poate fi întâlnită la algele unicelulare din grupa diatomeelor (fig. 13), peretele

acestora fiind constituit din două valve silicificate, inextensibile, foarte fin ornamentate. Tulpinile poaceelor şi ciperaceelor au pereţii celulelor epidermice mineralizaţi,cu o cantitate apreciabilă de dioxid de siliciu (la poacee, din această cauză marginile frunzelor devin tăioase), iar la speciile de ferigi din familia Equisetaceae există mult acid silicic (motiv pentru care animalele care le consumă

pot manifesta fenomene de hematurie). În cazul perilor de la Urtica dioica (fig. 14), cea mai mare parte a peretelui este calcificată;

doar vârful este silicificat, ceea ce determină ruperea lui în punctele diferit mineralizate şi transformarea într-un minuscul vârf de ac de seringă, care se adânceşte în piele, lăsând să difuzeze conţinutul celular urticant. Gelificarea este procesul prin care compuşii pectici se îmbibă cu apă, se hidrolizează, transformându-se într-o masa gelatinoasă. Lichefierea poate urma gelificării şi constă în dizolvarea şi dispariţia peretelui celular. Ambele sunt procese de degradare controlată a peretelui celular (autoliză), frecvent întâlnite la celulele ţesuturilor definitive (de exemplu, liza pereţilor comuni dintre

Figura 13 – Imagini SEM ale unor diatomee - (A)

Biddulphia reticulata. (B) Diploneis sp. (C)

Eupodiscus radiatus. (D) Melosira varians.

Figura 14 – Par tector si secretor de

pe frunza de urzica – Urtica dioica

18

articulele vaselor de lemn numite trahei de la angiosperme; fuziunea de celule secretoare ce alcătuiesc reţeaua de laticifere). Mucilagiile care rezultă în urma gelificării pot fi pectice, calozice, celulozice şi pectocelulozice. Depunerea mucilagiilor pe pereţii celulari se întâlneşte la numeroase seminţe, în celulele tegumentului seminal de la in, gutui, traista ciobanului. De asemenea, se mai pot întâlni mucilagii în endospermul seminţelor de la unele fabacee, în celule izolate (idioblaste) din parenchimurile corticale şi medulare ale tulpinilor unor malvacee, tiliacee, sterculiacee, ramnacee. Unii pereţi celulari dispar prin aceste transformări şi se formează buzunare sau pungi cu mucilagii (la prun, migdal, cireş, tei). La plantele acvatice, mucilagiile exudă şi formează în jurul plantei un strat protector. În tehnicile de laborator, mucilagiile se evidenţiază cu soluţii de eozină, hematoxilină şi albastru de toluidină, când se colorează metacromatic în nuanţe de roşu-violet . Abscizia. Căderea frunzelor, petalelor, fructelor nu se datoreşte numai unei simple rupturi a ţesuturilor senescente sub acţiunea factorilor externi, ci este şi rezultatul unui ansamblu de modificări biochimice şi structurale ce afectează celulele situate la baza organului şi care constituie zona de separaţie. Această activitate celulară conduce la dizolvarea lamelei mediane. Abscizia

este indusă de o modificare a balanţei fitohormonale; auxina acţionează ca retardant, iar etilena şi acidul abscizic sunt acceleranţi. Punctuaţiile. Se edifică încă din telofază, o dată cu formarea plăcii celulare discontinue,

traversată pe alocuri de profile de RE şi de filamente ale fusului de diviziune, prefigurându-se punctuaţiile (prin care trec plasmodesmele (fig. 15): manşoane cilindrice limitate de plasmalema

celor două celule alăturate); la nivelul punctuaţiilor nu se depun ulterior substanţe celulozo-pectice în pereţii primar, şi mai ales, secundar.

Pot fi: simple – canalicule simple sau ramificate (circulare sau eliptice în secţiune transversală) la nivelul peretelui secundar, fiind formate din cavitate, deschidere, fundul punctuaţiei; sunt prezente între celulele de parenchim, mecanice, protectoare; areolate: peretele secundar se depărtează de cel primar în dreptul punctuaţiei (formată din cavitate, deschidere şi fundul punctuaţiei, cu torus la gimnosperme şi fără torus la angiosperme); sunt prezente între vasele de lemn; semiareolate – între un vas de lemn şi o celulă de parenchim.

Figura 15 - Plasmodesme

19

2.2. Plasmalema Este o membrană biologică simplă, elementară, unitară, trilamelară, de natură lipoproteică, cu grosimea medie de 7,5 nm. La celulele vegetale este acoperită de peretele celular, în timp ce la cele animale asigură contactul cu mediul extern. Funcţii: barieră semipermeabilă ce permite selectarea schimburilor între celulă şi mediul extern, asigură recunoaşterea moleculelor informaţionale şi transmiterea mesajelor în interiorul celulelor, are rol esenţial în biogeneza peretelui celular. Pe baza datelor acumulate referitoare la compoziţia chimică şi proprietăţile fizice şi fiziologice ale plasmalemei, au fost elaborate mai multe modele ipotetice privind ultrastructura şi

organizarea ei moleculară. Primele modele au fost elaborate de Danielli şi Harvey (1935), Davson şi Danielli (1943): potrivit acestor modele, plasmalema constă dintr-un strat bimolecular de fosfoaminolipide având grosimea de 2,5 nm, acoperit pe ambele feţe de câte un strat subţire de proteine, fiecare de câte 2,5nm. Fosfoaminolipidele sunt asociate prin grupări hidrofobe, neîncărcate electric, orientate faţă în faţă, iar grupările hidrofile, încărcate electric, sunt orientate spre straturile proteice. Faptul că aceeaşi structură tripartită s-a dovedit a fi prezentă şi în cazul membranelor de la nivelul RE, a dictiozomilor, mitocondriilor, plastidelor, nucleului ş.a., l-a condus pe Robertson în 1959 la elaborarea conceptului de “membrană unitară”. Singer si Nicolson, 1972 au elaborat un nou model de organizare moleculară a membranei plasmatice, pe care l-au numit “fluid mosaic model” (fig. 16). Conform acestui model, plasmalema

este constituită dintr-o pătură dublă, continuă, de natură lipidică, în care sunt înglobate, din loc in loc, macromolecule proteice, izolate. Proteinele membranare sunt numeroase şi variate, dar mereu globulare; unele sunt proteine periferice (extrinseci), altele sunt proteine integrate (intrinseci).

Figura 16 – Modelul mozaicului fluid

Lipidele şi proteinele se deplasează unele faţă de altele în membrană sub efectul agitaţiei termice .

Cercetările electronomicroscopice, corelate cu cele biochimice, au reliefat asimetrie în privinţa compoziţiei în lipide a membranei pe cele doua feţe. Se apreciază că, compoziţia în lipide

proteine

lipide

20

variază cu unitatea taxonomică de referinţă şi cu tipul de membrană. În privinţa cantităţii se constată o scădere procentuală a lipidelor în raport cu proteinele în membranele energizante ale plastidelor şi mitocondriilor.

Între funcţiile principale ale plasmalemei (fig. 19) menţionăm pe cea de endocitoză, proces legat de absorbţia pe suprafaţa celulei a macromoleculelor dizolvate în apă – în cazul pinocitozei (fig. 17), sau a anumitor particule – în cazul fagocitozei (fig. 18); o porţiune de plasmalemă se invaginează, se umple cu picături de apă, se desprinde de suprafaţa celulei, rezultând o pinocită (endocită) ce se detaşează şi acum se numeşte fagocită (liberă în hialoplasmă). Tot în hialoplasmă

se află, între altele, şi lizozomi (rezultaţi din fragmentarea RE) ce conţin hidrolaze; dacă membrana lor se dizolvă, hidrolazele vor trece în hialoplasmă; dacă ei fuzionează cu fagozomii, rezultă citolizomi, în interiorul cărora hidrolazele vor asigura degradarea compuşilor veniţi din exterior şi

acumulaţi în fagozomi.

Figura 17 - Pinocitoza

Figura 18 - Fagocitoza

plasmalema

Vezicula de

pinocitoza

21

Figura 19 – Plasmalema (valuta la microscopul electronic cu transmisie) Evidenţierea plasmalemei la microscopul fotonic se poate realiza prin procesul de

plasmoliză; în prezenţa unei soluţii hipertonice, ca de exemplu soluţia de NaCl, celula pierde apa, hialoplasma se contractă, se depărtează de perete, antrenând astfel după ea plasmalema. Ea rămâne, totuşi, aderentă de perete în anumite puncte, de unde şi prezenţa unor prelungiri sau tractusuri fine (numite şi filamentele Hecht), constituite numai din plasmalemă, care poartă picături foarte fine de citoplasmă, separate de masa celulară.

2.3. Hialopasma Este substanţa fundamentală a citoplasmei, numită şi citosol, care cuprinde: - o parte structurată, alcatuită din numeroase tipuri de proteine fibrilare şi globulare, unite prin microfilamente şi microtubuli; - un lichid conţinut în ochiurile reţelei fibrilare proteice, care cuprinde 70% apă şi 30% compuşi organici şi minerali. În hialoplasmă se află şi poliribozomi liberi –

particule ribonucleoproteice implicate în proteinosinteză; proteinele rezultate alcătuiesc matrixul citoplasmei, microtubulii, microfilamentele, membranele diferitelor organite. Hialoplasma este un sistem de substanţe macromoleculare în stare coloidală. Coloizii macromoleculari sunt de tip hidrofil: particulele dispersate au afinitate pentru apă şi pot fi mai mult sau mai puţin vâscoase (datorită frecării dintre ele sau datorită legăturilor ce persistă între ele). Aceşti coloizi hidrofili, cu macromolecule proteice filamentoase, realizează un fel de reţea tridimensională care include: apa liberă (mediul dispersant) şi macromolecule mici (mediu dispersat) între elementele citoscheletului (microtubuli, microfilamente), cum ar fi acizii aminici, nucleotide, glucoză, fosfolipide, ioni de K, Mg, Ca.

În celula vegetală vie, conţinutul de apă ajunge la 85-90%. Exista 5 forme de apă celulară:

apa în exces, a cărei pierdere nu produce perturbări în celulă;

apa metabolică, a cărei eliminare nu provoacă moartea celulei, dar perturbă metabolismul;

apa vitală, a cărei pierdere produce moartea celulei (în general, o pierdere de 25-30% produce acest fenomen; unii muşchi rezistă la o deshidratare de până la 95%);

apa reziduală, care se poate încă extrage după moartea celulei; apa legată (3-4% din apa celulară), care face parte din moleculele proteice şi nu poate fi extrasă.

Între macromolecule persistă forţe de coeziune intermacromoleculare, ce creează o reţea în ochiurile căreia se află apă liberă, mici molecule organice solubile, ioni. Hialoplasma are o anumită rigiditate (mai ales la periferie), care variază în cursul diviziunii celulare; sub influenţa diferiţilor factori ea poate suferi transformări reversibile de la starea de sol (cu particule mici, puţin îmbibate în solvent şi dispersate) la cea de gel (cu particule voluminoase, puternic îmbibate cu solvent, aderente între ele), precum şi de la starea de gel la cea de sol, fenomen numit tixotropie.

22

Figura 20 – Cicloza de rotatie

Figura 21 – Cicloza de circulatie

Citoplasma vie se caracterizează prin mobilitate numită cicloză; aceasta este de două

tipuri: cicloza de rotaţie (fig. 20), când celula are o vacuolă mare, centrală, citoplasma fiind parietală; are loc totdeauna în acelaşi sens, antrenând în mişcare organitele din ea; la diferite celule, sensul ciclozei este diferit; cicloza de circulaţie (fig. 21), când vacuola este traversată de cordoane citoplasmice; are loc în sensuri diferite de-a lungul trabeculelor. Viteza de deplasare a citoplasmei variază foarte mult în aceeaşi celulă (în medie 50 de micrometri / secundă), fiind mai mare la celulele tinere. Cicloza este influenţată de diverşi factori (lumina, temperatura, variaţiile osmotice), care pot fi suspendaţi temporar prin acţiunea anestezicelor. Prin cicloză, deplasarea organitelor celulare favorizează schimburile de materie şi energie în interiorul celulei, transporturile de metaboliţi sau de produşi ai catabolismului, reînnoirea constituenţilor celulari.

23

Compoziţia chimică a hialoplasmei: apă – 80%; compuşi organici – glucide, lipide, proteine:

75% din materia organică a celulei şi compuşi minerali, fie în stare de săruri disociate în ionii lor în apa hialoplasmei, fie legaţi chimic de molecule organice (ca de exemplu fosforul, în acidul fosforic al acizilor nucleici). Funcţiile hialoplasmei: sediul unui mare număr de reacţii ce constituie metabolismul

intermediar; sediul a mii de enzime ce catalizează reacţii în urma cărora au loc biosinteze de acizi graşi, acizi aminici, nucleotide; suportul organitelor celulare, deplasarea acestora şi fluxul membranar determinând mişcarea de cicloză.

2.4. Reticulul endoplasmic (RE)

A fost descoperit de K. Porter în 1945 la microscopul electronic. Este un sistem complex de cavităţi (sacule, cisterne, vezicule) sau canalicule fin ramificate şi anastomozate, aflate în citoplasmă. Toate aceste formaţiuni sunt delimitate de citosol prin membrane simple, lipoproteice cu grosime de 7,5 nm. Membranele RE au legături cu diferite organite (fig. 22): nucleu, ribozomi, dictiozomi, dar şi cu plasmalema, având rol în sinteza şi conducerea substanţelor proteice în compartimentele celulare. RE este mai dezvoltat în celulele diferenţiate decât în cele meristematice. Sructura lamelară a RE granular (RE g) (fig. 23, 24). Elementele caracteristice acestui tip de RE sunt lamelele fine (cisterne, sacule sau cavităţi aplatizate) dispuse adesea într-un fel de foiţe paralele, ale căror membrane sunt tapisate cu ribozomi, granule sferice cu diametrul de 15

nm, lipsite de membrană şi care conţin 60% ARN şi 40% proteine; aceştia se fixează de membrană prin subunitatea lor mare.

Figura 22 – Reticulul endoplasmic si legaturile cu alte oragnite

Anvelopa nucleara

Nucleu

Ribozomi

RE granular

RE neted

24

Dispoziţia şi numărul lamelelor variază în funcţie de tipul celular şi de impotanţa activităţii sale. Când REg este foarte bine dezvoltat, dispoziţia lamelelor este ordonată , paralelă. In celulele mai puţin active, lamelele sunt mai puţine la număr şi relativ dispersate în masa citoplasmei. La majoritatea celulelor, mici regiuni membranare ale REg sunt pe alocuri lipsite de ribozomi; ele stau la originea formării de mici vezicule de tranziţie, limitate de o membrană netedă.

Acestea asigură transportul intracelular al constituenţilor memrbranari sau ai proteinelor din conţinutul saculelor spre alte destinaţii (plasmalemă, aparat Golgi, lizozomi). Asemenea regiuni netede ale REg şi veziculele de tranziţie constituie RE de tranziţie.

REg este prezent în toate celulele nucleate, fiind deosebit de abundent în celulele specializate în sinteza şi secreţia de proteine şi glicoproteine. Structura tubulară a RE neted (REn) (fig. 23). Acest tip de RE este format dintr-un labirint

de tubuli sau canalicule fine, cu diametrul de 30-60 nm, ramificate şi anastomozate, ce este infiltrat în toată citoplasma. Faţa externă a membranelor sale este lipsită de ribozomi. REn are proprietatea de a stabili contacte strânse cu mitocondriile, peroxizomii şi depozitele de glicogen (în celulele animale). (PLANŞA III C) Funcţiile RE: - intervine în formarea anvelopei nucleare (există o legatură directă între

spaţiul perinuclear şi cavitatea RE); - la nivelul REg se derulează principalele etape ale proteinosintezei; - REn asigură sinteza lipidelor; - RE are rol de colector, transportor şi distribuitor de diferite substanţe (venite din mediul extra- şi intracelular); - fiind în contact cu citoplasma vecină prin intermediul plasmodesmelor, RE intervine în transmiterea excitaţiilor; - RE, prin dilatările sale locale, participă la formarea vacuolelor; de asemenea, el poate sta la originea altor organite: mitocondrii, dictiozomi, proplastide . Figura 22 – Reticulul endoplasmic granular si RE neted

Reticulul endoplasmic granular

Reticulul endoplasmic neted

25

Figura 23 – Reticulul endoplasmic granular

2.5. Aparatul Golgi Cuprinde două tipuri de elemente: dictiozomii şi veziculele golgiene. Dictiozomii rezultă prin suprapunerea şi dispunerea în teancuri a saculelor sau a cisternelor

aplatizate în număr de 4-6, uneori chiar până la 40. Sunt uşor curbaţi şi umflaţi la capete, fără conţinut, fiind limitaţi de o membrană lipoproteică simplă, groasă de 6-7,5 nm. Membranele diverselor sacule poartă echipamente enzimatice. Sacula este unitatea de bază a dictiozomilor. Veziculele golgiene sunt limitate, de asemenea, de o membrană simplă, lipoproteică, de 7,5 nm. Sunt vezicule de secreţie sau granule de secreţie ce rezultă prin înmugurirea laterală a saculelor ce formează dictiozomi, de care apoi se detaşează. Aparatul Golgi (fig. 24, 25) reprezintă o structură dinamică formată plecând de la REg; acesta din urmă, după ce s-a separat de ribozomii ce-i tapisau membrana, emite vezicule de tranziţie ce se vor asambla pentru a forma prima saculă a dictiozomului (sacula de la faţa cis).

Ulterior se formează noi sacule ce împing progresiv pe primele formate spre cealaltă extremitate a teancului, acolo unde se afla faţa trans. Ultimele sacule de la această faţă devin vezicule golgiene (de secreţie). Funcţii: - intervine în formarea fragmoplastului şi a lamelei mediane a celulei în cursul citocinezei; - în celulele tinere, veziculele golgiene se grupează în lomazomi, localizaţi între plasmalemă şi perete (ulterior, poliholozidele lor se integrează în peretele celular); - veziculele golgiene stau la originea lizozomilor primari; - membrana veziculelor golgiene intervine în reînnoirea plasmalemei.

In citodiereza acumuleaza unii compusi in vezicule in vederea excretiei. Compusii ce se acumuleaza in vezicule pot fi secretati de RE si numai transformati in

aparatul Golgi sau pot fi secretati de aparatul Golgi; ex: la plantele parazite (Cuscuta) dictiozomii concentreaza enzimele ce intervin in distrugerea peretelui celular si a protoplasmei celulelor gazda Intervin in elaborarea peretelui scheletic la celulele vegetale.

In procesul de gelificare a peretelui scheletic si in producerea de mucilagii la algele rosii si la Malvaceae, dictiozomii sint foarte abundenti si produc vezicule golgiene ce se indreapta spre

26

peretele scheletic, eliberand mucilagiile si gumele (poliholozide); aceste celule sfarsesc prin moarte ca urmare a izolarii lor prin mucilagiile abundente produse.

In celulele animale intervin in procesele de secretie celulara si in transportul substantelor secretate, in procesele de detoxifiere. Figura 24 – Structura si functionarea aparatului Golgi

Figura 25 – Aparatul Golgi – observat la microscopul electronic cu transmisie (TEM)

Membrane nucleara Por

RE granular

Ribozom

RE neted

Vezicula secretoare

Plasmalema

Ap. Golgi

Proteine

Vezicula de

transport

27

2.6 Lizizomii (fig. 26, 27)

Au fost descoperiţi şi studiaţi din punct de vedere biochimic mai întâi în celulele animale; ulterior au fost descrişi şi în celulele vegetale, unde au răspândire foarte limitată. Sunt vezicule mici, de circa 150-300 nm în diametru, limitate de o membrană simplă, lipoproteică, de 7,5 nm, ce conţin enzime digestive (hidrolaze acide), capabile să degradeze toate substanţele biologice. Alterarea membranei lizozomale conduce la eliberarea acestor hidrolaze în citoplasmă producând moartea celulei. Funcţii: - sunt responsabili de digestia substanţelor de origine extracelulară (heteroliză); - ei

pot digera mici porţiuni din celulă, izolate în prealabil de restul citoplasmei printr-o membrană simplă (autoliză).

Figura 26 – Lizozomii: origine si functii

Plasmalema

Particular

alimentara

Vacuola

digestiva

Lizozom

Vezicula de

transport

28

Figura 27 – Lizozom (observat la microscopul electronic cu transmisie) 2.7. Ribozomii (granulele Palade)

Sunt particule ribonucleoproteice cu diametrul de 20-30 nm, implicate în sinteza proteinelor, prezente în număr mare în citoplasma tuturor celulelor procariote şi eucariote vegetale şi animale. Sunt lipsiţi de membrană.

Ribozomii din celulele eucariote sunt localizaţi în citoplasmă, nucleu, plastide şi mitocondrii. Ribozomii citoplasmici pot fi liberi sau asociaţi cu membranele RE (fig. 28), cărora le conferă un aspect rugos (REg). În celulele meristematice, în care RE este slab dezvoltat, dominanţi sun ribozomii liberi, în timp ce în celulele diferenţiate, marea majoritate a ribozomilor sunt asociaţi cu RE. Fenomenul poate fi considerat reversibil, deoarece se constată desprinderea ribozomilor odată cu îmbătrânirea celulelor. Frecvent, ribozomii se ordonează în grupe de câte 4-5, care constituie adevăratele unităţi funcţionale, cunoscute sub denumirea de polizomi (poliribozomi). Legătura dintre ribozomi în agregate este realizată de molecule de ARN m, purtătorul informaţiei genetice înscrisă în ADN (fig. 29). Polizomii liberi în citosol elaborează proteine destinate celulei, iar cei legaţi de membranele RE g sintetizează proteine ce vor fi excretate. Ribozomii sunt constituiţi din două subunităţi caracteristice, una mare şi alta mică (fig. 30),

care prezintă un coeficient de sedimentare exprimat în unităţi Svedberg (S). La procariote există ribozomi de

tip 70 S, subunitatea mare fiind de 50S, iar cea mică de 30 S. La eucariote există ribozomi de tip 80 S, subunitatea mare fiind de 60 S, iar cea mică de 40 S. În cloroplaste şi mitocondrii se află ribozomi de tip 70 S.

Figura – 28 – Ribozomi stasati de reticulul endoplasmic (imagine TEM)

29

Figura 29 – Sinteza proteinelor

Figura 30 – Alcatuirea ribozomului

30

2. 8. Microcorpii. Sferozomii. Corpii paramurali Microcorpii sunt organite veziculiforme limitate de o membrană simplă, lipoproteică ce caracterizează numai celulele vegetale. Au conţinut enzimatic şi sunt de două categorii: - peroxizomi, ce conţin enzime oxidative ce descompun apa oxigenată; - glioxizomi, ce conţin

enzime ce intervin în transformarea lipidelor în glucide; sunt caracteristici pentru seminţele oleaginoase în timpul germinării acestora. Sferozomii sunt organite sferice, cu membrană simplă, lipoproteică şi în care se sintetizează ulei vegetal. Reprezintă dilataţii terminale sau periferice ale RE, fiind precursorii granulelor lipidice libere, lipsite de membrană din citosol. Corpii paramurali sunt organite veziculiforme sau tubuliforme cu membrană simplă, lipoproteică, prezente numai în celula vegetală. Dupa localizare pot fi: - lomazomi, localizaţi între plasmalemă şi peretele celular, având rol în sinteza şi depunerea substanţelor ce intră în structura peretelui celular şi plasmalemazomi, localizaţi sub plasmalemă, în pătura periferică a citosolului, cu

rol în acumularea de polizaharide ce vor fi utilizate în formarea peretelui celular.

2.9. Mitocondriile (condriomul celular) Sunt organite prezente în celulele plantelor şi animalelor oxibionte, cu excepţia procariotelor şi a hematiilor adulte. La nivelul lor sunt localizate principalele procese respiratorii. La microscopul fotonic apar ca mici granule, bastonaşe de 0,5 micrometri în diametru şi de 0,5-1,5 micrometri lungime, uneori filamente flexuoase lungi de 20-30 micrometri, provenite prin bipartiţia sau înmugurirea mitocondriilor preexistente; se pot forma şi din evaginări ale RE sau prin fragmentarea anvelopei nucleare. Numărul lor variază de la câteva sute la câteva mii / celulă. Figura 31- Alcatuirea mitocondriei

matrix criste

Mb. interna

Spatiu

intermembranar Mb. externa

31

În citologia vegetală, pentru evidenţierea mitocondriilor se utilizează reactivi speciali: verde Janus B, care le colorează în verde; hematoxilina ferică, care le colorează în negru; fucsina, care le conferă culoare roşu-purpuriu (după fixare cu aldehidă formică, bicromat de potasiu sau tetraoxid de osmiu). La microscopul electronic, mitocondriile, indiferent de formă se prezintă sub forma unor complexe structurale delimitate de o anvelopă, ce închide un spaţiu numit stromă (matrice, matrix).

Anvelopa (membrana dublă), groasă de 25 nm, este formată din două membrane simple de câte 7,5 nm, separate de un spaţiu intermembranar, clar, de 10 nm (fig. 31, 32). Membrana externă este netedă, permeabilă pentru aproape toate moleculele mici şi conţine proteine, fosfolipide şi fosfoaminolipide. Membrana internă se invaginează în stromă, formând criste mitocondriale sau tubuli dispuşi mai mult sau mai puţin perpendicular pe suprafaţa organitului; numărul cristelor mitocondriale creşte o dată cu vârsta şi specializarea celulelor. Această membrană conţine 80% proteine şi 20% lipide; ea este impermeabilă pentru toate moleculele şi necesită obligatoriu participarea transportorilor activi. Figura 32 – Mitocondrii dintr-o celula din fructul tanar de tomate

Membranele mitocondriei sunt asimetrice, adică proteinele de pe cele două feţe sunt diferite ca structură şi funcţie. Feţele interne ale cristelor mitocondriale sunt tapisate de sfere de 9 nm în diametru (susţinute de câte un pedicel), numite oxizomi sau particule elementare. Fiecare

particulă elementară este formată din ansamblul proteinelor responsabile de sinteza ATP; acest complex enzimatic este cunoscut şi sub numele de ATP-ază. Stroma sau matrixul este un gel care conţine 50% proteine (mitoribozomi, ADN mitocondrial – liniar sau dublu helicoidal).

32

Analiza chimică globală a mitocondriilor cuprinde: apă (66%), proteine (22%), lipide (11%), nucleotide (ADP şi ATP), coenzime acceptoare de hidrogen, ioni minerali (potasiu, calciu, sodiu, mangan, fier), ADN, ARN. Funcţiile mitocondriilor sunt variate: - membrana externă are transportori de electroni; -

spaţiul intermembranar are doar enzime care realizează reacţia ATP +AMP 2 ADP; - membrana internă îndeplineşte funcţii legate de transportul de electroni ai lanţului respirator, precum şi la nivelul sferelor feţei sale interne, în formarea de ADP; în plus, ea are numeroşi transportori transmembranari ce controlează foarte exact intrările şi ieşirile compuşilor stromei; - în stromă se derulează lanţurile reacţiilor de dehidrogenare, producătoare de energie (ciclul Krebs). La nivelul mitocondriilor sunt degradate substanţele şi rezultă ATP; această sinteză conferă mitocondriei un rol de centrală energetică. Este motivul pentru care mitocondriile sunt localizate în apropierea structurilor celulare consumatoare de energie (de exemplu, în celulele anexe, responsabile de furnizarea energiei necesare circulaţiei sevei elaborate în tuburile ciuruite ale plantei).

2. 10. Plastidele (plastidomul celular) Sunt organite proprii celulei vegetale. Se disting: cloroplaste, care elaborează clorofilă şi amidon; amiloplaste sau leucoplaste, care elaborează amidon; cromoplaste sau carotenoidoplaste, care conţin pigmeţti carotenoidici; proteoplaste, care acumulează proteine; oleoplaste, care conţin lipide. Toate categoriile de plastide din celulele adulte provin din proplastide; acestea au formă sferică, diametrul de 1 micrometru şi sunt limitate de o anvelopă (membrană dublă) ce izolează de citosol un compartiment intern numit stromă. Cloroplastele (fig. 33, 34) poartă pigmentul verde numit clorofilă, cu ajutorul căruia realizează fotosinteza, ceea ce conferă plantelor rol de producători primari. Clorofila este concentrată în mici granule lenticulare numite grana, dispuse mai mult sau mai puţin regulat şi

dând cloroplastului o structură granulară. Ansamblul regiunilor clare, nepigmentate, ce separă grana se numeşte stromă (matrix).

Figura 33 – Alcatuirea cloroplastului

cloroplast

ADN

ribozomi

stroma

anvelopa

granum

Tilakoid granar

33

Figura 34 – Cloroplast (imagine TEM)

Morfologie. La alge (fig. 35), cloroplastele se numesc cromatofori; forma acestora variază şi

este utilizată în taxonomie pentru a diferenţia speciile, genurile şi grupele între ele: la Chlamydomonas şi Chlorella, alge unicelulare, are aspect de cupă sau de clopot; la Ulothrix, algă pluricelulară, are aspect de inel ecuatorial, cu marginile dantelate; la Cladophora, algă pluricelulară ramificată, este reticulat; la Spirogyra, algă pluricelulară filamentoasă, are aspect de panglică

spiralată. În ceea ce priveşte numărul de cromatofori / celulă, acesta poate fi: între 1-6 la Spirogyra, 2 în formă de stea la Zygnema, mai multe zeci cu aspect lenticular la Bryopsis. Majoritatea cromatoforilor au una sau mai multe granule proteice numite pirenoizi în jurul

cărora sunt granule de amidon. Pirenoizii sunt corpusculi sferici, având 1-10 micrometri în diametru. La algele verzi şi la unele alge roşii, pirenoizii sunt intraplastidiali, iar la algele brune, extraplastidiali, fixaţi în afara cromatoforului cu ajutorul unui pedicel. Corpul central al pirenoidului este de natură lipoproteică şi se numeşte pirenozom. La unele alge verzi, pirenoizii mai conţin

ADN şi clorofilă . La plantele superioare, cloroplastele sunt lenticulare, mari, vizibile la microscopul fotonic.

Dimensiunile lor variază cu specia, organul analizat, tipul de ţesut vegetal (la frunze, cloroplastele din celulele ţesutului palisadic sunt de 2,5 ori mai mari decât cele din ţesutul lacunos). Ultrastructură. Cloroplastul este limitat de o anvelopă (membrană dublă), ce închide o

stromă incoloră. Fiecare din cele două membrane simple are grosimea de 7,5 nm, între ele aflându-se un spaţiu clar de 10 nm. Membrana externă este netedă. Membrana internă emite invaginaţii, din care unele se prelungesc în lamele stromatice, dispuse paralel cu axa mare a organitului. Între lamelele

stromatice (stromatilacoizi) se formează, pe alocuri, un anumit număr de saci mici, aplatizaţi, numiţi saculi granari (granatilacoizi) dispuşi în teancuri (de la 2 până la 60 într-un teanc); aceştia

34

provin din dilatări ale lamelelor stromatice, care se etalează paralel cu aceste lamele şi de care se detasează. Ansamblul format de saculele granare şi porţiunile de lamele stromatice care le mărginesc constituie aşa-numitul granum. Figura 35 – Cromatoforii la alge

Tilacoizii cuprind: - unităţi pătratice de 15 nm, care apar pe cele două feţe ale membranei (tetramere de complexe cromoproteice ale fotosistemului II, cu rol în captarea fotonilor) şi care conţin aproximativ 300 de molecule de clorofile şi aproximativ 50 de molecule de pigmenţi carotenoizi, toate înglobate prin polul lor hidrofob în pătura lipidică a membranei tilacoidale (fotosintetizantă); aceste unităţi pătratice au fost asimilate cu unităţi funcţionale numite cuantozomi;

- unităţi mai mici (8 nm), tot transmembranare, cu rol esenţial în funcţionarea fotosistemului I; - unităţi intermediare (9 nm) pedicelate, situate exclusiv pe faţa stromatică a membranei tilacoidale, îndeosebi la extremităţile tilacoidelor (ele sunt factori de cuplaj clorofilieni, care servesc la sinteza de ATP, ca şi în mitocondrie). Stroma este incoloră, având o structură asemănătoare cu cea a hialoplasmei. Este de natură proteică, conţinând picături lipidice şi câteva granule de amidon; acestea se formează la sfârşitul zilei, dar sunt hidrolizate în cursul nopţii în glucoză, care migrează în plantă. În stromă s-au evidenţiat şi plastoribozomi, ARN, ADN. Analiza chimică globală a cloroplastului evidenţiază: apă (50%), proteine (25%), lipide (15%), glucide, clorofilă (3%), carotenoizi (2% - caroten, licopen, xantofilă), ARN (2%), ADN (0,5%), elemente minerale ( Mg, Fe, Cu, Mn, Zn), nucleotide (îndeosebi ADP şi ATP), enzime (dehidrogenaza, fosforilaza, amilaze, izomeraze, enzime ale ciclului Krebs), coenzime acceptoare de hidrogen. Cromoplastele (fig. 36) sunt plastide a căror stromă lipoproteică incoloră conţine pigmenţi carotenoizi solubili în lipide: xantofila (galbenă), carotenul (roşu–oranj) şi licopenul (roşu). Aceşti pigmenţi se prezintă sub formă de granule, picături, tubuli sau cristale (ace, tablete).

Chlamydomonas SpirogyraChlamydomonas Spirogyra

35

Cromoplastele sunt responsabile de culoarea particulară a unor flori, rădăcini, fructe şi a frunzelor de toamnă. Indirect, ele asigură răspândirea unor fructe şi seminţe, precum şi polenizarea (atrăgând insectele sau păsările prin culorile pe care le dau). Prin hidroliză (care are loc în mod natural în ficatul rumegătoarelor), carotenul se transformă în vitamina A.

Figura 36 – Cromoplaste din mezocarpul fructului de tomate si de gogosar

Amiloplastele (fig. 36, 37)provin din plastide incolore care elaborează amidon; sunt abundente în parenchimurile amilifere, unde amidonul constituie un produs de rezervă. Stroma amiloplastelor are un aspect fin-granular şi se reduce teptat pe măsura biosintezei şi depunerii de amidon. Se formează una sau mai multe granule de amidon, punctul de plecare în constituirea granulului numindu-se hil. Originea plastidelor. Provin din proplastide sau prin bipartiţia plastidelor preexistente.

Zigotul are plastide provenite de la gametul femel, existând o ereditate plastidială: uniparentală (maternă, rar paternă, ca la conifere) şi excepţional biparentală (ca la muşcată). Figura 36 – Amiloplaste din celulele tuberculului de cartof

36

Figura 37 – Amiloplast (imagine TEM)

Interconversiunile plastidiale (fig. 38). În zigot şi în celulele meristematice ale cormofitelor

sunt numai proplastide; acestea devin amiloplaste în rădăcini şi tulpini subterane (metamorfozate); devin cloroplaste în primordiile foliare; devin cromoplaste în petalele unor flori. Figura 38 – Interconversiunile plastidiale

Cloroplast matur

Cloroplast

senescent

Amiloplast

Proplastid Cromoplast

37

Plastidele se pot transforma dintr-un tip în altul, dupa cum urmează:

- în timpul maturării fructelor sau în timpul îngălbenirii frunzelor, cloroplastele se transformă în cromoplaste. După unii autori, cromoplastele nu ar proveni din degenerarea cloroplastelor deoarece plastidele verzi senescente nu sunt altceva decât gerontoplaste. Cromoplaste adevărate sunt numai plastidele care conţin carotenoide şi

nu conţin clorofilă; ele sunt plastide nefotosintetizante, dar capabile să biosintetizeze carotenoide. De asemenea, îngălbenirea frunzelor nu s-ar datora apariţiei carotenoidelor, ci dezorganizării tilacoidelor şi apariţiei unui număr mare de plastoglobuli;

- înverzirea tuberculului de cartof expus la lumină este produsă de transformarea amiloplastelor în cloroplaste;

- înverzirea rădăcinii tuberizate de morcov expusă la lumină este determinată de transformarea carotenoplastelor în cloroplaste;

- la întuneric are loc un fenomen de etiolare a organelor verzi, datorită regresiei cloroplastelor şi a amiloplastelor până la stadiul de proplastide.

2. 11. Nucleul

Este organitul descoperit pentru prima dată de R. Brown în 1831 (1835) în celulele petalelor de orhidee. Ulterior a fost semnalat şi în celula animală. În 1838, M. Schleiden generalizează prezenţa nucleului în toate celulele vegetale. Rolul nucleului în procesele de înmulţire, diferenţiere, cancerizare, sinteza proteinelor citoplasmice i-a determinat pe citologi şi biochimişti să-i acorde o atenţie prioritară în cercetările lor. Figura 39 – Celula asimilatoare cu nucleu si cloroplaste

Morfologia nucleului interfazic. Nucleul eucariotelor este o achiziţie a evoluţiei; la procariote

(virusuri, bacterii, cianobacterii) întâlnim un nucleoid (substanţă nucleară, îndeosebi ARN şi ADN, fără existenţa unei anvelope nucleare).

Nucleu

Cloroplaste

38

Număr: la eucariote, fiecare celulă are în general un singur nucleu; filamentele dicariotice ale unor basidiomicete au câte doi nuclei; unele alge verzi (Caulerpa, Cladophora) au mai mulţi nuclei. Deosebim astfel: plasmodii, în cazul cariocinezelor neurmate de citocineze şi sinciţii, ce rezultă în urma lizei pereţilor despărţitori. Există şi celule anucleate: articulele tuburilor ciuruite, la care nucleul, devenit inutil în cursul difereţierii celulare, a dispărut. În cazul elementelor moarte la maturitate (vasele de xilem, elementele de sclerenchim, celulele de suber) nucleul a degenerat şi a dispărut o dată cu tot ce era viu în celulă.

Figura 40 – Structura nucleului Forma variază în funcţie de vârstă, forma şi funcţia celulei. În celulele tinere este sferic, iar

în cele diferenţiate este eliptic. Forme particulare: semilunară (celulele stomatice ale frunzei de Tradescantia); fusiformă (parenchimul medular din tulpina de la Tilia); filamentoasă (celulele epidermice ale frunzei de Aloe).

Poziţia în celulă poate fi: centrală (în celulele meristematice); parietală (în celulele diferenţiate); parietală, dar numai lângă peretele extern (celulele epidermice de la frunza de Aloe);

subterminală (în perii absorbanţi radiculari). Mărimea variază de la 0,5-3 micrometri la unele ciuperci şi alge, până la 1000 de

micrometri în cazul zigotului de Cycas revoluta; în medie, dimensiunile sunt cuprinse între 5 şi 15

micrometri. Ultrastructură. Nucleul prezintă patru componente: - anvelopa (membrana dublă); - unul

sau câţiva nucleoli sferici sau ovoizi; - nucleoplasma, substanţa fundamentală optic omogenă ; - cromatina, substanţă cu aspect variabil, dispersată în nucleoplasmă. După aspectul cromatinei, nucleul interfazic poate fi: eureticulat, reticulat, semireticulat şi areticulat. Structurile eureticulată şi

Cromatina

RE granular

Por

Anvelopa nucleara

Nucleol

39

reticulată caracterizează speciile cu cromozomi lungi, iar cele semireticulată şi areticulata pe cele cu cromozomi scurţi.

Anvelopa nucleară cuprinde două membrane simple (fiecare având grosimea de 7,5 nm), separate de un spaţiu perinuclear clar, gros de 10-100 nm. Anvelopa prezintă pori nucleari, ce ocupă până la 25% din suprafaţa ei, reprezentând deschideri prin care se pun în contact direct hialoplasma şi nucleoplasma.

Porii au în acelaşi timp o structură granulară şi fibrilară, prezentând: - un inel cu 8 particule sau granule sferice (cu diametrul de 20 nm) dispuse pe fiecare faţă a porului; - o granulă centrală (gradientul porului) cu diametrul de 25 nm, situată în centrul porului, fiind de natură ribonucleoproteică; - o “diafragmă”, substanţa amorfă de jur împrejurul porului, înclinată spre centrul deschiderii; - un material fibrilar de cromatină, cu diametrul de 5 nm, care reuneşte granulele (externe, interne şi centrale) între ele.

Prin intermediul membranei externe, spaţiul perinuclear este în contact direct cu cavităţile RE (unii autori consideră că membrana nucleară este o porţiune specializată a RE).

Membrana internă este dublată (în celula animală) pe faţa internă de o pătură groasă (60 nm) de proteine, numită lamină fibroasă .

Nucleolul. După specie, nucleul interfazic poate conţine unul sau mai mulţi nucleoli; nucleolul dispare în cursul mitozei. La microscopul electronic se observă că nucleolul nu are membrană proprie şi cuprinde fibrile şi granule de ARN ce alcătuiesc nucleolonema. Zona fibrilară, centrală, reprezintă partea activă a nucleolului, aici având loc transcripţiile primare; cuprinde numeroase filamente de ADN şi mii de fibrile de ARN aflate în curs de sinteză. Zona granulară, periferică, reprezintă locul de stocare a preribozomilor.

În timpul formării unui nou nucleu (la sfârşitul mitozei), nucleolii apar întotdeauna în locuri precise, în contact cu o constricţie secundară a cromozomilor de tip special, numiţi cromozomi organizatori de nucleoli.

Rolul nucleolului este de a sintetiza ribozomii. Cele două subunităţi ale ribozomului se formează în nucleol, migrează separat prin porii anvelopei nucleare în citosol, unde apoi se recombină; sinteza de ARN r se face exclusiv la nivelul nucleolonemei.

Cromatina este un complex biochimic format din 96% nucleoproteine cu ADN, la care se adaugă holoproteine şi fosfolipide. Nucleoproteina cu ADN se prezintă sub forma unui colier de nucleozomi, formaţi fiecare din 4 histone (H2A, H2B, H3, H4) în câte două exemplare, înşirate pe o moleculă de ADN. Cromatina este considerată a fi un stadiu de organizare mai ridicat al nucleoproteinei cu ADN. Întregul edificiu (colier) este stabilizat de histona H1 şi ionii de calciu. În timpul diviziunii celulare, cromatina suferă condensări, spiralizări suplimentare, care conduc la forma completă pe care o prezintă cromozomul.

Cromatina apare sub formă dispersată (eucromatina sau cromatina activă) sau sub formă condensată (heterocromatina sau cromatina inactivă din punct de vedere genetic); aceasta din urma se aglomerează sub formă de mase, bulgări sau cromocentri lângă anvelopa nucleară şi lângă nucleol.

Nucleoplasma este substanţa fundamentală, fluidă şi omogeă, care umple restul cavităţii nucleare. Ea conţine mai ales proteine (inclusiv întreg echipamentul enzimatic necesar sintezei de ADN şi ARN, nucleotide libere şi ATP), apă şi fosfolipide.

Cromozomii au fost observaţi de W. Hoffmeister (1840) în celulele de la Zebrina pendula,

iar denumirea a fost dată de W. Waldeyer (1888), datorită proprietăţilor lor de a se colora intens cu coloranţii bazici (hematoxilină, safranină, albastru de toluidină, reactiv Schiff). Investigaţiile electronomicroscopice au arătat următoarele aspecte: - cromozomii tuturor organismelor eucariote au aceeasi compoziţie fizico-chimică; - cromozomii îşi conservă proprietăţile structurale şi funcţionale de-a lungul generaţiilor celulare; - cromozomii sunt structuri genetice dinamice, caracterizate prin autoreplicare, transcrierea informaţiei genetice; - cromozomii îşi păstrează individualitatea şi sunt carcteristici ca morfologie şi număr pentru fiecare specie, fiind un criteriu de idenificare taxonomică.

În timpul mitozei, cromatina devine mai colorabilă şi se organizeaza în cromozomi: granule, bastonaşe, filamente arcuate, cu o zonă de ştrangulare necolorabilă, numita centromer (constricţie

primară). Insertţa centromerului poate fi: - terminală (cromozom acrocentric sau cefalobrahial, adesea cu satelit); - submediană (cromozom submetacentric sau heterobrahial); - mediană (cromozom metacentric sau izobrahial). Uneori cromozomul are şi o constricţie secundară, ce poartă satelit.

40

Figura 41 – Organizarea cromatinei

nucleosom

Fibra de cromatina

– 30 nm

Fibra de cromatina

– 300 nm

Fibra de cromatina

– 700 nm

Fibra de cromatina – 1400

nm – cromatida a unui

cromosom metafazic

ADN

41

Numărul cromozomilor este par şi constant la toate celulele somatice, 2n (diploide); la

celulele reproducatoare (spori, gameţi) nucleul este n (haploid); rareori apar nuclei poliploizi (4n, 8n…) ca urmare a neformării fusului de diviziune şi nedispariţiei anvelopei nucleare.

Din punct de vedere ultrastructural, cromozomul este un nucleofilment foarte lung de ADN; la începutul profazei cromozomul are două filamente mai mult sau mai puţin spiralate, numite cromatide, pe care se disting granulaţii de cromatină, foarte colorabile, numite cromomere. Fiecare cromatidă are: - o axă proteică (30 de proteine acide, nehistonice); - nucleozomi (concentrări de cromatină) legate de ADN, deci, un nucleofilament este ca un colier de perle: pe o axa proteică se afla nucleozomi legaţi de ADN internucleozomic.

42

UNITATEA DE INVĂŢARE 3 - Diviziunea celulara

3. 1. Mitoza (diviziunea ecvaţională) Are loc la formarea celulelor somatice (diploide); plecând de la o celulă diploidă (2n) se

ajunge la două celule-fiice, tot diploide. (fig. 42, 43) 1. Cariocineza (mitoza în sens restrâns) cuprinde: interfaza, profaza, metafaza, anafaza,

telofaza, toate alcătuind ciclul celular, care durează 20-24 ore, uneori chiar câteva zile. Interfaza este etapa în care se dublează numărul constituenţilor nucleari, mai ales ADN;

cuprinde trei perioade : G1 (perioada presintetică, cuprinde 25-50% din interfază), când fiecare

filament cromatic are o moleculă de ADN combinat cu histone; are loc sinteza de ARNm; cromozomii sunt monocromatidici; S (perioada sintetică, cuprinde 35-40% din interfază), când continuă sinteza de ARNm; se dublează cantitatea de ADN; cromozomii sunt bicromatidici; G2 (perioada postsintetică, cuprinde 10-40% din interfază), cand continuă sinteza de ARNm; are loc sinteza proteinelor cu rol contractil, necesare formării viitorului fus de diviziune.

Profaza: - se individualizează, prin spiralizare şi prin scurtare, cromozomii clivaţi în cele două cromatide unite încă prin centromeri; - începe formarea fusului de diviziune (500-600 fibre proteice cu diametrul de 25 nm) pe seama citoplasmei perinucleare (întâi sub forma unor calote polare, ce se alungesc în formă de conuri; în metafază ele ating polii celulei şi cu bazele se unesc la mijloc); - dispare nucleolul; - membrana nucleară se fragmentează şi dispare; - citoplasma şi nucleoplasma se amestecă, rezultând mixoplasma, în care sunt dispersaţi cromozomii.

Metafaza: - se încheie formarea fusului acromatic de diviziune; - cromozomii bicromatidici clivaţi se dispun în planul ecuatorial al celulei, unde se inseră prin centromer de filamentele fusului de diviziune (singurul nedivizat); - braţele cromozomilor sunt orientate spre polii celulei; - se formează astfel placa celulară.

Anafaza: - are loc disocierea (separarea) cromatidelor, începând de la centromer (care s-a divizat), astfel încât acum fiecare cromatidă este autonomă, individualizată, cu valoare de cromozom; - cromozomii fii (cromatidele) migrează sincron spre polii fusului de diviziune, cu centromerul spre poli şi braţele spre vechea placă ecuatorială; - cromozomii ating polii fusului, formând două grupe simetrice compacte, cu braţele tasate unele lângă altele; - rol motor în migrarea cromozomilor îl are centromerul, dar ei se mişcă datorită scurtării filamentelor fusoriale cromozomice.

Telofaza: - se formează cei doi nuclei fii, tot cu număr dublu de cromozomi, dar aceştia din urmă sunt monocromatidici; - cromozomii se despiralizează, rezultând o nouă reţea cromatică; - ia naştere nucleolul, lângă o zonă specială heterocromatică, numită nucleolară, a unor cromozomi cu satelit, organizatori de nucleol; - se formeză membrana nucleară, din fragmente ale membranei iniţiale, care au fost antrenate spre cei doi poli ai fusului de diviziune şi pe seama RE.

2. Citocineza începe la sfârşitul anafazei sau la începutul telofazei. La cormofite, mici vezicule golgiene, bogate în glucide, protide şi lipide, se dispun la

ecuatorul fusului de diviziune, cresc, confluează (exceptând locurile ce corespund punctuaţiilor primare, pe unde trec plasmodesmele) şi astfel se organizează fragmoplastul sau placa celulară. Fragmoplastul se întinde treptat centrifugal spre peretele celulei iniţiale, intrată în diviziune, pentru a forma lamela mediană dintre cele două celule fiice. În paralel, fusul de diviziune se dezorganizează, după ce şi filamentele sale participaseră la formarea lamelei mediane. Fiecare din cele două citoplasme sintetizează câte un perete primar şi astfel sunt separate cele două celule- fiice, în care s-au repartizat mai mult sau mai puţin egal diversele organite.

43

n

ncl

cr

fg

c. m

Fig. 42 – Fazele mitozei: a – d – profaza, e – g – metafaza, h – anafaza, i,j – telofaza, k, l – citocineza: c. f – celule fiice, c. m – celula mamă, cr – cromozomi, fg – fragmoplast, n – nucleu, ncl - nucleol

44

Figura 43 – Fazele mitozei

3. 2. Meioza (diviziunea reducţională) Fecundaţia şi meioza apar ca două mecanisme compensatoare: fecundaţia dublează

numărul de cromozomi, iar meioza îi reduce la jumătate. La covârşitoarea majoritate a plantelor, meioza precede formarea sporilor. (fig. 44)

Meioza cuprinde două diviziuni succesive: mitoza reducţională sau heterotipică (un nucleu 2n dă doi nuclei n) şi mitoza ecvaţională sau homeotipică (cei doi nuclei n dau patru nuclei n).

Aşadar, meioza are loc la formarea celulelor de reproducere. Mitoza reducţională Profaza I durează câteva zile şi cuprinde mai multe subfaze: - leptoten: cromozomii sunt filamente lungi, foarte fine, sinuoase, cu cromomere vizibile;

deşi s-au format cele două cromatide, nu este vizibil clivajul; - zigoten: cromozomii sunt tot filamente lungi, dar împerecheate; cromozomii omologi,

paterni şi materni, se apropie şi se unesc doi câte doi, fenomen numit sinapsă, ce

INTERFAZA

PROFAZA

METAFAZA

ANAFAZA

TELOFAZA

45

conduce la formarea de bivalenţi; cromatidele sunt separate (în fiecare din cei doi cromozomi ai bivalentului) de o structură numită sinapton;

Figura 44 - Fazele meiozei:Profaza I: 1 – leptoten, 2 – zigoten, 3 – pachiten, 4 – diacineza, 5 – Metafaza I, 6 – Anafaza I, 7, 8 – Telofaza I, 9 – diadă, 10 – Metafaza II, 11 – Telofaza II, 12, 13 – tetrada

46

- pachiten: cromozomii perechi sunt mai scurţi şi devin mai groşi prin spiralizare unul în

jurul altuia; clivajul apare vizibil la extremităţi; - diploten: clivajul este vizibil, cromozomii din fiecare bivalent tind să se separe, dar

cromatidele rămân ataşate în mai multe porţiuni numite chiasme; aşadar, fiecare bivalent are patru cromatide, dar numai doi centromeri;

- diacineza: se accentuează spiralizarea, cromozomii devenind foarte scurţi şi groşi; cromozomii omologi din fiecare bivalent se separă şi la nivelul chiasmelor are loc fenomenul de crossing-over (schimb de gene); acum dispar nucleolul şi membrana nucleară, începe să se formeze fusul de diviziune.

Metafaza I: - se termină de format fusul de diviziune; - perechile de cromozomi (bivalenţii clivaţi) se dispun în planul ecuatorial al celulei, cu centromerii de o parte şi de alta a planului ecuatorial. Anafaza I: - disocierea anafazică separă cromozomi întregi (clivaţi în cele două cromatide) şi nu cromatide ca în mitoza ecvaţională; - rezultă două loturi de cromozomi bicromatidici care migrează spre poli. Telofaza I: - cromozomii bicromatidici s-au regrupat la cei doi poli ai fusului de diviziune; -

se formează nucleolul şi anvelopa nucleară. Uneori se formează peretele dintre cele două celule-fiice, deci are loc citocineza. Nu se mai

observă interfaza, deci nu are loc replicarea ADN.

Mitoza ecvaţională Profaza II: - este scurtă; - cromozomii nu mai suferă clivajul longitudinal. Metafaza II: cromozomii se inseră cu centromerul la ecuatorul fusului de diviziune (cele

două fuse se dispun perpendicular pe fusul primei mitoze). Anafaza II: disocierea anafazică separă cromatide, care migrează spre cei doi poli. Telofaza II: - are loc regruparea cromozomilor monocromatidici la polii fusului de diviziune;

- se formează pereţi între celule, rezultând o tetradă de spori, mai rar gameţi; - împreună, cele două telofaze reconstiuie patru nuclei haploizi; - se formează nucleolul şi anvelopa nuleară; - cantitatea totală de ADN / nucleu este egală cu jumătate din cea a unui nucleu somatic la sfârşitul mitozei.

La monocotiledonate, citocineza este succesivă, în sensul că după fiecare telofază se edifică câte un perete între nucleii nou formţti. La dicotiledonate, citocineza este simultană, în sensul că pereţii se constituie abia după telofaza II .

UNITATEA DE INVĂŢARE 3 – Incluziunile celulare

Vacuolele provin fie din dilatările locale ale membranelor RE, fie din diviziunea celor preexistente. Sunt incluziuni “inerte” apoase, prezente în citoplasmă; ele nu efectuează transformări metabolice şi sunt limitate de tonoplast. Pot fi colorate natural atunci când conţin antociani sau flavone, ori artificial cu coloranţi selectivi de tipul roşului neutru şi albastrului de crezil. În celulele tinere (meristematice) din apexurile radicular şi caulinar vacuolele sunt numeroase, dar foarte mici; pe măsură ce procesul de diferenţiere avansează, vacuolele confluează, ajungând ca în celula adultă să existe o singură vacuolă foarte mare, care ocupă circa 90% din volumul celular (fig. 45). Conţinutul vacuolar este o soluţie de compoziţie complexă, a cărei natură chimică şi concentraţie sunt foarte variabile în funcţie de specie, tip celular şi stare fiziologică. Compuşii încorporaţi în vacuole pot fi grupaţi în două categorii: 1. compuşi intermediari ai metabolismului celular: acizii carboxilici (tartric, izocitric, malic,

ascorbic, malonic, oxalic – ultimii doi sunt foarte toxici şi inhibitori de enzime, transferul lor în vacuolă fiind un procedeu de eliminare şi detoxificare) răspunzători de pH-ul conţinutului vacuolar; glucide (zaharoză la trestia de zahar şi sfeclă; inulină şi fructozane îndeosebi la asteracee, campanulacee, liliacee); acizi aminici şi proteine (care sunt transferaţi în vacuole

dupa sinteză de către polizomii citoplasmici).

47

2. compuşi finali ai metabolismului celular: cumarina (compus fenolic volatil foarte răspândit la

plante, foarte toxic, perturbând diviziunea celulară şi creşterea; la leguminoasele furajere, prin transformări bacteriene dă dicumarolul, anticoagulant, responsabil de accidentele hemoragice ale vitelor); compuşi cianogenetici (acidul cianhidric, un inhibitor al respiraţiei); pigmenţii flavonoizi (exclusiv vegetali, semnale atractive esenţiale pentru polenizatori); taninurile

(inhibitori ai enzimelor; conferă astringenţă fructelor; oferă protecţie organelor vegetale contra agenţilor patogeni); alcaloizii (cu proprietăţi farmacodinamice foarte variate).

Figura 45 – Evolutia aparatului vacuolar

Celulă

tânărăCelulă diferenţiatăCelulă

tânărăCelulă diferenţiată

vacuolavacuola

Figura 46 – Celula diferentiata cu

vacuola mare, centrala

48

Aparatul vacuolar al celulelor din embrion şi acela din celulele albumenului are un comportament particular. În ovulele care se transformă în seminţe, celulele au vacuole mari, hidratate; în cursul maturării seminţelor, vacuolele se deshidratează şi se fragmentează, în acelaşi timp acumulâdu-se o mare cantitate de proteine. La sfârşitul evoluţiei lor, vacuolele vor conţine proteina precipitată (ne referim la granulele de aleuroăa , care pot fi simple sau compuse, în ultimul

caz proteina fiind organizată sub forma unui cristaloid însoţit de o parte neproteică numită globoid). Funcţiile vacuolei: - constituie pentru celulă principala sa rezervă de apă, compus indispensabil

multiplelor reacţii de biosinteză: - acumulează substanţe de rezervă sau deşeuri toxice; - contribuie la creşterea celulară; - exercită presiune asupra peretelui celular extensibil şi elastic, care se întinde (starea de turgescenţă celulară, care implică şi fenomene osmotice).

Incluziuni inerte solide Granulele de amidon. În timpul transformării unui leucoplast în amiloplast, amidonul apare sub

forma unei mici granule refringente în centrul plastidei, unde stroma s-a rarefiat. Granula de amidon creşte prin pături succesive dispuse în jurul unui punct central numit hil; acesta poate fi

centric (la grâu) sau excentric (la cartof), simplu (la cartof) sau ramificat (la fasole, porumb), în jurul lui distingându-se striuri concentrice, alternând unele clare (corespund zonelor puternic hidratate, bogate in amiloză, formate ziua) cu altele întunecate (corespunzând păturilor mai dense, bogate în amilopectină, mai puţin hidratate, depuse în timpul nopţii). La cartof întâlnim granule de amidon simple, compuse şi semicompuse; la fasole granulele sunt numai simple; la orez şi ovăz sunt semicompuse şi compuse. Amidonul poate fi evidenţiat cu soluţie Lugol (pe bază de iod), care coloreaăa amiloza în albastru deschis şi amilopectina în albastru deschis-violet.

Figura 47 – Granula de amidon – se observa striurile de crescere Granulele de aleuroă. Anumite vacuole se deshidratează, în cursul maturării seminţelor,

reducându-se la o granulă proteică solidă. Granula de aleuronă este formată dintr-o masă proteică fundamentală omogenă, ce conţine sulf şi acid fosforic, în care se distinge uneori un cristaloid proteic (la in, ricin) şi unul sau mai mulţi globoizi (formaţi din fitat de calciu şi magneziu; la unele fabacee şi ricin). Granulele pot fi simple (ca la fasole, numai cu proteină amorfă) şi compuse (ca la ricin, când există şi cristaloid şi globoid).

Cristalele minerale provin din săruri ale acizilor minerali, depuse în vacuolă: sulfatul de cupru (la alga Closterium), clorura de sodiu (la plantele de sărătură), diferite ioduri (la algele brune marine Fucus, Laminaria). Cristalele organice sunt de oxalat de calciu: acidul oxalic, sintetizat în

timpul fotosintezei, este toxic pentru plantă şi depozitat în vacuolă; el devine inofensiv prin neutralizarea cu calciu; oxalatul de calciu poate fi sub formă de nisip (ca la solanacee) sau agregat în cristale simple şi macle (ca la usturoi, ceapă, trifoi), cristale aciculare sau pachete de cristale aciculare numite rafide (ca la viţa-de-vie) sau ursini (ca la rosacee, betulacee, fagacee).

49

Figura 48 – Granule de amidon de la cartof – observatie in lumina polarizata Sferocristalele de inulină. Inulina este un polizaharid ce se află în stare de soluţie coloidală în

vacuolă. Este caracteristică îndeosebi organelor subterane cu parenchimuri de rezervă ale asteraceelor şi campanulaceelor. Alcoolul etilic absolut, dar şi glicerolul determină ieşirea inulinei din vacuolă şi precipitarea acesteia sub formă de sferocristale, care se dezvoltă adesea în contact

cu pereţii, deoarece structura celulelor este atunci profund alterată.

50

CITOLOGIE VEGETALA

Suport pentru Lucrari practice anul I IDD

Specializarea Biologie

Lector. Dr. Irina Neta Gostin

51

CUPRINS 1. Tehnica microscopica

1.1.Microscopul fotonic binocular 1.2.Obţinerea preparatelor microscopice Testul 1 1.3. Microscopul electronic Pregătirea probelor pentru observarea la microscopul electronic cu transmisie Testul 2 2. Constituenţii protoplasmatici (partea vie a celulei) 2.1.Celula neclorofiliană Testul 3 2.2. Celula clorofiliană 2.3. Plastidomul celular Testul 4 Testul 5 Testul 6 2.4. Mitocondriile 2.5. Nucleul Testul 7 3. Constituenţi neprotoplasmatici (nevii) ai celulei (I) 3.1. Vacuomul celular (incluziuni apoase) 3.2. Incluziuni solide (ergastice) Testul 8 3.3. Peretele celular Testul 9 3.4. Modificări secundare al peretelui celular 4. Diviziunea celulară Mitoza Testul 11 4.2. Meioza Testul 12 Diferentierea si dediferentierea celulara

Testul 13 Rezultatele testelor de autocontrol

Bibliografie selectiva

52

1. Tehnica microscopica 1.1. Microscopul fotonic binocular

Studiul structurii celulelor şi organelor plantelor nu se poate efectua fără ajutorul unor aparate ce măresc de zeci, sute sau chiar mii de ori obiectul de analizat. Cel mai utilizat aparat de acest tip este microscopul fotonic care, folosind ca sursă lumina poate mări de până la maxim 2000 de ori. Puterea de mărire a microscopului este limitată de puterea de separare sau de rezoluţie a acestuia. Datorită lungimii mari de undă a fotonului distanţa minimă dintre două puncte care pot fi observate distinct la un microscop fotonic este de maxim 0,2 micrometri. Microscopul este alcătuit din două părţi distincte: partea mecanică şi partea optică (fig. 1). Partea mecanică este alcătuită din picior (talpă), coloană, dispozitivul de punere la punct a imaginii (format din viza macrometrică şi viza micrometrică), tubul optic, măsuţa (platina) microscopului şi revolverul. Piciorul (talpa) este masiv şi are rol în stabilitatea microscopului. În acesta este încorporată şi sursa de lumină. Coloana menţine solidare diferitele părţi ale microscopului şi serveşte pentru transportul

acestuia. Dispozitivul de punere la punct a imaginii este încorporat în coloană şi este format din două şuruburi ce permit mişcarea rapidă (viza macrometrică) sau foarte lentă (viza micrometrică) pe verticală a măsuţei (platinei). Tubul optic poartă la extremitatea superioară ocularele şi la cea inferioară revolverul cu obiective. Măsuţa (platina) microscopului serveşte drept suport preparatului. În partea centrală prezintă un orificiu eliptic prin care trece lumina spre lamă. Pe măsuţă se află clemele cu care se fixează preparatul şi un dispozitiv cu ajutorul căruia acesta poate fi deplasat dreapta-stânga şi faţă-spate. Revolverul port – obiectiv este prevăzut cu lăcaşuri în care se fixează obiectivele cu putere de mărire diferite. Prin rotirea revolverului obiectivele sunt aduse, pe rând, în câmpul vizual. Partea optică este formată

din sursa de lumină, condensator, oglindă, oculare şi obiective. Sursa de lumină este localizată în

talpa microscopului şi este reprezentată

de un bec de 6 V şi 15 W. Alimentarea de la reţeaua de curent electric se face prin

intermediul unui transformator. Condensatorul este situat sub măsuţa microscopului şi este alcătuit dintr-un

sistem de lentile ce au rolul de a proiecta în preparat lumina provenită de la sursă. Sub condensator de află o diafragmă, ce permite limitarea câmpului luminat; diafragma se închide şi se deschide cu ajutorul unei

Fig. 1 – Microscop fotonic (schemă): cd – condensator, fl –

fascicul luminos, lo – lentilă ocular, m – masa, ma – macroviza,

mi – microviza, ob – obiectiv, og – oglinda, sl – sursa de lumină,

st – stativ, tb – tubul microscopului

53

manete situate în plan orizontal. Condensatorul se poate apropia sau depărta de preparat datorită unui

mecanism montat pe coloana microscopului.

Oglinda este mobilă, aşezată sub condensator, având o faţă concavă – convergentă, iar alta plană.

Ocularele sunt localizate la extremitatea superioară a tubului optic. Un ocular este alcătuit din două lentile: una superioară (oculară) şi una inferioară (colectoare), prinse într-o montură metalică. Puterea de mărire a ocularelor este de 5x, 7x, 10x, 15x sau 20x. Uneori, unu l din oculare poate avea montat în interior un ac indicator, cu ajutorul căruia se poate marca un detaliu din preparat. Pe tubul ocular stâng este prevăzut inelul dioptriilor, ce are rolul de a corecta ametropia ochiului.

Obiectivele sunt alcătuite dintr-un sistem de lentile dispuse într-o montură metalică. Cea situată spre preparat se numeşte lentilă frontală. Obiectivele, cu putere de mărire diferită (4x, 10x, 20x, 40x şi 100x – acesta din urmă se foloseşte cu imersie), sunt montate pe revolver.

Puterea de mărire a microscopului este dată de puterea de mărire a ocularelor înmulţită cu puterea de mărire a obiectivului la care se fac observaţiile. De exemplu, dacă utilizăm oculare de 10 x şi obiectivul de 4x, imaginea va fi mărită de 40 de ori. Dacă se folosesc oculare de 10x şi obiectivul de 40x, ordinul de mărire va fi de 400 de ori. Microtomul rotativ – În acest caz cuţitul este fixat (imobil); portobiectul culisează pe verticală cu ajutorul unei roţi cu manivelă care se învârteşte. Piesa principală a microtomului este o roată dinţată, în centrul căreia este fixat un şurub cu pas mic. Avansul roţii dinţate cu un dinte imprimă şurubului un avans de 1 micrometru. Şurubul împinge, cu numărul de micrometri doriţi (fixaţi în prealabil pe o rozetă gradată), piesa în care este fixat portobiectul. Microtomul de mână – Este cel mai simplu instrument de secţionat uniform materialul vegetal. Pentru secţionare se folosesc brice cu lama plan concavă sau chiar lame de ras. Microtomul este alcătuit dintr-un tub metalic prevăzut la partea superioară cu o placă circulară fixă, pe care alunecă briciul în plan orizontal. La partea inferioară se află un şurub care acţionează o tijă metalică în interiorul tubului. Materialul de secţionat se include în măduvă de soc şi apo i în tubul metalic, unde trebuie să aibă o poziţie fixă. Prin învârtirea şurubului, materialul este ridicat şi se efectuează secţiunile care se colectează într-o sticlă de ceas cu apă. Briciul botanic – Este cel mai utilizat instrument pentru efectuarea secţiunilor într-un laborator de anatomie vegetală. Lama briciului anatomic este plană pe ambele feţe sau dreaptă pe o faţă şi concavă pe cealaltă. În lipsa briciului se pot folosi lame de ras neutilizate. Lama portobiect - Este o plăcuţă de sticlă dreptunghiulară, lungă de 76-80 mm, lată de 26 mm şi groasă de 1 mm. Este transparentă, cu marginile şlefuite şi suprafeţe perfect plane şi netede. Este folosită ca suport pentru secţiunile care urmează a fi analizate la microscop. Lamela - Spre deosebire de lamă, este mult mai mică şi mai fină (0,13 – 0, 19 mm grosime), de dimensiuni diferite (15/15 mm, 18/18 mm, 22/22 mm, 24/24 mm, 25/50 mm). Lamele şi lamelele utilizate trebuie să fie foarte curate, de aceea se degresează în prealabil cu alcool etilic şi se şterg cu un tifon curat. Pensele – Au forme şi mărimi diferite şi se utilizează pentru manevrarea materialului vegetal. Cel mai des folosite sunt cele cu vârful ascuţit şi cu vârful curbat. Acele metalice – Sub această denumire sunt cunoscute mai multe tipuri de ace, dintre care amintim:

- acul spatulat, cu vârful lăţit, folosit pentru manevrarea secţiunilor ; - acul simplu, cu vârf ascuţit, folosit pentru etalarea secţiunilor pe lamă, perforarea

materialelor vegetale etc. Obiecte de sticlă folosite în laboratorul de anatomie vegetală - Sunt pipete, baghete,

sticle de ceas, cristalizoare, pahare Borel, Vase Erlenmayer, Vase Berzelius, cutii Petri etc.

54

1.2. Obţinerea preparatelor microscopice

Pentru observarea structurii anatomice a materialul vegetal, acesta trebuie prelucrat în vederea obţinerii unor secţiuni suficient de subţiri pentru ca lumina să poată trece prin ele în vederea obţinerii unei imagini clare. Vom prezenta pe scurt etapele realizării preparatelor microscopice. 1. Fixarea are rolul de a omorî aproape instantaneu celulele materialului de analizat, fără ca

structura sa să fie afectată. Fixatorii şi amestecurile fixatoare folosite în laboratorul de citologie şi anatomie vegetală sunt foarte diverşi. Cel mai frecvent este utilizat a lcoolul etilic 70%, care serveşte şi drept conservant. Materialul vegetal fixat în alcool etilic se pretează pentru secţionarea manuală, cu ajutorul briciului botanic. Pentru includerea în parafină de foloseşte drept fixator un amestec alcătuit din alcool etilic 70%: formaldehidă 40%: acid acetic glacial, în proporţie de 90:5:5.

2. Conservarea se realizează în alcool etilic de 70% sau în amestec de alcool şi formol. 3. Realizarea secţiunilor se poate face fie cu ajutorul microtomului de mână şi a briciului

botanic, materialul fiind imobilizat în măduvă de soc, fie cu ajutorul microtomului rotativ, după ce materialul a fost impregnat în parafină, fie cu ajutorul criomicrotomului.

a. secţionarea manuală - pentru obţinerea de secţiuni transversale, materialul vegetal se taie în fragmente

de 1 cm lungime şi 0,5 cm lăţime (dacă este vorba de limbul foliar). Tulpinile şi rădăcinile groase se taie în jumătăţi sau în sferturi. Din două bucăţi de măduvă de soc (de 1 cm lungime) se potrivesc două jumătăţi care să încapă fix în orificiul microtomului. Între acestea se fixează materialul vegetal în poziţie perfect verticală şi se introduc împreună în microtom. Cu autorul şurubului microtomului, proba este ridicată puţin câte puţin deasupra nivelului deschiderii acestuia, iar cu ajutorul briciului se efectuează secţiuni. Briciul trebuie să fie ţinut paralel cu materialul de secţionat, iar mişcarea trebuie să fie continuă şi repetată. Secţiunile se colectează într-o sticlă de ceas în care s-a pus puţină apă. Se îndepărtează fragmentele de măduvă de soc care plutesc, păstrându-se secţiunile care cad la fundul vasului.

- Pentru obţinerea de secţiuni longitudinale (tangenţiale sau radiare proba se va orienta cu axul lung paralel cu direcţia de tăiere a briciului.

b. Secţionarea materialului inclus în parafină. Pentru aceasta proba de analizat (ale cărei dimensiuni nu trebuie să depăşească 1 cm3) trebuie prelucrată în vederea eliminării apei din celulele sale şi înlocuirea acesteia cu parafină. Se parcurg următoarele etape:

- deshidratarea – se face în serii crescânde de alcool etilic de 70%, 80% 90% şi

alcool absolut (trei băi). Fiecare baie durează între 30 minute şi 2 ore, în funcţie de mărimea şi consistenţa probelor;

- clarificarea - se face cu xilen sau cloroform. Probele se introduc în băi succesive formate din amestecuri xilen: alcool etilic absolut în proporţii de 1:3, 1:1, 3:1, până ce cad la fundul vasului şi apoi în xilen pur (două băi), unde se pot lăsa peste noapte;

- impregnarea cu parafină - se realizează în termostat la 560 – 62 0C, funcţie de

punctul de topire a parafinei. Pentru obţinerea unor secţiuni foarte subţiri se recomandă folosirea unei parafine cu punct de topire mai ridicat, iar pentru materialele fragile se utilizează o parafină cu un punct de topire mai scăzut. Cele mai bune rezultate se obţin cu Paraplast, o parafină îmbunătăţită cu monomeri, ce are avantajul de a asigura o infiltrare optimă la un punct de topire scăzut. Probele se infiltrează mai întâi într-un amestec de parafină curată şi xilen 1:1, iar apoi în parafină pură. În cazul materialelor foarte fragile, timpul total de includere nu trebuie să depăşească 2-3 ore, în timp ce probele mai rezistente pot fi ţinute în termostat până la 12 – 20 de ore;

- confecţionarea blocurilor – o tăviţă de porţelan se unge cu glicerină anhidră, iar

apoi se umple cu parafină curată. Probele se aranjează în poziţia dorită, iar parafina se solidifică la temperatura camerei. Din blocul astfel obţinut se

55

fasonează mai multe blocuri mai mici, fiecare conţinând câte o probă de analizat;

- secţionarea şi lipirea secţiunilor pe lame – secţionarea se realizează cu ajutorul microtomului rotativ. Blocul de parafină se lipeşte de suportul port – obiect cu puţină parafină topită. Secţiunile trebuie să aibă grosimi cuprinse între 5 şi 20 micrometri, funcţie de structura analizată. Se obţin astfel secţiuni în serie. Panglicile de secţiuni se pun pe lame curate, care au fost unse în prealabil cu albumină Mayer în puţină apă. Întinderea se face încălzind uniform lama pe placa şofantă, având grijă ca parafina să nu se topească. Lamele se ţin la uscat câteva zile, într-un loc ferit de praf, la temperatura camerei.

c. Secţionarea cu ajutorul criomicrotomului – proba de secţionat se scoate din timp din alcoolul în care a fost conservată şi se spală în mai multe băi de apă (minim 1 oră) pentru hidratare, ce favorizează îngheţarea. Dacă în probă rămân urme de alcool, acesta acţionează ca un antigel, iar gheaţa nu se formează în anumite zone. Proba trebuie să aibă 5 –7 mm lungime şi până la 10 mm2 suprafaţă de secţionare. Se fixează temperatura între –28 şi -32 0C, iar când se indică 00C proba se fixează de suport cu o picătură de apă. Când temperatura s-a stabilizat se mai aşteaptă 5 minute şi se începe secţionarea. Cuţitele folosite sunt confecţionate dintr-un oţel special, fiind mai dure decât cele cu care se secţionează blocurile de parafină. Secţiunile, cu grosimi de 20 – 40 micrometri, se culeg cu un penson de la gura cuţitului şi se pun într-o sticlă de ceas cu apă. Această metodă este recomandabilă pentru probele dure, ce conţin mult ţesut lignificat.

4. Colorarea se realizează diferit, funcţie de scopul urmărit şi de modul în care s-a făcut secţionarea. Cele mai frecvente tipuri de coloraţie folosite în anatomia vegetală sunt:

a. Coloraţia dublă cu verde iod şi roşu carmin alaunat. Verdele iod colorează în verde – albăstrui lemnul, sclerenchimul, suberul (celule cu pereţi celulari modificaţi chimic secundar) şi cuticula, iar roşul carmin colorează în roz parenchimurile, liberul, colenchimul (celule cu pereţii celulari celulozo-pectici). Acest tip de coloraţie este folosit pentru secţiunile obţinute manual.

b. Coloraţia cu fast – green şi safranină. Fast – green colorează în albastru celulele cu pereţi subţiri, celulozici, iar safranina în roşu celulele cu pereţi lignificaţi, suberificaţi sau cutinizaţi. Se recomandă pentru obiectele împarafinate sau care au fost secţionate la criomicrotom.

c. Coloraţii speciale (de identificare) – cu roşu Sudan III sau cu reactiv Chodat (pentru substanţele grase), cu sulfat de anilină sau fluroglucină şi acid clorhidric (pentru evidenţierea ligninei), cu clorură ferică (pentru identificarea taninului), cu hematoxilină (pentru evidenţierea cromozomilor) ş.a.

5. Efectuarea preparatelor - în funcţie de durabilitatea lor se împart în: a. Preparate provizorii – când secţiunile se analizează pe loc, într-o picătură de apă. Ele

durează câteva ore, apoi apa se evaporă şi secţiunile se usucă. b. Preparate permanente – pot fi păstrate câţiva ani sau câteva zeci de ani. Secţiunile se

includ în glicero-gelatină direct din apă (mediu hidrofil – se recomandă pentru secţiunile efectuate manual), sau în balsam de Canada, după o prealabilă deshidratare şi spălare cu xilen (mediu hidrofob – se recomandă pentru secţiunile obţinute în urma împarafinării sau la criomicrotom). Acestea din urmă, dacă deshidratarea se face complet, sunt practic indestructibile.

56

✎Test de autocontrol

1.3. Microscopul electronic

Invenţia microscopului electronic a fost posibila in urma unor studii experimentale si teoretice in fizica si inginerie. Principalul concept pe care microscopul electronic s-a format: electronii au unda asociata. Acesta a fost emis de catre fizicianul francez Luis Victor de Broglie in 1924. In 1927, ipoteza lui de Broglie a fost verificata experimental de către fizicienii americani Clinton J. Davisson si Lester H. Germer si independent de către fizicianul englez George Paget Thomson. In 1932 inginerii germani Max Knoll si Ernst Ruska construiesc primul microscop de transmisie electronica. In 1938 Ruska si inginerul german Bodo von Borries construiesc primul model al comercialului M.E.T. pentru Siemens-Halske Company din Berlin, Germania. Inginerul englez Charles Oatley a inventat M.E.S.-ul. Ernst Ruska a realizat primele experimente cu ajutorul microscopului electronic construit de el însuşi, primul de acest fel din lume, în care rolul razelor de lumină era îndeplinit de un fascicul de electroni ce traversau mai multe lentile electronice. Primul microscop electronic putea mări imaginea obiectelor doar de 400 de ori.

Se ştie ca puterea separatoare a instrumentelor optice este invers proporţionala cu lungimea de unda a radiaţiei utilizate. Microscoapele optice nu vor putea da imagini clare ale unor obiecte cu dimensiuni mai mici de circa 0,15 µm. Puterea separatoare a putut fi sensibil mărita cu ajutorul microscopului electronic, deoarece lungimea de unda a undei asociate electronului este mult mai mica decât a radiaţiilor vizibile sau ultraviolete utilizate de microscopul optic. Microscoapele pot doar sa mărească structuri care sunt mai mari decât lungimea undelor (unda luminoasa). Acestea pot obţine mult mai multa putere de mărire decât microscoapele standard ce folosesc lumina solara pentru ca electronii au lungime de unda asociata mai mica decât cea a lungimea de unda a luminii. Cea mai mare mărire posibila este de 2 000 X decât cea iniţiala. Microscoapele electronice moderne pot ajunge la măriri de aproximativ 1 000 000 X Din punct de vedere constructiv, microscopul electronic are o structura mult mai complexa decât microscopul optic. Totuşi, elementele componente principale ale microscopului electronic îndeplinesc aceleaşi funcţii ca si lentilele microscopului optic. Ele sunt magnetice sau electrice, după cum devierea fasciculului de electroni are loc intr-un câmp magnetic sau intr-un câmp electric. In cazul microscopului electronic, electronii pe toata traiectoria lor – de la sursa pana la imaginea finala - se deplasează in vid. Pentru ca imaginea electronica sa fie vizibila, este necesar ca aceasta sa fie transformata intr-una luminoasa. In acest scop, in planul imaginii finale se afla un ecran fluorescent. Microscopul electronic este folosit in diferite domenii de cercetare, dar una din utilizările curente este in domeniul cercetărilor medicale si biologice. Materialele biologice, in general, nu pot fi studiate sub forma vie, deoarece la o tensiune curenta de 30-50 000 V, timpul de expunere a probelor biologice in vid este destul de lung, ceea ce conduce la distrugerea ţesuturilor vii. In 1962 a fost pus la punct un microscop electronic pentru cercetările biologice pe material viu. La acest

TESTUL 1

1.Care este puterea maxima de mărire a unui microscop fotonic?

a. 400 ori

b. 1000 ori

c. 2000 ori

2. In ce soluţie se realizează cel mai frecvent fixarea materialului vegetal?

a. in alcool etilic 70%

b. in acid acetic glacial

c. in formaldehida

3. Care sunt etapele principale ale includerii materialului vegetal in parafina?

4. Enumeraţi cele mai utilizate tehnici de colorare

57

microscop se foloseşte o tensiune de 2 000 000 V, ceea ce conduce la micşorarea sensibila a timpului de expunere si deci si la o absorbţie mult mai mica a fasciculului de electroni in proba biologica. Ulterior s-au construit si alte microscoape protonice si ionice care au condus la măriri de 10 -15 ori mai mari decât cele obţinute cu microscopul electronic. Cu ajutorul microscopului ionic s-au obţinut fotografii clare ale poziţiilor atomilor in reţeaua cristalina. Microscopul electronic foloseşte electronii in loc de lumina zilei pentru a produce imagini mărite ale unor obiectelor. Oamenii de ştiinţa folosesc microscopul electronic in diferite domenii de cercetare incluzând medicina, biologie, chimie, metalurgie, entomologie (studiul insectelor) si FIZICA. Inca din 1930 când a fost folosit pentru prima data microscopul electronic a revoluţionat studiul structurilor microscopice si al suprafeţelor.

1.4. Pregătirea probelor pentru observarea la microscopul electronic cu transmisie Fixarea dublă se realizează în glutaraldehidă 4% (2 ore), spălare cu tampon fosfat şi

postfixare cu tetraoxid de osmiu 2% (2 ore). Deshidratarea se face în băi succesive de alcool etilic (350, 500, 700, 900, 950, câte 15

minute şi alcool absolut – de trei ori, câte 20 minute), urmată de trei băi de propilenoxid şi impregnarea în răşină sintetică de tip Epon 812 (2 zile).

Polimerizarea blocurilor se face în termostat la 600, iar secţionarea la ultramicrotom, folosind cuţite de sticlă. Secţiunile semifine se preiau pe lame de sticlă, colorate cu albastru de toluidină şi analizate la microscopul fotonic, iar cele fine sunt depuse pe grile de 400 Mesh, contrastate cu citrat de plumb şi acetat de uranil şi analizate la microscopul electronic cu transmisie.

✎Test de autocontrol

2. Constituenţii protoplasmatici (partea vie a celulei)

Toate organismele vii sunt alcătuite din celule. Acestea reprezintă unităţile de bază morfo-funcţionale ale lumii vii.

Celula a fost descoperită de Robert Hook în 1665 care făcea studii pe tulpini de plută folosind microscopul. Acesta a observat că materialul dat a fost împărţit în mai multe compartimente, egale între dânsele pe care le-a numit celule. Antonie van Leeuwenhoek a observat primul organismele unicelulare într-o picătură de apă, folosind microscopul. Teoria celulară a fost enunţată pentru prima dată de M. Schleiden şi T. Schwann în 1839. În 1858, Rudolf Virchow emite teoria sa, Omnis cellula e cellula, potrivit căreia celulele apar în urma diviziunii celulare.

Celulele vegetale şi celulele animale au un plan de organizare comun, însă prezintă şi unele organite proprii, care le individualizează şi care le conferă însuşiri fundamental diferite. Celulele vegetale au la periferie un perete scheletic, celulozo-pectic (se numesc dermatoplaste), spre deosebire de celulele animale şi foarte puţine celule vegetale, la care acesta lipseşte (se

TESTUL 2

1. De ce la microscopul electronic se pot vedea obiecte mult mai mici decât la

microscopul fotonic?

2. Care este sursa pentru obtinerea imaginilor utilizata in microscopia electronica?

3. Cu ce se realizeaza fixarea probelor ce urmează a fi analizate la microscopul

electronic cu transmisie?

a. cu alcool etilic 70%

b. cu glutaraldehida

c. cu glutaraldehida si tetraoxid de osmiu

58

numesc gimnoplaste). Celulele vegetale prezintă, de asemenea, vacuole şi cloroplaste, care lipsesc la celulele animale.

2. 1. Celula neclorofiliană – epiderma superioară (internă) a frunzei (tecii) cărnoase din bulbul de ceapă - Allium cepa fam. Liliaceae. Bulbul de ceapă este o tulpină subterană metamorfozată; pe discul tulpinal se prind numeroase teci

cărnoase ce se acoperă complet unele pe altele şi care reprezintă bazele frunzelor verzi, fistuloase, comestibile de la ceapă. Pentru observaţii se utilizează fragmente din epiderma superioară (internă) a unei

astfel de teci cărnoase.

Pentru a observa celula vie, materialul vegetal, proaspăt detaşat din bulb, se observă într-o picătură de soluţie Ringer.

La un obiectiv mic, epiderma apare formată din celule poligonal - alungite, cu pereţii laterali drepţi. Fiecare celulă prezintă un nucleu situat central (de formă circulară) sau parietal (de formă lenticulară) (fig. 2). La un obiectiv mai puternic se observă peretele scheletic, celulozo-pectic, ce delimitează fiecare celulă. Între două celule vecine este vizibilă lamela mediană, mai închisă la culoare; ea

reprezintă ”cimentul de legătură” dintre acestea. Citoplasma apare fin granulată, fiind împinsă în poziţie parietală de o vacuolă mare ce ocupă centrul celulei. Mişcările citoplasmei se observă datorită organitelor din aceasta. Membrana ce delimitează vacuola de citoplasmă se numeşte tonoplast. Plasmalema (membrana ce delimitează celula) nu poate fi observată deoarece este alipită de peretele celular. Ea va fi evidenţiată prin metode speciale (plasmoliza celulei).

✎Test de autocontrol

APLICATIE

PRACTICA

Fig. 2 – Observarea

celulei neclorofiliene –în epiderma superioară

(internă) a frunzei (tecii)

cărnoase din bulbul de

ceapă - Allium cepa fam.

Liliaceae:

A – detaşarea

fragmentului de

epidermă pentru

observare; B – epiderma

văzută la un obiectiv mic; C – câteva celule

epidermice observate la

un obiectiv mare:

c.ep – celulă epidermică,

ep – epidermă, n –

nucleu, ncl – nucleol, p.c

– perete celular, v –

vacuolă

A.

B.

C.

c. ep

n

ncl

p.c

v

ep

TESTUL 3

1. Care sunt principalele particularitati in organizarea celulei vegetale?

2. Ce zona a celulei ocupa vacuola?

a. zona centrala

b. zona parietala

c. zona terminala

3. Cum se numeşte membrana care delimitează vacuola?

59

2. 2. Celula clorofiliană – celule din frunza de ciuma apelor – Elodea canadensis, fam. Hydrocharitaceae (fig. 3).

Planta este acvatică, submersă, iar frunzele sale sunt subţiri (formate doar din două straturi de celule, exceptând nervura mediană), de aceea pot fi observate la microscop prin transparenţă într-o picătură de apă. Celulele epidermice văzute de faţă au formă

dreptunghiulară, iar în citoplasma lor se observă numeroase cloroplaste mari, lenticulare. Dacă preparatul se ţine la

microscop şi se iluminează puternic 1-2 minute metabolismul

se accelerează, iar mişcările citoplasmei devin vizibile prin mişcarea cloroplastelor în jurul vacuolei (cicloza de rotaţie). Sensul mişcării este diferit într-o celulă faţă de celulele învecinate. Se recomandă ca efectuarea

observaţiilor să se facă în celulele alungite; situate în apropierea nervurii mediane, aici mişcarea are loc cu

viteză mai mare.

2. 3. Plastidomul celular

Cuprinde totalitatea plastidelor din celula vegetală. După tipul compuşilor pe care acestea le conţin se împart în plastide colorate (cloroplaste, cromoplaste) şi plastide incolore (amiloplaste, leucoplaste, oleoplaste). În funcţie de gradul de dezvoltare, plastidele se împart în proplastide (plastide tinere, nediferenţiate), plastide în curs de diferenţiere şi plastide mature (complet diferenţate). Stadiul de dezvoltare a plastidelor este strâns corelat cu stadiul de dezvoltare a celulei în care acestea se află. Proplastidele se găsesc numai în celulele embrionare şi meristematice, în timp ce p lastidele mature sunt prezente în celule complet diferenţiate.

a. Cloroplasele (plastidele verzi, cu rol în fotosinteză)

Cloroplastele sun plastide verzi, ce conţin un pigment numit clorofilă, care îndeplineşte un rol cheie în procesul de fotosinteză. Utilizând energia luminoasă, în cloroplaste are loc reducerea dioxidului de carbon la compuşi organici (glucide). Acest proces asigură autotrofia plantelor. Pe de altă parte, ele au capacitatea de a sintetiza proteine în stromă. Aceste două procese nu se pot desfăşura dacă nu există un schimb de metaboliţi între cloroplast şi citoplasma celulară.

Cloroplastele talofitelor se mai numesc cromatofori, au de regulă dimensiuni mari, o structură simplificată, ceea ce constituie un caracter de inferioritate. Cloroplastele cormofitelor sunt mult mai evoluate; forma lor este constantă, lenticular – discoidală, numărul lor într-o celulă fiind mare, variabil însă în funcţie de specie.

APLICATIE

PRACTICA

☞ RETINETI! Principalele elemente componente ale

cloroplastului la plantele superioare

Membrana externa

Stroma Granatilacoid Grana

Stromatilacoid

Membrana interna

60

Cromatoforul din celulele algei verzi (mătasea broaştei) – Spirogyra sp. fam.

Zygnemaceae (fig. 4) Talul algei este pluricelular, neramificat, uniseriat, format din celule alungite (prozenchimatice).

În fiecare celulă se află unul sau doi cromatofori în formă de panglică spiralată, cu marginile ondulate, pe care se află numeroşi corpi proteici (pirenoizi) sferici, înconjuraţi de granule de amidon. In centrul celulei se poate observa un nucleu sferic. Cloroplastele din celulele frunzei muşchiului de apă – Mnium undulatum

Frunzele de la muşchiul de apă sunt foarte subţiri, iar celulele sale pot fi observate prin transparenţă; acestea sunt izodiametrice, cu pereţi celulozici, uşor îngroşat. În interiorul celulelor

se observă citoplasma fin granulată, nucleul sferic, uşor refringent şi numeroase cloroplaste lenticulare, de culoare verde; acestea realizează procesul de fotosinteză şi conţin un pigment numit clorofilă.

Cloroplastele din celulele frunzei de ciuma apelor - Elodea canadensis fam. Hydrocharitaceae (vezi fig. 3)

Fig. 4 – Cromatoforul din celulele algei verzi

(mătasea broaştei) – Spirogyra sp. fam.

Zygnemaceae: cit – citoplasma, crm – cromatofor, n – nucleu, p. c – perete celular, pir

– pirenoid (orig.)

Fig. 5 - Cloroplastele din celulele frunzei muşchiului de apă – Mnium undulatum: A –

desprinderea unui fragment de frunză, B – celule epidermice cu cloroplaste: clp –

cloroplaste, frz – frunză, fr. Frz – fragment de frunză, p. c – perete celular, t – tulpină

A. B.

clp

p. c

frz fr. frz t

p. c

cit

n

crm

pir

61

Ciuma apelor este o plantă acvatică superioară, submersă. Frunzele sunt formate doar din două epiderme (superioară şi inferioară) şi cloroplastele din ele se observă prin transparenţă. Celulele prezintă o vacuolă centrală mare, citoplasmă parietală şi numeroase cloroplaste mari, sferice sau ovale, antrenate în mişcarea de cicloză.

Cloroplastele din frunza de stejar brumăriu – Quercus pedunculiflora, fam. Fagaceae (fig. 6).

Pe secţiuni transversale prin frunze proaspete cloroplastele au formă lenticulară, culoare verde şi sunt dispuse în poziţie parietală, fiind mai numeroase în celulele ţesutului palisadic (situat sub epiderma superioară), decât în cele ale ţesutului lacunos (situat sub epiderma inferioară).

✎Test de autocontrol

b. Cromoplastele (plastidele colorate, fără rol în fotosinteză). Sunt plastide colorate ce

conţin în special pigmenţi carotenoizi. Se găsesc în mezofilul unor petale, în epicarpul şi mezocarpul unor fructe, în parenchimul de depozitare al unor rădăcini, în tulpini şi în unele seminţe. Pigmenţii se află fie în stare dizolvată, în substanţe de natură lipidică, formând plastoglobuli, fie sub formă de cristale (licopenul şi carotenul). Cromoplastele provin din alte tipuri de plastide (din cloroplaste, leucoplaste sau proplastide).

Fig. 6 – Secţiune transversală prin frunza de stejar

brumăriu – Quercus pedunculiflora, fam. Fagaceae:

A – ansamblu, B – detaliu pentru observarea

dispunerii cloroplastelor: clp – cloroplaste, ep –

epidermă (i – inferioară, s – superioară, t – ţesut (lac

– lacunos, psd – palisadic

ep. s

t. psd

t. lac

ep. i

clp

TESTUL 4

3. Ce sunt proplastidele si unde se găsesc ele?

4. Ce forma are cromatoforul de la Spirogyra?

d. lenticulara

e. de panglica

f. stelata

5. In care dintre ţesuturile următoare cloroplastele se găsesc in număr mai mare?

a. tesutul asimilator palisadic

b. tesutul asimilator lacunos

c. tesutul aerifer

62

Cromoplastele din petalele florii de conduraş - Tropaeolum majus, fam. Tropaeolaceae (fig. 7 A).

Pe secţiuni transversale prin petală se observă cele două epiderme (superioară şi inferioară) formate din celule izodiametrice, cu peretele extern subţire, între care se află un mezofil omogen; în celulele acestuia se găsesc numeroase cromoplaste de culoare galbenă, de formă diferită.

Cromoplastele din celulele mezocarpului fructului de măceş - Rosa canina, fam. Rosaceae (fig. 7 B).

Câteva celule din mezocarpul fructului se etalează într-o picătură de apă; se pot observa cromoplastele de forma ovoidală, poligonală etc., de culoare galben-portocalie, datorită carotinelor şi xantofilelor. Ele sunt aglomerate mai ales în jurul nucleului.

Cromoplastele din celulele mezocarpului fructului de păducel - Crataegus monogyna, fam. Rosaceae (fig. 7 C).

Observaţiile se realizează pe celule izolate din mezocarp. La un obiectiv mic, celulele apar delimitate de peretele celulozic; în citoplasma fin granulată se pot observa formaţiuni sferice în care se află pete roşiatice. La un obiectiv mai mare se observă că acestea au formă diferită – bastonaşe, triunghiuri, ace; acestea sunt cristale de licopen, care la început au dimensiuni mici, iar apoi cresc şi pot străpunge anvelopa plastidială.

Cromoplastele din celulele mezocarpului fructului de tomate – Lycopersicon

esculentum, fam. Solanaceae (fig. 7 D).

Câteva celule din mezocarp se etalează pe o lamă într-o picătură de apă. Ele au formă ovală sau circulară şi prezintă un nucleu înconjurat de numeroase cromoplaste sferice sau ovale, de culoare roşie – portocalie. Pe măsura maturării fructului, carotina trece în izomerul său numit licopen, care cristalizează sub formă de cristale aciculare.

APLICATIE

PRACTICA

Fig. 7 – Cromoplaste: A - din petalele florii de conduraş -

Tropaeolum majus, fam. Tropaeolaceae, B - din celulele

mezocarpului fructului de măceş - Rosa canina, fam.

Rosaceae, C - din celulele mezocarpului fructului de

păducel - Crataegus monogyna, fam. Rosaceae, D - din

celulele mezocarpului fructului de tomate – Lycopersicon

esculentum, fam. Solanaceae: cit – citoplasmă, cr –

cromoplaste, mt – mitocondrii, n – nucleu, p. c – perete

celular, v – vacuolă

B. A.

C.

D.

p. c

cr

cr

n

v

v

v

n

cr

mt

cit

63

✎Test de autocontrol

c. Plastide incolore (leucoplaste)

Leucoplastele din celulele anexe ale stomatelor din epiderma frunzei de telegraf - Zebrina pendula, fam. Commelinaceae (fig. 8A).

Un fragment din epiderma inferioară a frunzei se montează între lamă şi lamelă într-o picătură de apă. La un obiectiv mic se observă celulele epidermice de formă poliedrică, celulele stomatice, reniforme dispuse faţă în faţă,

fiecare stomată fiind înconjurată de câte patru celule anexe. În celulele anexe se observă numeroşi corpusculi strălucitori aglomeraţi în jurul nucleului; aceştia sunt leucoplaste, plastide incolore cu rol în acumularea şi condensarea diferitor substanţe (glucide,lipide, proteine). Stroma lor nu conţine pigmenţi. Amiloplastele din celulele cotiledoanelor embrionului de stejar Quercus robur, fam. Fagaceae (fig. 8 B).

Prin cotiledoanele seminţei din ghinda de la stejar se fac secţiuni cât mai subţiri posibil, care se observă într-o picătură de apă, necolorate sau colorate cu o soluţie foarte diluată de iod în iodură de potasiu (Lugol). Celulele din mezofilul cotiledonului sunt izodiametrice, rotunjite şi conţin numeroase amiloplaste de formă ovoidală (ce pot ocupa până la 75 – 80% din volumul celulei). Amiloplastul este alcătuit dintr-o membrană dublă (anvelopă), stromă plastidială şi o granulă de amidon mare, cu hilul central, alungit; de multe ori granula de amidon ocupă întreg volumul plastidei. Oleoplastele din seminţele de bostan – Cucurbita pepo, fam. Cucurbitaceae (fig. 8 C). Oleoplastele sunt plastide în stroma cărora se acumulează o anumită cantitate de lipide. În oleoplastele tinere, lipidele apar sub forma unor plastoglobuli dispersaţi, iar la cele mature acestea fuzionează într-o picătură lipidică mare, ce împinge stroma la periferie. Secţiuni foarte fine prin endospermul seminţei de bostan se observă la microscop într-o picătură de apă. În celulele izodiametrice, oleoplastele apar sub forma unor picături refringente. Pentru identificarea lipidelor din componenţa oleoplastelor, secţiunile se colorează cu o soluţie de roşu Sudan III (colorant specific pentru substanţele grase). Pentru a accelera colorarea, lama se poate încălzi uşor la flacără. Picăturile lipidice se colorează în roşu – portocaliu.

APLICATIE

PRACTICA

TESTUL 5

1. Unde sunt localizate cromoplastele?

a. mezofilul unor petale

b. în epicarpul şi mezocarpul unor fructe

c. în parenchimul de depozitare al unor rădăcini

d. in frunze

2. Ce forma au si unde se găsesc localizate cromoplastele din fructul de maces?

3. Ce pigment conţin cromoplastele din fructul de la păducel si de la tomate?

64

✎Test de autocontrol

2. 4. Mitocondriile

Mitocondriile sunt organite complexe, prezente in celulele tuturor organismelor aerobe (oxibionte). Conţin numeroase enzime capabile de a degrada unele substanţe organice pana la dioxid de carbon si apa si de a pune in libertate o mare cantitate de energie. De aici si numele lor, sugestiv, de uzinele energetice ale celulei.

Mitocondriile au aspectul unor vezicule elongate, cu un contur neregulat, care se pot fragmenta sau , dimpotrivă, pot fuziona. Diametrul redus face dificila observarea lor “in vivo” la microscop. După o colorare adecvata (ex. cu soluţia Lugol sau verde de Janus) ele devin vizibile sub forma unor granule sau bastonaşe. Intr-o celula sunt numeroase mitocondrii;ansamblul lor formează condriomul celular.

TESTUL 6

1. Ce culoare au leucoplastele?

a. verzi

b. roşii – portocalii

c. sunt incolore

2. Unde sunt localizate amiloplastele din ghinda de stejar?

3. Ce coloraţie se utilizează pentru evidenţierea oleoplastelor?

C.

Fig. 8 - Plastide incolore (leucoplaste): A - Leucoplastele din celulele anexe ale stomatelor din

epiderma frunzei de telegraf - Zebrina pendula, fam.

Commelinaceae, B - Amiloplastele din celulele

cotiledoanelor embrionului de stejar Quercus robur,

fam. Fagaceae, C - Oleoplastele din seminţele de

bostan – Cucurbita pepo, fam. Cucurbitaceae: aml –

amiloplaste, c. a – celulă anexă, c.st – celulă

stomatică, n – nucleul, lc – leucoplaste, ost – ostiolă,

olp – oleoplaste

c. a

c. st

ost

lc

aml

olp

n

A. B.

65

2. 5. Nucleul Este cel mai important organit al celulei eucariote, fiind considerat centrul coordonator al

tuturor proceselor celulare vitale. La nivelul său este localizată cea mai mare parte a informaţiei genetice şi, ca urmare, are un rol esenţial în stocarea şi transmiterea informaţiilor ereditare la descendenţi, procese realizate prin intermediul cromozomilor.

Forma şi poziţia nucleului

Nucleul din celulele tecii cărnoase a frunzelor din

bulbul de ceapă - Allium cepa, fam. Liliaceae (formă lenticulară şi circulară) (vezi fig. 2).

Fragmente din epiderma superioară a tecii cărnoase din bulbul de ceapă se colorează cu verde de

metil acetic. Nucleii devin albaştri-verzui, iar restul constituenţilor rămân incolori. Celulele prezintă o vacuolă centrală mare, ce împinge citoplasma şi constituenţii acesteia, inclusiv nucleul, la periferie. În unele celule nucleul este situat central, având formă circulară (atunci când este localizat între tonoplast şi peretele extern al celulei epidermice). În altele, nucleul are o poziţie parietală şi formă lenticulară (când este situat între tonoplast şi unul din pereţii laterali ai celulei). Se observă că forma nucleului variază în funcţie de poziţia sa în celulă şi, deci, în funcţie de unghiul din care este observat. Nucleul din celulele stomatice ale frunzei de telegraf - Zebrina pendula, fam. Commelinaceae

(fig. 9 A).

Fragmente din epiderma inferioară a frunzei se colorează cu nigrosină. În celulele stomatice se observă nuclei de formă semilunară, de culoare gri închis sau neagră. Secţiunile transversale prin regiunea piliferă a rădăcinii de grâu se observă necolorate, într-o picătură de apă. În perii absorbanţi scurţi (foarte tineri) nucleul sferic se observă la baza lor, iar în cei lungi (maturi) nucleul este situat în poziţie subterminală, înconjurat de o masă densă de citoplasmă.

☞ RETINETI! Cum este alcătuita o mitocondrie!

APLICATIE

PRACTICA

x

66

✎Test de autocontrol

☞RETINETI! Principalele componente ale nucleului!

TESTUL 7

1. Care sunt principalele componente ale nucleului?

2. Ce forma are nucleul in celulele tecii cărnoase a bulbului de ceapa?

a. circulara

b. semilunara

c. lenticulara

3. Unde este localizat nucleul in perii absorbanţi ai rădăcinii?

Fig. 9 – Forma şi poziţia nucleului: A –

Nucleul semilunar din celulele stomatice

ale frunzei de telegraf - Zebrina pendula,

fam. Commelinaceae., B – Nucleul

fusiform din celulele parenchimului medular al tulpinii de tei - Tilia

tomentosa, fam. Tiliaceae, C - Nucleul în

poziţie subterminală din perii absorbanţi

ai rădăcinii de grâu – Triticum aestivum,

fam. Poaceae: c. a – celulă anexă, c. st –

celulă stomatică, c. t – celulă cu tanin, cit

– citoplasmă, n – nucleu, ost – ostiolă, p.

abs – păr absorbant

c. a

c. st

n

ost

c. t

p.

abs cit

n

n

A. B.

C.

Por nuclear

Ribozomi

Reticul

endoplasmic

Membrana externa

Membrana interna

Cromatina

Nucleol

67

3. Constituenţi neprotoplasmatici (nevii) ai celulei

3. 1. Vacuomul celular (incluziuni apoase)

Vacuomul (sistemul vacuolar) este foarte bine dezvoltat în celulele vegetale. Fiecare vacuolă este delimitată de o membrană simplă numită tonoplast. În celulele meristematice vacuolele sunt mici, nefiind observabile la microscopul fotonic. Celulele asimilatoare, celulele parenchimatice, celulele epidermice ş.a. au o vacuolă mare, centrală sau ma i multe vacuole mari ce ocupă până la 90% din volumul celular. Sucul vacuolar conţine în principal apă şi diferite substanţe în stare dizolvată. Rolul vacuolelor este de a interveni în schimburile de apă, ioni şi substanţe organice dintre celulă şi mediul extern.

Vacuola din celulele mezocarpului fructului de lemn câinesc - Lygustrum vulgare, fam. Oleaceae (fig. 10).

Câteva celule din mezocarpul fructului se observă într-o picătură de apă. Dacă fructul este bine copt, în unele dintre ele vacuola conţine antociani (coloranţi naturali) ce conferă vacuolei o culoare albastru deschis sau violet pal. În citoplasmă se observă şi câteva cloroplaste mici, de culoare verde, precum şi nucleul, uşor refringent.

Coloraţia vitală a vacuolei

Se folosesc fragmente din epiderma superioară a tecii cărnoase din bulbul de ceapă - Allium cepa, fam. Liliaceae, colorate

cu roşu neutru în concentraţie de 0,001%. Roşul neutru este un colorant vital (nu omoară celula) care se acumulează în sucul vacuolar fără a-i mări concentraţia osmotică. Astfel, vacuola se colorează în roz, restul constituenţilor rămânând incolori. Se poate observa faptul că vacuola ocupă cea mai mare parte din volumul celulei. Linia ce delimitează vacuola colorată de citoplasma necolorată este tonoplastul.

3. 2. Incluziuni solide (ergastice)

Sunt formaţiuni citoplasmatice rezultate din activitatea vitală a

protoplastului. Diversitatea incluziunilor ergastice este determinată de specificitatea metabolică a fiecărui ţesut. Ele sunt reprezentate de produşi secundari ai metabolismului ce au, de cele mai multe ori, rol de substanţe de rezervă şi vor reintra parţial în circuitul metabolic al celulei. Mai rar sunt substanţe de excreţie ce nu mai pot fi refolosite de plantă.

a. Granulele de amidon - granule simple, în endospermul seminţei de grâu - Triticum aestivum şi de porumb – Zea

mays, fam. Poaceae (fig. 11 A, B).

În toate cazurile se îndepărtează pericarpul cariopsei şi se răzuie puţin material amidonos din endospermul seminţei. Acesta se observă într-o picătură de apă, între lamă şi lamelă. La grâu, granulele de amidon sunt sferice sau uşor ovale, de mărime diferită, cu hil centric, punctiform şi cu striuri de creştere puţin vizibile la microscopul fotonic. La porumb, granulele de amidon sunt poliedrice, cu hilul centric, de formă stelată, cu striuri de creştere foarte fine. - granule compuse, în endospermul seminţei de orez – Oryza sativa şi de ovăz – Hordeum vulgare, fam. Poaceae (fig. 11 C). Sunt formate din granule simple, de formă poliedrică.

APLICATIE

PRACTICA

Fig. 10 - Vacuola din celulele mezocarpului

fructului de lemn câinesc -Lygustrum vulgare,

fam. Oleaceae: cit – citoplasmă, clp – cloroplaste,

n – nucleu, p. c – perete celular, v – vacuolă

clp

n

p. c

v

68

- granule simple, compuse şi semicompuse, în celule din parenchimul de depozitare al tuberculului de cartof - Solanum tuberosum, fam. Solanaceae.

Se taie o felie din tuberculul de cartof, iar suprafaţa proaspăt tăiată se atinge uşor de o lamă curată. Se adaugă o picătură de apă şi se observă la microscop. Majoritatea granulelor de amidon sunt simple, cu hil excentric şi cu striuri de creştere vizibile, mari sau mici. Printre acestea se observă şi granule semicompuse; acestea sunt formate din două (rar trei) granule simple ce prezintă la periferie pături comune de amidon (fig. 11 D). Preparatul se poate colora cu o soluţie diluată de Lugol. Granulele se colorează în nuanţe de la albastru foarte închis (spre negru) până la violet pal; la acestea din urmă, striurile de creştere devin foarte evidente.

b. Granulele de aleuronă din celulele endospermului seminţei de ricin – Ricinus

communis, fam. Euphorbiaceae (fig. 12 A).

Aleurona este o substanţă de natură proteică, ce apare în celulele ţesuturilor de depozitare în urma deshidratării vacuolelor.

Secţiuni fine prin endospermul seminţei se observă la microscop într-o picătură de apă. În interiorul celulelor poligonale se observă granule compuse de aleuronă. Acestea prezintă un globoid (alcătuit din fitină – inozitofosfat de calciu şi magneziu) şi un cristaloid (de natură proteică).

Fiecare granulă este delimitată de o membrană (fostul tonoplast al vacuolei) de natură l ipo –

Fig. 11 – Granule simple şi compuse de amidon: A -

granule simple, în endospermul seminţei de grâu -

Triticum aestivum, B - granule simple, în

endospermul seminţei de porumb – Zea mays, fam.

Poaceae., C - granule compuse, în endospermul

seminţei de ovăz – Hordeum vulgare, fam. Poaceae,

D - granule simple, compuse şi semicompuse, în

celule din parenchimul de depozitare al tuberculului de cartof - Solanum tuberosum, fam. Solanaceae

A.

D.

C. B.

Fig. 12 – A – Granule compuse de aleuronă din celulele endospermului seminţei de ricin –

Ricinus communis, fam. Euphorbiaceae, B - Sferocristalele de inulină din rădăcina

tuberizată de dalie – Dahlia variabilis, fam. Asteraceae: cr – cristaloid, gl – globoid, mb –

membrană, p. c – perete celular, sf. in – sferocristale de inulină

gl

A. B.

cr

mb

p. c

sf. in

gl

69

proteică. Uneori, pe lângă aceste componente se mai pot observa şi cristale de oxalat de calciu sau picături lipidice.

c. Sferocristalele de inulină din rădăcina tuberizată de dalie – Dahlia variabilis, fam. Asteraceae (fig. 12 B).

Inulina este un compus de natură glucidică (un polizaharid) ce se întâlneşte mai ales în celulele din ţesutul de depozitare al rădăcinilor tuberizate de la unele compozee. În mod normal inulina se găseşte în vacuolă, sub formă de soluţie coloidală, însă precipită uşor în alcool etilic concentrat (80 – 90%) sau în glicerină anhidră. Secţiunile efectuate prin rădăcina tuberizată de dalie, care au fost ţinută în prealabil în alcool etilic concentrat cel puţin o săptămână. Se observă într-o picătură de glicerină anhidră (dacă secţiunile se pun în apă, cristalele de inulină nu se mai observă, aceasta fiind solubilă în ea). Datorită deshidratării, conţinutul celular nu se mai observă. Cristalele de inulină au forma unor evantaie cu marginea ondulată şi sunt depuse pe lângă pereţii celular, la colţurile acestora sau în dreptul unor punctuaţii. În interiorul cristalelor se pot observa numeroase striuri dispuse radiar.

d. Cristalele de oxalat de calciu

Cristalele de oxalat de calciu sunt considerate drept un „deşeu” rezultat în urma activităţii celulelor. De fapt, în urma unor procese metabolice rezultă acid oxalic care, în exces, este toxic pentru celula vie. Pentru a-l neutraliza, acesta este transformat în oxalat de calciu (o sare a acidului oxalic), netoxic, care se depune în celule sub formă de cristale simple sau compuse.

- ursini (druze) din peţiolul frunzei de begonie – Begonia semperflorens, fam. Begoniaceae (fig. 13 A).

Secţiunile prin peţiolul frunzei de begonie se observă într-o picătură de apă. În celulele parenchimului fundamental, cât şi în cele ale colenchimului tangenţial subepidermic, se pot observa câte unul sau câte doi ursini (druze). Aceştia reprezintă cea mai răspândită formă de cristale de oxalat de calciu; au o formă globular-ţepoasă datorită concreşterii unui număr mare de cristale simple, cu vârful ascuţit orientat spre exteriorul formaţiunii. - ursini (druze) în tulpina de tei – Tilia tomentosa, fam. Tiliaceae (fig 13 B). Preparate permanente cu secţiuni transversale prin tulpina de tei cu structură secundară se analizează la microscop. Ursinii de oxalat de calciu se pot observa în celulele parenchimului cortical şi în cele ale parenchimului medular.

- cristale simple (izolate sau compuse – macle) în catafilele bulbului de ceapă - Allium cepa, fam. Liliaceae (fig. 13 C).

Catafilele bulbului de ceapă (cele periferice, uscate, maronii) se fierb în apă câteva minute, după care se taie în bucăţi mici ce se observă într-o picătură de glicerină. În celulele de formă poligonală se observă cristale simple de formă prismatică sau asociate câte 2-4, constituind macle.

- rafide în frunza de viţă-de-vie – Vitis vinifera, fam. Vitaceae. Se efectuează preparate permanente cu secţiuni transversale prin limbul frunzei de viţă-de-vie. Mezofilul este diferenţiat în ţesut palisadic şi ţesut lacunos. În grosimea mezofilului se observă nişte celule mari, orientate diferit, în care sunt vizibile pachete de cristale aciculare de oxalat de calciu, numite rafide (fig. 13 D).

- nisip oxalifer (oxalat de calciu fin cristalizat) poate fi observat în celulele periferice ale tuberculului de cartof – Solanum tuberosum, fam. Solanaceae, în celulele parenchimului cortical ale tulpinii de soc – Sambucus nigra, fam. Caprifoliaceae sau în cele ale tulpinii de mătrăgună - Atropa belladonna, fam. Solanaceae.

70

Fig. 13 – Cristale de oxalat de calciu: A – ursini din peţiolul frunzei de begonie – Begonia

semperflorens, fam. Begoniaceae, B - ursini în tulpina de tei – Tilia tomentosa, fam.

Tiliaceae, C - cristale simple în catafilele bulbului de ceapă - Allium cepa, fam. Liliaceae,

D - rafide în frunza de viţă-de-vie – Vitis vinifera, fam. Vitaceae: c. col – celulă de

colenchim, cr. s – cristale simple, ep – epidermă, mcl – macle,t. psd – ţesut palisadic, t. lac

– ţesut lacumos, rf – rafide, us – ursin

ep

t. psd

t. lac

us

us

rf

cr. s

mcl

A.

B.

C.

D.

Fig. 14 – Celulă cu nisip oxalifer din parenchimul tuberculului de cartof, Solanum tuberosum, fam.

Solanaceae

71

✎Test de autocontrol

3.3. Peretele celular

Spre deosebire de celulele animale, care sunt delimitate doar de membrana celulară (plasmalemă), celulele vegetale prezintă la periferie şi un perete celular scheletic, ce are rolul de al le conserva o formă specifică şi de a le proteja faţă de mediul înconjurător. Celulele animale, lipsite de perete, se numesc gimnoplaste, iar cele vegetale, la care peretele este prezent, se mai numesc şi dermatoplaste. Peretele celular este, deci, un component specific al celulei vegetale, fiind elaborat de protoplast, pe care îl înveleşte, delimitând celulele ca unităţi structural-funcţionale şi totodată le leagă, constituind edificiile tisulare. Celulele tinere, în curs de creştere, sunt protejate de un perete primar subţire, extensibil, care permite modificarea formei şi dimensiunilor acestora. După ce celula şi-a terminat diferenţierea, ea poate rămâne protejată doar de peretele primar (aşa cum este cazul unor celule parenchimatice) sau, peste peretele primar, spre interiorul celulei se depune un perete secundar, de grosime variabilă (ca la fibrele de sclerenchim, vasele de lemn). De cele mai multe ori acest perete secundar suferă diverse modificări chimice. Compoziţia chimică a peretelui celular este foarte variată la diferite grupe taxonomice. Ansamblul substanţelor ce intră în constituţia lamelei mediane, a peretelui primar şi a celui secundar au fost împărţite de către Wardop (1963) în trei grupe:

- substanţe scheletice, cristaloide – celuloza, glucanul, mananul, xilanul; - substanţe ce formează matrixul, au caracter amorf şi rol de liant - poliuronide,

hemiceluloze, unele proteine şi lipide; - substanţe încrustante, caracteristice pereţilor ce suferă modificări chimice

secundare – lignina, suberina, cutina, ceara, taninuri, răşini, săruri minerale şi organice, oxizi.

a. peretele celular şi punctuaţiile simple din celulele măduvei de soc - Sambucus nigra, fam. Caprifoliaceae (fig. 15 A).

Punctuaţiile reprezintă porţiuni mai puţin îngroşate din peretele celular ce conţin plasmodesme, prin intermediul cărora se realizează comunicarea dintre două celule vecine. Un fragment de măduvă de soc se secţionează transversal cât mai fin cu ajutorul briciului botanic şi se observă la microscop necolorată sau colorată cu roşu rutheniu. Celulele sunt rotunjite, cu spaţii aerifere între ele, protejate doar de peretele primar, celulozic. În pereţii dintre două celule se observă punctuaţii simple, canaliculare. Dacă secţiunea este mai groasă, în pereţii transversali se pot observa punctuaţiile de faţă, când apar ca nişte mici orificii circulare.

TESTUL 8

1. Cum sunt vacuolele in celulele tinere, meristematice?

a. mari, dezvoltate

b. mici, in curs de formare

c. lipsesc

2. La care dintre următoarele specii se întâlnesc granule de amidon semicompuse?

a. Oryza sativa

b. Hordeum

c. Solanum tuberosum

3. Cate tipuri de cristale de oxalat de calciu cunoaşteţi?

72

b. peretele celular şi punctuaţiile simple din celulele măduvei tulpinii de la curpenul de pădure – Clematis vitalba, fam. Ranunculaceae (fig. 15 B).

Măduva este formată din celule cu pereţii îngroşaţi şi lignificaţi. Punctuaţiile simple sunt uşor vizibile la nivelul pereţilor laterali, deoarece ele străbat atât peretele primar cât şi pe cel secundar. La o punctuaţie simplă se disting:

- o cavitate, de forma unui canal simplu sau ramificat, la nivelul peretelui secundar;

- o deschidere circulară sau ovală spre lumenul celular;

- o membrană obturantă reprezentată de pereţii primari ai celor două celule vecine, mai subţiri decât în rest şi de lamela mediană dintre acestea.

c. punctuaţii areolate din pereţii traheidelor din lemnul de pin – Pinus sylvestris, fam. Pinaceae (fig. 16).

Se efectuează secţiuni transversale şi longitudinale prin lemnul secundar de pin, cu ajutorul xilotomului sau al criomicrotomului şi se colorează cu verde iod şi roşu carmin alaunat, sau cu fast

Fig. 15 – A - peretele celular şi punctuaţiile simple din celulele

măduvei de soc - Sambucus nigra, fam. Caprifoliaceae, B -

peretele celular şi punctuaţiile simple din celulele măduvei tulpinii de la curpenul de pădure – Clematis vitalba, fam.

Ranunculaceae: l. m – lamela mediană, m – meat, p. c – perete

celular, pct – punctuaţie

p. c

l. m

m

p. c

pct

A.

B.

Fig. 16 – Punctuaţii areolate cu torus din pereţii traheidelor din lemnul de pin – Pinus

sylvestris, fam. Pinaceae: A – văzute în

secţiune transversală, B – văzute în secţiune

longitudinală, C – văzute de faţă: d. pct –

deschiderea punctuaţiei, l. m – lamela

mediană, m – margo, p. p – perete primar, p.

s – perete secundar, t – torus

l. m

p. s

p. p

t

d. pct m

A.

B.

C.

73

– green şi safranină. Se observă punctuaţiile areolate din pereţii traheidelor (elementele conducătoare lemnoase), mai ales în lemnul timpuriu. În pereţii secundari îngroşaţi ai traheidelor, straturile succesive de celuloză se dispun arcuat peste marginea punctuaţiei, ca două sticle de ceas aşezate faţă în faţă. Văzute pe secţiuni transversale, punctuaţiile prezintă o cavitate eliptică delimitată de aceste răsfrângeri ale pereţilor secundari; cavitatea comunică cu cele două celule prin deschiderile punctuaţiei, mici, de formă circulară. În mijlocul cavităţii se află membrana obturantă, formată de pereţii primari ai celor două celule şi de lamela mediană. Pe această membrană este vizibilă o îngroşare fuziformă, lignificată, impermeabilă pentru apă, numită torus. Porţiunea rămasă din membrana obturantă care nu este acoperită de torus se numeşte margo şi este permeabilă pentru seva brută. Rolul torusului este foarte important, având în vedere că el se găseşte la gimnosperme, care trăiesc în regiuni cu climă temperată, având frunze verzi şi pe timpul iernii. Traheidele, în pereţii cărora sunt prezente aceste punctuaţii, sunt vase imperfecte, închise la capete, astfel încât circulaţia sevei brute de la o traheidă la alta se face doar prin intermediul punctuaţiilor. În timpul anotimpului cald torusul are o poziţie centrală, seva circulând de la o celulă la alta doar prin intermediul zonei permeabile a membranei obturante – margo. În timpul iernii torusul se deplasează la dreapta sau la stânga, închizând punctuaţia şi împiedicând circulaţia sevei brute. Acest proces este important, deoarece într-o zi însorită de iarnă circulaţia sevei s-ar putea accelera, iar peste noapte, datorită temperaturilor foarte scăzute, apa ar îngheţa în vase şi, mărindu-şi volumul, ar distruge ţesutul conducător. Văzută de faţă (pe secţiuni longitudinale), punctuaţia areolată cu torus apare formată din trei cercuri concentrice: cel extern delimitează cavitatea punctuaţiei, cel mijlociu, care se observă mai greu, mişcând şurubul micrometric, reprezintă torusul, iar cel mic, central, este deschiderea punctuaţiei.

✎Test de autocontrol

3.4. Modificări chimice secundare ale peretelui celular

În cursul procesului de citodiferenţiere au loc modificări gradate în structura, biochimia şi

fiziologia celulei, ce se concretizează în specializarea acesteia pentru îndeplinirea unei anumite funcţii în viaţa plantei. Modificările apar inclusiv la nivelul pereţilor celulari şi constau în depunerea de noi substanţe printre cele preexistente, care conferă noi proprietăţi acestora. Aceste metamorfoze chimice, fizice şi fiziologice suferite de pereţii celulari în cursul diferenţierii poartă denumirea de modificări secundare.

TESTUL 9

1. Ce este peretele celular?

2. Care este structura unei punctuatii simple?

3. Care este rolul torusului la gimnosperme?

74

a. încrustarea cu polifenoli – lignificarea

Lignificarea este un proces caracteristic cormofitelor, cu o largă răspândire în natură, ce conferă celulelor o rezistenţă mecanică sporită.

Lignificarea pereţilor celulari începe de la lamela mediană, continuă în peretele primar şi apoi în cel secundar, de la periferie spre centru. Uneori, partea internă a peretelui secundar poate rămâne nelignificată.

Lignificarea în elementele ţesutului conducător lemnos din tulpina de soc – Sambucus nigra, fam. Caprifoliaceae.

Secţiuni transversale prin tulpina cu structură secundară se colorează diferit pentru punerea în evidenţă a ligninei în pereţii vaselor şi a fibrelor lemnoase din lemnul secundar. Lignina are în mod natural culoarea galbenă, care poate fi intensificată prin colorarea cu sulfat de anilină. Secţiunile se ţin 3-5 minute în colorant, apoi se trec în acid sulfuric diluat şi se observă într-o picătură de apă. Pereţii lignificaţi ai vaselor de lemn, fibrelor lemnoase, precum şi ai fibrelor de sclerenchim perifloemic se colorează galben intens. Culoarea scade ca intensitate în timp, dacă secţiunile se montează în glicero-gelatină, pentru obţinerea de preparate permanente. O altă coloraţie de identificare a ligninei este cea cu fluoroglucină şi acid clorhidric. Secţiunile cele mai subţiri se ţin în colorant câteva secunde, apoi se

adaugă o picătură de acid clorhidric concentrat. Pereţii celulari lignificaţi se colorează în vişiniu. În afară de coloraţiile specifice, de identificare a ligninei, celulele cu pereţi lignificaţi se colorează în verde cu verde iod şi în roşu cu safranină.

b. apoziţii lipidice Reprezintă impregnarea sau depunerea peste peretele celular a unor substanţe de natură lipidică. Pereţii astfel modificaţi chimic devin impermeabili pentru apă sau alte substanţe.

- cutinizarea şi cuticularizarea Cutinizarea reprezintă impregnarea peretelui extern al celulelor epidermice cu o substanţă grasă numită cutină. Uneori impregnarea interesează şi pereţii laterali şi chiar pe cei interni ai celulelor epidermice sau pereţii celulelor ce delimitează camera substomatică, camerele şi canalele aerifere din corpul unor plante. Cutina lichidă secretată în exces se depozitează la suprafaţa epidermei unde prin oxidare în contact cu aerul se transformă într-o pătură continuă ce acoperă celulele epidermice şi pe cele stomatice, fiind întreruptă doar în dreptul ostiolelor. Această pătură se numeşte cuticulă şi este prezentă pe suprafaţa epidermei la toate organele aeriene ale plantei, iar procesul se numeşte cuticularizare. Cuticula are grosime diferită funcţie de mediul în care creşte planta: este foarte groasă la speciile ce trăiesc în deşert (xerofite), subţire la cele ce trăiesc în condiţii de umiditate normală (mezofite) şi lipseşte la plantele acvatice (hidrofite) submerse.

Cutinizarea şi cuticularizarea în pereţii celulelor epidermice ale frunzei de iederă – Hedera helix, fam. Araliaceae (fig. 18).

Fig. 17 – Secţiune transversală prin lemnul

secundar al tulpinii de soc - Sambucus nigra,

fam. Caprifoliaceae: lbr – fibriform, par. lm –

parenchim lemnos, vs. lm – vase de lemn

lbr

par.

lm

vs. lm

75

Secţiunile transversale prin frunz se colorează cu roşu Sudan III şi cu reactivul Chodat (genovez). Celulele epidermice sunt izodiametrice, cu peretele extern îngroşatz şi acoperit de o cuticulă. Cu roşu Sudan III, cuticula se colorează în roşu şi peretele extern al celulelor epidermice în roz; cu reactivul Chodat, cuticula se colorează în galben şi peretele celular în roz. Impregnarea cu cutină a peretelui extern nu este totală, ea afectând mai ales porţiunile superioare ale acestora.

Cutinizarea şi cuticularizarea în pereţii celulelor epidermice ale frunzei de ficus - Ficus elastica, fam. Moraceae Preparatele se obţin şi se colorează la fel ca în cazul anterior (fig. 19).

- ceara şi cerificarea - reprezintă o altă modificare secundară pe care o suferă peretele extern al celulelor epidermice şi constă în impregnarea cu ceară a cuticulei şi a peretelui cuticularizat sau depunerea cerii peste acestea.

Ceara amestecată cu cutina apare sub forma unor plachete sau granule, iar ceara depusă

peste cuticulă (numită şi epicuticulară) formează un strat subţire, ornat cu granule sferice sau neregulate, structuri baciliforme, filiforme, drepte sau curbate, inelare, spiralate ş.a. Impregnarea şi acoperirea pereţilor celulari cu ceară reduce mult permeabilitatea acestora, limitând schimburile (în special pierderile de apă prin transpiraţie) dintre plantă şi mediu, sporindu-i rezistenţa la secetă şi la atacurile unor paraziţi.

APLICATIE

PRACTICA

Fig. 18 – Secţiune transversală prin frunza de iederă – Hedera helix, fam. Araliaceae: A –

ansamblu, B – detaliu: c. ep – celulă epidermică, ct – cuticula, n – nucleu, p. c – perete

celular, t. psd – ţesut palisadic (orig.)

A.

B.

c. ep

t. psd

n

p. c

ct

Fig. 19 – Secţiune transversală prin frunza de ficus -

Ficus elastica, fam. Moraceae: se observă epiderma

tristratificată, stratul extern de celule fiind acoperit de o

cuticulă (ct) groasă

ct

76

- observarea macroscopică a depunerilor de ceară frunzele de brad - Abies alba, fam.

Pinaceae (fig. 20 A). Frunzele de brad sunt aciculare, cu vârful emarginat (ştirbit). Pe faţa inferioară a frunzei se observă două dungi de culoare albă, care reprezintă depuneri de ceară, de o parte şi de alta a nervurii mediane.

- ceara şi cerificarea în peretele extern al celulelor epidermei frunzei de varză - Brassica oleracea, fam. Brassicaceae (fig. 20 B).

Secţiunile transversale prin frunza de varză se observă la microscop. Peste celulele epidermice se observă un strat de ceară de grosime medie.

- ceara şi cerificarea în peretele extern al celulelor epidermei frunzei de salcie – Salix alba, fam. Salicaceae (fig. 20 C).

Pe suprafaţa celulelor epidermei inferioare se observă ceară epicuticulară, depusă sub formă de bastonaşe drepte sau curbate.

- suberificarea Constă în impregnarea pereţilor celulari (îndeosebi a celui secundar) cu o substanţă lipidică

numită suberină. Depunerea

acesteia se face prin apoziţie (lamele subţiri de

suberină alternează cu straturile de celuloză din

peretele secundar; ultimul strat depus spre interiorul celulei fiind de celuloză pură). Suberina, fiind impermeabilă pentru apă şi gaze, izolează protoplastul de

mediul înconjurător şi astfel celula moare. Deşi formate din celule moarte, ţesuturile suberificate au un rol important în viaţa plantei, reducând transpiraţia, constituind un izolator termic şi apărând ţesuturile vii ale scoarţei şi cilindrului central de atacurile unor paraziţi.

- suberul moale la tuberculul de cartof – Solanum tuberosum, fam. Solanaceae (fig. 21 A).

Prin zona externă a tuberculului de cartof se fac secţiuni transversale, care se observă la microscop necolorate, într-o picătură de apă, sau colorate cu roşu Sudan III ori fucsină bazică.

Fig. 20 – Ceara şi cerificarea: A - observarea macroscopică a depunerilor

de ceară frunzele de brad - Abies alba, fam. Pinaceae, B – secţiune

transversală prin frunza de varză - Brassica oleracea, fam. Brassicaceae,

C – secţiune transversală prin frunza de salcie Salix alba, fam. Salicaceae: b. c – bastonaşe de ceară, c. ep – celule epidermice, ct – cuticulă, d. c –

dungi de ceară A.

C. B.

d. c

ct

c. ep

b. c

A. B.

ep

sb. t sb. m

flg

Fig. 21 – Suberificarea: A – Secţiune transversală prin tuberculul de cartof – Solanum

tuberosum, fam. Solanaceae, B – Secţiune transversală prin tulpina de soc Sambucus

nigra, fam. Caprifoliaceae: ep – epiderma, flg – felogen, sb – suber (m – moale, t – tare)

77

Suberul este format din celule tabulare, strâns legate între ele, fără spaţii aerifere şi cu pereţii subţiri. Culoarea naturală a suberului este maro, iar prin colorare cu reactivii menţionaţi se colorează în roşu. - suberul tare la tulpina de soc – Sambucus nigra, fam. Caprifoliaceae (fig. 21 B)

Secţiunile transversale prin tulpina de 2 ani, cu structură secundară, se observă la microscop necolorate sau colorate cu verde iod. La periferia tulpinii se observă epiderma încă persistentă. Sub aceasta sunt vizibile 3-4 straturi de celule ale suberului; acestea sunt dreptunghiulare, cu pereţii îngroşaţi şi uşor ondulaţi. În unele celule se observă tanin. Sub suber se observă felogenul (ţesutul meristematic din activitatea căruia ia naştere spre exterior suberul şi spre interior felodermul). Pe secţiunile necolorate suberul are culoare maro, iar pe cele colorate, culoare verde.

c. mineralizarea

Reprezintă impregnarea pereţilor celulari cu o gamă variată de substanţe minerale şi organice. Prin mineralizare, peretele celular devine mai dur, mai rezistent la presiune, torsiune, la acţiunea unor agenţi chimici şi la atacul unor paraziţi.

- cistolitul din celulele epidermice ale frunzei de ficus – Ficus elastica, fam. Moraceae (fig. 22 A).

Pe secţiuni transversale prin frunza de ficus se observă epiderma superioară tristratificată, stratul extern fiind alcătuit din celule mici, acoperite de cuticulă, iar straturile interne din celule mult mai mari. Unele celule din straturile interne ale epidermei sunt foarte mari şi prezintă nişte concreţiuni formate din carbonat de calciu

în formă de ciorchine, numite cistoliţi. Depunerea carbonatului de calciu se face pe o invaginaţie a peretelui extern al celulei, care are formă se evantai. Scheletul celulozic al cistolitului poate fi evidenţiat prin introducerea sub lamelă a unei picături de acid clorhidric. În contact cu cistolitul, acesta se dizolvă cu efervescenţă, rămânând vizibil doar scheletul celulozic acestuia.

- silicificarea reprezintă impregnarea pereţilor celulari cu dioxid de siliciu. Acest fenomen

se poate evidenţia prin înlăturarea prin ardere şi spălare cu acizi a substanţei organice din celulele epidermice şi observarea scheletului silicificat la microscop. Astfel de imagini microscopice ale scheletului silicificat, obţinute prin microincinerarea unor fragmente de ţesut vegetal, se numesc spodograme.

Silicificarea la celulele epidermice ale frunzei de porumb – Zea mays fam. Poaceae (fig. 22 B) şi la celulele epidermice ale tulpinii de coada calului – Equisetum arvense fam. Equisetaceae

APLICATIE

PRACTICA

Fig. 22 – A – Secţiune transversală prin frunza de ficus – Ficus elastica, fam.

Moraceae, B – Spodograma la porumb – Zea mays fam. Poaceae: c. a – celulă anexă,

c. ep – celulă epidermică, c. st – celulă stomatică, cst – cistolit, ct – cuticula, ep –

epidermă, t. psd – ţesut palisadic

A. B.

ep

t. psd

cst

ct c. ep

c. st

c.a

78

Fragmente de epidermă se depun pe o plăcuţă metalică prevăzută cu un mâner de lemn şi se

încălzesc până la ardere, 5 minute la becul de gaz. Secţiunile se spală cu acid sulfuric concentrat şi cu acid

clorhidric concentrat, iar apoi cu apă distilată. Secţiunile se montează în glicero-gelatină şi se observă la microscop.

✎Test de autocontrol

☞RETINETI!

Principalele componente ale celulei vegetale! A – nucleolul B – nucleul C – citoplasma D – cloroplastul E – membrana celulara F – peretele celular G – vacuola H – punctiuatia I – reticulul endoplasmic J – amilpolastul

K - mitocondria

TESTUL 10

1. De unde începe lignificarea pereţilor celulari?

a. de la peretele primar

b. de la peretele secundar

c. de la lamela mediana

2. Care sunt coloraţiile de identificare a ligninei ?

5. Ce este suberificarea ?

K

H

I

J I

A

79

4. Diviziunea celulară

4. 1. Mitoza – diviziunea ecvaţională, tipică, somatică (fig. 23)

Mitoza (diviziunea ecvaţională, somatică, indirectă, tipică) are loc în celulele somatice ale

plantei, localizate la nivelul meristemelor primare (apexul caulinar şi apexul radicular) cât şi la nivelul celor secundare (cambiul şi felogenul). În urma diviziunilor mitotice repetate creşte numărul celulelor din corpul plantei (de la una – celula ou, la zeci şi sute de milioane în organismul vegetal adult).

Mitoza cuprinde două etape: cariocineza – diviziunea nucleului în cei doi nucleu fii şi citocineza – diviziunea celulei-mamă în două celule fiice. În cazul mitozei se pleacă de la o celulă diploidă (2n) şi se ajunge la două celule tot diploide.

Materialul vegetal care se utilizează pentru observarea fazelor diviziunii mitotice este reprezentat de vârful rădăcinilor adventive de la zambilă – Hyacinthus orientalis, fam. Liliaceae.

Probele (fragmente de rădăcină) se împarafinează, se secţionează la microtomul rotativ şi se colorează cu hemeatoxilină ferică şi fast – green; cromozomii şi nucleii se colorează în albastru închis până la negru, iar citoplasma şi pereţii celulari în verde. În regiunea subapicală (zona de proliferare foarte activă) se observă fazele diviziunii mitotice. Ciclul celular cuprinde două etape: interfaza şi diviziunea propriu-zisă. În cadrul ciclului celular, celula se află cea mai mare parte din timp în interfază. În timpul acestei etape are loc un proces foarte important – dublarea cantităţii de ADN, ceea ce permite, în final, ca dintr-o celulă diploidă să rezulte două celule tot diploide. Fiecare cromozom, iniţial monocromatidic, devine astfel bicromatidic. Cromatida preexistentă îşi sintetizează cromatida soră după modelul semiconservativ. Profaza – în această fază, în interiorul nucleului devin vizibili cromozomii în urma unor

cicluri succesive de condensare a cromatinei. La sfârşitul profazei anvelopa nucleară se dezorganizează. Nucleoplasma se amestecă cu citoplasma, rezultând mixoplasma, în care se vor observa următoarele faze ale mitozei. Metafaza – începe cu formarea fusului de diviziune. Cromozomii bicromatidici se dispun cu

centromerul în placa ecuatorială şi cu braţele spre polii celulei. Anafaza – la începutul anafazei cromozomii bicromatidici se clivează la nivelul

centromerului, rezultând doi cromozomi monocronatidici ce vor migra, tractaţi de fibrele fusului de diviziune, spre cei doi poli ai celulei. În această fază cromozomii sunt orientaţi cu centromerii spre poli şi cu braţele spre fosta placă ecuatorială. Telofaza – cele două grupe de cromozomi ajung la polii celulei. Iniţial braţele cromozomilor

sunt îndreptate spre centrul celulei, pentru ca apoi să se strângă spre interior, prin aşa-numitul fenomen de ”tasare polară”. Nucleii fii se organizează prin refacerea anvelopelor nucleare. În mijlocul celulei, pe locul fostei plăci metafazice, apare o formaţiune numită fragmoplast. Aceasta este formată din vezicule golgiene şi profile de reticul endoplasmic, dispuse între fibrele fusului de diviziune. Aici se va forma lamela mediană şi apoi cei doi pereţi primari ce vor despărţi celulele fiice nou formate. Citocineza – reprezintă împărţirea citoplasmei şi a organitelor din ea în două jumătăţi

aproximativ egale, care se distribuie în cele două celule fiice.

80

Fig. 23 – Fazele mitozei: a – d – profaza, e – g – metafaza, h – anafaza, i,j – telofaza, k, l – citocineza: c. f – celule fiice,

c. m – celula mamă, cr – cromozomi, fg – fragmoplast, n – nucleu, ncl - nucleol

c. f

n

ncl

cr

fg

c. m

81

✎Test de autocontrol

4. 2. Meioza – diviziunea reducţională, atipică (fig. 24)

În celulele ţesutului sporogen al anterei staminale de crin – Lilium candidum, fam. Liliaceae

Meioza (diviziunea reducţională, de maturaţie, de reducere cromatică) are loc în ţesutul sporogen la formarea celulelor de reproducere (spori, foarte rar gameţi – la alga brună Fucus).

Ea cuprinde două etape: o diviziune reducţională (heterotipcă), în cursul căreia numărul de cromozomi se reduce la jumătate şi o diviziune ecvaţională sau homeotipică ce conservă numărul haploid de cromozomi (n). În urma meiozei rezultă tetrade de micro- sau de macrospori. Materialul vegetal utilizat pentru observarea meiozei este reprezentat de antere de crin – Lilium candidum, fam. Liliaceae. Pregătirea se face în acelaşi fel ca şi în cazul celui folosit pentru observarea mitozei. În sacii polinici ai anterei staminale se observă formarea granulelor de polen (microsporilor).

I. Mitoza reducţională (heterotipică)

a. Profaza I – cuprinde cinci stadii, mai dificil de distins. În primele stadii: leptoten şi

zigoten, cromozomii omologi subţiri se împerechează câte doi, formând bivalenţii. În următorul stadiu – pachiten – cromozomii se scurtează şi se îngroaşă, iar apoi devin vizibile cele două cromatide (diploten); în acest stadiu are loc fenomenul de crossing – over (schimbul de segmente cromatidice dintre cromozomii omologi). În diacineză cromozomii ating maximul de spiralizare; anvelopa nucleară se dezorganizează şi apare fusul de diviziune.

b. Metafaza I – bivalenţii (cromozomii omologi) se dispun în zona ecuatorială formând placa meafazică.

c. Anafaza I – cromozomi omologi din bivalent se despart şi migrează spre cei doi poli,

fiind ataşaţi de fibrele fusului de diviziune. Spre deosebire de anafaza mitozei somatice, cromozomii care migrează spre poli sunt bicromatidici.

d. Telofaza I – cromozomii bicromatidici ajung la cei doi poli ai celulei, se reconstituie

nucleii fii, fără ca să aibă loc despiralizarea cromozomilor. e. Citocineza I – se formează cele două celule fiice, în nucleul fiecărei celule aflându-se o

cantitate dublă de ADN şi un număr de cromozomi redus la jumătate. Uneori nu are loc citocineza la finele mitozei reducţionale.

II. Mitoza ecvaţională (homeotipică)

a. Profaza II – nu este precedată de o interfază, ca în cazul mitozei somatice. Cromozomii

sunt bicromatidici. La sfârşitul profazei II anvelopa nucleară se dezorganizează şi începe formarea fusului de diviziune. Uneori nu are loc profaza II, ci se trece direct la metafază.

b. Metafaza II – cromozomii bicromatidici se dispun cu centromerii în placa ecuatorială a celulelor fiice.

c. Anafaza II – cromozomii bicromatidici se clivează la nivelul centromerului, rezultând

cromozomi monocromatidici care migrează spre polii celulelor fiice. d. Telofaza II – se formează patru nuclei fii, ce conţin fiecare un număr de cromozomi

redus la jumătate comparativ cu celula mamă.

TESTUL 11

1. Care sunt etapele diviziunii mitotice?

2. Care sunt evenimentele celulare ce au loc in profaza?

82

e. Citocineza II – are loc formarea noului perete despărţitor, rezultând astfel patru celule

haploide care, din punct de vedere genetic, nu sunt identice între ele şi nici cu celula-mamă din care provin.

✎Test de autocontrol

TESTUL 12

1. Care sunt etapele diviziunii meiotice?

2. Care sunt evenimentele celulare ce au loc in profaza I?

Fig. 24 – Fazele meiozei:Profaza I: 1 – leptoten, 2 – zigoten, 3 – pachiten, 4 – diacineza, 5 –

Metafaza I, 6 – Anafaza I, 7, 8 – Telofaza I, 9 – diadă, 10 – Metafaza II, 11 – Telofaza II, 12, 13 –

tetrada

83

4.3. Diferentierea si dediferentierea celulara

Citodiferenţierea este un proces complex, care se realizează treptat în cursul dezvoltării ontogenetice, conform unui program genetic, a cărui consecinţă este diversificarea morfologică şi fiziologică a celulelor cu origine comună. Celulele având o origine comună au şi un fond genetic comun; ca urmare, diversificarea nu este consecinţa modificării fondului genetic, ci a modului diferenţiat de exprimare a genelor.

Corpul plantelor superioare, constituit din zeci de tipuri de celule 76 la angiosperme, 52 la gimnosperme, 27 la ferigi şi 20 la muşchi), grupate în ţesuturi, rezultă dintr-o singură celulă - zigotul sau celula-ou; acesta stochează întreaga informaţie genetică a generaţiilor parentale. În aceste condiţii, diferenţierea celulară, histogeneza şi organogeneza trebuie privite ca rezultat al manifestării diferenţiate a genomului unic în cadrul variatelor linii celulare.

Celulele meristematice, divizându-se continuu, dau naştere la noi şi noi celule care cresc şi suferă o specializare morfo- fiziologică. Deci, în cazul plantelor pluricelulare, la marea majoritate a celulelor, diviziunea nu este succedată de o nouă înmulţire a acestora, ci de o perfecţionare structurală şi funcţională a celulelor rezultate în urma multiplicărilor repetate. În procesul de diferenţiere se pierd progresiv caracterele citologice şi fiziologice ale celulelor derivate din meristeme (caractere specifice celulelor de tip embrionar), ele dobândind calităţi proprii celulelor adulte, legate de specializarea funcţională a acestora. Diferenţierea se realizează după un program prestabilit genetic; o intervenţie din afară poate produce o perturbare a dezvoltării individului, luat în ansamblul sau. În primele faze de diferenţiere se remarcă o modificare ultrastructurală şi funcţională a celulelor, fenomen denumit citodiferenţiere.

Pe plan ultrastructural, diferenţierea celulelor parcurge etape variate în strânsă dependenţă cu profilul funcţional al celulelor integrate în ţesuturi şi organe; pe măsura diferenţierii, în general, volumul celular creşte, scade raportul nucleo-plasmatic, citoplasma devine parietală, se extinde vacuomul (în final ajunge să fie reprezentat de o singură vacuolă), care împinge citoplasma şi nucleul la periferia celulei. Plastidomul este alcătuit din cloroplaste, cromoplaste sau amiloplaste în funcţie de rolul îndeplinit în celule (parenchim asimilator, de rezervă etc.). Pe măsura avansării proceselor de diferenţiere, peretele celular poate suferi modificări secundare (depuneri de celuloză, lignificare, mineralizare, gelificare sau chiar lichefiere), care conduc treptat la o îngreunare a comunicării celulelor respective cu celulele învecinate, intervenind astfel un declin fiziologic şi chiar moartea acestora (de exemplu la sclerenchim, suber).

Celulele, o dată diferenţiate, nu se mai divid. Cele care compun un ţesut sau un organ nu posedă acelaşi ritm de creştere şi se află sub un permanent endocontrol fitohormonal.

Dediferenţierea reprezintă procesul prin care o celulă definitivă pierde trăsăturile pe care le dobândeşte în procesul de diferenţiere şi le regăseşte pe cele pe care le pierduse când s-a diferenţiat. Dediferenţierea se manifestă mai ales în anumite condiţii, cum ar fi formarea peridermei, apariţia organelor adventive sau a unor aparate reproducătoare (sporangii de la Filicine); se observă, de asemenea, în cursul cicatrizării sau în cazul multiplicării vegetative.

Caracterele procesului de dediferenţiere constau în: - pierderea funcţiilor fiziologice specifice şi, concomitent, pierderea caracterelor structurale

corespunzătoare; - scăderea raportului paraplasmă/protoplasmă; - reducerea activităţii mitotice; - reapariţia de potenţialităţi histogenetice largi

Fazele dediferenţierii celulare ar putea fi caracterizate sumar astfel (în cazul meristemelor secundare) :

a) Faza preliminară - ce constă în eliminarea produşilor de rezervă şi diminuarea raportului

paraplasmă/protoplasmă; începutul regresiei condriomului; b) Faza primară (I) - corespunde reluării mitozelor, regresiei plastidelor (ce poate fi însoţită de

diviziunea lor), fragmentarii condriomului. O dată cu aceste transformări are loc revenirea celulelor la starea meristematică (de data aceasta secundară). Celulele se dispun în zone generatoare, urmând diferenţierea (rediferenţierea) şi formarea de ţesuturi secundare definitive,

c) Faza secundară (II) - presupune creşterea cantităţii de citoplasmă; nucleul redevine sferic

şi central, îmbogăţindu-se în cromatină. Vacuola unică se fragmentează, continuă

84

fragmentarea plastidelor şi mitocondriilor. Celulele ajung la starea structurală a celulelor meristematice primare, se dispun în meristeme apicale (caulinar şi radicular); urmează diferenţierea şi formarea de muguri (laterali şi adventivi) precum şi de rădăcini (laterale şi adventive).

✎Test de autocontrol

TESTUL 13

1. Care sunt modificarile ultrastructurale ale unei celule in procesul de diferentiere?

2. Care sunt caracteristicile procesului de defiferentiere?

85

REZULTATELE TESTELOR DE AUTOCONTROL

TESTUL 1 1. C 2. A 3. Pentru impregnarea in parafina se parcurg următoarele etape: - deshidratarea – se face în serii crescânde de alcool etilic de 70%, 80% 90% şi alcool absolut (trei

băi). - clarificarea - se face cu xilen sau cloroform. Probele se introduc în băi succesive formate din amestecuri xilen: alcool etilic absolut până ce cad la fundul vasului şi apoi în xilen pur (două băi); -impregnarea cu parafină - se realizează în termostat la 560 – 62 0C, funcţie de punctul de topire a

parafinei. Probele se infiltrează mai întâi într-un amestec de parafină curată şi xilen 1:1, iar apoi în parafină pură. În cazul materialelor foarte fragile, timpul total de includere nu trebuie să depăşească 2-3 ore, în timp ce probele mai rezistente pot fi ţinute în termostat până la 12 – 20 de ore. 4. Cele mai frecvente tipuri de coloraţie folosite în anatomia vegetală sunt: - Coloraţia dublă cu verde iod şi roşu carmin alaunat. Verdele iod colorează în verde – albăstrui lemnul, sclerenchimul, suberul (celule cu pereţi celulari modificaţi chimic secundar) şi cuticula, iar roşul carmin colorează în roz parenchimul, liberul, colenchimul (celule cu pereţii celulari celulozo-pectici). - Coloraţia cu fast – green şi safranină. Fast – green colorează în albastru celulele cu pereţi subţiri, celulozici, iar safranina în roşu celulele cu pereţi lignificaţi, suberificaţi sau cutinizaţi. TESTUL 2 1. Se ştie ca puterea separatoare a instrumentelor optice este invers proporţionala cu lungimea de unda a radiaţiei utilizate. Microscoapele optice nu vor putea da imagini clare ale unor obiecte cu dimensiuni mai mici de circa 0,15 µm. Puterea separatoare a putut fi sensibil mărita cu ajutorul microscopului electronic, deoarece lungimea de unda a undei asociate electronului este mult mai mica decât a radiaţiilor vizibile sau ultraviolete utilizate de microscopul optic. 2. Microscopul electronic foloseşte electronii in loc de lumina zilei pentru a produce imagini mărite ale unor obiectelor. 3. C TESTUL 3 1. Celulele vegetale au la periferie un perete scheletic, celulozo-pectic (se numesc dermatoplaste), spre deosebire de celulele animale şi foarte puţine celule vegetale, la care acesta lipseşte (se numesc gimnoplaste). Celulele vegetale prezintă, de asemenea, vacuole şi cloroplaste, care lipsesc la celulele animale. 2. A 3. Membrana care delimiteaza vacuola se numeste tonoplast. TESTUL 4 1. Proplastidele sunt plastide în curs de diferenţiere şi se găsesc numai în celulele embrionare şi meristematice, în timp ce plastidele mature sunt prezente în celule complet diferenţiate. 2. B 3. A TESTUL 5 1.A, B, C 2. La măceş cromoplastele sunt localizate in mezocarpul fructului si au forma ovoidală, poligonală etc., de culoare galben-portocalie, datorită carotinelor şi xantofilelor. Ele sunt aglomerate mai ales în jurul nucleului. 3. Cromoplastele de la paducel si de la tomate contin carotina care trece ulterior în izomerul său numit licopen.

86

TESTUL 6 1. C 2. La stejar amiloplastele sunt localizate in celulele din mezofilul cotiledonului. Acestea sunt izodiametrice, rotunjite şi conţin numeroase amiloplaste de formă ovoidală (ce pot ocupa până la 75 – 80% din volumul celulei). 3. Coloraţia specifica pentru oleoplaste este cu roşu Sudan III (colorant specific pentru substanţele grase). TESTUL 7 1. Nucleul are o membrana dubla străbătuta de numeroşi pori prin care se realizează schimbul de substanţa dintre nucleu si citoplasma. In interiorul nucleului se găseşte citoplasma sau nucleoplasma (carioplasma). In afara de aceasta se găsesc 1-2 nucleoli care sunt sferici. In nucleoplasma se afla filamente de ADN care au rol in transmiterea informaţiei genetice. ADN-este un asociat cu proteine si formează structuri permanente ce sunt vizibile doar in timpul diviziunii celulare care se numesc Cromozomi. ADN reprezintă cromatina. Nucleul conţine peste 90% din cantitatea de acid nucleic. 2. A, C 3. În perii absorbanţi scurţi (foarte tineri) nucleul sferic se observă la baza lor, iar în cei lungi (maturi) nucleul este situat în poziţie subterminală, înconjurat de o masă densă de citoplasmă. TESTUL 8 1.B 2.C 3. Cristalele de oxalat de calciu pot fi simple sau compuse (ursini sau druze, rafide si macle). In unele celule (parenchimul cortical al tulpinii de soc) se poate întâlni oxalat de calciu fin cristalizat sub forma de nisip oxalifer. TESTUL 9 1. Peretele celular este un component specific al celulei vegetale, fiind elaborat de protoplast, pe care îl înveleşte, delimitând celulele ca unităţi structural-funcţionale şi totodată le leagă, constituind edificiile tisulare. Celulele animale, lipsite de perete, se numesc gimnoplaste, iar cele vegetale, la care peretele este prezent, se mai numesc şi dermatoplaste. 2. La o punctuaţie simplă se disting:

- o cavitate, de forma unui canal simplu sau ramificat, la nivelul peretelui secundar;

- o deschidere circulară sau ovală spre lumenul celular; - o membrană obturantă reprezentată de pereţii primari ai celor două celule

vecine, mai subţiri decât în rest şi de lamela mediană dintre acestea. 2.Rolul torusului este foarte important, având în vedere că el se găseşte la gimnosperme, care trăiesc în regiuni cu climă temperată, având frunze verzi şi pe timpul iernii. Traheidele, în pereţii cărora sunt prezente aceste punctuaţii, sunt vase imperfecte, închise la capete, astfel încât circulaţia sevei brute de la o traheidă la alta se face doar prin intermediul punctuaţiilor. În timpul anotimpului cald torusul are o poziţie centrală, seva circulând de la o celulă la alta doar prin intermediul zonei permeabile a membranei obturante – margo. În timpul iernii torusul se deplasează la dreapta sau la stânga, închizând punctuaţia şi împiedicând circulaţia sevei brute. Acest proces este important, deoarece într-o zi însorită de iarnă circulaţia sevei s-ar putea accelera, iar peste noapte, datorită temperaturilor foarte scăzute, apa ar îngheţa în vase şi, mărindu-şi volumul, ar distruge ţesutul conducător. TESTUL 10 1. A 2. Lignina are în mod natural culoarea galbenă, care poate fi intensificată prin colorarea cu sulfat de anilină. Secţiunile se ţin 3-5 minute în colorant, apoi se trec în acid sulfuric diluat şi se observă într-o picătură de apă. Pereţii lignificaţi ai vaselor de lemn, fibrelor lemnoase, precum şi ai fibrelor de sclerenchim perifloemic se colorează galben intens. Culoarea scade ca intensitate în timp, dacă secţiunile se montează în glicero-gelatină, pentru obţinerea de preparate permanente.

87

O altă coloraţie de identificare a ligninei este cea cu fluoroglucină şi acid clorhidric. Secţiunile cele mai subţiri se ţin în colorant câteva secunde, apoi se adaugă o picătură de acid clorhidric concentrat. Pereţii celulari lignificaţi se colorează în vişiniu. 3. C 4. Constă în impregnarea pereţilor celulari (îndeosebi a celui secundar) cu o substanţă lipidică numită suberină. Depunerea acesteia se face prin apoziţie (lamele subţiri de suberină alternează cu straturile de celuloză din peretele secundar; ultimul strat depus spre interiorul celulei fiind de celuloză pură). Suberina, fiind impermeabilă pentru apă şi gaze, izolează protoplastul de mediul înconjurător şi astfel celula moare. Deşi formate din celule moarte, ţesuturile suberificate au un rol important în viaţa plantei, reducând transpiraţia, constituind un izolator termic şi apărând ţesuturile vii ale scoarţei şi cilindrului central de atacurile unor paraziţi. TESTUL 11 1. Mitoza cuprinde două etape: cariocineza – diviziunea nucleului în cei doi nucleu fii şi citocineza – diviziunea celulei-mamă în două celule fiice. În cazul mitozei se pleacă de la o celulă diploidă (2n) şi se ajunge la două celule tot diploide. 2. In profaza în interiorul nucleului devin vizibili cromozomii în urma unor cicluri succesive de condensare a cromatinei. La sfârşitul profazei anvelopa nucleară se dezorganizează. Nucleoplasma se amestecă cu citoplasma, rezultând mixoplasma, în care se vor observa următoarele faze ale mitozei. TESTUL 12 1.Meioza cuprinde două etape: o diviziune reducţională (heterotipcă), în cursul căreia numărul de cromozomi se reduce la jumătate şi o diviziune ecvaţională sau homeotipică ce conservă numărul haploid de cromozomi (n). În urma meiozei rezultă tetrade de micro- sau de macrospori. 2. Profaza I cuprinde cinci stadii, mai dificil de distins. În primele stadii: leptoten şi zigoten, cromozomii omologi subţiri se împerechează câte doi, formând bivalenţii. În următorul stadiu – pachiten – cromozomii se scurtează şi se îngroaşă, iar apoi devin vizibile cele două cromatide (diploten); în acest stadiu are loc fenomenul de crossing – over (schimbul de segmente cromatidice dintre cromozomii omologi). În diacineză cromozomii ating maximul de spiralizare; anvelopa nucleară se dezorganizează şi apare fusul de diviziune. TESTUL 13 1. Pe plan ultrastructural, diferenţierea celulelor parcurge etape variate în strânsă dependenţă cu profilul funcţional al celulelor integrate în ţesuturi şi organe; pe măsura diferenţierii, în general, volumul celular creşte, scade raportul nucleo-plasmatic, citoplasma devine parietală, se extinde vacuomul (în final ajunge să fie reprezentat de o singură vacuolă), care împinge citoplasma şi nucleul la periferia celulei. Plastidomul este alcătuit din cloroplaste, cromoplaste sau amiloplaste în funcţie de rolul îndeplinit în celule (parenchim asimilator, de rezervă etc.). Pe măsura avansării proceselor de diferenţiere, peretele celular poate suferi modificări secundare (depuneri de celuloză, lignificare, mineralizare, gelificare sau chiar lichefiere), care conduc treptat la o îngreunare a comunicării celulelor respective cu celulele învecinate, intervenind astfel un declin fiziologic şi chiar moartea acestora (de exemplu la sclerenchim, suber). 2. Caracterele procesului de dediferenţiere constau în: - pierderea funcţiilor fiziologice specifice şi, concomitent, pierderea caracterelor structurale

corespunzătoare; - scăderea raportului paraplasmă/protoplasmă; - reducerea activităţii mitotice; - reapariţia de potenţialităţi histogenetice largi

88

BIBLIOGRAFIE SELECTIVA

1. ACATRINEI GH., 1975 – Biologia celulei vegetale, Ed. şt. şi encicloped., Bucureşti 2. BOUDET A. M., 2000 – Lignins and lignification: selected issues, Plant Physiol. and

Biochem., 38: 81-96 3. BOUREAU ED., 1954, 1956, 1957 - Anatomie végétale (L'appareil végétatif des

Phanérogames). Ed. Presses Universitaires de France, Paris 4. BRONCHAR R., 1990 - Guide des travaux pratiques de biologie de la cellule végétale. Univ.

Liege 5. CATESSON A.M., 1980 - Les tissus végétaux. Ultrastructure, biogenèse. In: B. Monties -

Les polymères végétaux. Ed. Gauthier-Villar, Paris 6. CRUCE M., 1999 – Biologie celulară şi moleculară, Ed. Univ. Craiova 7. MOENS P., AUQUIERE I.P., 1990 - Biologie générale et végétale. I. Introduction

biochimique. II. Cytologie. Imprimérie Dérouaux, Liege 8. SCHNEPF E., 1974 - Gland cells, In Dynamic aspects of plant ultrastructure, (ed. Robards

A.W.), McGraw-Hill, London: 331 357 9. STRASBURGER E., 1999 - Lehrbuch der Botanik (ed. 34). Spektrum Akademischer Verlag,

Heidelberg 10. TOMA C., NIŢĂ M., 2000 - Celula vegetală, Ed. Univ. "Al. I. Cuza" Iaşi