CURS 1 BV CEPADup Ksa et al. (2000), biologia este un sistem de discipline care studiaz legile vieii. Ea cerceteaz originea, dezvoltarea, complexitatea organismelor vii.Botanica este partea biologiei care studiaz structura i dezvoltarea plantelor, originea i evoluia lor.Viaa animalelor i a omului depinde n mare msur de existena plantelor care: - sunt singurele capabile s transforme materia anorganic n materie organic; - purific atmosfera de CO2 pe care-l mprospteaz cu oxigen (indispensabil respiraiei animalelor i omului); - reprezint hrana animalelor i omului; - reprezint materia prim a unui numr mare de procese tehnologice industriale.Plantele au utilizri multiple: n alimentaie, farmacologie, industrie, toxicologie, medicin uman i veterinar, cosmetic, agricultur, zootehnie, apicultur, protecia mediului, protecia solului, dendrologie etc.De exemplu, n alimentaie plantele aromatice au ca scop obinerea unor gusturi i arome deosebite; se utilizeaz frunze, flori, semine (de tarhon, cimbru, maghiran, rozmarin, ment, busuioc, salvie, anason, fenicul, chimen etc.).n natur exist plante ale cror flori sunt comestibile, ele imprimnd preparatelor culinare aroma specific (floarea de coriandru, mueel, coada oricelului etc.).Pe de alt parte, ceapa, usturoiul, ardeiul, varza, fasolea, cartoful i multe altele sunt indispensabile n buctriile din ntreaga lume.Multe fructe i semine sunt alimente de baz ale omenirii: grul, porumbul, orezul, mslinele, smochinele, strugurii, nucile, piersicile, caisele, migdalele etc. Fructele i legumele nu se consum numai proaspete sau crude, ci se conserv pentru iarn ca rezerve alimentare. Multe dintre acestea sunt preparate n industria alimentar drept conserve.

Relaia fruct-aliment-medicamentLa majoritatea speciilor de fructe, grania dintre aliment i medicament este greu de fixat. !!! Toate fructele (fr excepie) au aciune polivitaminic, de aceea sunt recomandate n diferite maladii.!!! Deoarece unele alimente principale (pinea, carnea, cartofii) au efect decalcifiant, este necesar ca mpreun cu acestea, s se consume fructe i legume, care compenseaz nevoia de calciu a organismului. Excesul de zahr are urmri negative asupra sntii, de aceea nutriionitii recomand ca cel puin vara i toamna, produsele zaharoase s fie nlocuite total sau parial cu fructe; fructoza din fructe se metabolizeaz mult mai lent n organism dect zahrul industrial i nu predispune la ngrare.

2. Alimente medicament

Ananasul pulpa fructului conine enzime catalizatori ai reaciilor din organism; intervin n combaterea unor boli ca SIDA, alergii i chiar cancer.Ardeiul iute conine capsaicin, un antioxidant cruia i se atribuie o multitudine de efecte benefice: - protejeaz ADN-ul fa de substanele cancerigene, - are efect decongestiv i expectorant, - previne comoiile cerebrale i - reduce colesterolul.Bananele sunt bogate n magneziu (protejeaz sistemul vascular), potasiu i zaharuri uor asimilabile. Conin i cantiti mari de pectine.Caisele conin cantiti apreciabile de beta-caroten, dar i vitamin C i glucoz (n stare uscat, fructul pierde vitamina C).Ceaiul nutriionitii recomand cinci ceti de ceai pe zi, ceea ce echivaleaz cu jumtate din necesarul de antioxidani (polifenoli); studiile de laborator au demonstrat c reduce riscul bolilor de inim, al cancerului i al comoiilor cerebrale.Citricele reprezint o surs important de vitamin C, care ar ajuta organismul n lupta contra unor maladii precum cancerul de plmni, de esofag i de stomac.Ciupercile slbatice conin beta-glucon, care are rol de stimulare a sistemului imunitar.Grul ncolit o jumtate de ceac de gru ncolit conine 24 de grame de proteine; este o surs important de vitamine complex B, calciu i magneziu. Uleiul din gru este bogat n vitamina E; crete imunitatea i previne cataracta i ateroscleroza.Morcovii conin beta-caroten; echivalentul de beta-caroten a unui morcov pe zi se consider c ar reduce la jumtate riscul unui atac cerebral la persoanele care prezint, deja, simptomele unei afeciuni cardiace.Soia conine proteine ce reduc colesterolul LDL din snge, reducnd astfel riscul maladiilor cardiace. Mai conine o categorie de bioflavonoide care inhib formele de cancer produse de estrogen i protejeaz mpotriva radiaiilor.

ISTORICCele mai vechi dovezi scrise (n caractere cuneiforme) au fost descoperite la sumerieni care au trit cu peste 4.000 de ani . Ch -, apoi la babilonieni i asirieni, n mileniile II I .Ch. Regele asirian Assurbanipal (668- 626 . Ch) a scris 33 de tblie de lut ce cuprind tablouri cu plante medicinale i produse vegetale i un dicionar cu denumirile sumerian i babilonian ale unor astfel de plante. Cunotinele din Mesopotamia au ajuns n Egiptul antic sub vechile denumiri babiloniene n limba egiptean. Au aprut desene pe pereii templelor i piramidelor, texte hieroglifice pe papirusuri ( ncepnd cu mileniul IV . Ch.). Cel mai important este considerat papirusul lui Georg Ebers (pagina cuprinde tratament pentru cancer) (tratament pentru astm), scris n anul 1550 . Ch., lung de 20 de metri i care conine o colecie de formule pentru pregtirea medicamentelor (care erau deja folosite de preoi), n plus avnd descrise i 200 de plante medicinale.(Mezii i perii ( mileniul I . Ch.) cunoteau destul de bine plantele medicinale i toxice. Regele Mitridate avea cunotine bogate despre otrvuri i medicamente, el propunnd chiar o reet pentru obinerea unei forme farmaceutice de consistena mierii, denumit de el teriac.)n Grecia antic sunt de remarcat: Hippocrate din Cos (460 375 . Ch.) a lsat lucrarea Corpus Hippocraticum n care se gsesc comentarii cu referire la 236 de plante; Teofrast (372 287 . Ch.) considerat printele botanicii; a scris 15 cri despre plante; Dioscoride ( Sec I dup Ch.) originar din Asia Mic, care este numit i printele farmacognoziei, scriind mai multe opere, dintre care se remarc De materia medica , unde a introdus i desenele unor plante.De la romani sunt de menionat: Plinius cel Btrn (24-79 dup Ch.) care a alctuit o enciclopedie de 37 de cri, dintre care 16 volume se refer la botanic, el nefiind nici medic i nici farmacist; Galenus ( 130- 210 dup Ch. ) era de origine grec, dar a trit la Roma de la vrsta de 30 de ani. Este considerat ultimul mare medic al epocii antice.Arabii au reinut toate datele tiinifice de pn atunci ( secolele VII-VIII ) n urma unor expansiuni rzboinice, le-au prelucrat, iar prin personalitile care le-au generat au realizat cel mai apreciat popor al Evului Mediu. Avicenna ( 980 1.037 ) a scris peste 100 de lucrri de medicin i plante medicinale, dintre acestea, cea mai important fiind Canonul medicinei, n cinci cri.n secolul al XV-lea, Paracelsus ( 1493- 1541 ) afirma c adevratul scop al chimiei - prepararea medicamentelor din plante; tot el a pus bazele noiunii moderne de principii active, pe care le-a denumit Quinta esentia sau Arconum.n 1590, Janssen (1580-1638) a inventat microscopul, cu ajutorul cruia s-au amplificat studiile privind structura plantelor. Robert Hoocke (1635 1703 - fizician englez), a perfecionat microscopul, fiind primul care a studiat celula vegetal, descris n 1667, n lucrarea Micrographia. Antony von Leeuwenhoek (1632 1723) a fost primul care a observat la microscop microbii, vasele spiralate, scalariforme i punctate din esutul lemnos, cromatoforul spiralat de la mtasea broatei i alte amnunte morfologice. Carl Linne (1707 1778 ), n secolul al XVIII-lea a introdus nomenclatura binar (dup gen i specie) pentru aproximativ 10.000 de specii de plante, clasificndu-le atunci dup numrul de stamine, n 24 de clase.Lamarck (1744 1829) n lucrarea Filozofia zoologica i Darwin ( 1809 1882 ) n Originea speciilor prin selecie natural sau pstrarea raselor favorizate n lupta pentru existen, n a II-a jumtate a secolului al XIX-lea influeneaz major clasificarea plantelor dup criterii filogenetice.Poporul romn cunoate peste 5.000 de nume de plante care se gsesc n ara noastr, ns un salt decisiv peste aceast cifr a fost posibil odat cu nfiinarea primei grdini botanice, n 1856, la Iai, iniiatorul acesteia fiind Anastasie Ftu (1816-1886). El publicnd i primul manual de botanic pentru nvmntul superior, n 1887.ntre anii 1886 i 1890, Dimitrie Brandza amenajeaz grdina botanic de la Cotroceni i Institutul botanic.Grecescu (1841-1909), un mare botanist romn, ntemeiaz Herbarul Florei Romne i realizeaz o clasificare inedit, a circa 3.000 de specii i varieti de plante, pe care o public n 1898 n lucrarea Conspectul Florei Romniei.

MORFOLOGIA PLANTELOR

Este partea botanicii care studiaz - forma organelor organografia;- structura lor anatomia; - morfologia cuprinde i etapele dezvoltrii unui individ de la faza de ou, pn la maturitate ontogenia;- originea organelor i plantelor, de-a lungul evoluiei istorice filogenia.

1. Celula vegetal Celula vegetal reprezint unitatea structural i funcional a organismelor ncadrate n Regnul Plantae.Forma celulelor este diferit, dar dimensiunile sunt de regul microscopice.O celul vegetal este format din perete celular, membran, citoplasm i nucleu.! Celula reprezint unitatea fundamental morfologic, structural i funcional a materiei vii: - constituie un sistem biologic deschis, aflat ntr-un schimb permanent de materie i energie cu mediul nconjurtor;- este capabil de autoconservare;- i duce viaa independent sau n complexe celulare interdependente.! La plantele inferioare, unicelulare, ndeplinete toate funciile vitale caracteristice grupului. La plantele multicelulare sunt specializate pentru ndeplinirea unei anumite funcii.

! Celula vegetal se deosebete de cea animal prin urmtoarele caracteristici: peretele celular este de consisten rigid, substana de baz fiind celuloza (se ntlnete numai n regnul vegetal); gradul de difereniere este mai mic, de aceea exist mai puine tipuri morfologice de celule; prezint o cretere mai intens, astfel nct ajunge la dimensiuni mai mari; celulele au o oarecare interdependen, chiar i cnd sunt grupate n esuturi; creterea n lungime presupune formarea unui vacuom dezvoltat; unele celule vegetale prezint posibilitatea sintezei primare autotrofe i de nmagazinare de energie chimic, datorate activitii plasmidelor ( n special a cloroplastelor); prin aportul de substane minerale i azot, celulele vegetale pot realiza proteosinteza primar.

!!! Exist dou tipuri de organizare celular: procariot, caracteristic bacteriilor i algelor albastre-verzi (cianobacterii), i eucariot, specific algelor verzi, brune, roii, ciupercilor, briofitelor i plantelor vasculare (pteridofite, gimnosperme, angiosperme). Celulele procariote au o organizare structural mai simpl, dar un potenial ecologic i fiziologic comparabil cu cel al celulelor eucariote.

!!! Principalele diferene dintre celulele procariote i eucariote sunt: Diferene ntre celulele procariote i cele eucarioteProcarioteEucariote

Tipul de organismebacterieProtiste, ciuperci, plante, animale

Dimensiuni1 10 m10 100 m

Tip de nucleuNucleoid; nu un nucleu adevratNucleu adevrat, cu membran dubl

ADNcircularMolecule liniare (cromozomi), cu proteine histone

ARN i sinteza proteinelorCuplat cu citoplasmaSinteza de ARN n nucleuSinteza de proteine n citoplasm

Ribozomi23S+16S+5S28S+18S+5,8S+5S

Structura citoplasmaticStructur simplStructur complex cu membrane intracitoplasmatice i citoschelet

Micarea celulelorFlagelar fcut de flagelinFlagelar i ciliar fcut de tubulin

MetabolismanaerobFrecvent aerob

MitocondriiNu auDe la una pn la numerose

CloroplasteNu auLa alge i la plante

OrganizareFrecvent celule izolate, dar pot s formeze i coloniiCelule izolate, colonii, organisme evoluate cu celule specializate

Diviziunea celulelorDiviziune simplMitoz pentru celulele somaticeMeioz la formarea gameilor

Clasificarea celulelor vegetale

a. Dup form i dimensiuni: celule parenchimatice, cu lungimea, limea, nlimea egale sau aproape egale (izodiametrice) i - celule prozenchimatice, cu diametrul longitudinal de cel puin 4 ori mai mare dect celelalte dou (heterodiametrice). b. Dup organizarea celular: procariot, caracteristic bacteriilor i algelor albastre-verzi (cianobacterii) i eucariot, la algele verzi, brune, roii, ciuperci, briofite i plante vasculare: pteridofite, gimnosperme i angiosperme.Forma celulei vegetaleForma celulei vegetale difer n funcie de origine, rol fiziologic, poziia ocupat n diferitele esuturi, de mediul n care se dezvolt. Iniial sunt globuloase, sferice sau aproape sferice. Prin difereniere i schimb forma devenind ovale, prismatice, stelate, reniforme, fusiforme, tubuloase etc.Mrimea celulei vegetale- dimensiuni ce variaz de la subuniti micronice (0,15 - 0,25 microni la bacterii) pn la civa milimetri, uneori civa centimetri (fibrele de bumbac Gossipium hirsutum-, 3 - 5 cm; cele de in (Linum usitatissimum-, 4 - 6,5 cm).Volumul celulei! Se msoar n microni cubi; este variabil n funcie de tipul i lungimea celulei. La plante creterea n volum se face pe seama mririi considerabile a vacuomului, iar la animale prin sporirea cantitii de citoplasm.

Structura celulei eucarioteI. Protoplastul (Protoplasma); II. Paraplasma; III. Metaplasma

I. Protoplastul (Protoplasma)Reprezint ansamblul constituenilor dintr-o celul vie, fr de care viaa nu este posibil; este constituit dintr-o mas hialin, translucid, numit i matrice citoplasmatic ce nglobeaz celelalte organite ale celulei. Principalii compui chimici organici sunt proteinele, lipidele i glucidele. Principalii compui chimici anorganici sunt srurile minerale i apa. Apa reprezint 95-98% din coninutul protoplasmei.Citoplasma vegetal reprezint mediul intern al celulei, substana fundamental, unde se afl, n stare de suspensie, organitele celulare i incluziunile ergastice.Cu ct celula este mai mbtrnit, cu att citoplasma devine mai redus, pn la o simpl pelicul aderent de perete, n rest instalndu-se un vacuom sau 2 - 3 vacuole mari, nucleul fiind mpins lateral.Plasmalema este considerat ca strat periferic al citoplasmei. Tonoplastul este tot o pelicul elementar ce se gsete n jurul vacuolelor.Citoplasmele celulelor nvecinate sunt legate ntre ele prin firioare fine numite plasmodesme. Ele trec dintr-o celul n alta prin punctuaiunile sau canaliculele existente n pereii celulelor. O celul poate avea 10 000-20 000 de plasmodesme; prin acestea, celulele fac schimb de substane i chiar de organite, fapt ce subliniaz continuitatea citoplasmatic i unitatea funcional a organismului vegetal pluricelular.Nucleul este unul dintre cei mai importani constitueni celulari; se gsete la toate plantele.! Nucleul este ntlnit, n toate celulele vegetale i animale, cu excepia hematiilor mamiferelor. Nucleul coordoneaz funciile celulei. Deine cea mai mare parte a informaiei genetice i o transmite descendenilor. Reprezint centrul cinetic care declaneaz diviziunea celular.Nucleul este alctuit din membran celular, citoplasm, cromatin i nucleoli. Membrana nuclear a plantelor superioare este dubl, cea extern fiind o continuare a reelei endoplasmatice; prezint pori. ntre cele dou membrane se afl un spaiu perinuclear. Carioplasma (nucleoplasma) este format din sucul nuclear (cariolimfa) i cromatina (numit astfel pentru c fixeaz cu uurin colorani bazici).Cromozomii sunt elemente structurale nucleo-proteice compacte, care nu dispar din intervalul dintre dou diviziuni (interfaza). Numrul cromozomilor ntr-o celul este n general constant. Celulele somatice ale plantelor superioare au un numr dublu de cromozomi (2n) fa de cele reproductoare (n). Nucleolul este o formaiune intranuclear (singular sau multipl) ce poate fi observat doar cu ajutorul microscopului fotonic, datorit indicelui de refracie mare. Este format din proteine i ARN. Se formeaz lng un cromozom numit organizator nuclear.Rol - intervine n toate procesele de nutriie i de difereniere celular i are un rol fundamental n transmiterea caracterelor ereditare. Ia natere prin diviziunea nucleului preexistent n celula mam.II. ParaplasmaVacuolele (vacuomul celular) sunt componente ce nu lipsesc la celulele vegetale. Conin suc vacuolar sau celular, care este un produs metabolic al celulei. Compoziia acestuia variaz n funcie de specie, vrsta plantei i dup condiiile de mediu n care triete planta; adesea compoziia chimic a sucului celular determin importana practic a plantelor.

Citoplasma nu este uniform, ci granulat datorit prezenei plastidelor, mitocondriilor, ribozomilor etc.

III. MetaplasmaPeretele celular (membrana celular)Celula vegetal la plantele superioare este nvelit de o formaiune de natur pectocelulozic numit perete celular sau membran celular. Este generat de citoplasm. La sfritul diviziunii celulare se formeaz un perete despritor la nivelul plcii ecuatoriale, denumit fragmoplast. Fragmoplastul este de natur proteic, ulterior impregnndu-se cu substane pectice, la care se mai adaug cantiti reduse de celuloz i hemiceluloze. Astfel, fragmoplastul devine lamela median, elementul ce leag ntre ele celulele vegetale alturate. !!! Modificri secundare ale membranei celuloziceOdat cu creterea n grosime a peretelui celular i cu diferenierea funcional a celulelor, membrana celulozic sufer o serie de modificri (cele mai importante sunt):a). cutinizarea depunerea de cutin la suprafaa celulelor epidermice, formnd cuticula, impermeabil pentru ap i aer, alctuind un ecran n calea razelor ultraviolete;b). cerificarea depunerea unui strat de cear la suprafaa celulelor epidermice. La unele fructe (prune, struguri etc.) sau frunze (varz etc.) se formeaz o pelicul de cear denumit pruin;c). lignificarea impregnarea membranei cu lignin, care se depune printre microfibrilele de celuloz. Fenomenul este prezent numai la plantele superioare i duce la creterea rigiditii membranelor, a esuturilor i deci a plantelor respective;d). suberificarea depunerea de lamele de suberin pe pereii interni ai celulelor, determinnd impermeabilizarea lor pentru aer i ap; numai spermatofitele pot avea celule suberificate;e). mineralizarea impregnarea membranelor cu substane minerale, mai ales cu bioxid de siliciu i carbonat de calciu. Se ntlnete la graminee i alte specii, la unele plante higrofile.f). gelificarea transformarea celulozei i a substanelor pectice n substane mucilaginoase i depunerea lor n membrana secundar (fructul de gutui Cydonia oblonga);g). lichefierea dizolvarea membranelor celulozice; procesul se ntlnete la resorbia pereilor transversali ai traheelor (vase lemnoase), la separarea celulelor din fructele prea coapte.

nmulirea celulelorCelulele se nmulesc prin diviziune, dup o perioad de cretere. Este de dou feluri: direct, cnd celula i nucleul se divid simultan i indirect, cnd diviziunea nucleului precede pe cea a celulei.

Diviziunea direct este frecvent n natur; se ntlnete la celulele btrne pe cale de degenerare, la celulele crescute pe medii nutritive nefavorabile, la endospermul unor specii, la formarea celulelor de amidon de la tuberculul de cartof etc. Are loc fie prin strangularea nucleului i a celulei, fie prin despicarea lor concomitent de ctre un perete transversal.Diviziunea indirect este de dou feluri: tipic sau ecvaional (mitoza) i allotipic sau reducional (meioza).Diviziunea ecvaional se ntlnete la celulele somatice (2n); se caracterizeaz prin aceea c celulele fiice, rezultate din diviziune, au acelai numr de cromozomi cu celula mam. Se desfoar n patru faze: profaza, metafaza, anafaza i telofaza. Perioada de refacere a celulei ntre dou diviziuni se numete interfaz.Diviziunea reducional se ntlnete numai la celulele mame ale sporilor i ale gameilor.