CAPITOLUL IICAPITOLUL II

FIZIOLOGIA CELULEI VEGETALEFIZIOLOGIA CELULEI VEGETALE

Celula - - unitatea morfologică, structurală şi funcţională de bază a plantelor

Robert Robert Hooke Hooke - - 16671667 - - fraţii Janssen -1590

cella = cameră, cellula = cămăruţă

- - Schleiden - 1838

- Schwann – 1839

Teoria celulară - - toate organismele vii sunt alcătuite din celule

Celula vegetală – – capacitatea de totipotenţă - totalitatea proceselor fiziologice de care sunt capabile

organismele vegetale

Fiziologia celuleiFiziologia celulei -- studiul fenomenelor vitale care au loc în interiorul

celulelor vegetale

STRUCTURA STRUCTURA ŞŞI FUNCI FUNCŢŢIILE IILE COMPONENTELOR CELULARECOMPONENTELOR CELULARE

Microscopul optic – studierea structurii microscopice a

celulelor

CComponentele celulare vizibile suntomponentele celulare vizibile sunt::

- - membrana celulară - nucleul - vacuolele

- cloroplastele

TTehnici moderneehnici moderne de investigaţie de investigaţie a structuriia structurii celulelorcelulelor

Microscopia fluorescentMicroscopia fluorescentăă

Microscopia cu contrast de fazMicroscopia cu contrast de fazăă

Microscopia polarizantMicroscopia polarizantăă şşi electronici electronicăă

UltrasecUltrasecţţionarea ionarea şşi ultacentrifugareai ultacentrifugarea

Spectroscopia Spectroscopia îîn ultraviolet n ultraviolet şşi Roentgeni Roentgen

Autoradiografia cu folosirea de izotopi Autoradiografia cu folosirea de izotopi radioactiviradioactivi

Celula vegetală cuprinde:

♦♦protoplasmă

♦♦paraplasmă

Protoplasma - - sediul proceselor vitasediul proceselor vitalele fundamentale fundamentale - - alcătuialcătuittăă din din::

- - citoplasmă- nucleu

Fig. 2.1. – Structura celulei vegetale (www.eukarya.ro/celula)

CITOPLASMA SE COMPUNE DIN:

- - hialoplasmă

- membrane citoplasmatice

- organite citoplasmatice

Hialoplasma

LLa microscopul optica microscopul optic::

- - masă transparentă,masă transparentă, omogenă omogenă

– – matrice citoplasmatică - - hyaloshyalos = = sticlos sticlos

LLa microscopul electronica microscopul electronic::

- - proteine globular - fibrilare, dispuse în reţea

Din punct de vedere fizic - sistem coloidal vâscos, nemiscibil cu apa, în care:

- proteinele globulare - conferă starea de sol

- proteinele fibrilare – conferă starea de gel

Din punct de vedereDin punct de vedere chimic chimic conţine: conţine:

pproteineroteine;; apăapă;; substanţe mineralesubstanţe minerale;; substanţe organicesubstanţe organice: : nucleoproteine, lipide, nucleoproteine, lipide,

glucide, aminoacizi, enzime, vitamine, glucide, aminoacizi, enzime, vitamine, hormonihormoni;;

produşi secundari ai metabolismului.produşi secundari ai metabolismului.

Din punct de vedereDin punct de vedere chimic chimic conţine: conţine:

pproteineroteine;; apăapă;; substanţe mineralesubstanţe minerale;; substanţe organicesubstanţe organice: : nucleoproteine, lipide, nucleoproteine, lipide,

glucide, aminoacizi, enzime, vitamine, glucide, aminoacizi, enzime, vitamine, hormonihormoni;;

produşi secundari ai metabolismului.produşi secundari ai metabolismului.

Din punct de vedere chimic conţine:

- - pproteineroteine - apă- apă - substanţe minerale- substanţe minerale - substanţe organice- substanţe organice: : nucleoproteine, lipide, nucleoproteine, lipide,

glucide, aminoacizi, enzime, vitamine, glucide, aminoacizi, enzime, vitamine, hormonihormoni

- produşi secundari ai metabolismului- produşi secundari ai metabolismului

Membranele citoplasmaticeMembranele citoplasmatice

Plasmalema - - doudouăă foi foiţţe dense e dense şşi omogene, 75-90 Å, i omogene, 75-90 Å, separate printr-un spa separate printr-un spaţţiu clar, iu clar,

de 200-1000Åde 200-1000Å

Citomembrană - - doudouăă straturi de molecule proteice straturi de molecule proteice dispuse paralel, dispuse paralel, îîntre care se ntre care se

ggăăsesc sesc dou douăă straturi de straturi de molecule molecule fosfolipidice, fosfolipidice, transparentetransparente

Singer şi Nicolson - 1972 - - ipoteza mozaicului fluid -membranele plasmatice sunt alcătuite dintr-un strat dublu de fosfolipide ce constituie o matrice fluidă, lichid-cristalină, în care sunt incluse proteinele membranale globuloase

Structura schematică a citomembranei

Structura membranelor Structura membranelor plasmaticeplasmatice

Compoziţia chimică a plasmalemei:

- - 2/3 lipide2/3 lipide - asigur - asigurăă permeabilitatea pentru permeabilitatea pentru substansubstanţţele liposolubileele liposolubile;;

- - 1/3 proteine1/3 proteine - regleaz - regleazăă p păătrunderea ionilor trunderea ionilor hidrosolubili hidrosolubili

- - imprimimprimăă rezisten rezistenţţa mecanica mecanicăă şşi i elasticitatea membraneielasticitatea membranei

- p- prin pori prin pori păătrund trund plasmodesmeleplasmodesmele

TonoplastulTonoplastul

limiteazlimiteazăă citoplasma la interior, spre citoplasma la interior, spre vacuolvacuolăă

are o structurare o structurăă asem asemăănnăătoare plasmalemei, dar toare plasmalemei, dar prezintprezintăă un num un număăr dublu de foir dublu de foiţţe e fosfolipo-fosfolipo-proteiceproteice

este mai riguros semipermeabil, având un control este mai riguros semipermeabil, având un control mai strict al pătrunderii substanţelor în vacuolămai strict al pătrunderii substanţelor în vacuolă

Fig. 2.1. – Structura celulei vegetale (www.eukarya.ro/celula)

ORGANITELE CITOPLASMATICE

- structură - structură

-- funcţii diferite funcţii diferite

Reticulul endoplasmaticReticulul endoplasmatic

- - reţea de canalicule tubuloase, simple sareţea de canalicule tubuloase, simple sau u ramificate ceramificate ce fac legătura dintre diferiţi compuşi ai celulei, între fac legătura dintre diferiţi compuşi ai celulei, între diferite celule, sau diferite ţesuturi şi organediferite celule, sau diferite ţesuturi şi organe

- - sistem de membrane, cu structură sistem de membrane, cu structură fosfolipo-proteică, fosfolipo-proteică, asemănătoareasemănătoare membranelor membranelor plasmaticeplasmatice

Reticulul endoplasmatic poate fi:

- - neted sau agranular - - rol în sinteza şirol în sinteza şi transportul transportul lipidelor şilipidelor şi glucidelor complexeglucidelor complexe

- rugos sau granular - - ribozomi ataşaţi pe partea ribozomi ataşaţi pe partea externă – externă – ergastoplasmăergastoplasmă - - cu cu

rol rol în sinteza proteinelorîn sinteza proteinelor

Reticulul endoplasmaticReticulul endoplasmatic

Funcţii fiziologiceFuncţii fiziologice

- - rol rol îîn sinteza n sinteza şşi transportul celor mai i transportul celor mai importante substanimportante substanţţe organice din celule organice din celulăă

- p- prin dilatrin dilatăări numite ri numite cisternecisterne, particip, participăă la la formarea formarea plasmodesmelorplasmodesmelor

CondriozomiiCondriozomii - organite celulare cu rol - organite celulare cu rol energeticenergetic

După formă pot fi:

mitocondrii - - granule sferice sau ovalegranule sferice sau ovale

condrioconte - bastonaşe bastonaşe

condriomite - lanţuri de grăuncioare- lanţuri de grăuncioare

Ultrastructura unei mitocondriiUltrastructura unei mitocondrii

Structura submicroscopică a mitocondrieiStructura submicroscopică a mitocondriei

- - la exteriorla exterior - - membrană dublămembrană dublă - - 22 foiţe cu foiţe cu structurăstructură fosfolipo-fosfolipo-proteicăproteică::

- - foiţa externă - netedă foiţa externă - netedă

- - foiţa internă - pliată spre interior - foiţa internă - pliată spre interior - creste creste

mitocondrialemitocondriale

- la interiorla interior - - plasmă mitocondrialăplasmă mitocondrială – – matrixmatrix

pe creste - pe creste - oxizomioxizomi

Fig. 2.1. – Structura celulei vegetale (www.eukarya.ro/celula)

Funcţii fiziologiceFuncţii fiziologice

Rol în respiraţia celulelor – degradarea acidului Rol în respiraţia celulelor – degradarea acidului piruvic în ciclul Krebs, cu degajarea piruvic în ciclul Krebs, cu degajarea COCO22, , HH22OO şi a şi a

energieienergiei

Condriozomii sunt centrii respiratori ai celulelor

uzine energetice, baterii energetice, care realizează producerea, transformarea şi stocarea energiei

Ribozomii sau granulele lui Palade - 1953

formaţiuni sferice situate pe reticulul endoplasmatic

apropierea unor organe active ca :

nucleul

condriozomii

cloroplastele

Se găsesc în Se găsesc în hialoplasmă:hialoplasmă:

- î- în stare libern stare liberăă, lega, legaţţi i îîn filamente ca n filamente ca polizomipolizomi

- dispuşi pe reticulul endoplasmatic, - dispuşi pe reticulul endoplasmatic, formând formând ergastoplasmaergastoplasma

Structura Structura chimicăchimică a ribozomilor conţine a ribozomilor conţine::

- la exterior: proteine histonice, ioni de Caproteine histonice, ioni de Ca2+2+ , , MgMg2+2+

- la interior:: ARN, enzimeARN, enzime: : ribonuclează şi proteinaze

Funcţii fiziologice

- sinteza proteinelor, efectuată mai intens în ergastoplasmă

PLASTIDELE -- organite celulare prezente numai în plante

Structura submicroscopică

Membrană dublă - de natură fosfolipo-proteică numită anvelopă

- foiţa externă este netedă

- foiţa internă este pliată - formând diferite pliuri - tilacoide

La interior - stroma alcătuită dintr-o masă fundamentală - matrix

Pe lamelele stromei - formaţiuni discoidale sau lenticulare, suprapuse – grane

PlastidelePlastidele pot fi: pot fi:

- colorate - - colorate - cloroplastecloroplaste şi şi cromoplastecromoplaste

- incolore - - incolore - leucoplasteleucoplaste

Cloroplastele – – cele mai mari organite cele mai mari organite citoplasmaticecitoplasmatice

La plantele superioare::

sunt în număr mare – 20-200sunt în număr mare – 20-200

au dimensiuni miciau dimensiuni mici

aauu formă ovală sau discoidalăformă ovală sau discoidală

poartă numele de poartă numele de grăuncioare de clorofilă

Fig. 2.1. – Structura celulei vegetale (www.eukarya.ro/celula)

Structura submicroscopicăStructura submicroscopică - - BuvatBuvat

Pe lamelele granei sunt dispuse moleculele pigmenţilor fotosintetici:

- clorofilieni - clorofila a şi clorofila b

- carotenoizi (carotina şi xantofila)

Ultrastructura unui coloroplast

Ultrastructura unui cloroplast

Funcţia fiziologică principală – fotosinteza

- în grana - realizează absorbţia energiei solare de către clorofilă şi transformarea ei în

energie chimică potenţială

- în stroma - energia chimică potenţială este utilizată la sinteza substanţelor organice

Cromoplastele - plastide de culoare galbenă, portocalie sau roşie, datorită pigmenţilor xantofilă, alfa şi beta caroten sau licopen

Ele se găsesc în diferite Ele se găsesc în diferite organeorgane::

flori de crizanteme ca şi flori de crizanteme ca şi crizantemaxantinăcrizantemaxantină

flori de păpădie ca şi flori de păpădie ca şi taraxaxantinătaraxaxantină

rădăcini de morcov ca şi rădăcini de morcov ca şi carotencaroten

fructe de tomate şi ardei ca fructe de tomate şi ardei ca licopenlicopen , ,capsorobinăcapsorobină

CromoplasteleCromoplastele mai conţin: mai conţin:

50% lipide50% lipide

20% proteine20% proteine

ARNARN

Funcţia fiziologicăFuncţia fiziologică - a atrage insectele pentru - a atrage insectele pentru polenizare în flori şi de polenizare în flori şi de răspândire a fructelor răspândire a fructelor

Leucoplastele - - plastide incolore carplastide incolore care se e se găsesc în:găsesc în:

ţesuturile embrionare

albumenul seminţelor

organele de rezervă:

- bulbi

- rizomi şi tuberculi

petalele florilor

Leucoplastele pot fi:

♥♥amiloplaste - formă de grăuncioare de amidon

♦♦proteoplaste - formă de grăuncioare de aleuronă - ce conţin proteine

♦oleoplaste - ce conţin lipide

Dictiozomii sau aparatul Golgi

în celulele animale - anul 1898 în celulele vegetal - anul 1935

Structură lamelară - 2-10 saculi cu membrană dublă şi aspect de discuri suprapuse,

concrescute la centru şi libere la periferie

Funcţia fiziologicăFuncţia fiziologică

- - rezervoare de deşeuri metabolicerezervoare de deşeuri metabolice

- - activitate membrano-formativăactivitate membrano-formativă

Fig. 2.1. – Structura celulei vegetale (www.eukarya.ro/celula)

Complex Golgi Complex Golgi

Lizozomii - - formaţiuni sferice care prezintă:

la exterior - membrană fosfolipo-proteică simplă în interior - stroma ce conţine 12 tipuri de enzime

hidrolizante (lysis = topire)

Funcţii fiziologice

- descompunerea substanţelor organice macromoleculare

- eliberarea enzimelor hidrolizante în hialoplasmă

Enzimelor hidrolizante au rol la:

- - germinaţia seminţelor prin hidroliza substanţelor de germinaţia seminţelor prin hidroliza substanţelor de rezervărezervă

- - inaniţia şi moartea celulelorinaniţia şi moartea celulelor - fiin - fiind adevărate d adevărate tunuri de sinucidere a celulei

NucleulNucleul - corpuscul dens şi refringent - corpuscul dens şi refringent

nucleusnucleus = sâmbure = sâmbure

Brown – 1831Brown – 1831 - în celulele epidermice de - în celulele epidermice de orhideeorhidee

Forma nucleului – sferică, ovală, bastonaş, Forma nucleului – sferică, ovală, bastonaş, filiformă, etc.filiformă, etc.

Fig. 2.1. – Structura celulei vegetale (www.eukarya.ro/celula)

Structura submicroscopică

la exterior - membrană dublă fosfolipo-proteică – pori ce permit schimbul de substanţe cu

citoplasma

la interiorla interior - plasmă nucleară - - plasmă nucleară - nucleoplasmă, carioplasmă sau cariolimfă

în interfază – cromatina

în timpul diviziunii celulareîn timpul diviziunii celulare – – profazăprofază din din cromatină cromatină cromozomiicromozomii

Ultrastructura nucleului

Ultrastructura nucleului

Funcţii fiziologice

depozitarea informaţiei genetice în AND depozitarea informaţiei genetice în AND

formarea membranelor plasmaticeformarea membranelor plasmatice

diferenţierea celulelordiferenţierea celulelor

cicatrizarea rănilorcicatrizarea rănilor