CURS NR 1
Botanica – generalități
- Una dintre cele mai vechi științe ale naturii
- Om – mediu inconjurator: acumulare de cunoștințe despre plante în legatură cu preocupările (vânătoare, pescuit, recoltare, fructe, leacuri; vii)
- Inceputul existentei umane: nu au ramas documente scrise referitoare la cunoștiințele omului în ceea ce privește plantele
- Abia in perioada antică: documente scrise referitoare la cunoștiințe în legătură cu necesități practice ale oamenilor;
Definiție: ● disciplina biologică care studiază plantele din toate punctele de vedere, începând de la primele forme ale materiei vii vegetale și până la cele mai evoluate forme de diferențiere ale ei (plantele superioare)
● un complex de discipline, de fapt :
- studiul celulei și al materiei vii vegetale;
- studiul asocierii celulelor în țesuturi;
- studiul asocierii țesuturilor în organe;
- studiul asocierii organelor in alcatuirea organismelor
vegetale.
se includ in afara aspectului plantelor mai ales starea functionala si evolutia lor de la formele ancestrale pana la cele mai evoluate, de azi; aceasta fara a mai aminti de aspectele de botanica aplicata: agricola, horticola, silvica, farmaceutica.
O impartire ce se mai pastreaza si azi din motive didactice:
→ botanica generala (citologie, histologie, organografia si functiile fiziologice ale plantelor)
→ botanica sistematica sau taxonomia (aranjarea plantelor intr-un sistem natural de clasificare)
Intre aceste ramuri ale botanicii apar interferente, neputandu-se face o delimitare precisa a botanicii in disciplina de laborator (citologie, histologie, fiziologie) si de teren (sistematica)
Istoricul dezvoltarii botanicii
Citologia
Organismele sunt alcatuite din substanta vie formata
- fie dintr-o masa unitara
- fie este impartita in cantitati variabile, delimitate net sau nu, alcatuind unitati individualizate sau legate intre ele = CELULE – functie de numarul lor → organisme unicelulare/pluricelulare
Celulele= unitati morfo-functionale de organizare a lumii vii;
- cu studiul lor se ocupa o disciplina bine conturata = citologia
Primele observatii referitoare la prezenta celulelor – in legatura cu aparitia microscopului optic – Hooke (1667) - “cella“ – celula = unitate de baza stucturala si functionala a tuturor organismelor vii, animale si vegetale
Materia vie este unica, nesesizandu-se deosebiri esentiale intre materia vie vegetala si cea animala
↓
aceasta mai ales daca ne referim la infrastructurile asemanatoare, ale elementelor de care se leaga principalele fenomene ce stau la baza manifestarilor de viata ca respiratia, asimilatia, biosinteza substantelor organice → ideea de citologie generala sub forma de biologie celulara, comuna atat pentru plante cat si pentru animale
Planta verde este unicul factor fotosintetizator in lumea vie, deci capabil sa produca substante organice → regnul vegetal are o importanta deosebita
Deosebiri intre celula vegetala si cea animala
· Diferente morfologice – marimea celulelor vegetale depaseste cu mult pe cea a celor animale, dar gradul de diferentiere este mai mic la cele vegetale, adica exista mai putine tipuri morfologice;
· Diferente structurale
- Peretele celular, prezent de obicei la celulele vegetale este rigid, deosebindu-se din punct de vedere al compozitiei chimice de protoplasma – e de natura celulozica
- Prezenta vacuolelor – rezulta din cresterea in lungime a celulelor vegetale; pe baza lor are loc o diferentiere a proceselor osmotice si o generalizare a curentilor citoplasmatici
- Prezenta plastidelor si in special a cloroplastidelor → confera capacitate de sinteza proprie – capteaza energia solara inmagazinand-o sub forma de energie potentiala → aceasta face din celula vegetala o adevarata “uzina a biosferei”, un microcosmos necesar pentru mentinerea vietii pe pamant
· Diferente chimice – substante proprii celulei vegetale → ex: celuloza (constit. membranei) si amidonul (substrat energetic fundamental); ambele sunt glucide si pot fi sintetizate numai de catre celula vegetala
· Diferente biochimice – transformarea energiei fotochimice acumulate in energie activa, ocolind energia calorica; celula vegetala lucreaza izoterm, iar reactiile de biosinteza sunt in mare parte cunoscute (datorita metodelor cu atomi marcati – izotopi radioactivi)
· Diferente fiziologice – se refera la potenta de crestere si un oarecare grad de independenta pe care si-l pastreaza chiar in tesuturi. Aceste doua caracteristici fac din celula vegetala un substrat foarte potrivit pt experientele de citofiziologie, ca si pentru testarea fitobiologica ( in screening-ul primar al substantelor terapeutic active)
In concluzie s-a conturat o citologie vegetala = biologia celulei vegetale care aprofundeaza studiul celulei pana la nivel molecular → cunoasterea materiei vii din celula
Morfologia si structura celulei vegetale
Celula = unitatea biologica si biochimica a organismelor, iar diferentele intre cele 2 regnuri constau in 3 caractere specifice celulei vegetale:
- prezenta plastidelor (in special a cloroplastelor)
- prezenta aparatului vacuolar
- prezenta membranei pecto-celulozice = perete cellular
Arhitectonica celulei vegetale – complexa si completa
Ø Aspectul morfologic (forma, marimea celulei)
Ø Structura celulei
- structura anatomica (constituenti celulari comuni si speciali)
- structura functionala → functie de gradul de organizare structurala: celule rudimentare
- celule organizate
- cenocite
Structura functionala face deosebirea intre:
- componentul activ din punct de vedere biologic (protoplasma)
- componentul inert (paraplasma: vacuole + incluziuni solide)
- scheletul celulei (alloplasma = membrana + cuticula)
- anexele (metaplasma = cilii si flagelii)
Aspectul morfologic al celulei (forma si marimea):
a) forma depinde de mediu, pozitia in tesut si functia indeplinita.
- La celulele libere forma depinde de prezenta sau absenta membranei (peretelui celular)
- La cele fara membrana (gimnoplaste) forma nu e stabila, se shimba de la un moment la altul
- Celulele cu membrana (dermatoplaste) au forma de obicei sferica, stabila sau una apropiata derivata din forma sferica
- La celulele asociate in tesuturi → forma lor depinde de pozitia pe care o ocupa, ca si de raportul dintre axa logitudinala si cea transversala:
ü celulele izodiametrice (parenchimatice) au axele egale
Ex: ovale, poligonale, stelate, semilunare, lenticulare etc.
ü celulele anizodiametrice (prozenchimatice) au axele inegale
Ex: fusiforme, prismatice, cilindrice, spiralate, in forma de bastonas
b) marime:
- De regula - dimensiuni microscopice: intre 20-70 microni
- Exceptii sau variatii: bacterii cu celula < 20 microni sau celule din pulpa fructului de portocal = 2 cm, fibre textile (in, canepa) = 6 -7 cm
Structura ( arhitectonica )celulara
Celula = un tot unitar din punct de vedere structural si functional
Totusi pentru o mai buna cunoastere vom proceda la descrierea separata a constituentilor, a organitelor celulare; unele organite se pot observa cu microscopul optic, iar altele doar cu cel electronic → citologia ultrastructurilor
Constituentii celulari – clasificare:
Ø Componentul biologic activ = protoplasma sau protoplastul – cuprinde citoplasma, nucleul, plastidele, condriozomii (elemente clasice), precum si elemente de ultrastructura: reticul endoplasmatic, ribozomi, dictiozomi, lizozomi.
Ø Componentul inert = paraplasma cuprinde incluziuni ergastice lichide (vacuole, suc celular si uleiurile) si incluziuni ergastice solide (amidon, aleurona, cristale de oxalat de calciu)
Componentul biologic activ (protoplasma)
- Este element structural care nu poate lipsi din nici o celula vie
- Se caracterizeaza prin prezenta mediului apos in care sunt dispersate substante cu greutate moleculara mare ce sunt organizate la nivel molecular intr-o ultrastructura complexa → aceasta determina proprietatile fizice, chimice si fiziologice
a) Proprietati fizice ale protoplastului
- starea coloidala – 2 componente:
● mediul de dispersie
● faza dispersa (dispersatul)
Starea coloidala se poate prezenta sub 2 forme: - solul coloidal
- gelul coloidal
A. Solul coloidal: particulele sunt dispersate intr-un mediu de dispersie abundent
- “solurile” au o mare fluiditate si fac trecerea de la solutiile adevarate la suspensii
B. Gelurile coloidale → au o anumita rigiditate si elasticitate, prezinta o stare intermediara intre cea lichida si cea solida; particulele gelurilor se ating intre ele → structura de retea fina, in ochiurile careia se dispune mediul de dispersie
→Dupa afinitatea pe care o au:
ü soluri si geluri hidrofile
ü soluri si geluri hidrofobe
In cazul protoplastului sistemul coloidal este reprezentat prin dispersat = complex de micele si un mediu de dispersie apos
- micelele = agregate moleculare suspendate in mediu de dispersie
Sistemul coloidal al protoplastului prezinta caracterele coloizilor hidrofili, dar se comporta ca un sistem aparte, in raport cu coloizii inerti.
Astfel se gasesc si la protoplast caractere care sunt intalnite si la coloizii inerti:
Ø De a nu dializa
Ø De a coagula la actiunea temperaturii, a alcoolului
Ø De a prezenta un punct izoelectric = pH-ul la care sarcinile electrice se anuleaza
Ø De a trece din sol in gel si invers (tixotropie) – la nivelul protoplastului exista concomitent zone de sol coloidal si zone de gel coloidal cu trecerea spontana din una in alta = stare de echilbru a citoplasmei.
Ø Efectul Tyndall → nu apare la coloizii hidrofili, deci si protoplastul (masa lui fundamentala mai ales) observat la ultramicroscop pe fond intunecat este omogen sau “optic vid”. Daca protoplastul este supus actiunii unui factor alterant → apare efectul Tyndall datorita coagularii
In concluzie,
ü Sistemul coloidal protoplasmatic este deosebit de sistemele coloidale inerte printr-o serie de caractere proprii; astfel el se poate autoregla cumuland concomitent atat caractere de lichid cat si de solid
ü Apar zone de - gel coloidal (membranele plasmatice, plasmalema si tonoplastul)
- sol coloidal (endoplasma)
ü Gelul coloidal (plasmagelul) determina structura protoplastului, iar solul coloidal (plasmasolul) este sediul metabolismului celular
ü
b) Proprietati chimice ale protoplastului
Sunt conferite de substantele macromoleculare care pot constitui:
- elemente structurale din masa protoplastului
- substratul fundamental al protoplastului
- substantele de protectie ale protoplastului
- substante cu proprietati catalitice
- purtatori ai informatiei ereditare
Citoplasma (protoplasma)
v Componentul de baza in care se cuprind toate celelalte elemente structurale care alcatuiesc celula (in afara membranei)
v Este un sistem instabil si sensibil la toti factorii care influenteza raportul apa/macromolecule
v Gradul de complexitate si dezvoltare al citoplasmei variaza functie de cresterea si dezvoltarea celulelor si daca celula are sau nu un nucleu figurat
Citoplasma = sistem biologic instabil cu o evolutie structurala de la organismele inferioare la cele superioare
- nu este totusi o masa uniforma
- are 2 componenete: - masa fundamentala
- organitele subcelulare (submicroscopice)
Masa fundamentala (matricea, hialoplasma)
ü reprezinta mediul intern al celulei, capabil de a desfasura toate functiile ei fiziologice
ü este sediul de desfasurare a metabolismului
ü rol de legare a tuturor organitelor din edificiul celulei (matrice)
ü coordoneaza si regleaza toate formele de activitate pe care le presteaza celula (hialoplasma)
ü imprima caracterele fizice si chimice ale citoplasmei
Caracterele fizice ale hialoplasmei :
Ø Este optic vida (la examinarea cu microscopul optic)
Ø La examinarea cu microscopul electronic – abundenta de granulatii = ribozomi, care pot fi inlaturati prin omogenizare si centrifugare => masa fundamentala alcatuita din elemente fibrilare rasucite
- se disting 2 microformatiuni - filamentele
- microtubulii = formatiuni alungite cu diametrul de 40 Å si orientati in directia de crestere in lungime a celulei; situati paralel cu pelicula ectoplasmatica superficiala, cu care par a fi in relatie de contingent.
Rolul microtubulilor:
Ø geneza membranelor plasmatice in vecinatatea carora sunt dispusi
Ø miscarea citoplasmatica
Ø geneza fusului de diviziune (numarul lor creste foarte mult in timpul diviziunii celulare)
Caracterele chimice ale hialoplasmei :
ü apa (85%)
ü proteine (constituenti de baza): -structurale (solubile)
- functionale (enzime)
ü acizi nucleici (10-20% din ARN)
ü glucide
ü aminoacizi
ü Nucleozide
Din punct de vedere fiziologic, hialoplasma este mediul in care sunt dispuse toate celelalte organite; acestea gasesc aici componentele necesare pentru construirea lor si tot aici isi deverseaza produsii.De aceea se considera ca hialoplasma este sediul tutoror reactiilor biochimice - biosinteze cu incorporare de energie si reactii de degradare care elibereaza energia acumulata -.
Membranele plasmatice
- Sunt structuri citoplasmatice de grosimi foarte mici (75 Å) fiind vizibile numai la microscopul electronic
- Sunt dispuse la suprafata sau in interiorul citoplasmei
- Prezinta 2 fete → una vine in contact cu hialoplasma
→ cealalta vine in contact fie cu mediul inconjurator, fie cu un alt mediu intern
- Se considera ca au o structura trilamelara:
Ø 2 lamele dense cu o grosime de 20Å fiecare
Ø intre aceste 2 lamele este o a treia lamela cu grosimea de 30Å
- Existenta membranelor plasmatice a fost dovedita prin experiente de microchirurgie (ranirea cu un microac)
● din punct de vedere biochimic se pot studia aceste membrane prin izolare, dupa omogenizare, centrifugare si sedimentare fractionata
● aceste membrane se constituie in sisteme de membrane care divizeaza citoplasma in zone functionale: 1. plasmalema
2. tonoplastul
1. Plasmalema (pelicula ectoplasmatica)
Exista atat la gimno- cat si la dermatoplaste
Se evidentiaza la celulele vii:
→ direct – experiente de microchirurgie (se injecteaza colorant)
→ indirect (prin plasmoliza)
Ultrastructura plasmalemei – are structura caracteristica membranelor plasmatice : 2 straturi proteice marginale, iar la mijloc un strat dublu de fosfolipide cu partile hidrofile spre proteine si cele hidrofobe fata in fata
Referitor la structura moleculara lipido-proteica a membranei – ipoteze structurale
1. Davson si Danielli (1935) – 2 straturi de proteine globulare
2. Robertson – 2 straturi continui de proteine
3. Singer si Nicolson (1972) – fosfolipide dispuse intr-un strat bimolecular discontinuu, ca un lichid vascos in care se dispun proteine globulare = MODELUL MOZAICULUI FLUID – bine studiat la celula animala si la cea vegetala
Modelul mozaicului fluid:
- exista posibilitatea de miscare a fosfolipidelor, lateral ca si a proteinelor
- proteinele globulare pot patrunde partial in dublu strat lipidic sau pot strabate integral acest strat
glicocalix (exterior) si citoschelet (interior)
- notiunea de proteine transmembranare
- proteine periferice (pe fata interna)
- scurte catene glucidice – legate de proteinele globulare = la fata externa (glicocalix)
- intreaga structura → fluida, proteinele plutind pe o “mare” lipidica
- citoscheletul – alcatuit din 2 tipuri de filamente proteice: microtubuli si filamente de actina
Proprietatile fiziologice ale plasmalemei:
-semipermeabilitate selectiva cu un fenomen de “transport activ” la nivelul ei; energia necesara pentru acest transport activ este furnizata de ATP
De fapt plasmalema este un suport pentru adenozintrifosfataza, enzima care catalizeaza hidroliza ATP-ului la ADP cu eliberarea de energie si o molecula de acid fosforic; energia este folosita la:
- transportul activ al ionilor prin plasmalema
- pinocitoza (inglobare de picaturi de lichid)
Plasmalema asigura si comunicatia de la o celula la alta prin intermediul plasmodesmelor → strabat porii fini din membranele invecinate, asigurand o continuitate a citoplasmei de la o celula la alta.
2 .Tonoplastul
-este o membrana lipoproteica care inconjoara vacuola (vacuolele)
- are o structura analoaga cu a reticulului endoplasmatic si a plasmalemei
- se aseamana cu plasmalema in privinta compozitiei chimice si prin caracterul de semipermeabilitate
- din punct de vedere al originii – se crede ca provine din reticulul endoplasmatic
Reticul endoplasmatic (sistem vacuolar citoplasmatic, sistem vacuolar endoplasmatic)
- este un sistem intracitoplasmatic ce formeaza o textura foarte heterogena:
→ cavitati delimitate de membrane fine, cavitati diferite ca forma si marime
→ se gasesc si spatii drepte si alungite - microtubuli si canalicule
→ membranele pot conflua intre ele sau pot trece una in alta => “curent de membrane” => sistemul de biomembrane al reticulului endoplasmatic este considerat ca o structura dinamica
- pe baza acestei structuri se explica posibilitatea ca reticulul endoplasmatic sa dea nastere la formatiuni cu aspectul de saculeti aplatizati suprapusi ca si la formatiuni de aspect microtubular (cu diametrul de 200-300Å) => masa citoplasmatica prezinta polimorfism – structura mai mult sau mai putin spongioasa
Dupa aspectul morfologic, membranele reticulului endoplasmatic sunt:
- membrane netede (beta-citomembrane)
- membrane rugoase (alfa-citomembrane, membrane granulare)
- gamma-citomembrane – intra in componenta altor formatiuni intracitoplasmatice
Izolarea citomembranelor:
-triturarea materialului si tratarea cu dezoxicolat de sodiu – se obtine astfel o separare a membranelor de rugozitatile de pe suprafata, apoi prin ultracentrifugare se pot separa cei 2 constituenti.
- dupa izolare a putut fi determinata compozitia chimica a membranelor reticulului endoplasmatic: fosfolipide, protide structurale si enzime (fosfataza) => natura lipoproteica
- se indica si prezenta ARN-ului care intra in structura acestor membrane, pe langa ARN-ul care intra in componenta ribozomilor
Rolurile reticulului endoplasmatic:
-Data fiind asemanarea cu membranele plasmatice superficiale si membranele reticulului endoplasmatic vor prezenta semipermeabilitate, regland functiile osmotice din celula.
-Functiuni legate de metabolismul celular:
· participarea la biosinteza de substante si vehicularea lor in masa citoplasmei
· colectarea si depozitarea lor
· eliminarea de produsi de excretie (“sistem circulator”)
Raporturile reticulului endoplasmatic cu alte elemente structurale ale citoplasmei:
- la nivelul membranei plasmatice superificiale => contingente
- la nivelul membranei perinucleare
Raporturi directe cu - sistemul vacuolar al celulei
- aparatul (reticular) Golgi
Importanta biologica:
- determina structura si ultrastructura citoplasmei
- asigura formarea si transportul substantelor in celula
Reticulul endoplasmatic:
1 Nucleu
2 Pori nucleari
3 Reticul endoplasmatic rugos
4 Reticul endoplasmatic neted
5 Ribosomi si reticul endoplasmatic rugos
6 Proteine transportate
7 Vezicule de transport
8 Aparatul Golgi
9 Fata cis a aparatului Golgi
10 Fata trans a aparatului Golgi
11 Cisterne ale aparatului Golgi
Ribozomii (granulele lui Palade)
= cele mai mici organite celulare atasate de reticulul endoplasmatic, dar pot fi si dispersate = component granular
- numarul lor e mai mare in celulele tinere si se reduce pe masura imbatranirii
- cei liberi se pot asocia in grupe, rozete, catene sau formatiuni helicoidale => poliribozomi (polizomi)
Ultrastructura ribozomilor: nu este complet elucidata – cu microscopul electronic – s-a constatat ca sunt uniti prin fibrile foarte fine
Din punct de vedere chimic:
q ribonucleoproteide cuprinzand aproximativ 50-60% din totalul de ARN din celula
q Fosfolipide
Importanta ribozomilor :
-la nivelul lor are loc biosinteza majoritatii proteinelor celulare
-sunt “lectorii” (cititorii) ARN-ului mesager asambland aminoacizii in catene polipeptidice
-sunt dispersati in hialoplasma → inactivi
-se activeaza numai sub forma de poliribozomi
-cand polizomii sunt - liberi = proteinele sintetizate raman in hialoplasma
- atasati de reticulul endoplasmatic = proteinele se acumuleaza in cavitatile acestuia
Observatii mai amanuntite pe ribozomi:
- sunt formati din 2 subunitati hemisferice lipite una de cealalta, iar in poliribozomi, ribozomii constituenti sunt legati prin filamente cu diametrul de 15Å → in aceasta stare ribozomii se ataseaza de o molecula de ARN mesager, citind in lungul acesteia codul de succesiune a aminoacizilor in sinteza moleculei polipeptidice ce se obtin
Aparatul reticular al lui Golgi (aparat reticular intern, aparat Golgi, sistem Golgi, dictiozomi, gangliozomi)
Pozitia si forma acestuia variaza de la caz la caz in celule, functie de:
a) Starea de maturitate (lipseste in cele tinere si batrane)
b) Starea fiziologica a celulei (dezvoltat la celule secretoare)
c) Lipseste la celulele anucleate bacterii, alge albastre
Ultrastructura aparatului Golgi (microscopul electronic) – 3 elemente distincte:
- membrane cu contur dublu, alcatuiesc pachete de cisterne
- formatiuni cu aspecte de - vezicule
- vacuole → situate marginal si dau impresia ca se desprind de pe marginile aparatului Golgi – unii autori considera ca intre ele ar fi nu numai o analogie de structura ci si o legatura de origine
De fapt membranele reticulului endoplasmatic se aseamana cu structura membranelor suprapuse din aparatul Golgi, cu deosebirea ca in aparatul Golgi grosimea membranei e mai mica (60-80Å), iar la reticulul endoplasmatic = 150Å
Pachetele de membrane pot da nastere la spatii intre membrane = spatii care reprezinta locul de geneza al veziculelor, iar pe marginea lor largirea spatiilor din strcutra membranelor da nastere la vacuole ce se desprind
Compozitia chimica a aparatului Golgi:
Ø foarte heterogena
Ø foarte greu de definit din punct de vedere chimic
Ø contine lipoproteide si fosfatide
Ø un complex enzimatic a carui componenta se afla sub controlul activitatii hormonale
Rolul aparatului Golgi:
Ø cercetarile lui Cajal (1914) si Bowen (1929) au stabilit rolul aparatului Golgi in functiunea celulelor secretoare
Ø rol in metabolismul celular – in aparatul Golgi are loc o condensare ca picaturi sau granule de: lipide, enzime, hormoni, pectine; acestea pot ramane in masa citoplasmei sau pot fi eliminate in afara celulei
Relatia dintre aparatul Golgi si geneza membranei celulare:
Pe marginea aparatului Golgi inmuguresc vacuole cu continut dens care migreaza spre membrana plasmatica superficiala prin care isi varsa continutul in afara celulei; acest continut de natura polizaharidica = pectine, se adauga la constituentii celulozici ai membranei scheletice – contribuind la ingrosarea sa.
Prin metoda autoradiografiei = s-a demonstrat ca rolul aparatului Golgi este activ – cumuland si transportand substante
Datorita continutului in fosfataza acida – ar avea relatii si cu lizozomii = sediul digestiilor celulare
Lizozomii (corpusculi litici)
=ultraformatiuni bogate in hidrolaze (fosfataza acida, ribonucleaza) neavand o structura vizibila la microscopul optic sau electronic
Evidentierea lor - pe cale biochimica (ultracentrifugarea omogenatelor celulare)
- prin metode histochimice (determinarea enzimelor hidrolizante – in special fosfataza acida)
Aceste determinari (biochimice, histochimice) au condus la concluzia ca este vorba de 2 forme:
- lizozomii primari = transportorii enzimelor litice la locul de liza intracelulara
- lizozomii secundari (incluziuni) = formatiuni in care au loc fenomene de hidroliza
Rol:
Ø distrugerea (prin hidroliza) unor teritorii celulare sau chiar a intregului continut celular
ü la celula vegetala: fragmozomi (la inceput)
ü alte formatiuni ce contin oxidaze si catalaze – microcorpuscule (peroxizomi)
CURS NR 2
Nucleul
- se distinge cu greu de masa citoplasmei (cand celula e vie), devine vizibil abia dupa moartea celulei; aceasta se datoreaza indicelui de refractie numai cu putin mai mare decat al citoplasmei in care este dispus – Ex.: Cladophora glomerata (numai dupa fixare si colorare s-a observat ca celulele contin mai multi nuclei)
- chiar si la celulele la care nu s-a putut pune in evidenta un nucleu figurat (alge albastre si bacterii) – exista o substanta nucleara = cromatina, care este dispersata in citoplasma → celule procariote (protocariote) spre deosebire de cele cu nucleu figurat = eucariote
-Astfel s-a conturat – cariologia = domeniu special de cercetare a nucleului
-In ciclul vital al nucleului se disting 2 perioade:
a). Perioada nucleului in repaus (interfaza)
-perioada metabolica: au loc procese de sinteza si schimburi intre nucleu si citoplasma
- nucleul interfazic/faza metabolica a nucleului → starea nucleului intre 2 diviziuni succesive – aceasta variaza foarte mult in ceea ce priveste durata
b). Perioada nucleului in diviziune
-apar elemente structurale speciale – cromozomii caracteristici pentru diviziunea nucleului si a celulei, dar si in transmiterea caracterelor la urmasi
Morfologia nucleului:
Forma:
- forma si aspectul depind de o serie de factori:
- in celulele meristematice el are o pozitie centrala si o forma sferica
- in celulele care au o vacuola mare si citoplasma este presata de mebrana celulara → nucleul este si el presat si ia o forma turtita sau lenticulara
- forma nucleului depinde si de forma celulei:
- in celule prozenchimatice si nucleul are o forma alungita
- in celulele parenchimatice – forma lui este sferica sau aproape sferica
- pot exista si cazuri cand nucleul are o forma nedefinita → intr-o celula cu mai multi nuclei fiecare are alta forma. Ex: Tradescantia virginiana, Chara foetida- celulele batrane
Marimea nucleului:
- variaza de la o celula la alta si chiar in interiorul aceleasi celule
- este functie de varsta, talie, cantitatea de citoplasma pe care celula o contine
- marimea medie = 7-10 microni in celule meristematice, cu exceptia – ciupercilor (au cei mai mici nuclei – sub 7 microni) si celula-ou a Cycadeelor (cel mai mare nucleu – 0.6mm)
- Numarul nucleilor
- De obicei celulele au un singur nucleu = mononucleate
Exceptii:
Ø Celule fara nucleu = anucleate (protocariote)
Ø Celule cu 2 sau mai multi nuclei (polinucleate). Ex: cenocite, plasmodiile mixomicetelor sau forme tranzitorii in constituirea endospermului la Angiosperme
Structura nucleului:
· Membrana nucleara
· Plasma nucleara
· Nucleol
· Retea de cromatina si acromatina
1.Membrana nucleara
-Se poate evidentia prin plasmoliza si microchirurgie
-Prin microscopie electronica s-a dovedit prezenta membranei nucleare (carioteca) – aceasta nu e simpla, ci e formata din 2 foite separate intre ele printr-un spatiu clar = “spatiu perinuclear” => membrana nucleara este dubla si are o organizare lipoproteica (ca toate membranele plasmatice); ea nu este continua ci prezinta pori al caror numar si diametru variaza de la caz la caz
-Foita externa a membranei nucleare se afla in continuitate cu sistemul de membrane al reticulului endoplasmatic, iar spatiul perinuclear e o continuitate a lumenului reticulului
-Are functia de schimb ionic intre citoplasma si nucleoplasma fiind comparata chiar cu un filtru cu pori foarte fini
2. Nucleoplasma (plasma nucleara, suc nuclear, cariolimfa, carioplasma)
-Reprezinta spatiul in care au loc schimburile metabolice din nucleu si in care se includ celelalte elemente structurale ale nucleului
-Este formata dintr-un amestec polifazic de coloizi → la microscopul optic = aspect omogen
-Ultrastructura = identica cu cea a hialoplasmei (contine granule de ribonucleoproteide care impreuna cu alti compusi dau nastere la sisteme macromoleculare dense sau laxe)
3. Nucleolul
-nu are membrana proprie
-are indice de refractie mai mare decat al nucleului de aceea sunt vizibili chiar in celula vie
-au o prezenta inconstanta. Ex: in timpul diviziunii dispar si reapar abia in nucleii nou formati dupa diviziune
-au in structura lor o parte amorfa de natura proteica si o parte fibrilara si granulara = nucleolonema cu aspect spongios
4. Cromatina nucleara
-este o substanta care se coloreaza intens cu coloranti bazici
-are forma de mase dense cuprinse in nucleoplasma → formeaza cromocentre sau poate avea forma de retele filamentoase → retea cromatica = reticul cromatic
-filamentele retelei cromatice = cromoneme, iar masele de cromocentre formeaza procromozomii sau eucromocentrele
-la microscopul electronic cromatina are o structura fibrilara → alcatuita din fibrile cu o grosime intre 10-25Å la eucariote si lipsite de un aranjament spatial in cazul nucleului interfazic; la nucleul in diviziune -ea este aceea care genereaza cromozomi
Functie de raportul retea cromatica/cromocentre structura nucleului poate fi:
a) eureticulata – contine numai reteaua cromatica
b) eureticulata cu cromocentre – contine ambele formatiuni dar predomina reteaua cromatica
c) semireticulata cu cromocentre – cand cromocentrele sunt mai numeroase
d) areticulata – nucleul contine numai cromocentre
Cromatina prezinta grad diferit de colorabilitate → se disting 2 feluri de cromatina:
- eucromatina – mai putin colorabila formata din proteine bazice asociate cu ADN formand dezoxiribonucleoproteide – rol genetic important
- heterocromatina – mai colorabila formata din dezoxiribonucleoproteide, ribonucleoproteide si proteine bazice – rol in procesele metabolice
Compozitia chimica a nucleului s-a determinat prin:
1. reactii microchimice – reactia Feulgen – permite localizarea ADN - ului in nucleu – consta in recolorarea leucofuxinei (reactiv Schiff) de catre gruparile aldehidice libere rezultate din hidroliza ADN-ului
2. metoda fractiunilor celulare – omogenate celulare triturate cu solutie concentrata de zaharoza si in prezenta de ioni de Ca se supun unei centrifugari fractionate la ultracentrifuga
3. metoda spectrofotometrica
In concluzie,
-Nucleul are o compozitie chimica specifica
-Particularitatea consta in predominanta nucleoproteidelor (dezoxinucleoproteide si ribonucleoproteide)
-Un bogat bagaj enzimatic: enzime, nucleotide, aminoacizi, lipide, constituenti anorganici (saruri de Ca2+, Mg 2+,Fe, Na+)
-Rolul cel mai important – acizii nucleici - ADN 10%
- ARN 3.7%
- Cantitatea de ADN = constanta pentru celulele diploide, reprezentand un caracter de specificitate; variaza numai la gameti (celule haploide) unde se reduce la jumatate, iar la celulele poliploide cantitatea de ADN se mareste functie de gradul de poliploidie
Rolul nucleului in viata celulei :
-Aspect destul de controversat – unii autori il considera centru vital, iar altii considera ca nu indeplineste un rol unic, ci are functii multiple dovedite prin experimente sau prin deductii
-Nucleul nu e viabil in lipsa citoplasmei si invers
Relatia dintre nucleu si citoplasma se exprima prin raportul nucleoplasmatic (RNP); acesta nu se schimba atat timp cat nu se schimba conditiile de mediu, el fiind mai mare ca valoare la celulele tinere decat la cele batrane
-Desi nucleului interfazic i se spune “nucleu in repaus” in aceasta perioada nucleul desfasoara o activitate biochimica intensa, notiunea de repaus referindu-se numai la capacitatea de diviziune inhibata, in timp ce din punct de vedere fiziologic indeplineste functii speciale, continue → autosinteza si heterosinteza
Functiile de autosinteza:
- are loc o dublare a cantitatii de ADN printr-o sinteza a lui pe baza capacitatii de autoreproducere; acestei dublari ii urmeaza apoi diviziunea nucleului si cantitatea de ADN revine la cea specifica pentru orice organism in parte
Functiile de heterosinteza:
- au loc sinteze de alte substante intre care ARN (ARNm – transfera informatia de sinteza a proteinelor specifice de la nivelul ADN-ului la nivelul ribozomilor), dar si alte forme de ARN care se stocheaza in nucleol sau difuzeaza in citoplasma
- are loc sinteza ATP-ului sau a unor histone noi
Alte roluri ale nucleului:
- rol in cresterea membranei celulare
Ex: graunciorul de polen → formarea tubului polenic
radacina → perisorii absorbanti
- rol in regenerarea membranei celulare
Ex: in caz de ranirea a unui tesut nucleii celulelor din jur se dispun in imediata vecinatate a ranii petnru a reface membranele distruse
- rol in procesul de divizune si in transmiterea caracterelor ereditare prin complexul reprezentat de ADN ca donator al informatiei ereditare si ARN ca transportor al acestei informatii si proteinele care sunt acceptorii informatiei
Condriozomii ( mitocondriile)
= Sunt formatiuni vii intracitoplasmatice cu dimensiuni 0,5-2-3 microni
- Numarul si forma lor variaza in functie de starea fiziologica a celulei
- Se pot izola din omogenate in solutii de zaharoza
- Studiate la microscopul electronic s-a constatat ca se pot dezagrega cu substante tensioactive, ca si cu ultrasunete → au un indice de refractie mai mare decat al citoplasmei, iar d.p.d.v. al starii de agregare = consistenta gelica, cu miscari proprii de curbare, intindere sau de contractare
Structura mitocondriilor:
a) Membrana externa dubla
b) Membrana interna plisata
c) Substanta fundamentala omogena = matricea
Membranele au o structura specifica alcatuite din aceleasi elemente ca toate formatiunile membranare citoplasmatice
a) Membrana externa
- alcatuita din 2 lamele proteice fiecare cu 70-80 Å incluzand intre ele o lamela de molecule fosfoamiolipidice de 40-70 Å; prezinta proprietati de semipermeabilitate.
- are o flexibilitate foarte mare putand suporta o marire a volumului mitocondriei pana la de 5 ori
- poate fi lizata sau distrusa de solventi clorurati (CCl4)
b) Membrana interna
- nu captuseste paralel fata interna a mitocondriei, ci din ea se emit niste prelungiri:
- prelungiri sub forma de lamele perpendiculare pe axa longitudinala a mitocondriei → creste mitocondriale, iar mitocondria de tip “crista”
- la organisme inferioare (protiste) in locul crestelor se formeaza spre interior microtubuli sau microvilozitati = mitocondrii de tip “tubulus”
c) Matricea mitocondriala
- omogena sau granulara
- compozitie chimica complexa: proteine, enzime, cofactori,nucleotide (ATP, ADP), fosfolipide, ADN mitocondrial
- granele din interiorul matricei pot forma agregate rotunde sau cilindrice acumuland saruri de calciu si magneziu
- recent s-au decoperit particule mici (85Å) atasate printr-un pedicel de membrana mitocondriala interna sau chiar tapetand crestele mitocondriale → oxizomi, semnalate si pe suprafata mitocondriilor
- D.p.d.v. al originii - mai multe ipoteze:
- viata mitocondriilor e mai mica decat a celulei si inmultirea se face si in interfaza, fie:
- prin autoreproducere (grad de independenta in cadrul celulei),
- din granule dense in electroni care se afla incelula,
- din nucleu (avand in vedere continutul lor in ADN),
- din aparatul Golgi (din veziculele acestuia)
- din reticulul endoplasmatic (avand in vedere structura de membrana)
-Alti autori aseamana mitocondriile cu bacteriile → prin prezenta ADN–ului, a ARN-ului si a fenomenului de fosforilare oxidativa = aceste organite ar fi fost bacterii simbionte cu celulele, devenind organite de respiratie
-D.p.d.v. functional – mitocondriile = formatiuni legate de viata aeroba a celulelor – s-a dovedit si cu ajutorul suspensiilor de mitocondrii obtinute prin ultracentrifugarea omogenatelor celulare
s-a reusit astfel sa se obtina “in vitro” reproducerea etapelor ciclului Krebs ca si fenomene de fosforilare, de dehidrogenare
- Mitocondriile au capacitate de reglare a activitatilor fiziologice ale celulei dupa necesitatile ei, stimuland unele functiuni si inhiband altele
- Mitocondriile controleaza feed-back-ul, care nu e altceva decat o retroinhibitie franand la un moment dat o reactie si facand ca starea functionala sa revina la o situatie anterioara
Rolul mitocondriilor:
-Ele reprezinta “aparatul respirator” al celulei, la nivelul lor se elibereaza cea mai mare cantitate de energie din celula
-Sunt denumite “uzina energetica a celulei” constituind rezervorul energetic al acesteia
Plastidele
-Sunt organite celulare caracteristice pentru celulele vegetale
-Au fost observate mai intai la alge → cromatofori, apoi la plantele superioare → plastide
-Totalitatea plastidelor = plastidom
-Plastidele lipsesc la unele plante inferioare (bacterii, alge albastre, ciuperci) si dintre cele superioare lipsesc la unele parazite si saprofite (Neotia nidus avis, Lathraea squamaria)
-Forma, numarul si dimensiunile acestor organite celulare variaza de la caz la caz si in special la unele plante inferioare ele constituie caractere de specificitate dupa care se pot determina
-Rolul plastidelor este legat de pigmentul pe care-l contin, in acest sens distingandu-se urmatoarele forme: leucoplaste, cloroplaste si cromoplaste.
1. Leucoplastele
-Plastide incolore → raspandite mai ales in albumenul semintelor, in celulele unor organe subterane, dar si in unele organe aeriene
-D.p.d.v. morfologic, Guilliermond arata asemanarea leucoplastelor cu mitocondriile, prezentand de asemenea un indice de refractie mai mare decat al citoplasmei, o deformabilitate si o fragilitate la fel ca si a mitocondriilor, chiar si ultrastructura lor e oarecum asemanatoare cu a mitocondriilor
-Prezinta la suprafata o membrana dubla, la care foita interna emite prelungiri → creste, spre interiorul plastidei; intre creste → stroma care contine fibrile, granule de amidon (concretiuni), o proteina de rezerva cu fier (fitoferitina)
-Leucoplastele constituie o etapa in geneza altor plastide → cloro- si cromoplaste, iar unele din ele au capacitate de a polimeriza glucidele solubile (oze), rezultand amidon ce se depune in ele ca substanta de rezerva = amiloplaste
-Alte leucoplaste au capacitate de a sintetiza si depune substante grase ca picaturi = oleoplaste (elaioplaste), altele depun proteine = proteoplaste, iar altele aleurona = aleuronoplaste
2.Cloroplastele
-Sunt plastide verzi intalnite in celulele organelor verzi ale plantelor
-Numarul, forma si dimensiunea lor variaza foarte mult:
- la plante inferioare sunt in numar mic, dar de dimensiuni mari si forme variate: in forma de panglica dreapta sau rasucita (Spyrogyra), de stea (Zygnema), clopot (Chlamidomonas), de lant (Oedogonium) etc. Se numesc cromatofori.
- la plantele superioare numarul lor e mare (20-50/celula), iar dimensiunile sunt mici; forma lor e sferica, ovala sau lenticulara
-Pe suprafata cloroplastelor, mai ales la plantele inferioare, se observa una sau mai multe granule de natura proteica = pirenoizi, inconjurate de grauncioare de amidon
Structura cloroplastelor:
- granulatii lenticulare foarte bogate in clorofila = grane
- granele nu sunt libere; sunt sustinute de un sistem lamelar (lamele purtatoare)
- membrana plastidiala
Ultrastructura cloroplastelor:
-Membrana cu contur dublu care genereaza la interior o serie de pliuri (lamele) paralele intre ele si orientate pe directia longitudinala a cloroplastului
-Pliurile dau nastere la niste saculi turtiti, precum si la discuri = tylacoide
-Acest sistem se aseamana mult cu sistemul canalicular care alcatuieste reticulul “endo”
-Masa fundamentala a cloroplastului e ocupata de stroma, in care se pot acumula picaturi de ulei si -granule de amidon plasate in spatiul dintre lamele
-Saculii turtiti si discurile de pe traiectul pliurilor membranei plasmatice formeaza unitati structurale complexe = granele (unitati structurale finale ale unui sistem lacunar)
-Tipul de structura si ultrastructura descris anterior se refera la cloroplastele plantelor superioare, insa atat la acestea cat si la plantele inferioare pot exista structuri speciale legate de biologia lor
Compozitia chimica a cloroplastelor:
-Apa, substante organice si anorganice, proportia lor variind chiar si in aceeasi celula dupa starea de functionare a cloroplastelor
-Dintre substantele organice: proteine, lipide, clorofile si caroteni, nucleotide (ATP, ADP), coenzime, citocromi, vitamine (A, C, E, K), acizi nucleici (ADN, ARN) s.a.
-Cel mai important rol il au clorofilele: in natura, clorofilele absorb energia luminoasa (de la soare) si o transforma in energie chimica
-Clorofila bruta (obtinuta prin extractia alcoolica) este un complex de pigmenti din 3 grupe distincte:
- pigmenti clorofilieni
- pigmenti carotenoizi
- ficobiline
Clorofilele
-Clorofilele a si b prezinta o structura porfirinica a moleculei, cu 4 nuclei pirolici legati de un atom de Mg dispus central prin legaturi covalente si coordinative
-Datorita acestei structuri porfirinice clorofila se apropie structural de hemul din sangele animalelor (aici atomul central este Fe)
-O caracteristica a moleculei de clorofila o constituie legarea prin esterificare a unui alcool superior nesaturat (fitina) de cel de-al patrulea nucleu pirolic
-Aceasta legatura ester cu fitina conditioneaza liposolubilitatea clorofilei
-Diferenta intre clorofila a si b: in molecula clorofilei b sunt 2 atomi de H mai putin din cauza gruparii aldehidice pe care aceasta o are la al doilea nucleu pirolic, unde clorofila a are un radical metil
-Rolul magneziului nu e bine stabilit: dupa unii confera culoarea verde caracteristica
Structura chimica a clorofilei
Structura beta-carotenului
Clorofilele
Clorofila are un rol biologic exceptional
Utilizari in:
- chimie - sensibilizator in reactii de fotooxidare
- industrie – colorant
-In terapie se utilizeaza sub forma de clorofiline (saruri hidrosolubile): clorofilina de sodiu intra in componenta unor preparate farmaceutice folosite la:
- cicatrizarea ranilor
- antianemic
- bacteriostatic
- dezodorizant
-Clorofilinele se obtin prin saponificarea cu NaOH a clorofilei brute; se elibereaza metanol si fitol si se pastreaza structura porfirinica
Nu se schimba spectrul de absorbtie si fluorescenta caracteristica clorofilei
3.Cromoplastele
-Pigmentii rosii-portocalii pe care-i contin reprezinta un complex carotenoidic in care predomina β-carotenul si xantofila
-D. p.d.v. structural prezinta o stroma de natura proteica in care se gaseste inglobat pigmentul sub forma de granule; acesta poate lua si aspect cristalin (fuziform, rotund, de placi etc.)
-Ca raspandire, cromoplastele nu se gasesc la toate plantele si nici la aceeasi planta in toate organele ei: uneori sunt in organele expuse la lumina, alteori la intuneric (ex: gogosar, morcov, maces, paducel, tomate, ardei rosu)
-Intensitatea culorii depinde de:
- cantitatea de caroteni
- numarul de cromoplaste din fiecare celula
- modul de repartitie al celulelor cu cromoplaste in diferite tesuturi
β-carotenul este provitamina A: plantele ce contin cromoplaste au utilizari farmaceutice ca surse de provitamina A
- uleiul de palmier (Elaeis guinensis)
- uleiul de catina (Hippophae rhamnoides)
-O caracteristica a plastidelor este aceea ca se pot transforma unele in altele
- tuberculii de cartof contin leucoplaste; prin expunere la lumina acestea se transforma in cloroplaste
- radacina de morcov contine cromoplaste; prin expunere la lumina acestea se transforma in cloroplaste
- fructele crude (maces, tomate, paducel) contin cloroplaste care se transforma in cromoplaste in momentul coacerii
-Se constata deci o legatura stransa intre cele 3 forme de plastide, o interdependenta: acestea se transforma unele in altele sub influenta factorilor de mediu
-La originea plastidelor stau niste formatiuni numite proplastide care in prezenta luminii evolueaza la cloroplaste, iar in lipsa luminii la leuco- sau cromoplaste
-Rezulta deci o continuitate genetica, prezentand totodata relatii:
- intre ele,
- cu nucleul,
- cu mitocondriile
- cu reticulul endoplasmatic
CURS NR 3
Constituentii nevii din citoplasma ( paraplasma )
-Sunt formatiuni ce se pot afla permanent in constitutia celulei sau numai temporar .
-La originea acestor formatiuni sta protoplastul: elementele necesare le ia din mediul inconjurator sau le elaboreaza prin activitatea biochimica, metabolica, desfasurata de constituentii sai
Constituentii paraplasmatici:
- lichizi → vacuom
- solizi → incluziuni ergastice
Vacuomul celular (incluziuni ergastice lichide)
-Vacuolele sunt caracteristice celulei vegetale, desi se pare ca au fost identificate si in celula animala
-In celulele tinere vacuolele sunt mici si au vascozitate mare.In celulele mature exista o singura vacuola mare
-Vacuolele apar ca rezultat al cresterii si intensificarii schimbului de substante dintre celule si mediul inconjurator
-Vacuolele: - delimitate la exterior de tonoplast = pelicula lipoproteica
- pline cu suc celular (vacuolar) = solutie ce contine substante organice si anorganice
- Sucul celular are compozitie foarte variata; are pH acid (acizi organici = malic, citric, oxalic, tartric), dar exista si exceptii (suc celular neutru la dovleac, castravete, pepene galben)
Compozitia chimica a sucului celular:
Glucide
-Variaza de la specie la specie si iar si in aceeasi planta, dependent de perioada de vegetate
-Glucoza este forma circulanta, de transport, a glucidelor asimilate prin fotosinteza, de la locul de formare la cel de depozitare
-Prin polimerizare (policondensare), glucoza da nastere la polizaharide (glucide superioare)
-Fructoza se gaseste in fructe coapte si dulci (pere, struguri)
-Zaharoza e un dizaharid raspandit in regnul vegetal
· Materii prime industriale:
- trestia de zahar (Saccharum officinarum) contine 25% zaharoza
- sfecla de zahar (Beta vulgaris) contine 20 % zaharoza
- Inulina este un polizaharid caracteristic plantelor din familia Asteraceae (Inula helenium, Dahlia variabilis, Cichorium intybus, Helianthus tuberosus, Taraxacum officinale), Campanulaceae, unele Lobeliaceae, Apiaceae si Liliaceae. Prin hidroliza totala a inulinei se obtine fructoza
Glicozidele (heterozidele)
-Sunt substante organice alcatuite dintr-o componenta glucidica si o componenta de alta natura = aglicon (genol, genina)
-Lantul glucidic poate sa fie alcatuit din una sau mai multe oze.
Ex: arbutozida (glucozida hidrochinonei)
rutozida (are 2 oze: ramnoza si glucoza)
-Agliconul poate sa fie foarte diferit
-Legatura dintre aglicon (care de obicei este un alcool, fenol) si oza sau lantul glucidic, se realizeaza printr-o punte eterica: participa hidroxilul glicozidic al ozei si hidroxilul genolului
-Enzime specifice scindeaza hidrolitic glicozidele la oze si aglicon
Ex: - amigdalozida din frunzele de Prunus laurocerasus e scindata de emulsina
- sinigrozida din semintele de mustar (Brassica nigra) e scindata de catre mirozinaza
-Exista mare diversitate de glicozide, produsi ai metabolismului secundar
-Datorita diversitatii structurii agliconului, exista un mare numar de glicozide inzestrate cu actiuni farmacodinamice si intrebuintari foarte diferite: laxative, aperitive, cardiotonice s.a.
Saponine (saponozide)
-Sunt tot glicozide a caror aglicon = sapogenina (sapogenol)
-Prezinta proprietatea caracteristica de a spumifica la agitare cu apa
-Au propritati tensioactive → stabilizeaza emulsiile si suspensiile
-Au reactie slab acida sau neutra
-Hemolizeaza globulele rosii din sange
-Stimuleaza secretiile unor glande (produc sialoree)
-Au actiune:
- diuretica
- depurativa
- sunt agenti tensioactivi (excipienti, substante auxiliare)
-Exista 2 tipuri principale de agliconi: steroli si triterpene pentaciclice
Raspandire: plante din familiile Caryophyllaceae, Primulaceae, Hippocastanaceae, Araliaceae, Chenopodiaceae, Polygalaceae, Liliaceae
Taninurile
-Sunt un grup heterogen de substante, unele asemanatoare cu glicozidele
-Raspandire: la Gymnospermae si Dycotiledonatae, in diferite organe
- scoarta (Quercus)
- frunze (Hamamelis, Thea)
- organe subterane (Geum, Krameria)
- fructe (Prunus spinosa, Juglans)
- seminte (Coffea, Cola)
- formatiuni patologice = galele
D. p.d.v. chimic, exista 2 tipuri principale:
Taninuri galice, elagice (hidrolizabile) = derivati ai acidului galic = galotaninuri; dau coloratii albastre cu solutia de FeCl3
Taninuri catehice (nehidrolizabile) = derivati ai pirocatehinei si fluoroglucinei; dau coloratii verzi cu solutia de FeCl3
-Taninurile precipita proteinele si alcaloizii
Ø tabacirea pieilor
Ø actiune astringenta:
Ø antidiareic si antimicrobian la nivelul tubului digestiv
Ø hemostatic
Ø tratarea arsurilor
Ø gargarisme, colutorii
Pigmenti antocianici (Antocianozide)
-Confera culoarea specifica florilor, frunzelor si fructelor: rosu, albastru, violet
-Culoarea acestor pigmenti e dependenta de valoarea pH-ului:
- acid → rosu
- bazic → albastru
-D.p.d.v. chimic sunt derivati de 2-fenil-benzopiran (sau 2-fenil-croman) cu aparitia ionului specific de piriliu → formeaza saruri cu reflexe metalice cu acizii anorganici
-Actiune farmacodinamica si intrebuintari:
- factori vitaminici P = influenteaza permeabilitatea capilarelor
- stimulenti, slab antivirali
-Sunt prescrisi in afectiuni venoase si arteriale, in raceli, viroze
Acizii organici
-Sunt raspanditi in plante liberi sau sub forma de combinatii
-D.p.d.v. istoric sunt printre primele principii active izolate in stare pura din plante (Scheele, 1756)
Se gasesc in fructe, organe aeriene si subterane
-Cei mai raspanditi sunt: acidul formic, acidul malic (mere, visine, tomate, afine etc.), acidul citric (citrice), acidul oxalic (fam. Polygonaceae, Oxalidaceae) liber sau sub forma de oxalati, acidul tartric (Vitis vinifera)
-Acizi speciali: acidul chelidonic, fumaric, meconic, aconitic
-Utilizari:
- in industrie, vopsitorie, ca mordanti
- in chimie, ca reactivi
- in industria farmaceutica, intra in componenta unor medicamente
-Unii au actiune terapeutica proprie:
- stimuleaza secretiile digestive, favorizand digestia
- acizii fumaric si citric au actiune amfocoleretica
Pigmenti flavonici
-Sunt glicozide al caror aglicon e derivat de 2-fenil-benzopirona sau flavan
-Au culoare galbena
-Fac parte impreuna cu taninurile si antocianii din marea clasa a polifenolilor vegetali
-Cel mai cunoscut reprezentant e rutozida
-Sunt distribuite in special in flori (Sophora, Tanacetum, Helychrisum, Hypericum), frunze (Betula, Ginkgo, Crataegus, Fagopyrum), dar si alte organe: in fructe (citrice), radacini (Glycyrrhiza glabra)
-Au actiune de factor vitaminic P: influenteaza permeabilitatea capilarelor sanguine
-Joaca un rol important in respiratia celulara: intervin in procese de oxido-reducere celulara
-Absorb radiatiile UV, protejand citoplasma si cloroplastele de acestea
-Se intrebuinteaza in afectiui venoase, aterosleroza, ca adjuvant in HTA, asociate cu vitamina C (acid ascorbic)
Alcaloizii
-Sunt substante organice azotate, cu atomul de azot cuprins intr-un heterociclu, cu bazicitate redusa;
-Au activitate inalta, ca de altfel si toxicitatea
-In plante se intalnesc de obicei sub forma de saruri cu acizii organici (citric, oxalic, malic etc.) sau anorganici (sulfuric) sau sub forma de combinatii cu taninuri (tanati)
-Raspandire: mai des la Dicotyledonatae, mai rar la Monocotyledonatae si Gymnospermae, chiar si la ciuperci (Mycophyta)
-Dintre Dicotyledonatae, se gasesc frecvent in familiile Ranunculaceae, Berberidaceae, Menispermaceae, Annonaceae, Papaveraceae, Loganiaceae, Cactaceae, Apocynaceae, Solanaceae, Rubiaceae etc.
-Dintre Monocotyledonatae sunt mai raspanditi la plante din familiile Liliaceae si Amaryllidaceae, iar dintre Gymnospermae la specii de Taxus si Ephedra
Rolul lor prezumtiv in plante:
- substante de excretie rezultate din metabolismul secundar
- substante cu rol de aparare impotriva consumarii lor de catre animale
- substante cu rol stimulator al unor procese fiziologice
- substante cu rol in sinteza proteinelor
Actiune farmacodinamica si intrebuintari:
- se utilizeaza pe scara larga la doze mici; la depasirea acestor doze apar efecte toxice, reactii adverse severe, intoxicatii
- sunt stimulenti sau sedativi ai SNC
- activi pe sistem cardiovascular
- activi pe sistemul nervos vegetativ simpatic sau parasimpatic
- hepatotropi
- antimicrobieni
- anticancerosi
Alcaloizii
-Multi alcaloizi au o actiune complexa intervenind prin mecanisme diferite la nivelul mai multor organe sau sisteme
-Au constituit si mai constituie inca medicamente importante si chiar modele pentru sinteza de substante active terapeutic
Atropina: antispastic si antisecretor gastric, midriatic
Cofeina: stimulent, excitant SNC
Papaverina: antispastic, calmant al colicilor din sfera abdominala
Codeina: antitusiv – inhiba centrii nervosi superiori ai tusei
Morfina: analgezic, suprima durerea (antalgic)
Efedrina: vasoconstrictor periferic, relaxeaza musculatura bronsica
Chinidina: antiaritmic
Cocaina: anestezic local
Berberina: coleretic-colagog, hipotensiv, antimicrobian
Antibiotice, fitoncide
-Sunt substante ce prezinta actune inhibitorie asupra microorganismelor:
- bacteriostatice = stopeaza dezvoltarea microbilor
- bactericide = omoara microbii
-Antibioticele sunt distribuite in plantele inferioare (bacterii actinomicete si ciuperci): penicilina, griseofulvina, streptomicina, eritromicina etc.
-Fitoncidele sunt distribuite in plantele superioare si sunt mai putin utilizate in terapie
-In afara substantelor descrise anterior s-au mai semnalat substante toximitotice carioclazice, citostatice etc., toate cu aceeasi caracteristica – inhibarea diviziunii celulei si nucleului
-Importanta bogatiei de substante din sucul vacuolar imbraca doua aspecte principale:
Pentru plante si celule
Continutul in glucide solubile confera sucului vacuolar o anumita concentratie, care determina presiunea osmotica, ca si fenomenele de plasmoliza si de turgescenta ale celulelor; aceste fenomene sunt importante pentru metabolismul general al celulelor, si mai ales in bilantul hidric, ca si in rezistenta la frig si seceta.
De asemenea, in sucul vacuolar, celulele deverseaza substante considerate deseuri metabolice, de care nu mai au nevoie, protejand in acest fel citoplasma desubstante toxice (ex. oxalatii)
Pentru terapeutica si industria farmaceutica
Prin substantele rezultate in urma functionarii metabolismului secundar si care au actiune farmacodinamica proprie, fiind folosite ca medicamente sau substante utile in industrie
Tot incluziuni ergastice lichide sunt cele care contin substante hidrofobe: uleiuri grase si uleiuri volatile
Uleiuri grase
-Apar sub forma de picaturi in interiorul celulei, rezultand din activitatea unor leucoplaste speciale – oleoplaste (elaioplaste)
-Se intalnesc in special in semintele plantelor oleaginoase
-De regula, lipidele vegetale sunt lichide, dar se pot solidifica prin schimbarea temperaturii ambiante (de exemplu, untul de cacao – Butyrum Cacao, este lichid in conditiile tropicale ale tarilor din care se recolteaza, dar in climatul temperat devine solid)
Proprietati fizice:
- sunt insolubile in apa si alcool la rece (exceptie: uleiul de ricin)
- sunt solubile in alcool cald, benzen, eter etilic, cloroform etc.
- lasa o pata grasa, translucida pe hartie, pata care nu dispare la incalzire
Proprietati chimice
- sunt esteri ai glicerinei cu acizi grasi (oleic, lauric, palmitic, stearic, linoleic, linolenic)
- la contactul cu aerul se oxideaza si rezulta:
- uleiuri sicative = intinse in strat subtire formeaza o pelicula insolubila
elastica si transparenta → utilizare in vopsitorie
- uleiuri nesicative
- Unele au actiune farmacodinamica proprie:
- uleiul de ricin este purgativ
- uleiul de croton e un purgativ drastic
- uleiul de masline e colagog, cicatrizant (antiulceros)
- uleiul de catina e vitaminizant, reepitelizant (tratarea arsurilor), antiulceros
- uleiul de in e folosit si el pentru tratarea arsurilor
- uleiul de soia, uleiul din germeni de porumb si cel din seminte de luminita (Oenothera biennis) sunt hipolipemiante, antiaterosclerotice, previn accidentele vasculare, diminueaza riscul de aparitie al infarctului miocardic
- Uleiurile vegetale sunt solventi pentru prepararea formelor farmaceutice sau excipienti (de ex. untul de cacao)
- Se folosesc in industria farmaceutica la prepararea esterilor etilici ai acizilor grasi nesaturati (oleic, linoleic) => vitamina F – asigura regenerarea si intretinerea epiteliilor si mucoaselor
- Sunt folositi de asemenea pentru obtinerea lecitinei vegetale farmaceutice (intretine memoria)
Uleiurile volatile
-Pot apare ca picaturi sau sunt dispuse in formatiuni speciale secretorii (canale, buzunare, celule, peri glandulari)
Proprietati fizice:
- sunt lichide volatile; lasa pata pe hartie, dar aceasta dispare la incalzire
- insolubile in apa sau partial solubile
- miscibile cu alcool, lipide, eter etilic, bisulfura de carbon, cloroform etc.
Proprietati chimice:
- sunt amestecuri de terpene (izopentenil-P-P [C5])
- la aer sufera oxidari => rasini (intermediar => oleorezine)
Actiune si intrebuintari:
- actiune antimicrobiana, antiseptica, dezinfectanta, deodoranta (uleiul de brad, pin, cuisoare, eucalipt - eucaliptol, menta - mentol, gomenolul, camfora)
- actiune carminativa, stimulenta a digestiei (uleiul Apiaceaelor)
- actiune antispastica, calmand colicile (uleiul de menta, anason, melisa, chimion)
- Sunt utilizate la prepararea medicamentelor si cosmeticelor
Fitosterolii si fitosteridele
-Sunt, de obicei, substante lipofile, care se dizolva in uleiurile vegetale, astfel ca le gasim in compozitia acestora
-Se extrag (impreuna cu lipidele vegetale, cum sunt uleiurile) cu solventi organici (eter de petrol, benzen, cloroform, benzina de extractie etc.)
Ex: stigmasterol, campesterol, sitosterol din uleiul de soia, porumb
- se pot utiliza pentru obtinerea prin semisinteza a hormonilor steroizi (hormoni sexuali masculini si feminini si corticosteroizi)
- folositi la prepararea de medicamente hipolipemiante (scad colesterolul prin competitie)
- folositi in tratamentul adenomului de prostata
Ergosterolul se gaseste in ciuperci: cornul secarei (Claviceps purpurea), drojdia de bere (Saccharomyces cerevisiae)
Ergosterolul = provitamina D2; din acesta prin iradiere UV se obtine ergocalciferolul (vitamina D2), factor antirahitic (favorizeaza fixarea Ca in oase)
Si ergosterolul poate fi folosit pentru sinteza de hormoni steroizi
Incluziuni ergastice solide
=Formatiuni citoplasmatice care iau nastere din activitatea vitala a protoplastului
- Produsi de excretie sau de rezerva ce pot avea forma cristalina sau amorfa
I. AMIDONUL
- Substanta de rezerva caracteristica regnului vegetal
- Dupa locul in care se gaseste poate fi:
- amidon primar – se intalneste la locul de formare
- amidon secundar sau de migratie – se intalneste in alte organe decat cele in care se formeaza (parenchim de rezerva – seminte, organe subterane)
- Granulele de amidon variaza ca forma foarte mult → insusire care constituie caracter de specificitate dupa care se pot recunoaste unele plante. Cele mai cunoscute: rotunda, ovala, lenticulara, poliedrica, forma de haltera
Stratificatia caracteristica pentru granulele de amidon se datoreaza unei alternari de zone hidratate cu zone nehidratate – proba cu EtOH conc. → datorita deshidratarii complete dispare stratificatia
Originea stratificatiei: precipitare ritmica, aflux inegal de amidon pe parcursul zilei si noptii
HILUL
– punct central sau excentric in jurul caruia sunt dispuse striatiile = originea: rest al leucoplastului din care a luat nastere graunciorul de amidon
- localizare si forma variabila (punct, linie dreapta, franta sau ramificata)
D.p.d.v. chimic amidonul este un polizaharid ce rezulta prin condensarea a “n” molecule de glucoza cu formula generala (C6H10O5)n
este constituit din 2 fractiuni diferite d.p.d.v. al solubilitatii, a altor proprietati fizice si a structurii chimice: AMILOZA SI AMILOPECTINA prezente in raport de 1:3
1.Amiloza - partea centrala a graunciorului de amidon
- moleculele de monomer au o dispozitie liniara
- solubila in apa
2. Amilopectina
Ø partea externa a granulei de amidon
Ø moleculele monomerului – dispozitie ramificata
Ø insolubila in apa rece, la cald → gel = coca de amidon
ü Amidonul de fapt nu este un polimer in adevaratul sens al cuvantului, ci mai degraba un policondensat
ü Coloratia cu iodul = caracteristica pt amidon; cele 2 fractiuni dau coloratii diferite - amiloza – albastru intens
- amilopectina – coloratie slaba violaceu- purpurie
De fapt este vorba de un compus de incluziune caruia prin incalzire ii dispare culoare albastra, iar la rece reapare
- Structura liniara a amilozei → se dispune dupa o spirala – in centru un canal liber in care se dispun atomii de iod in siruri fata in fata cu atomii de hidrogen
Hidroliza amidonului - enzimatica sau acida
Monomerul amidonului este de fapt maltoza – dizaharid format din 2 molecule de glucoza
Cei 2 componenti (amiloza si amilopectina) pot fi separati intre ei prin diferite metode: adsorbtie selectiva, electrodializa sau precipitare selectiva;
Ex: dizolvarea amidonului in apa fierbinte si apoi precipitarea fractionata cu ajutorul butanolului
Unele plante se disting prin continutul mare in amidon:
Orez: 70-80%
Grau: 63-67%
Porumb: 60-66%
Fasole: 42-43%
Cartofi: 13-25%
Grauncioare de amidon Grauncioare de amiodon
(coloratia cu iod) (solutie Lugol)
Grauncioare de amidon in tuberculul de cartof
Importanta amidonului:
aliment de baza → regnul animal
sursa energetica → plante
valoare economica: industria hartiei, textila, fabricarea de clei
fabricarea alcoolului = fermentatie
industria fermentativa a amidonului – conduce si la acetona si acid lactic (sursa principala: amidonul de cartofi, porumb, grau)
Aplicatiile farmaceutice (glicerolat de amidon)
- actiune proprie – emolient (inmoaie)
- utilizat ca topic (actiune locala)
- in cosmetica: pudre
- excipent in prepararea unor forme farmaceutice: comprimate, drajeuri, pilule, pulberi, pudre
II.ALEURONA
=Rezerva proteica a plantelor
-In semintele plantelor (oleaginoase)
Originea: se formeaza in plastidele cu continut bogat in albumine
In timpul germinarii semintelor – aleurona se dizolva, trece in solutie
-D.p.d.v. structural graunciorul de aleurona prezinta o masa fundamentala proteica in care se includ 2 formatiuni:
a) globoid (sferic)
b) cristaloid (cu aspect cristalin)
Se deosebesc 2 tipuri de aleurona:
- granule simple, omogene (cu un singur component)
- granule compuse, heterogene (cu globoid si cristaloid)
D.p.d.v. chimic:
globoidul = din fitol – ester fosforic al inozitolului (saruri de calciu si magneziu)
cristaloidul = natura proteica → apare prin cristalizarea partiala a unei parti din protein
III. Incluziuni cristaline
-Cristale – rezulta din metabolismul celulei vegetale
-Nu participa la structura citoplasmei
-Se pot intalni si in componenta membranei
-Cele mai raspandite: sarurile de calciu si siliciu
-Dintre sarurile de calciu cea mai raspandita este oxalatul de calciu – cristalizeaza intr-un numar mare de forme
-Sunt prezente si la plantele inferioare si la cele superioare
-Lipsesc la un numar redus de reprezentanti ai lumii vegetale: Bryophyta (muschi), unele Monocotiledonate (Najadaceae, Cyperaceae), iar dintre Dicotiledonate (unele Scrophulariaceae si Lentibulariaceae)
-Formarea oxalatului de calciu: acidul oxalic din plante este neutralizat de calciu din aport exogen
-Oxalatul de calciu – totdeauna are forma cristalina, cristalizand in sistem monoclinic: cristale prismatice solitare /grupate = macle
-Uneori cristalele sunt asa de mici incat nu se distinge clar sistemul de cristalizare:
ü NISIP CRISTALIN (unele Solanaceae (Atropa, Solanum), Cinchona succirubra)
ü cristale de forma aciculara in manunchiuri = RAFIDII: Ampelopsis (Parthenocissus), Polygonatum multiflorum, Arum maculatum, Aloe ferox, Aloer arborescens, Convallaria majalis
ü De multe ori cristalele se intrepatrund (macleaza) generand URSINE (DRUZE, ROZETE) de oxalat de calciu. Ex: Saponaria officinalis – radacina, Rheum palmatum – rizom, Datura stramonium – frunza, Althaea officinalis – radacina
- Specificitatea cristalelor de oxalat de calciu → recunoasterea unor produse vegetale (importanta pentru farmacognozia practica)
- Dovedirea compozitiei chimice a cristalelor de oxalat de calciu → microchimic prin tratare cu solutie diluata de acizi minerali – se dizolva; cu acid sulfuric se transforma in cristale de sulfat de calciu
CURS NR 4
MEMBRANA CELULARA (PERETE CELULAR)
(membrana scheletica, m. paraplasmica, m. pectocelulozica)
-Constituentul caracteristic tuturor celulelor plantelor superioare si a majoritatii celor inferioare
-Este net deosebita (morfo-, structural si functional) de toti ceilalti constituenti celulari
-Prin ea, celula vegetala se deosebeste net de cea animala = unde membrana are compozitie chimica apropiata de a citoplasmei
Originea:
Se formeaza in procesul de diviziune dupa ce a avut loc diviziunea nucleului (dupa telofaza) → in regiunea placii ecuatoriale ia nastere un disc = fragmoplast ce se extinde de la mijlocul celulei la periferie; el da nastere unei membrane primitive – datorita confluentei de vacuole ce iau nastere din fragmoplast si care sunt marginite de o pelicula ectoplasmatica. Alti autori descriu prezenta de microtubului ce insotesc aceste “vacuole” si care participa la geneza membranei
Peste membrana primitiva se depune un strat nou → se constituie astfel membrana primara (caracterizeaza celulele tinere) formata din hemiceluloza, celuloza, pectine si mici cantitati de proteine si lipide
Odata cu stagnarea cresterii celulei → pe fata interna a membranei primare se depun noi straturi celulozice succesive => membrana secundara
Uneori prin depunere de noi straturi peste membrana secundara apare membrana tertiara – nu mai este formata din celuloza, ci din alte substante (Ex: xilane)
Proprietatile fizice ale membranei celulare:
n constituent solid cu densitatea de 1.7
n incolora, cu unele exceptii (Sphagnum – roz, la celulele suberificate = bruna)
Comportarea fata de apa
n Este permeabila pentru apa
n Se imbiba cu apa, dar mai mult in grosime → anizotropa
( gradul de imbibitie modifica permeabilitatea membranei)
n Este higroscopica fata de vaporii de apa → absoarbe vaporii de apa din atmosfera
Proprietatile chimice ale membrane:
- sunt conferite in principal de existenta celulozei (componentul de baza)
- se gaseste asociata (celuloza) si cu mici cantitati din alte substante cum ar fi: hemiceluloza, pectinele
Celuloza :
n Substanta “schelet” a membranei celulare, in structura careia celuloza participa ca microfibrile; acestea sunt diferit orientate si alcatuiesc o textura fina ca o pasla
n Polizaharid foarte raspandit in natura
n solid, amorf, insipid si inodor, insolubil in apa si solventi organici, solubili in acizi tari care il hidrolizeaza
n solventul specific – licoarea Schweitzer (solutie cupro-amoniacala)
n se solva partial in NaOH → mercerizarea bumbacului
n hidroliza celulozei – cu acizi tari si caldura se obtin polizaharide mai simple apoi celobioza (dizaharid) si in final glucoza
n hidroliza celulozei – enzimatic – complex enzimatic ce lipseste din componenta protoplastului, insa poate fi secretat de unele ciuperci sau bacterii (celulaza, celobiaza)
Importanta celulozei :
n Utilizare ca derivati in industria textila (bumbac), matase artificiala (vascoza), fabricarea hartiei, nitrocelulozele (explozivi, celuloid)
n In medicina:
n Vata hidrofila
n Pansamente, comprese
n Colodiu (nitroceluloza)
n In starea cea mai pura (95%) celuloza se gaseste in: perii de pe semintele de bumbac si celulele din maduva de soc, floarea soarelui
n De obicei celuloza se asociaza cu alte substante: hemiceluloza, pectine, lignina, suberina, cutina, rezine, gume, mucilagii, substante anorganice
Hemiceluloza :
n Se formeaza prin condensarea moleculelor de pentoze (arabinoza, xiloza), hexoze (manoza, galactoza, glucoza) si acid glucuronic
n E solubila in licoarea Schweitzer, dar si in solutii alcaline la cald
n E hidrolizata de acizii minerali diluati
n Se poate gasi sub forma de substanta de rezerva in endospermul semintelor de cafea, lupin, iar la curmal intra in constitutia endocarpului dur
n Este hidrolizata de unele enzime (hemicelulaza, citaza) din citoplasma
Pectine :
n Sunt polizaharide (poliholozide) foarte raspandite in celulele vegetale
n Reprezinta componenta principala a membranelor la celulele tinere, formand in special “cementul” de legatura intre membranele celulelor invecinate → lamela mijlocie
n Se mai gasesc si in sucul vacuolar al fructelor
n Dupa solubilitatea in apa se impart in
- protopectine – insolubile in apa; se gasesc in fructele crude; au un edificiu molecular tridimensional mare care le confera insolubilitate
- pectine – solubile in apa; se gasesc in fructele mature (coapte)
n Se imbiba puternic cu apa formand solutii coloidale (cu apa calda); prin racire si in mediu acid formeaza geluri transparente → utilizare in gospodarie, alimentatie la prepararea de gemuri, jeleuri, peltele
n In structura chimica, pe langa diverse oze, intra si acizi uronici sub forma de saruri de Ca si Mg si cu unii hidroxili metoxilati
n Pectatul de calciu din “cementul” de legatura dintre celulele invecinate se poate descompune in cazul fructelor pastoase → eliberarea celulelor din pulpa
Descopunerea hidrolitica a pectinelor:
- cu apa la cald
- enzimatic – Bacillus felsineus, care descompune “cementul”, dar nu si celuloza: folosit la “topirea” inului si a canepii
Actiune si intrebuintari:
- actiune proprie hemostatica, laxativa, de reglare a tranzituliui intestinal
- excipienti folositi la prepararea medicamentelor
- agenti de ingrosare (crestere a vascozitatii) mediului
- agenti de suspensie si emulsie in tehnica farmaceutica
Lignina :
n Este un complex de substante cu structura aromatica
n E caracteristica regnului vegetal, fiind aproape la fel de raspandita ca si celuloza
n Liseste insa la plantele inferioare; caracterizeaza numai cormofitele (deci si criptogamele vasculare)
n Este insolubila in apa si solveti organci uzuali
n Solubila in soutie de bisulfit de calciu la cald
n Se coloreaza specific cu:
- floroglucina clorhidrica (reactia Höbner): rosu-visiniu
- crizoidina: galben
- fixeaza verdele de iod in cadrul dublei colratii cu verde de iod si carmin
n Nu poate fi hidrolizata in mediu acid
n Se hidrolizeaza numai enzimatic, de catre enzime specifice: hadromaza produsa de unele bacterii si ciuperci
n Are un rol important in edificiul plantelor – sustinere
- este prezenta in tesutul lemnos si mecanic (sclerenchim)
- confera rezistenta mecanca plantelor fata de conditile de mediu extern
Impregnarea membranei cu lignina = lignificare
Suberina:
n E un produs carcateristic regnului vegetal
n Complex de acizi grasi (felonic, flemic, suberic etc.)
n Este impermeabila pentru apa si gaze: celulele impregnate cu suberina mor
n E rau conducatoare de caldura: rol protector pentru plante
n Impregnarea membranei cu suberina = suberificare
Cutina :
n Impregneaza mai ales peretii externi ai celulelor organelor aeriene, in special la plante din climat uscat si cald
n Este impermeabila pentu apa: rol protector pentru plante
n Impregnarea membranelor cu cutina = cutinizare
n Cutina in exces formeaza cuticula
Rezinele :
n Sunt produsi de excretie ai vegetalelor
n Au consistenta tare, culoare brun-galbuie
n Sunt insolubile in apa
n Solubile doar in solventi lipofili
n D.p.d.v. chimic sunt inrudite cu terpenele, continand adesea in cantitati mari si derivati di- si triterpenici
n
Gumele si mucilagiile (polizaharide):
n Pot apare ca: - exudate ale membranelor celulare
- substante vacuolare
Gumele
- exudate cleioase, de natura patogena, cu rol de protectie a zonelor traumatizate
- polizaharide ce contin Ca2+, K+, Mg2+ si unii acizi specifici
- Pot fi solubile sau mai putin solubile in apa
- Sunt insolubile in EtOH si solventi organici (deosebire de rezine)
- Gumirezine = gume + rezine + ulei volatil
- Actiune si intrebuintari:
- Auxiliari farmaceutici: Gummi arabicum, Gummi tragacanthae, Astragalus gummifer
Mucilagiile
- Inrudite cu gumele (d.p.d.v. chimic)
- Localizare: in tesuturi situate la interior (vacuole cu mucilag la Malvaceae, Tiliaceae) sau la exterior (tesuturi superficiale – seminte de in, gutui)
- Se intalnesc atat la plantele superioare (Fam. Malvaceae, Orchidaceae, Liliaceae) cat si la cele inferioare.
Ex: Gelidium, Gracilaria, Eucheuma – agar agar (geloza)
Chondrus crispus, Gigartina mamilosa – carrageen
Laminaria – laminarina
Actiune si intrebuintari:
- Laxative usoare, pansamente gastrice, intestinale, solutii extractive apoase → proprietati pectorale datorita actiunii emoliente, expectorante
- Alginatii – excipienti in prepararea formelor farmaceutice
- Agar-ul – mediu de cultura pentru microorganisme
n Gelificarea = fluidificarea, lichefierea membranei celulare
n Gomoza = formarea de gume
Ex: formarea traheelor (vase de lemn), dizolvarea peretilor transversali ai celulelor suprapuse
lacune lisigene din tesuturi secretoare
Ceara:
- Impregneaza membrana externa a unor celule epidermice
- Se produce in protoplast si e exudata la suprafata:
- Fructelor (mere, prune, porumbele)
- Frunzelor (varza, brad)
- Tulpinii (trestia de zahar, artar american)
- La cald se topeste, iar prin intindere da un aspect lucios suprafetei respective (mere, prune)
- Aceasta ceara nu se foloseste ca atare in farmacie, ci se foloseste ceara de albine!
Substante anorganice (minerale)
n Prin impregnarea membranei = mineralizare
n Cele mai frecvente: SiO2, CaCO3
n SiO2 – Diatomee – pamant de diatomee = kieselgur, Graminee, Equisetaceae, Cyperaceae
n CaCO3 – impregnarea membranei celulare atat la plantele inferioare cat si la superioare
n La unele plante superioare – formatiuni = cistoliti (Fam. Cannabinaceae – hamei, canepa, Fam. Moraceae (ficus), Fam. Urticaceae (urzica – Urtica dioica)
n Cistoliti in frunza de Ficus elastica
Structura si ultrastructura peretelui celular :
n Aspectul structural al peretelui – dat de componenta fundamentala = celuloza
n Peretele e alcatuit din mai multe straturi fibrilare, orientate diferit in grosimea lui → o textura incrucisata in diverse paturi – confera rezistenta mai mare peretelui celular ca si un grad mai mare de elasticitate si flexibilitate
n Cercetarile cu microscopul electronic au confirmat formarea membranei celulozice din fibrile foarte fine = microfibrile asociate si alcatuite la randul lor din micele – formatiuni formate dn macromolecule de celuloza
n Microfibrilele prin asociere dau nastere la zone in care au orientare paralela = cristalite sau zone unde nu sunt paralele = amorfe; din aceasta asociere rezulta o textura complicata = pasla, care poate sa nu fie uniforma = pori
Functiile peretelui celular:
n Majoritatea caracterelor indica faptul ca peretele celular e o formatiune lipsita de viata, ce indeplineste numeroase functii:
n Functia de fixare a formei celulei
n Functia de crestere
n Functia de protectie a continutului celular
n Functia de relatie cu celulele invecinate
n Functia de schimb de substante
n Relatia cu celulele invecinate
n Prin intermediul plasmodesmelor se stabilesc contacte intre protoplastii invecinati → unitate functionala la organismele vegetale pluricelulare, lipsite de sistem nervos si circulator
n Plasmodesmele trec prin porii foarte fini ai membranei celulozo-pectice, realizand o continuitate intre plasmodesmele si RE ai celulelor invecinate
n Deci, membrana celulara nu reprezinta o bariera intre celule, intre protoplasti, ci e un suport cu rol principal de sustinere si rol de schimb de metaboliti, ioni si de produsi ai activitatii celulare de la o celula la alta
Cresterea peretelui celular:
n Are loc atat in suprafata cat si in grosime
n Cresterea in intindere (suprafata) se face prin mecanismul de intususceptie = intercalarea de noi microfibrile celulozice pe traiectul celor vechi, preexistente
n Cresterea prin intususceptie se intalneste numai la peretele primar
n Peretele celular creste mai mult la extremitati
n Cresterea in grosime se realizeaza prin apozitie = suprapunerea de noi straturi succesive de celuloza peste peretele primar
n Se face centripet
n Poate fi uniforma, pe toata suprafata interna a peretelui, sau pot ramane zone neingrosate = punctuatiuni: rotunde, ovale, in forma de butoniera
n Chiar in cazul impregnarii cu alte substante a peretelui primar, aceasta poate sa nu fie uniforma: rezulta astfel aspecte caracteristice (sclerenchim, vase lemnoase), unde lignina lasa zone neingrosate ca punctuatii simple sau areolate
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu