citologia
DESCRIPTION
botanicaTRANSCRIPT
BOTANICA FARMACEUTICA
CURS NR 1
Disciplina Biologie vegetală și animală – modul I
Cadre didactice:Coordonator activitate didactică –
Șef lucr. dr. Bianca IvănescuAsistent univ. dr. Cristina Lungu
Conf. dr. Ionescu AdrianFarm. dr. Elena Crețu
Descrierea cursului
Semestrul I –Botanică generală : citologie, histologie, organografie - 7 credite
Semestrul II – Botanică sistematică : clasificarea plantelor superioare și descrierea celor mai importante plante medicinale și a familiilor lor - 6 credite
Metoda de evaluare
Examen scris (subiecte + teste grilă) 50% Examen practic 35% Evaluare pe parcursul semestrului 15%
Prezența la laborator este obligatorie Studenții cu 2 sau mai multe absențe nu vor putea
susține examenul
Botanică – generalități
- 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.
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)
CITOLOGIA
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 → 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 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 cloroplastelor → 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
DEOSEBIRI INTRE CELULA VEGETALA SI ANIMALA
DEOSEBIRI INTRE CELULA VEGETALA SI ANIMALA
Diferente chimice – substante proprii celulei vegetale → ex: celuloza (constituent al peretelui celular) 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;
Diferente fiziologice – se refera la potenta de crestere si un oarecare grad de independenta pe care si-l pastreaza chiar in tesuturi.
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 peretelui celular = membrana pecto-celulozica
Arhitectonica celulei vegetale – complexa si completa
Aspectul morfologic (forma, marimea celulei) Structura celulei
- structura anatomica (constituenti celulari comuni si speciali)- structura functionala
Structura functionala face deosebirea intre: componentul activ din punct de vedere biologic (protoplasma) componentul inert (paraplasma: vacuole + incluziuni solide) scheletul celulei (alloplasma = peretele + 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 peretelui celular
● celule fara perete (gimnoplaste) - forma nu e stabila, se shimba de la un moment la altul
● celulele cu perete (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:
celulele izodiametrice (parenchimatice) au
axele egale
Ex: ovale, poligonale, stelate, semilunare,
lenticulare etc.
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: Componentul biologic activ = protoplasma sau protoplastul –
cuprinde citoplasma, membrana plasmatica, nucleul, plastidele,
mitocondrii, reticul endoplasmatic, ribozomi, aparatul Golgi,
lizozomi. 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: soluri si geluri hidrofile 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:
De a nu dializa De a coagula la actiunea temperaturii, a alcoolului De a prezenta un punct izoelectric = pH-ul la care
sarcinile electrice se anuleaza 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.
Efectul Tyndall → nu apare la coloizii hidrofili, deci si protoplastul observat la microscop este omogen sau “optic vid”. Daca protoplastul este supus actiunii unui factor alterant → apare efectul Tyndall datorita coagularii
Efectul Tyndall
In concluzie,
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
Apar zone de - gel coloidal (membranele plasmatice, plasmalema
si tonoplastul)
- sol coloidal (endoplasma)
Gelul coloidal (plasmagelul) determina structura protoplastului, iar solul coloidal (plasmasolul) este sediul metabolismului celular
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)
Componentul de baza in care se cuprind toate celelalte elemente structurale care alcatuiesc celula (in afara membranei)
Este un sistem instabil si sensibil la toti factorii care influenteza raportul apa/macromolecule
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) reprezinta mediul intern al celulei, capabil de a desfasura toate
functiile ei fiziologice este sediul de desfasurare a metabolismului rol de legare a tuturor organitelor din edificiul celulei (matrice) coordoneaza si regleaza toate formele de activitate pe care le
presteaza celula (hialoplasma) imprima caracterele fizice si chimice ale citoplasmei
Caracterele fizice ale hialoplasmei
Este optic vida (la examinarea cu microscopul optic) La examinarea cu microscopul electronic – abundenta de
granulatii = ribozomi, se disting 2 microformatiuni - filamentele
- microtubulii = formatiuni alungite cu diametrul de 40 Å si orientati in directia de crestere in lungime a celulei;
Rolul microtubulilor: geneza membranelor plasmatice in vecinatatea carora sunt dispusi miscarea citoplasmatica geneza fusului de diviziune (numarul lor creste foarte mult in timpul
diviziunii celulare)
Citoscheletul celulei = microtubuli si filamente
Caracterele chimice ale hialoplasmei
apa (85%) proteine (constituenti de baza): structurale (solubile) functionale (enzime) acizi nucleici (10-20% din ARN) glucide aminoacizi 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
- 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: 2 lamele dense cu o grosime de 20Å fiecare intre aceste 2 lamele este o a treia lamela cu grosimea
de 30Å● aceste membrane se constituie in sisteme de membrane
care divizeaza citoplasma in zone functionale: 1. Plasmalema2. Tonoplastul
1. PLASMALEMA (pelicula ectoplasmatica)
Exista atat la gimno- cat si la dermatoplaste Ultrastructura plasmalemei – are structura
caracteristica membranelor plasmatice - 2 straturi proteice marginale
- la mijloc un strat dublu de fosfolipide cu partile hidrofile spre proteine si cele hidrofobe fata in fata
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 (proteine periferice) sau pot strabate integral acest strat (proteine transmembranare)
glicocalix (exterior) si citoschelet (interior) 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
MODELUL MOZAICULUI FLUID
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
- 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
RETICULUL 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” => 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) =>prezinta polimorfism – structura mai mult sau mai putin spongioasa
RETICULUL ENDOPLASMATIC
Dupa aspectul morfologic, membranele reticulului endoplasmatic sunt:
1. membrane netede (beta-citomembrane)2. membrane rugoase (alfa-citomembrane, membrane
granulare)3. gamma-citomembrane – intra in componenta altor
formatiuni intracitoplasmatice 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 superficiale => 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 Nucleu2 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)
Din punct de vedere chimic: ribonucleoproteide cuprinzand aproximativ 50-60%
din totalul de ARN din celula 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
Ultrastructura ribozomilor:
- sunt formati din 2 subunitati
hemisferice lipite una de cealalta, iar
in polizomi, 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 obtine
Sinteza proteica la nivelul ribozomilor
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 – 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
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 foarte heterogena foarte greu de definit din punct de vedere chimic contine lipoproteide si fosfatide un complex enzimatic a carui componenta se afla sub
controlul activitatii hormonale
Rolul aparatului Golgi
cercetarile lui Cajal (1914) si Bowen (1929) au stabilit rolul aparatului Golgi in functiunea celulelor secretoare
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 peretelui celular
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 (perete celular) – contribuind la ingrosarea sa.
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:
1. lizozomii primari = transportorii enzimelor litice la locul de liza intracelulara
2. lizozomii secundari (incluziuni) = formatiuni in care au loc fenomene de hidroliza
Rol: distrugerea (prin hidroliza) unor teritorii celulare sau chiar a
intregului continut celular
la celula vegetala: fragmozomi (la inceput)
alte formatiuni ce contin oxidaze si catalaze – microcorpusculi
(peroxizomi)
Lizozomii