1

(CATEVA)

PARTICULARITATI ALE

CELULEI VEGETALE

Peretele celular Celula vegetala prezinta perete celular care delimiteaza continutul celular numit protoplast. Peretele celular a fost descoperit inca din 1667 de catre Robert Hooke (cursul 1). Peretele celular are o grosime variata (0,1 μm mai multi μm) si adera strans la suprafata externa a plasmalemei. Peretele celular (PC) este o structura complexa, a carei compozitie si forma se modifica substantial in cursul cresterii si dezvoltarii celulelor, in raport cu functia pe care o vor indeplini. Peretele celular prezinta numerosi pori (punctuatiuni) prin care trec plasmodesme (canale citoplasmatice delimitate de plasmalema) care unesc celulele vecine.

Punctuatiuni – sectiune prin maduva de soc (Sambucus nigra)

Compozitie chimica: PC este o structura predominant polizaharidica. Mai exista o serie de substante care impreuna duc la formarea unei structuri compacte, rigide. Substantele chimice au fost subdivizate in mai multe categorii:

1. substante cu caracter microfibrilar - ele indeplinesc functia esentiala, structurala a peretelui celular, si anume confera rezistenta structurala;

2. substante cu caracter amorf, sunt neorganizate, ele formeaza asa-numita matrice, au functie de liant; 3. substante incrustante, au caracter amorf si sunt caracteristice peretelui secundar. Ele conduc la o

inalta specializare functionala a celulelor. Polizaharidele:

2

- celuloze (nu exista o molecula STAS, structura celulozei este cel putin specie-specifica); celuloza este polimer al glucozei sub forma piranozica (polimer al D-glucopiranozei);

- nonceluloze: hemiceluloze si substante pectice.

Ultrastructura peretelui celular Ca si compozitia chimica, ultrastructura peretelui celular se caracterizeaza printr-o pronuntata diversitate, dar apar si caractere comune, uniforme:

1. Peretele primordial – este primul perete format in ontogeneza. Acest perete are functia de legatura intre celulele adiacente, are pozitie mediana, de unde si denumirea de lamela mijlocie.

2. Peretele primar – se edifica ulterior in stransa conexiune cu peretele primordial. 3. Peretele secundar – este ultimul strat care se edifica; se edifica numai la unele celule. Este depozitul de

material de pe peretele primar. Din punct de vedere chimic, prezenta substantelor incrustante este definitorie: cutina, ceara, suberina, lignina, taninul, chitina.

Prin impregnarea matricei rezistenta peretelui celular se mareste considerabil. Depunerile secundare se fac pe fata interna a peretelui celular, mai rar pe cea externa. Depunerile au loc numai in portiunile dintre punctuatiuni, nu si in dreptul punctuatiunilor unde celulele vecine sunt despartite doar de lamela mijlocie strabatuta de plasmodesme. Prin depunerea diveselor substante peretele celular creste in grosime.

3

Plasmalema Peretele celular

Lamela

mijlocie

[…]

Plasmalema Peretele

celular

Lamela

mijlocie

Peretele primordial (lamela mijlocie)

(punctuatiunile sunt omise din desen)

Rolul PC la plante: Deoarece celulele plantelor trebuie sa reziste la marea diferenta de presiune osmotica dintre compartimentele extra- si intracelulare, ele au nevoie de pereti celulari rigizi. Peretele celular protejeaza membrana celulara de ruperea mecanică sau osmotică (vedeti Lp 6/sapt. 7: Plasmoliza), fixează ferm pozitia celulei si confera forma fizica si rezistenta tesuturilor vegetale. Viata plantelor este legata de circulatia sevei brute si a celei elaborate. Apa cu sarurile minerale sunt absorbite de catre radacinile plantei si circula prin planta sub forma de seva bruta. Absorbtia apei si a sarurilor minerale are loc aproape exclusiv prin vârful radacinilor, in zona perisorilor absorbanti. Ea se realizeaza printr-un mecanism pasiv si unul activ. Mecanismul pasiv se datoreaza transpiratiei de la nivelul frunzelor. Aceasta creeaza o forta de suctiune ce se transmite de-a lungul vaselor lemnoase din nervurile frunzelor, din tulpina si radacina pana la perisorii absorbanti, care vor capta apa din sol. Mecanismul activ functioneaza la plantele bine aprovizionate cu apa si in conditii fiziologice normale, când in radacini se dezvolta o presiune osmotica pozitiva. Aceasta face ca apa sa fie absorbita de catre radacini si condusa prin tulpini pana la frunze.

Plastidele Celula vegetala contine plastide, organite semiautonome si autoreproductibile, cum sunt de exemplu cloroplastele care realizeaza fotosinteza.

Plastide fotosintetizatoare Cloroplaste, feoplaste*, rodoplaste**

Plastide nefotosintetizatoare Leucoplaste, cromoplaste

*plastide fotosintetizatoare caracteristice algelor brune **plastide fotosintetizatoare caracteristice algelor rosii

4

La plantele superioare plastidele isi transforma structura si functiile in functie de anumiti factori interni sau externi (de exemplu lumina), si pot sa evolueze dintr-un tip de plastid in altul:

CromoplastePlastide care contin pigmenti carotinoidici care dau culoarea galbena, portocalie, rosie, violet, a petalelor florilor, fructelor, semintelor etc.

Cloroplaste LeucoplasteSunt plastide incolore, de forma diferita, prezentein organele subterane ale plantelor, dar si in celesupraterane, mai putinexpuse luminii

Amiloplaste = leucoplaste care depoziteaza amidon

Proteoplaste = leucoplaste care acumuleazasubstante proteice

Oleoplaste = leucoplaste care depoziteazauleiuri

Cloroplastele la alge (talofite) sunt putin numeroase, au dimensiuni mari, structura lamelara (nu au zone de grana) si au forma variata. Cloroplastele la plantele superioare sunt foarte numeroase in celule (cca 20-40/celula), sunt mici ca dimensiuni (2-4 μm diametru, 5-10 μm lungime), au forma lenticulara (lentila biconvexa). Ultrastructura:

1. membrana externa 2. spatiu intermembranar 3. membrana interna (1+2+3: peristromiu sau anvelopa cloroplastului) 4. stroma (substanta fundamentala a cloroplastului) 5. lumen tilacoidal 6. membrana tilacoidala

7. grana (stive de tilacoizi) 8. canale lungi prin care tilacoizii dintr-o grana sunt conectati cu cei din alta zona de grana 9. amidon de asimilatie 10. ribozom 11. ADN-plastidial 12. picaturi de lipide

5

Tilacoizii: • Sunt saci membranosi aplatizati, netezi • Aranjati strict ordonat in stive (asemanatoare unui fisic de monede) denumite grana • Lumenul fiecarui tilacoid este conectat cu lumenul unui numar de alti tilacoizi, separat de stroma printr-o

singura membrana tilacoidala • Tilacoizii dintr-o grana sunt conectati cu cei din alta zona de grana prin canale lungi, care strabat stroma si

sunt delimitate de membrane • Celula vegetala realizeaza SINTEZA SUBSTANTELOR ORGANICE, IN PREZENTA LUMINII, PORNIND DE LA

SUBSTANTE ANORGANICE, datorita prezentei la nivelul membranelor tilacoidale a doua fotosisteme (complexe proteice care contin clorofilă) care realizeaza reactiile de fotoliză şi de fotofosforilare (detalii in cursul 13). Sursa de energie pentru fotosinteza este soarele. In fotosinteza, energia solara este transformata in energie chimica, adica in energia legaturilor chimice din moleculele de glucoza care sunt produse (si a oxigenului molecular eliberat). Aceasta energie ramane depozitata sub forma de amidon (polimer al glucozei) sau este folosita in procesul respiratiei celulare si transferata in moleculele de ATP. ATP-ul este consumat (folosit) in procesele metabolice care au nevoie de consum energetic (de exemplu, transportul activ prin membrana).

Ca si mitocondriile cloroplastele poseda ADN, ARN si ribozomi proprii, si se pot autoreplica prin diviziune binară.

In afara de plantele verzi superioare si de alge (talofite), mai realizeaza fotosinteza si cianobacteriile (alge albastre-verzi) (organisme procariote). Aceste organisme sunt autotrofe (autotrof = care se hraneste singur). Nu toate organismele autotrofe realizeaza fotosinteza, unele realizeaza chemosinteză. Exista cloroplaste la cianobacterii? Nu exista cloroplaste la cianobacterii, exista straturi de clorofila dispersate in citosol.

Care dintre organismele care realizează fotosinteză sunt responsabile de cea mai mare parte din fotosinteza de pe planetă? Se crede adesea gresit că fotosinteza are loc in cea mai mare parte in plantele superioare. De fapt, mai mult de jumatate din intreaga fotosinteză de pe planetă se realizează in oceane de catre algele microscopice, diatomee si dinoflagelate, care toate impreuna constituie fitoplanctonul.

Vacuolele Vacuolele sunt caracteristice pentru celulele vegetale. Ele sunt vezicule mari, evidente, separate de citoplasma printr-o membrana numita tonoplast, denumire derivata de la functia osmotica a structurii (gr. tón(os) + -o-, “întindere”, “tensiune” + plastós = format, turnat pe). Ele sunt compartimente inchise umplute cu solutie apoasa in care se gasesc diverse substante (glucide dizolvate, saruri ale acizilor organici, pigmenti, oxigen si CO2) (suc vacuolar). Ele sunt mici la celulele tinere si cresc mult odata cu varsta, producand uneori comprimarea citoplasmei de peretele celular.

6

Rolul principal al vacuolelor in celula vegetala este mentinerea echilibrului osmotic in spatiul intracelular. Actioneaza ca si cum ar fi „un spatiu extern” in interiorul celulei. Vacuolele absorb sau elimina apa ca raspuns la nevoile metabolice celulare, prin cresterea sau descresterea concentratiei particulelor dizolvate in citosol. De asemenea, vacuolele folosesc si pentru depozitarea anumitor substante. In celula animala, vacuolele desfasoara mai ales roluri secundare, fiind participante la procesele de exocitoza si endocitoza.

Substante ergastice In interiorul celulelor vegetale pot sa existe substante ergastice organice sau anorganice, rezultate in urma metabolismului celular, depozitate in plastide sau in vacuole, substante care sunt importante atat pentru plante, cat si pentru om (au aplicatii industriale, agricole, farmaceutice), de exemplu amidonul, aleurona, inulina, mucilagiile, gumele, cauciucul, alcaloizii, rasinile, taninurile, antocianii, cristale minerale de CaSO4, SiO2, CaCO3.