CELULA VEGETAL Info, cuprins Celula, este unitatea de baz a tuturor organismelor vii, de la bacterii la om. Dei apar la toate vieuitoarele, celulele difer ntre ele, n funcie de: regn, specie, individ, organ i esut. Cu toate c nu sunt identice, toate celulele organismelor ncadrate n regnul Plantae, prezint elemente comune, care le sunt specifice doar lor. Prin aceste caractere specifice, plantele, prin celula vegetal i esuturile care le alctuiesc, se difereniaz net fa de organismele animale sau fa de cele ncadrate n regnurile inferioare (Fungi, Protista, etc.). Alctuirea celulei vegetale

Principalele componentele ale celulei vegetale sunt redate n imaginea de mai jos.

Legend: 1. Perete celular 2. Membran plasmatic 3. Membran nuclear 4. Nucleu 5. Nucleol 6. Mitocondrie 7. Reticul endoplasmatic 8. Aparat Golgi 9. Ribozomi 10. Citoplasm 11. Condriozomi 12. Vacuola 13. Cloroplast

Principalele caracteristici structurale ale celulei vegetale, constau din: - prezena unui perete celulozic cu rol scheletic i de protecie, care se suprapune membranei plasmatice, - existena unui lichid intracelular (citoplasma) n care se afl toate organitele, - situarea n interiorul celulei a unui nucleu, cu unul sau mai muli nucleoli, care coordoneaz activitatea celular, intervenind din timp n timp i n alte funcii (anabolism, diviziune, transmiterea caracterelor ereditare, regenerare, etc.), - existena unor organite cu rol n asimilaie, numite plastide (cloroplaste, feoplaste, rodoplaste, amiloplaste), - prezena n citoplasm a condriozomilor, care intervin n catabolism, elibernd o cantitate mare de energie. - existena unor organite numite ribozomi, prin care se realizeaz sinteza protidelor, prin asamblarea aminoacizilor produi pe parcursul fotosintezei, pe baza informaiei adusa de ARN de la ADN-ul nuclear, - prin prezena aparatului Golgi, este posibil formarea unor macromolecule, precum i depozitarea acestora, - existena reticulului endoplasmatic, asigur funcia imunitar, mecanic i circulatorie a celulei vegetale. - dezvoltarea foarte pronunat a vacuolei centrale, care influeneaz proprietile osmotice ale celulei, reinnd excesul de ap intracelular. Principalele diferene dintre celula vegetal i celula animal Celula animal nu prezint perete celular, citoplasma fiind mrginit la exterior de o membran. De asemenea organitele de asimilaie (cloroplaste, amiloplaste, etc.) sunt prezente doar n celula vegetal. Vacuole vegetale sunt mari, n timp ce cele de origine animal, dac sunt prezente, au dimensiuni mici. n celula animal, apar organite specifice, absente n celula vegetal, aa cum sunt lizozomii, care prezint rol n dezasimilaia macromoleculelor.

Glucidele de rezerv, dei au o structur aproape identic, difer destul de mult sub aspectul formrii lanurilor macromoleculare, ceea ce determin proprieti fizice i chimice deosebite. Astfel, glicogenul, polizaharid specific lumii animale, este mai solubil i mai hidrolizabil dect amidonul, substana de rezerv tipic vegetal. Ambele substane prin degradare se transform n glucoz, monoglucid care prin oxidare elibereaz energie.

CELULA VEGETALASPECTE GENERALE Celula reprezinta unitatea morfofiziologica a vietii. Ea face obiectul de studiu al citologiei, capitol al anatomiei vegetale. Organismele inferioare sunt unicelulare, iar cele superioare au corpul alcatuit din numeroase celule, fiecare cu existenta partial independenta. Celula este un nivel de organizare a materiei vii care functioneaza ca un sistem deschis de tip biologic, caracterizat prin integralitate, echilibru dinamic si capacitate de autoreglare. Celula bacteriilor si algelor albastre-verzi este de tipprocariot. Restul plantelor, precum si animalele, prezinta celula de tip eucariot. Deosebirile accentuate dintre ele evidentiaza o discontinuitate a evolutiei n lumea vie. Caracterul distinctiv esential se refera la modul de organizare a materialului genetic: la procariote genomul celular este reprezentat printr-o macromolecula de ADN circulara, dublu catenara, fara continut de proteine histonice si dispusa liber n 131i88b citoplasma, pe cnd la celulele eucariote materialul genetic este delimitat de citoplasma printr-un nvelis nuclear din doua membrane elementare, iar ADN este n cantitate mai mare si se asociaza cu proteine histonice. Un alt caracter esential este acela ca la procariote spatiul intern celular nu este compartimentat, functiile celulare sunt ndeplinite de structuri asemanatoare organitelor celulare, realizate de invaginari ale membranei plasmatice. La eucariote spatiul intern celular este compartimentat de un sistem de membrane, fiecare compartiment corespunznd unui organit cu functii n metabolismul material si energetic al celulei. CELULA EUCARIOT Este alcatuita din protoplast (ansamblul componentelor celulare interne) si perete celular(fig. 1). Protoplastul consta din protoplasma (totalitatea compusilor vii) si substante ergastice(produsi pasivi ai protoplastului). Protoplasma este alcatuita din citoplasma si nucleu. Citoplasma include matrixul citoplasmic (substanta fundamentala) mpreuna cu entitati structurale distincte (plastidele, mitocondriile, microtubulii etc.)

si sistemele de membrane(reticulul endoplasmic si dictiozomii) ce sunt suspendate n matrix si pot fi vazute n detaliu doar cu ajutorul microscopului electronic. De peretele celular citoplasma este delimitata de o membrana plasmatica denumita plasmalema sau membrana celulara. n celula eucariota vegetala se mai dezvolta una sau mai multe cavitati, vacuolele, pline cu suc celular (suc vacuolar), marginite de o membrana plasmatica denumita tonoplast. Celulele izodiametrice sunt numite parenchimatice, iar cele alungite, prozenchimatice.Fig. 1 - Organizarea celulei eucariote vegetale (schema n spatiu): 1- nucleu; 2-dictiozom; 3- mitocondrie; 4 - polizom; 5 - cmp de punctuatiuni primare n peretele celular; 6 - cloroplast; 7 - spatiu intercelular (meat); 8 peroxizom; 9 - reticul endoplasmic neted; 10- reticul endoplasmic granular (dupaRaven, P.H. si colab., 1992)

Plasmalema (membrana celulara). Este pelicula lipoproteica de la periferia citoplasmei, cu structura moleculara complexa si dinamica. Prezinta conexiuni cu celelalte componente ale citoplasmei. Structura ei de baza (fig. 2) este asemanatoare celei a membranelor ce compartimenteaza spatiul intern celular si delimiteaza diferite organite. Modelul de structura a acestor membrane a fost elaborat de Singer S.J. si Nicolson G.L. (1972) si denumit modelul mozaicului fluid.

Principala functie a plasmalemei este aceea de mediere a transportului substantelor n si n afara protoplastului. Matrixul citoplasmic (substanta fundamentala). Are o structura asemanatoare celei trabeculare din oasele spongioase. Este constituit nsa din fibre proteice contractile dispuse n retea. Ochiurile retelei sunt umplute cu o faza fluida bogata n apa. n matrixul citoplasmic se afla suspendati ceilalti constituenti ai citoplasmei. Reticulul endoplasmic. Este un complex tridimensional de membrane care, privit n sectiune, apare alcatuit din doua membrane de tip mozaic fluid. Reticulul endoplasmic reprezinta un sistem de canalizare a materialelor n diferite parti ale celulei si se afla n continuitate cu membrana externa a nvelisului nuclear (fig. 1 si fig. 6). Plastidele. Sunt componente celulare proprii plantelor autotrofe. Fiecare plastida are un nvelis din doua membrane de tip mozaic fluid, care delimiteaza o substanta mai mult sau mai putin omogena, stroma, si un sistem de membrane, tilacoidele. Dupa pigmentii pe care i contin pot fi: cloroplaste(fig. 1 si fig. 3) care contin clorofile si pigmenti carotenoizi, cro-moplaste care acumuleaza si sintetizeaza pigmenti caro-tenoizi si dau culorile gal-ben, portocaliu si rosu unor flori, frunze mbatrnite, fructe si radacini si leuco-plaste care nu au pigmenti, dar sintetizeaza si acumulea-za amidon (amiloplastele), uleiuri (oleoplastele), proteine (proteinoplastele).

Plastidele pot trece unele n altele: cloroplastele pot evolua n cromoplaste, iar leucoplastele la lumina, pot deveni cloroplaste, etc. Mitocondriile. Sunt organite celulare abia vizibile cu microscopul optic (au cca m), carora microscopul electronic le-a evidentiat o structura complexa (fig. 4). Mitocondriile sunt considerate centre respiratorii si rezervoare energetice ale celulei. La fel cu plastidele, sunt organite semiautonome, cstigate n decursul evolutiei de catre celula eucariota, prin evenimente simbiotice.

A

B

Fig. 4 - Organizarea mitocondriei: A - schema evidentiind n spatiu nvelisul si cristele mitocondriale (dupa Nougarde, A., 1969) si B - structura n sectiune (dupaKleinsmith, L. Y. si Kish, V. M., 1995): 1 membrana externa; 2 - membrana interna; 3 - criste; 4 - matrix; 5 - spatiu perimitocondrial; 6 - ADN; 7 particule F1; 8 - ribozomi.

Dictiozomii. Totalitatea lor n celula reprezinta aparatul Golgi. Fiecare dictiozom este alcatuit dintr-o grupare de 4-8 cisterne turtite (fig. 5 si fig. 6) ce emit vezicule cu substante (mai ales polizaharide) destinate sintezei peretelui celular.

Ribozomii. Sunt particule mici (doar 17-23 nm n diametru) din proteine si ARN. Gruparile de ribozomi, polizomii(fig. 1), reprezinta locurile n care aminoacizii sunt nlantuiti spre a forma proteine. Microtubulii. Se gasesc n toate celulele eucariote si sunt structuri cilindrice ce directioneaza veziculele dictiozomice pentru cresterea ordonata a peretelui celular. Vacuolele. Sunt compartimente celulare (fig. 1) nconjurate de o singura membrana elementara de tip mozaic fluid, numita tonoplast. n interior se afla un fluid mai putin vscos dect matrixul celular numit suc celular (suc vacuolar). Sucul celular contine multa apa n care se gasesc, ca solutii sau pseudosolutii, saruri anorganice, mono- si dizaharide, acizi organici, glicozide si alcaloizi. Vacuolele depoziteaza unele substante de rezerva, dar si unele glicozide colorate, ca antocianii, ce dau culorile violet, albastru sau nuante de rosu petalelor unor flori si unor organe vegetative, cum este radacina sfeclei. Substantele ergastice. Sunt produsi inactivi ai protoplastului: unii sunt substante de depozitare, altii deseuri scoase din metabolism. Acesti compusi pot sa apara sau sa dispara n diferite perioade ale vietii celulelor. Astfel de produsi sunt: granule de amidon, cristale de oxalat de calciu, pigmenti antocianici, rasini, gome, taninuri, corpusculi proteici. Substantele ergastice se acumuleaza n matrixul citoplasmic, n organite, n vacuole sau chiar n peretele celular. Nucleul. La nucleul din interfaza s-au evidentiat: nvelis nuclear din doua membrane de tip mozaic fluid, considerat drept o

portiune specializata, diferentiata local a reticulului endoplasmic (fig. 6); carioplasma care este substanta fundamentala, alcatuita din fibrile proteice interconexate si care include cromatina; cromatina care reprezinta forma interfazica, despiralizata a cromozomilor; nucleolii alcatuiti mai ales din proteine si care reprezinta locul de sinteza a ARNr. La nucleul aflat n mitoza cromatina se condenseaza treptat n cromozomi. Fiecare cromozom are cte doua cromatide surori (fig. 7) prinse la nivelul centromerului, iar fiecare cromatida are n alcatuire cte o molecula de ADN dublu catenara. Nucleul determina ce molecule sa fie sintetizate si cnd sa fie sintetizate si stocheaza informatia genetica, transmitnd-o celulelor fiice la diviziunea celulara. Peretele celular. Repre-zinta, alaturi de plastide si va-cuole, element structural carac-teristic celulei vegetale. Compozitia chimica a peretelui celular difera cu specia de planta, vrsta si functia celulei, fiind realizata din trei categorii de substante: - substante cristaloide, cum este celuloza, care ndeplinesc rol scheletic; moleculele de celuloza sunt grupate mai multe mpreuna n microfibrile groase de 10-25 nm, iar microfibrilele se asociaza prin rasucire n asa numitele fibrile; la rndul lor, fibrilele se pot nvrti una n jurul alteia, asemanator fibrelor unui cablu, alcatuind macrofibrile de circa 0,5 m diametru; - matrix, care este constituit din hemiceluloze, substante pectice si glicoproteine; matrixul reprezinta un liant ce nglobeaza substantele cu functie scheletica; - substante ncrustante, ntlnite numai la peretii cu modificari secundare; ntre substantele ncrustante se remarca lignina, abundenta n peretii celulelor din xilemul (lemnul) tulpinii, unde substituie hemicelulozele si substantele pectice, conferind rigiditate peretelui celular (alte substante ncrustante

sunt suberina si cutina care impermeabilizeaza peretele celular pentru apa si gaze si respectiv taninurile care confera rezistenta la putrezire). n structura peretelui celular se disting lamela mijlocie si peretele primar, iar la unele celule si unperete secundar (fig. 8). Lamela mijlocie, numita si substanta intercelulara, este alcatuita din pectine. La colturile celulei cliveaza, delimitnd spatiile intercelulare (meaturi) (fig. 1). Peretele primar este caracteristic celulelor implicate n procese metabolice ca fotosinteza, respiratia si secretia. Peretii primari nu sunt uniformi ca grosime, ci au zone subtiri numitecmpuri de punctuatiuni primare (fig. 1). La nivelul acestora, trec fire citoplasmice, numiteplasmodesme, ce interconecteaza protoplastii vii ai celulelor adiacente. Peretele secundar se constituie prin activitatea protoplastului dupa oprirea cresterii celulei (peretele primar si-a oprit extinderea). n astfel de celule proto-plastul moare dupa ce a format peretele secundar.Celuloza este mai abundenta ca n peretele primar, iarsubstantele pectice lipsesc, astfel ca peretele secundar este mai rigid si mai greu extensibil.Hemicelulozele matrixului sunt n cazul lemnului secundar substituite de lignina care ajunge n acest caz la 40-50% din materia peretelui. La adaugirea peretelui secundar, cmpurile de punctuatiuni primare ale peretelui primar sunt exceptate. n felul acesta iau nastere n peretele secundar ntreruperi numite punctuatiuni, ce pot fi punctuatiuni simple sau cu cavitati si atunci se numescpunctuatiuni areolate (fig. 9). Punctuatiunile a doua celule vecine se afla fata n fata, alcatuind perechi de punctuatiuni.

DIVIZIUNEA CELULAR Procesul de diviziune consta din doua etape consecutive: mitoza si cit ochineza. Prin mitoza nucleul genereaza doi nuclei fii, fiecare morfologic si genetic echivalent celuilalt si totodata nucleului tata. Citochineza implica mpartirea portiunii citoplasmice a unei celule si separarea nucleilor fii n doua celule independente. Celulele n diviziune trec printr-o succesiune regulata de evenimente, numita ciclu celular. Ciclul celular cuprinde interfaza si cele patru faze ale mitozei. n interfaza, cromozomii, initial monocromatidici, se autoduplica, devenind cu cte doua cromatide, fiecare constnd dintr-o unitate veche si una noua (replicare semiconservativa). n profaza mitozei (fig. 10) cromozomii se scurteaza si se ngroasa, iar nvelisul nuclear se dezorganizeaza. n metafaza cromozomii se dispun n planul ecuatorial al fusului de diviziune (mitotic). n anafaza cele doua cromatide ale fiecarui cromozom se separa, astfel ca devin cromozomi fii, iar loturile de cromozomi fii se ndeparteaza migrnd spre cte un pol. n telofazaloturile de cromozomi fii ajung la cte un pol celular, dupa care se alungesc si redevin fibre subtiri, iar nvelisul nuclear se reorganizeaza.Fig. 10 - Diviziunea mito-tica: A, B, C - profaza; D - metafaza; E - anafaza; F- telofaza; 1 - nucleoplasma; 2 nvelisul nuclear; 3 - nucleol; 4 - cromozom; 5 - cromatide; 6 - centromer; 7 - fus acromatic; 8 - cromo-zomi fii; 9 - fragmoplast; 10 - placa celulara (dupa Raven, P.H. si colab., 1987)

Spre deosebire de mitoza, n cazuldiviziunii reductionale, numita simeioza, numarul de cromozomi se va reduce de la 2n la n cu formarea a patru celule. De fapt procesul consta din doua diviziuni, una heterotipica n care dintr-o celula 2n rezulta doua celule cu n cromozomi si alta homeotipica n care fiecare dintre celulele n se va diviza, cu pastrarea garniturii de n cromozomi.Document Info

Celula - este unitatea fudamentala, structurala si functionala a materiei vii, capabila de a-si duce viata independent sau in complexe celulare interdependente numite tesuturi. intra in componenta tuturor organismelor, fiind cea mai mica unitate vie capabila sa se multiplice; nu exista viata in afara celulei; fiecare celula se naste dintr-o alta celula, se divide si moare; celula apare ca un ansamblu de parti diferite care se gasesc intr-o stransa corelatie si interactiune, formand un tot unitar; Forma celulelor - difera in functie de pozitia si rolul pe care-l indeplinesc - celulele pot fi : sferice, ovale, cubice, cilindrice, prismatice, poliedrice, stelate, fusiforme,etc. Dimensiunea celulelor - majoritatea celulelor nu se vad cu ochiul liber acestea fiind microscopice (20-30 microni) - sunt si celule ce se vad cu ochiul liber (celulele din fructul de pepene verde si portocala) In cazul plantelor vorbim despre celule eucariote vegetale care contin plastide, una sau mai multe vacuole permanente si au un perete celular de natura celulozica. In celulele eucariote majoritatea organitelor sunt vii (protoplasmatice); exista insa si componente nevii

(neprotoplasmatice) cum sunt incluziunile ergastrice, perete celular si vacuolele. Celula vegetala este formata din perete celular, membrana plasmatica, citoplasma si organite celulare. Membrana celulara are ca rol principal delimitarea spatiului celular in mai multe compartimente. - ele indeplinesc si importante functii privind transportul activ si pasiv de substante, asigurand starea de echilibru a celulei, care permite integrarea in mediul de viata; - membrana plasmatica protejeaza mediul intern al celulei, confera forma celulei, si asigura intrarea si iesirea diferitelor substante in/din celula; - ea este elastica si semipermeabila; - toate membranele celulare au o strucura si o organizare moleculara unitare. Ele sunt alcatuite, in principal, din lipide si proteine Citoplasma este masa fundamentala a celulei care ocupa spatiul dintre membrana plasmatica si membrana nucleului, la nivelul ei desfasurandu-se principalele functii vitale. - este formata din hialoplasma (substanta fudamentala ce contine organite celulare), si citoschelet - nu este imobila, ea se afla intr-o continua miscare, creand curenti citoplasmatici care antreneaza o serie de organite celulare (cum sunt mitocondriile si cloroplastele) Organite celulare Nucleul este cel mai mare organit. Exista de obicei un singur nucleu situat central si de forma sferica; - el are o membrana dubla strabatuta de numerosi pori prin care se realizeaza schimbul de substanta dintre nucleu si citoplasma; - dimensini de ordinul milimicronilor (3-40 ) Componentele structurale ale nucleului sunt: membrana nucleara, carioplasma, si 1-2 nucleoli Membrana nucleara este dubla, strabatuta de pori prin care se face schimbul intre nucleu si citoplasma; Carioplasma este formata dintr-o parte lichida numita cariolimfa, si o parte dispersata care constituie cromatina; Nucleolul are forma sferica sau elipsoidala, lipsit de o membrana proprie si este delimitat de o cromatina, nucelara mai condensata. Nucelul are rol in a controla activitatea celulara si ereditar.