BIOLOGIE VEGETALA_CURS1-2011

5/12/2018 BIOLOGIE VEGETALA_CURS1-2011 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/biologie-vegetalacurs1-2011 1/43

BIOLOGIE VEGETAL

Curs 1

22 noiembrie 2011



Obiective

Înelegerea importanei biologiei vegetale i amodului în care aceasta servete unor disciplinegeologice;

Însuirea unor notiuni de citologie, histologie,organografie vegetala; Familiarizarea cu principalele sisteme de

clasificare a organismelor vegetale, inclusiv aprotoctistelor fotosintetizante;

Însuirea principalelor caractere ale diferitelor uniti sistematice din Regnul Plantae, precum ia protoctistelor fotosintetizante.



Tematic general

± Elemente de citologie vegetal; ± Elemente de histologie si anatomie vegetala; ± Elemente de organografie ± radacina, tulpina, frunza; ± Morfologia si anatomia florii; fructul; inmultirea plantelor;

± Caracterizarea bacteriilor fotosintetizante; ecologie i importanaacestora;

± Principalele linii evolutive în cadrul regnului Protoctista:Bacillariophyta, Dinophyta, Rhodophyta, Phaeophyta,Chlorophyta, Charophyta ± caractere generale, clasificare ireprezentani, ecologie, importan;

± Principalele linii evolutive din cadrul regnului Plantae (Bryophyta,Pteridophyta, Spermatophyta) ± caractere generale, clasificare ireprezentani, ecologie i importan.



Bibliografie obligatorie

ANASTASIU P. 2008. Taxonomie vegetal. Bucureti: Edit.Universitii din Bucureti. SARBU A. 1999. Biologie vegetala ± note de curs. Buucresti: Edit.

Universitatii din Bucuresti. CIOCÂRLAN V. 2009. Flora ilustrat a României . Vol. 1-2.

Bucureti: Edit. Ceres. ISBN 9743-40-0495-6.

CRISTUREAN I. & LUNGU L. 1974.B

otanic sistematic. Chei dedeterminare (Mycophyta-Lichenes-Bryophyta). Bucureti: Edit.Universitii din Bucureti.

IONESCU V. & CRISTUREAN I. 1974. Lucrri practice de tehnica preparrii materialului biologic (Botanic sistematic). Bucureti:Centrul de multiplicare al Universitii din Bucureti.

IONESCU V. 1974. Botanica sistematic. Chei de determinare ±alge. Bucureti: Centrul de multiplicare al Universitii din Bucureti.

JUDD W.S., CAMPBELL C. S., KELLOGG E.A., STEVENS P.F. &DONOGHUE M.J. 2008. Plant Systematics: a phylogenetic approach. Sunderland, Massachusetts USA: Sinauer Associates.

NABORS M.W. 2004. Introduction to Botany . San Francisco: Edit.Pearson Education.



EVALUARE Condiii

± Prezen 100% la lucrrile practice. Criterii

± Cunoaterea elementelor fundamentale de citologie, histologie,organografie vegetala;

± Cunoaterea principalelor categorii taxonomice; ± Cunoaterea unor reprezentani din grupele taxonomice majore, precum

i importana lor ecologic i economic; Forme ± Evaluare a cunotinelor însuite în cadrul lucrrilor practice i a

activitilor independente (realizarea unor eseuri legate de coninutulcursurilor, realizarea unei colecii de frunze i descrierea acestora dpdvmorfologic);

± Examinare scrisa cu bilete care presupune verificarea cunotinelor

predate la curs, precum si verificarea cunostintelor insusite in cadrullucrarilor practice Formula notei finale

± 40% activiti de laborator i independente (caiet + colecie frunze +eseu) + 60% evaluare final (examen).



CELULA VEGETAL



Cum este definit celula?



Etape în apariia celulei

formarea macromoleculelor de ADN, capabiles-i produc propria lor replicare;

dezvoltarea mecanismelor (apariia codului

genetic) prin care macromoleculele de ARNputeau s direcioneze sinteza proteinelor; formarea unei membrane care s delimiteze

sistemul autoreplicabil, alctuit din ARN i

proteine, urmând ca ceva mai târziu, înprocesul de evoluie, ADN-ul s ia locul ARN-

ului, ca material ereditar.



Tipuri structurale de celule Celulele procariote au o structur relativ

simpl, fiind lipsite de majoritateaorganitelor celulare, exceptând ribozomii;

Din punct de vedere biochimic suntdiverse, în sensul c sunt prezente cele

mai importante ci metabolice, implicate înglicoliz, respiraie, fotosintez. Materialul lor genetic este reprezentat de

o macromolecul de ADN, împachetat într -o manier complex, care implic ungrad mare de condensare.

Aceasta nu este adpostit într -un nucleutipic, delimitat de un înveli nuclear, cieste agregat, ca o structur distinct îninteriorul celulei, numit nucleoid.



Celulele eucariote suntmai mari i mai complexe,conin mai mult ADN,localizat într -un nucleu i în

alte organite celulare,printre care se numrmitocondriile, iar în celulelevegetale se afl icloroplastele.

Totodat, celulele eucariotesunt dotate cu uncitoschelet implicat înorganizarea citoplasmei,cât i în mobilitate.

Tipuri structurale de celule



Trsturi proprii celulei vegetale

Prezena PC alctuit în principal din celuloz,hemiceluloze i substane pectice, la care se maiadaug uneori proteine, lipide, lignin, tanin, sruriminerale. PC este o consecin a competiiei pentru

aer i lumin a grupelor de plante ce au populat mediulterestru. Alte structuri caracteristice, strâns legate de prezena

PC, sunt punctuaiile i plasmodesmele prin care seasigur unitatea structural-funcional dintre celulele

unui esut. în structura i compoziia chimic a plasmalemei

predomin galactozildigliceridele; în celula animalfosfatidicolina i fosfatidiletanolamina.



Creterea în volum a celulelor vegetale se realizeazprin creterea treptat a dimensiunilor aparatuluivacuolar, în timp ce în celula animal acest proces areloc prin sporirea cantitii de citoplasm.

Microcorpii sunt organite specifice celulei vegetale:peroxizomii intervin în procesele de respiraie, iar glioxozomii în conversia lipidelor în glucide simple.

în celulele vegetale gsim o mare diversitate desubstane de rezerv: amidon, inulin, aleuron,uleiuri, laminarin, manitol etc. Substana de rezervspecific celulei animale este glicogenul.

Trsturi proprii celulei vegetale



Caractere generale ale celulei vegetale

Sunt în general sisteme de dimensiunimicroscopice, dar foarte complexe.

Celulele parenchimatice din esuturile plantelor

superioare au mrimi care variaz între 10 i100 m, unele fibre sclerenchimatice pot atinge îns 65 mm lungime (Linum usitatissimum ± In)sau chiar 550 mm lungime (Boehmeria nivea).

Recordul îl dein celulele laticifere (celule deform tubular) de la unele euforbiaceelemnoase, care ajung la dimensiuni de câivametri.




Plante Dimensiuni

Boehmeria nivea, fibre, Lg 250-550 mm

Urtica dioica, fibre, Lg 50-75 mm

Linum usitatissimum , fibre, Lg 40-65 mm

Musa sp., traheide, Lg 8-10 mmVinca minor , fibre, Lg 1-2 mm

Pinus sylvestris, traheide, Lg 1-2 mm

Sambucus sp., parenchim medular, Lt 0,20 mm

Rosa sp., celule epidermale, Lt 0.04 mmAlge Dimensiuni

C hara sp., celule internodale, Lg 40-80 mm

Acetabularia sp., Lg 0,20 mm

C hlorella vulgaris, Lt 0,01 mm



Forma celulelor vegetale este foarte variat, fiind în raport cu funciape care o îndeplinesc, cu originea lor, cu poziia pe care o ocup încorpul plantei i cu factorii de mediu.

Organismele fotosintetizante unicelulare prezint frecvent formsferic (C hlorella sp.), oval (C hlamydomonas sp.), disciform,cilindric, triunghiular, semilunar etc.

La organismele fotosintetizante pluricelulare forma celulelor poate fisferic, oval, prismatic, cilindric, stelat, fusiform, reniform etc. Forma sferic este considerat a fi fundamental. Din ea au derivat

cele dou tipuri morfologice în care se încadreaz toate celuleleplantelor: ± celule izodiametrice sau parenchimatice (gr. para = de lâng, enchyma =

umplutur) (Ex. celulele stomatice ale dicotiledonatelor, celuleleasimilatoare cu pereii cutai din mezofilul unor conifere, celulelesclerenchimatice în form de mosor, celulele stelate etc.)

± heterodiametrice sau prosenchimatice (gr. pros = ctre, enchyma-). (Ex.celulele stomatice ale monocotiledonatelor, celulele palisadice, vaselelemnoase (traheide) ale gimnospermelor, fibrele sclerenchimatice,celulele cilindrice ale unor alge verzi (Spirogyra sp., C ladophora sp.),articulele de vas liberian etc.)




Compoziia chimic a celulelor vegetale Celulele vii, în general, sunt structurate pe baza unui set restrictiv de elemente

chimice dintre care C, H, N, O, P, S sunt predominante (99%).

Apa reprezint aproximativ 70% din greutatea umed a celulei, iar mareamajoritate a reaciilor intracelulare se desfoar într -un mediu apos. Pe bazalegturilor covalente dintre carbon i alte elemente, se formeaz în celul unnumr imens de compui, care reprezint îns doar o mic parte din totalulcompuilor teoretic posibili.

Anumii compui simpli cum sunt gruprile metil (-CH3), hidroxil (-OH),carboxil (-COOH), i amino (-NH2) se repet frecvent în moleculele biologice.

Fiecare grupare are proprieti fizice i chimice distincte, astfel încâtinflueneaz comportamentul moleculelor de ap cu care interacioneaz. Ierarhic, urmeaz apoi moleculele organice mici (circa 30 atomi carbon),

localizate frecvent în citosol (faza apoas a citoplasmei), unde formeaz undepozit intrermediar utilizat în sinteza macromoleculelor. Celulele conin patrugrupe mari de molecule organice de dimensiuni mici: monozaharide, acizigrai, aminoacizi, nucleotide.

Glucoza este sursa energetic primar a celulelor (C6

H12O6

+6

O2p 6

CO2 +6H2O + energie), fiind totodat implicat în stocarea energiei prin încorporare înpolizaharide. Astfel, prin adiia unui numr mare de molecule de glucoz seformeaz în celula vegetal, ca substan de rezerv, amidonul. Unele materialecelulare (celuloza) sunt alctuite numai din polizaharide simple, dar pe lângacestea se formeaz în celule i combinaii complexe, reprezentate deglicolipide i glicoproteine.



Cea mai mare parte a acizilor grai dintr -o celul sunt legaicovalent de alte molecule prin gruprile lor carboxil. Acizii grai auvaloare energetic mic, rolul lor cel mai important vizândparticiparea la sinteza fosfolipidelor, care intr în structurabiomembranelor.

Aminoacizii sunt subuniti ale proteinelor . Proteinele au opondere semnificativ în compoziia celulei, îi determin structura,servesc ca instrumente de recunoatere molecular i catalizatori(proteine ± enzime).

Nucleotidele sunt subuniti ale macromoleculelor informaionale(ADN, ARN). Sunt alctuite dintr -un glucid simplu (riboz saudezoxiriboz), o baz azotat purinic (adenin, guanin) saupirimidinic (citozin, timin, uracil) i o grupare fosfat.

Creterea i supravieuirea celulelor necesit meninereapermanent a ordinii lor interioare, fapt care depinde de fluxulenergetic care le strbate continuu. În acest proces joac un rolimportant acumulatorii energetici celulari (ex. ATP = aciduladenozin trifosfat) a cror hidroliz i sintez cupleaz i, respectiv,decupleaz diferitele procese energetice celulare.

Compoziia chimic a celulelor vegetale



STRUCTURA CELULEI VEGETALE



Componenteprotoplasmatice:

plasmalem hialoplasm organite celulare:

± Reticul endoplasmatic ± Dictiozomii ± Lizozomii

± Peroxizomii ± Mitocondriile ± Plastidele ± Nucleul

Componenteneprotoplasmatice:

peretele celular sucul vacuolar substanele ergastice

STRUCTURA CELULEI VEGETALE



Biomembranele

Termenul de biomembrane definete totalitateamembranelor biologice caracteristice unei celulevegetale eucariote, care au o structur de bazcomun, fiind alctuite din molecule lipidice i proteice

meninute împreun prin legturi necovalente. Fundamentul structural al membranelor biologice estereprezentat de dou straturi lipidice distincte i continueavând fiecare 4-5 nm grosime i care formeaz unbistrat lipidic, cu rol de barier relativ impermeabil în

calea migrrii celor mai multe molecule solubile în ap. Dup topografia lor, biomembranele se clasific astfel:

± plasmalema (membrana plasmatic = membrana celular) ± citomembranele (endomembrane = membrane interne)



Biomembranele Plasmalema delimiteaz

fiecare celul în raport cumediul înconjurtor,reprezentând limita extern aprotoplastului.

Funcioneaz ca un filtru cu înalt selectivitate, mediindschimburile i asigurândmeninerea caracteristicilor eseniale ale mediului celular

în raport cu cel extern. Este o structur dinamic,

polarizat (datorit repartiieiinegale a ionilor pe cele doufee ale sale) i asimetric (princonfiguraia diferit amozaicului de proteine).



Citomembranele separ mai mult de jumtate dinvolumul celulei în compartimente intracelulare distincte,cunoscute sub denumirea de organite celulare.

Ele se deosebesc chimic i fizic de plasmalem. Au o permeabilitate selectiv specific, asigurând un

anumit comportament funcional organitelor în structuracrora intr.

Existena unor compartimente intracelulare împiedic

interferena reaciilor enzimatice simultane i permitecelulei s desfoare procese biochimice care altfel suntincompatibile.

Biomembranele



Citoplasma Este o structur deosebit de

complex, constituit din dou fazedistincte, dar interrelate structural ifuncional: citosolul igranuloplasma.

Citosolul reprezint 50-60 % dinvolumul celulei vegetale. Mai estecunoscut i sun numele dehialoplasm. Elementul de baz al

acestuia este apa (85-95% dingreutatea proaspt). Granuloplasma cuprinde mai multe

categorii de structuri reprezentate dediferitele organite celulare i deelementele citoscheletului. Acestadin urm este alctuit din trei

categorii de elemente:microfilamente (60 A), filamenteintermediare (100 A) i microtubuli.Microtubulii intr i în alctuireastructurilor care asigur micareaintracelular (inclusiv fusul dediviziune) sau pe cea a celulei ca întreg (cili, flageli).



Reticulul endoplasmatic Apare ca un organit extins, format

dintr -un sistem de cavitiintracitoplasmatice (cisterne,tubuli, vezicule), delimitate de osingur membran. Membrana REse continu cu membrana extern

a înveliului nuclear, de aceealumenul acestui organit estedesprit de coninutul nucleuluidoar prin membrana nuclearintern.

RE conine numeroase enzime,inclusiv pe cele implicate însinteza lipidelor.

În funcie de prezena ribozomilor se deosebesc morfologic ifuncional dou tipuri de RE: ± REN ± lipsit de ribozomi ± REG ± asociat cu ribozomi.



Reticulul endoplasmatic

Ribozomiisunt structuri celulare mici, de natur

ribonucleoproteic, cu rol esenial în biosinteza proteinelor i nu sunt delimitai de membrane. Se gsesc ataai deRE, în nucleu, în mitocondrii i în cloroplaste, dar i liberi

în citosol. Sunt foarte numeroi în celulele cu activitateproteosintetic intens (celule meristematice, celulesecretoare de nectar, uleiuri eterice, latex etc.).



RE are un rol important înbiosinteza macromoleculelor destinate a fi transportateulterior, în funcie de necesiti,spre dictiozomi, plasmalem,lizozomi, sau spre exteriorulcelulei.

Prin topografie, extindere iorganizare, RE funcioneazca un sistem circulator intra- iintercelular, mijlocind în bunparte legturile structurale i

funcionale dintre celulele unuiesut. Totodat, la sfarituldiviziunii celulare, elementeleRE particip la formareaperetelui celular primordial,care va deveni ulterior lamelmijlocie.

Reticulul endoplasmatic



Aparatul Golgi Cuprinde dou tipuri de elemente:

dictiozomii i veziculele golgiene. Dictiozomii rezult din

suprapunerea i dispunerea în

teancuri a unor cisterne aplatizate(saculi), uor curbate i umflate lacapete.

Veziculele golgiene rezult din înmugurirea lateral a cisternelor ce formeaz dictiozomii.

Funcii: intervine în formarea

fragmoplastului i a lameleimediane a celulei în cursulcitochinezei; stau la originealizozomilor primari; membranaveziculelor golgiene intervine înreînoirea plasmalemei; rol întrasportul unor macromolecule din

celul (ex. transportul ligninei ctrePC). Dictiozomii sunt mai numerosi în

celulele secretoare de nectar, încelulele caliptrei (fiind implicai inproducerea mucilagiilor), încelulele glandulare ale plantelor

carnivore etc.



Aparatul Golgi



Lizozomii Sunt componente celulare de

forma unor vezicule, delimitatede o singur membran ispecializate pentru ingestiaintracelular. Conin o marevarietate de enzime hidrolitice

(hidrolaze acide).



Peroxozomii

Sunt componente celulare delimitate de osingur membran, specializate pentrudesfurarea reaciilor oxidative.

Sunt implicai în procesul de fotorespiraie. Un tip diferit de peroxizomi (glioxizomi) au fostpui în eviden în celulele seminelor germinate. Acetia au rolul de a converti acizii

grai stocai în glucide care ulterior vor fi utilizateca surs energetic necesar creterii idezvoltrii.



Mitocondriile Sunt organite semiautonome,

capabile de autoreproducere,prezente în toate celulele eucariote.

Au dimensiuni mici, de circa 4 m,

iar totalitatea lor formeazcondriozomul sau mitocondriomul. Din punct de vedere structural,

mitocondria prezint un învelidublu-membranar i doucompartimente distincte: spaiulintermembranar i spaiul matricial.

Membrana mitocondrial interneste frecvent puternic pliat,formând invaginri în matriceamitocondrial.

Aceste invaginri pot avea aspectde saculi turtii (tip crista) sau aspectde tubuli (tip tubulos).

Funcia principal a mitocondriilor este de a produce în timpulrespiratiei celulare, prin degradareasubstanelor de rezerv, ATP,substana capabil s înmagazinezeo mare cantitate de energie înlegturile ei macroergice.



Mitocondriile



Plastidele Cloroplastele sunt organite

implicate în procesul de fotosintez,capabile s capteze i s fixezeenergia la nivel celular, în baza uneistructuri pigmentare adecvate.

Factorul determinat al formriicloroplastelor este lumina, iar formaî densitatea lor sunt variabile,dependente de tipul de celul icaracteristicile diferitelor grupe deplante. La alge, în general,cloroplastele ± numite i cromatofori ± sunt puin numeroase, audimensiuni mari i pot avea diferiteforme. La plante forma lor estefrecvent lenticular, dimensiunilemai mici i numrul mare (în medie20-40 cloroplaste/celul).

Un cloroplast prezint un învelibimembranar, un spaiu stromatic i

un spaiu tilacoidal. Tilacoizii suntstrict aranjai în stive (asemntoarefiicului de monede) denumitegrana. Membranele tilacoidaleconin toate componentele necesareabsorbiei luminii i transferului deelectroni.



Plastidele



Feoplastele sunt plastide caracteristice algelor brune.Ele conin xantofile, clorofil a i c.

Rodoplastele sunt caracteristice algelor roii i coninficobiline, clorofilele a i, în unele cazuri, d.

Leucoplastele sunt palstide incolore, de form diferit,prezente în organele subterane ale plantelor, dar i încele supraterane, mai puin expuse luminii. Se formeazdin cloroplaste prin pierderea capacittii de fotosintez.Tipuri de leucoplaste: amiloplaste, oleoplaste,proteoplaste.

Cromoplastele sunt plastide colorate diferit, fr rol înfotosintez. Ele acumuleaz pigmeni carotenoidici idau culoarea galben, portocalie, roie, violet petalelor,fructelor, seminelor.

Plastidele



Nucleul Este un organit autoreproductibil cu importan major în viaa celulei.

Nucleul controleaz întreaga activitate a celulei pe baza informaiei genetice înscris în structura ADN-ului. Este totodat implicat în transcripia,translaia i transmiterea cu fidelitate a acestei informaii codificate. Îngeneral, fiecare celul vegetal conine un singur nucleu, cu unul sau maimuli nucleoli. Exist îns i celule binucleate sau polinucleate (ex. unelealge verzi, laticiferele de la E uphorbia sp. etc.).

Dimensiunile, forma i poziia nucleului în celul sunt caracteristici variabile,care se modific cu tipul de celul, starea ei de funcionare i etapaontogenetic a plantei.

Nucleul unei celule vegetale în interfaz evideniaz urmtoarelecomponente: ± înveli nuclear ± matricea nuclear ± cromatina - cromozomi ± nucleoplasma ± nucleolul



Nucleul



Nucleul



Peretele celular

Este o structur caracteristic tuturor celulelor vegetale (excepiegameii i zigotul în primele stadii de dezvoltare). Se prezint sub oform înalt specializat, cu o grosime variabil, care ader strâns lasuprafaa extern a plasmalemei.

Peretele celular primar este caracteristic celulelor tinere. El estesubire, semirigid. Pe msur ce celulele i-au încheiat cretereadeterminat genetic, se formeaz noi straturi ale peretelui celular,mai rezistente i cu o compoziie chimic complex, constituindu-seastfel peretele celular secundar.

Peretele celular primar este format din: ± matrix, reprezentat de un gel polizaharidic, puternic hidratat ± un sistem de microfibrile celulozice, înguste, lungi, înconjurate de un

numr mare de lanuri liniare de celuloz, mai puin ordonate.

Creterea în suprafa a peretelui celular primar se realizeaz pedou ci: ± prin întindere (alunecarea microfibrilelor de celuloz unele peste altele) ± prin intussuscepiune (intercalarea de noi microfibrile printre cele vechi)



Compoziia i forma PC semodific substanial în cursulcreterii i dezvoltrii celulelor,

în raport cu funcia pe care ovor îndeplini: ± prin îngroarea PCP ± prin formarea de perei celulari

secundari ± prin depunerea unor substane

hidrofobe peste PCP. Cele mai importante modificri

ale PC sunt:

± lignificarea ± suberificarea ± cutinizarea ± mineralizarea.

Peretele celular



Legturi intercelulare

Celulele vegetale care alctuiesc esuturileplantelor superioare sunt legate între eleprin: ± lamela mijlocie (formaiune predominant

pectic) ± plasmodesme



Sucul vacuolar

Este localizat învacuole, vezicule mari,evidente, separate decitoplasm printr -osingur membran,numit tonoplast.Totalitatea vacuolelor

formeaz vacuomul.



Substane ergastice

Sunt produi intermediari i finali aimetabolismului celular care intr cel puin parial

în circuitul nutritiv al plantei sau sunt substanede excreie, care sunt scoase definitiv din

activitatea metabolic a celulei. Acestea pot fidepozitate în plastide sau vacuole. Dup naturalor, pot fi: ± substane ergastice organice (amidonul, aleurona,

inulina, mucilagiile, gumele, cauciucul, alcaloizii,

rinile, taninurile, antocianii etc.) ± substane ergastice anorganice (cristale minerale deCaSO4, SiO2, CaCO3).

Documents

BIOLOGIE VEGETALA_CURS1-2011