Acest site contine cursuri si notite luate in timpul orelor. Pot contine greseligramaticale sau de redactare.

Atentie ! Aceste notite nu reprezinta punctul de vedere oficial al cadrelordidactice.

Materialele regasite pe aces site au rolul de a va ajuta in procesul de invatare.Spor la invatat !

Botanica

Sem. II An I

Inginerie si management in alimentatie publica si agroturism

Fiziologia tulpinii

Tulpina este organul care asigura sustinerea ramurilor, frunzelor, florilor, fructelor si semintelor dar si transportul sevei brute si a sevei elaborate realizand legatura dintre radacina si frunze.

Transportul sevei brute si a sevei elaborate prin tulpina

Transportul apei si a substantelor in planta se realizeaza printr-un proces complex, se poate realiza de la celula la celula ( extrafascicular ) si fascicular prin tesuturi specializate.

Apa si ionii din solutia solului traverseaza peretele celular care este permeabil, apa si ionii circula pe cale apoplasmica pana la endoderm unde calea apoplasmica este intrerupta de ingrosarile lui Caspary, solutia fiind obligata sa patrunda in interiorul celulei ( in citoplasma ).

Simultan apa si ionii traverseaza plasmalema, si circula de la celula la celula pe cale simplasmica prin plasmodesme ( plasmodesmele sunt structuri canaliculare ce se formeaza la nivelul porilor peretilor celulari si au rolul de a realiza legatura structurala si functionala dintre celule. Aceasta cale de transport, pe cale simplastica este neintrerupta.

De la periciclu pana la vasul lemnos ionii trec din citoplasma in apoplast a carei solutie se concentreaza urmand iesirea apei din citoplasma in apoplast prin osmoza.

Acumularea apei in apoplastul celuleor de la periciclu pana la vasul lemnos genereaza o presune radiculara care conduce solutia in vasul lemnos in vederea formarii sevei brute.

Seva bruta si transportul ei in vasul lemnos

Seva bruta – reprezinta o solutie a carei concentratie este de 0,05 – 0,4 %, formata din apa, ioni, substante organice, reprezentate de glucide, aminoacizi, acizi organici, vitamine, hormoni. Aceste substante pot proveni din sol ( apa si ionii ), pot proveni din seva elaborata ( substantele organice ) sau pot fi biosintetizate in radacini ( hormonii )

Seva bruta circula ascendent prin vasele lemnoase. Vasele lemnoase reprezinta tesut conducator specializat in transportul sevei brute. Transportul ascendent al sevei brute se realizeaza pe seama urmatoarelor forte : presiunea radiculara, forta de aspiratie a frunzei, forta de capilaritate conform legii capilaritatii – un lichid urca intr-un capilar la o inaltime invers proportionala cu

Vas lemnos

VVV V

Perisor absorbant scoarta endoderma Periciclu

Plasmodesme

diametrul, forta de coeziune care se manifesta intre moleculele ce alcatuiesc seva bruta si peretii vaselor, aceasta forta determina ca seva bruta sa circule sub forma unei coloane neintrerupte.

Viteza de circulatie a sevei brute se masoara in metrii pe ora.

Transportul substantelor la nivelul frunzei

Substantele ajung la nivelul frunzei prin intermediul nevurilor, la nivelul frunzei cea mai mare cantitate de apa din seva bruta se pierde prin transpiratie, se genereaza forta de aspiratie.

Substantele nutritive raman la nivelul frunzei pentru reactii biochimice proprii ( fotosinteza ), numai o mica cantitate de apa este translocata in vasul liberian impreuna cu substentele proprii participa la formarea sevei elaborate.

Transportul se realizeaza cu un numar redus de celule, o celula este de transfer, are plasmalema cutata ( suprafata mare de contact ) si o celula este anexa, transferul se face pe cale apoplasmica sau simplasmica activ sau pasiv, in cazul zaharozei a carei concentratie este mult mai mare decat cea din mezofil transportul este activ, zaharoza reprezinta forma de transport a glucidelor in plante cu exceptia pomilor fructiferi unde circula sorbitolul.

Seva elaborata si transportul in vasele liberiene

Seva elaborata reprezinta o solutie ce reprezinta 5- 30 %, alcatuita din apa, ioni, substante organice si ATP. Seva elaborata este transportata de vasele liberiene. Mecanismul de transport al sevei elaborate nu este pe deplin cunoscut. Viteza de transport a sevei elaborate se masoara in centimetrii pe ora.Sensul de transport este atat ascendent cat si descendent.

Frunza

Structura frunzei :Epiderma – alcatuita dintr-un sigur stat de celule strans unite ( fara spatii intercelulare ),

peretii externi sunt cutinizati, cerificati, frunza prezinta doua epiderme ( inferioara si superioara ) la cele mai multe specii de plante la nivelul epidermei inferioare se gasesc stomatele.

Stomatele sunt celule epidermice modificate ca forma sunt reniforme sau haltere, iar ca structura au peretii inegali ingrosati cei externi subtiri, cei interni ingrosati. Stomatele intra in

alcatuirea complexului stomatic format din : doua celule stomatice asezate fata in fata si se numesc celule de garda – cand sunt deschise lasa un orificiu denumit ostiola sunt delimitate de celule anexa, sub celulele stomatice se gaseste camera substomatica.

Celulele stomatice pot prezenta pori senzitivi si gladulari.

Sub celulele epidermice se gaseste mezofilul care poate fi bifacial sau omogen.Mezofilul bifacial – este alcatuit din tesut palisadic, celule mult alungite, strans unite, contin

cloroplaste. Tesutul palisadic este dispus spre epiderma superioara, mezofilul mai prezinta si tesut lacunar alcatuit din celule ovoidale cu mari spatii intercelulare denumite lacune ce vin in legatura cu camera substomatica a complexului stomatic.Acest tesut este pozitionat spre epiderma inferioara. In mezofil se gasesc nervurile reprezentate de fascicule libero-lemnoase in care lemnul este dispus spre epiderma superioara iau liberul spre cea interioara.

Nervura principala imparte mezofilul in doua parti egale.

Mezofilul omogen se intalneste la graminee, se caracterizeaza prin prezenta intre cele doua epiderme a unui singur tip de celule de forma sferica ce au un continut redus de cloroplaste.

Mezofilul este bine vascularizat de prezenta unui numar mare de nervuri in jurul acestora sunt dispuse radiar celule de forma sferica bogate in cloroplase ce formeaza teaca perivasculara .

Fiziologi

a frunzei

Epiderma superioara

Tesut palisadic

Tesut lacunar

Complex stomatic

Transpiratia – procesul prin care plantele elimina apa sub forma de vapori, procesul se desfasoara cu intensitati diferite la nivelul tuturor organelor cu exceptia radacinii. Plantele absorb pe parcursul perioadei de vegetatie o mare cantitate de apa – la porumb o planta absoarbe 250 L de apa si elimina prin transpiratie peste 90 %, transpiratia fiind un rau necesar ( este rau pt ca se pierde apa, necesar deoarece : genereaza forta de aspiratie a frunzei ( negativa si pasiva ) se evita supraincalzirea ( intervine in termoreglare – pt vaporizarea unui grad de apa se consuma 2,2 kilojouli Kj energie luminoasa ), se evita suprasaturarea celulelor cu apa.

Frunza – organ specializat in transpiratie –Forma aplatizata ceea ce permite captarea unei cantitati mari de energie luminoasa, prezenta la

nivelul epidermei a porilor cuticulari si a stomatelor.Prezenta nervurilor care aprovizioneaza frunza cu apa.Prezenta tesutului lacunar – lacunele acestuia reprezinta punctul de incepere a procesului de

vaporizare.

Structurile specializate in transpiratie

Transpiratia se realizeaza la nivelul stomatelor, a cuticulei si a lenticelelor.Transpiratia stomatica – stomatele participa la transpiratie cand sunt deschise, deschiderea

stomatelor se realizeaza pe seama ingrosarilor inegale a peretilor celulari si a starii de turgescenta. Cand apa din celulele anexa este transportata in celulele de garda acestea isi maresc volumul, peretii subtiri se dilata ii atrag pe cei ingrosati, peretii se deschid si pun in valoare ostiola la nivelul careia are loc eliminarea vaporilor de apa.

Mecanismul de functionare a stomatelor este influentat si de factorii externi – lumina ( cel mai important factor extern, care determina deschiderea fotoactiva a stomatelor prin intermediul fototropinelor) , umiditatea din sol – in conditii de seceta radacina biosintetizeaza hormonul inhibitor de crestere ce este transportat activ si rapid la nivelul frunzei determinand inchiderea hidroactiva a stomatelor. In exces de apa in sol, toate celulele devin turgescente, inclusiv celulele anexa care vor presa celulele stomatice ce se inchid hidropasiv, cand temperatura aerului si umiditatea acestuia este mica toate celulele devin plasmolizate inclusiv stomatele care se inchid hidropasiv.

Transpiratia stomatica reprezinta componenta cea mai importanta a transpiratiei totale, procesul de vaporizare este initiat in tesutul lacunar, vaporii difuzeaza in camera substomatica si apoi in mediul exterior prin ositola.

Transpiratia cuticulara – are pondere redusa datorita permeabilitatii reduse a cuticulei ce este de natura lipidica, transpiratia cuticulara poate egala transpiratia stomatica cand cuticula este subtire in cazul frunzelor tinere, sunt cazuri cand frunzele au cuticula groasa ex. ficusul, ca urmare transpiratia cuticulara nu are loc.

Transpiratia lenticelara – are loc la nivelul tulpinilor, ramurilor, fructelor, tuberculilor de cartof, toate acestea fiind protejate de suber – lenticelele reprezinta fisuri la nivelul suberului cauzate de un masiv de celule ce preseaza, rolul este de a primi schimbul de gaze. Transpiratia lenticelara are o pondere redusa, reprezinta circa 1% din transpiratia totala.

Gutatia

Se realizeaza prin hidatode, care pot fi inchise sau active reprezentate de celule epidermice cu pereti subtiri si vacuole mari care au capacitatea de a elimina apa sub forma de picaturi si hidatode deschise, pasive, reprezentate de celule stomatice moarte surprinse deschise care comunica cu o camera acvifera, aceasta este in legatura cu un tesut acvifer denumit epitem a caror celule au peretii subtiri si vacuola mare, la acest nivel ajung nervurile.

Rolul gutatiei – este de a evita suprasaturarea celulelor cu apa, apa de gutatie reprezinta seva bruta diluata.

Fotosinteza

Procesul prin care plantele verzi biosintetizeaza primii compusi organici folosind ca materie prima bioxidul de carbon, apa, substantele minerale ( ionii ), in prezenta energiei luminoase care este captata de pigmentii asimilatori procesul fiind insotit de degajarea oxigenului.

Frunza – organ specializat in procesul de fotosinteza

Forma aplatizata permite absorbtia unei cantitati mari de energie luminoasaPrezenta la nivelul epidermei a stomatelor – structuri ce permit schimbul de gaze caracteristic in acest proces.Mezofilul bifacial :

a) tesut palisadic bogat in cloroplaste – reprezinta sediul de desfasurare a procesului de fotosinteza

b) tesut lacunar care reprezinta locul de difuziune a gazelor spre stomatePrezenta nervurilor prin care circula seva bruta si seva elaborata, organitul specializat in fotosinteza este cloroplastul, acesta prezinta membranele tilacoide ce maresc suprafata de contact cu mediul.

Pigmentii asimilatori

Pigmentii asimilatori sunt reprezentati de pigmentii verzi, colofila a si b, sunt reprezentati de un nucleu tetrapirolic ce se leaga cu fitolul prezentand in centru atomul de magneziu.

Pigmentii galbeni carotenul si xantofilul sunt reprezentati de un lant de carbon cu dublu legaturi, acesti pigmenti au capacitatea de absorbtie a energiei luminoase pe care o transfera clorofilelor si asigura fotoprotectia pigmentilor verzi impiedicand fotooxidarea.

Mecanismul procesului de fotosinteza

1. faza de lumina se desfasoara in tilacoide - lumina descompune apa , proces numit fotoliza si rezulta oxigenul care se degaja, rezulta electroni si protoni din care se vor forma o substanta puternic reducatoare NADPH + H, si ATP

Lumina > fotoliza ( H2O ) > O2 + electroni + NADPH + H + ATP

2. faza enzimatica se desfasoara in stroma cloroplastului unde are loc fixarea dioxidului de carbon de ribulozo 1,5 difosfat carboxilaza oxigenaza ( Ru 1,5 difosfat carboxilaza / oxigenaza ) pe scurt se numeste RUBISCO, se consuma NADPH + H si de asemenea ATP rezultand substante organice.

Plantele care desfasoara procesul de fotosinteza dupa mecanismul prezentat sunt plante de tip C3, acestea populeaza climatul temperat ; la aceste plante concomitent cu procesul de fotosinteza se desfasoara fotorespiratia.

Fotorespiratia este un proces ce descompune parte din substantele organice sintetizate in fotosinteza fara sa rezulte energie, se datoreaza actiunii oxigenazice a enzimei RUBISCO.

Fotorespiratia este un proces stimulat de temperaturile ridicate si de concentratia mare de oxigen.

Alte tipuri fotosintetice, plante de tip C4 din zonele de desert exemplul porumbul, sorgul, trestia de zahar, la aceste plante viteza de fixare a bioxidului de carbon este mare ceea ce inhiba actiunea oxigenazica a enximei RUBISCO si ca urmare se blocheaza sau anuleaza fotorespiratia, reprezinta o

adaptare deoarece temperaturile ridicate din desert ar fi stimulat fotorespiratia si tot ce s-ar fi produs in fotosinteza ca substanta organica s-ar fi descompus in fotorespiratie determinand distrugerea plantei.

CAM – tip de planta la care stomatele sunt deschise noaptea si inchise ziua ca urmare dioxidul de carbon se fixeaza noaptea si este utilizat in fotosinteza ziua. Este stocat pe parcursul noptii in vacuola.

Biodegradarea substantelor organice de rezerva

Plantele produc energie in urma procesulu de biodegradare a substantelor organice de rezerva, biodegradarea se desfasoara in trei etape, in etapele 1 si 2 rezulta produsi intermediari ce pot fi folositi pentru noi sinteze sau pot fi biodegradati in etapa a 3-a ce se desfasoara in mitocondrii rezultand energie, CO2 si H2O, procesul este conditionat de prezenta oxigenului fiind denumit respiratie aeroba sau ciclu Krebs.

Ecuatia generala :

Substante organice > O2 ( fiind biodegradare aeroba ) > energie ( 2870 KJ) + CO2 + H2O

Energia rezultata ( 2870 Kj ) – 60 % reprezinta energie calorica ( caldura de respiratie ) 40 % reprezinta energie biochimica care este inmagazinata in ATP. Aceasta energie reprezinta energie de intretinere, respectiv energie folosita pentru biosinteza proteinelor citoplasmatice. Poate fi energie de crestere folosita pentru sinteza substantelor ce intervin in crestere. Poate fi energie mecanica folosita pentru generarea curentilor citoplasmatici sau a potentialului de membrana.

Cunoasterea energiei calorice sau de respiratie prezinta importanta in cazul depozitarii agricole si horticole in spatii inchise., se coreleaza dimensiunea spatilui cu cantiatea se controleaza permanent temperatura, compozitia aerului, umiditatea.

Orice factor ce nu poate fi controlat va stimula intensitatea respiratiei determinand acumularea caldurii de respiratie si producerea autoincingerii.

Deteriorarea calitativa a produselor depozitate

Tulpina

Reprezinta un organ vegetativ,articultat format din noduri si internoduri.Prezinta un geotropism negativ,simetrie radiara,avand rolul de sustinere a ramurilor frunzelor si a organelor de inmultire. Face legatura dintre radacina si frunze si ca urmare inlesneste transportul sevei brute si elaborate.Tulpina nu prezinta varful acoperit,protejat cresterea fiind terminala. Morfologia tulpiniiTulpina se prezinta ca un ax principal din care pornesc,se formeaza ramuri secundate,tertiare,pe toate ramurile se gasesc frunze ce sunt fixate la baza nodurilor alaturi de muguri. Mugurele-lastar embrionat sub forma unui ax scurt ce prezinta in varf un con de crestere reprezentat de un grup de celule meristematice din care se vor forma organe. Dupa organul format mugurii pot fi:-vegetativi din care se formeaza ramuri,frunze;-florifleri din care se formeaza florile;-mixstiForma mugurilor poate fi sferica,conica,fuziforma,ascutita,etc. Dupa pozitia mugurilor pe planta pot fi:-mugure terminal sau apical cu rol de a asigura cresterea in lungime a tulpinii;

-muguri laterali sau axilari care se gasesc sub mugurele apical si sunt insotiti de muguri suplimentari;-muguri dorminzi care au un ritm de crestere mai lent decat mugurii axilari,reprezinta o rezerva pentru planta si au rolul de a reface coroana cand mugurele terminal este taiat sau uscat;-muguri adventivi care se formeaza la baza nodurilor si internodurilor,pe frunze sau lenticelele radacinii;-mugurii metamorfozati care au rolul dea a depozita substante organice(ex:capatana de varza). Clasificarea tulpinilor:1.Dupa mediul de viata:-aeriene,subterane,acvaticePot fi erbacee,se intalnesc la plantele anuale dar si la cele biennale la sfarsitul perioadei vegetative cand pierd tulpina erbacee.Lemnoase-arbori,arbusti,subarbusti.Aeriene(vezi laborator)Se grupeaza dupa pozitia lor fata de substrat in:-ortotrope-a caror ax principal au pozitie verticala;-urcatoare-se prind de substrat cu radacini fixatoare,carlige(iedera);-volubile-cand se rasucesc in jurul substratului;-plagiotrope-axul principal creste drept iar ramurile secundare s.a.m.d sunt orientate oblic spre sol;-repente-axul principal si ramurile secundare cresc oblic spre sol. Tulpinile aeriene se pot metamorfoza,respectiv sa-si modifice forma,structura si rolurile de ex:pot fi adaptate sa indeplineasca procesul de fotosinteza inlocuind rolul frunzei sau alt ex:se pot transforma in spini avand rol de aparare.

Tulpinile subterane(rizomi,stoloni,tuberculi,bulbi)Bulbul prezinta la partea inferioara radacini adventives iar in varf un mugure apical imbracat de frunze carnoase numite tunici si protejat de frunze uscate denumite catafile.

Tuberculul (la cartof) este protejat de suber care prezinta niste ochi cu muguri axilari.Tulpinile acvatice au dimensiuni reduse,tesut de substante slab dezvoltat(se mentine in pozitie vertical datorita testutului de depozitare a aerului bine conturat. Ramificarea tulpinii :-sunt plante a caror tulpina nu se ramifica(ex:palmier);-sunt plante care prezinta tulpina ramificata dichotoni(axul are varful ce se ramifica in 2 ramuri egale sau inegale care la randul lor se ramifica in alte 2 ramuri ex:plante lemnoase.Ramificatie lateral:a) Atunci cand tulpina se prezinta sub forma unui ax principal din care pornesc ramuri secundare

si pe aceasta se formeaza ramuri tertiare etc.b) Cand axul principal prezinta in varf mugurele terminal care isi inceteaza activitatea sau se

transforma in floare,cresterea fiind asigurata de mugurele axilar cel mai apropiat.

Anatomia:structura primaraEpiderma:-formata din cellule strans unite,pluristratificate,peretii celulari sunt puternic cutinizati,suberificati si mineralizati.Scoarta:-este pluristratificata,prezinta 2 zone la exterior,este verde,deoarece contine cloroplaste iar in centru o zona alb galbuie reprezentata de celule ce inmagazineaza substantele ogranice.Cilindrul central(in centru)-cuprinde vaselele lemnoase si liberiene cuprinse in fasciculul libero-lemnos in care lemnul este spre interior iar vasele liberiene spre exterior,fiind separate de razele medulare ce se formeaza din celulele maduvii.

Dormanta

Dormanta se caracterizeaza prin suprimarea cresterii vizibile si prin diminuarea la maxim a intensitatii proceselor fiziologiceDormanta se poate instala la nivelul plantei intregi ( plantele perene ) sau la niveul oranelor subterane prevazute cu muguri ex. tuberculul, bulbul, sau prevazute cu embrioni ex. semintele.Dormanta se poate instala in perioada caracteristica sau inainte de aceasta cand factorii externi sunt nefavorabili sau dupa ce plantele au intrat in vegetatie.

Mecanismul de realizare a dormantei se considera ca se datoreaza acumularii hormonului inhibitor de crestere, acidul abscizic, alti cercetatori considera ca dormanta se datoreaza raportului existent intre hormonii inhibitori de crestere si cei stimulatori. Recent scoala franceza apreciaza ca dormanta este controlata genetic, ex. la grau sunt 2 gene, la pomii fructiferi sunt mai multe gene.

Factorii externi ( diferenta de temperatura intre zi si noapte, durata de iluminare mai mica ) -- factori sunt receptionati -- transmisi la nivelul nucleului ( actioneaza genele ) duc la formarea ARN mesager -- intervin in biosinteza acidului abscis In a doua etapa apar modificari morfologice si fiziologice menite sa reduca intensitatea principalelor procese fiziologice.

Dormanta la planta intreaga :

Momentul initial al dormantei il reprezinta caderea frunzelor, intensitatea maxima se realizeaza dupa circa 30 zile, ca rezultat al caderii frunzelor se anuleaza fotosinteza, transpiratia, forta de aspiratie a frunzei ceea ce reduce absorbtia apei si transportul sevei brute concomitent vasele liberiene se vor astupa caloza, astfel si transportul sevei elaborate este redus.

Temperaturile ridicate din zilele de toamna vor determina pierderile de apa care rezultat al transpiratiei lenticelare, la nivel celular are loc deshidratarea si instalarea plasmolizei de iarna, aceasta reprezinta o adaptare fiziologica a plantelor perene de traversa perioada de iarna.

Ca rezultat al deshidratarii vascozitatea citoplasmei creste se reduc curentii citoplasmatici si circulatia intracelulara de asemenea activitatea enzimatica este redusa, intensitatea respiratiei mult redusa, concomitent amidonul sedescompune pana la glucoza, aceasta se acumuleaza in vacuola concentrand sucul vacuolar si conferind plantei rezistenta la inghet.

Catre sfarsitul lunii Decembrie se modifica raportul hormonal in favoarea hormonilor stimulatori de crestere, in luna Ianuarie se reia procesul de abosrbtie a apei urmand apoi hidroliza calozei din vasele liberiene astfel ca lent se reia transportul la nivelul plantei, hidratarea celulei va determina reactivarea enzimelor si implicit a procesului de respiratie. In urma procesului de respiratie rezulta energie necesara pt noi biosinteze dar si produsi intermediari ce pot fi folositi la sinteza substantelor cu rol de crestere, aceste modificari au loc pana la formarea frunzelor cand planta realizeaza procesul de fotosinteza.