BOTANICĂ – BIOLOGIE

CURSUL I

BOTANICA FARMACEUTICĂ – Se ocupă cu studiul complex macro şi microscopic al plantelor medicinale. Cuprinde mai multe discipline:

CITOLOGIA – Studiul celulelor vegetaleHISTOLOGIA – Studiul ţesuturilor vegetaleORGANOGRAFIA – Studiul organelor vegetaleSISTEMATICA VEGETALĂ – Realizează o clasificare a speciilor vegetale pe criterii evolutive. Studiul se face cu ajutorul microscopului optic care va mări obiectul analizat. Celula vegetală evoluată este observată în epiderma superioară sau internă a frunzelor modificate din

bulbul de ceapă. Allium cepa: varianta albă şi varianta rubra.Toate organele vii sunt alcătuite din celule care reprezintă unităţi de structură şi funcţie, fiind alcătuite din

perete celular, membrană celulară, citoplasmă şi nucleu.Frunzele acestea de ceapă se numesc catafile. Bulbul de ceapă reprezintă o tulpină subterană, ca şi

cartoful.Peretele celular menţine forma celulei şi diversitatea ei, are pori traversaţi de cordoane plasmatice

realizându-se astfel cooperarea şi coordonarea funcţională dintre celule. Este alcătuit dintr-o lamă de pectină continuă vizibilă, un perete primar celulotic cu orificii numite pori. Mai există un perete secundar cu microcanale numite puncte simple.

Membrana celulară delimitează conţinutul celulei şi reglează schimburile de substanţe dintre celule şi mediul ambiant dintre celule.

Citoplasma este componentă fundamentală a celulei. De obicei este incoloră, semitransparentă alcătuită din apă, săruri minerale, subtanţe organice în care sunt înglobate toate organitele celulare şi nucleu.

Nucleu este corpuscul sferic care se află în centrul celulei.Cloroplaste organite de forma unor grăuncioare pline cu clorofilă.Vacuole organite celulare de forma unor cavităţi pline cu suc celular. În citoplasmă se pot observa la microscopul electronic o serie întreagă de elemente care ajută la respiraţia

celulară.

Aleurona De natură proteică se găseşte mai ales în seminţele plantelor oleaginoase în plastidele bogate în albumine.

Este considerată ca material nutritiv de rezervă. Apare, sub formă de granule de mărimi variabile.Aleuronă se mai întâlneşte şi la unele plante neoleaginoase cum ar fi la bobul de grâu sub tegumentul

seminal (Fig. 4), în cotiledoanele embrionului la leguminoase, în seminţele din boabele de struguri, în seminţele de dovleac, apoi la nuc etc.  Aleurona se colorează cu eozină în roşu şi cu soluţia Liigol în galben-portocaliu.

Suberul

Este un tesut de aparare care, spre deosebire de toate celelalte, este un tesut mort, cu membranele celulare impregnate cu suberina impermeabila sau foarte putin permeabila pentru apa si pentru gaze, rau conducatoare de caldura, dar flexibila si elastica. Suberul este un tesut de aparare contra agentilor patogeni vegetali si al celor animali.          

Suberina este un complex de acizi graşi : acidul suberic, floemic, felanic şi oxiacizi în parte esterificaţi. Suberina, substanţă cu rol protector, este impermeabilă pentru apă şi pentru gaze şi totodată este rea conducătoare de căldură. 

Se foloseşte în industrie ca izolator termic, la fabricarea dopurilor etc. 

Amidonul Este substanţa de rezervă caracteristică regnului vegetal. După locul de depozitare poate fi un amidon

autohton sau de asimilalie, format în cloroplastele celulare şi un amidon de migraţie (de rezervă) depozitat în alte organe (rizomi, bulbi, seminţe, tubere etc). Amidonul autohton în timpul nopţii este hidrolizat în glucoza şi transportat în organele mai sus arătate unde  se  resintetizează  (la   nivelul  amiloplastelor).

Forma amidonului este specifică, recunoscându-se uşor planta producă toare. Se întâlnesc forme rotunde, ovale, lenticulare, poliedrice etc. Dimen siunile granulelor de amidon variază de la 2 la peste 274 microni. Din punct de vedere chimic, amidonul este un glucozan cu formula (G6H10O5)n alcătuit din amiloză şi amilopectină în proporţie de 1/3.

Amiloza se colorează cu soluţia Liigol în albastru intens, pe când amilopectină în al-bastru-violet. Componenţii aceştia se pot separa prin electrodializă, absorbţie etc. Amiloza este solubilă în apa fierbinte dând soluţii coloidale ; amilopectină In prezenţa apei formează  o cocă.  Amidonul se hidrolizează sub acţiunea acizilor la cald sau a amilazei rezultândmaltoză, iar aceasta în continuare sub acţiunea maltazei trece în două  molecule  de glucoza.  Ca structură, amidonul este un sferocristal alcătuit din cristale fine acicu-lare, birefringente,  dispuse radiar.  Conţinutul în amidon (la toate plantele fotosintetizante) este variabil. Cel mai mult se află în: - orez (70 — 80%), apoi în - grâu (63—67%),- porumb (60-66%),- fasole (42-43%) - cartof (13-25%).

Amidonul are o deosebit de mare importanţă practică deoarece el repre zintă alimentul de bază şi sursa energetică principală a plantelor şi animalelor. Are mare valoare economică pentru industria hârtiei, textilă, a alcoolului etc. In industria farmaceutică este folosit ca excipient pentru prepararea compri matelor şi drajeurilor.  Se mai utilizează  în dermatologieşi în cosmetică.

Vacuolele incluziuni ergastice lichide – celula vegetala

Incluziunile ergastice lichide sunt date de vacuolele celulare, care la un loc formează vacnomul celular, caracteristic regnului vegetal. în 1858, când vacuolele au fost descoperite, Hugo de Vries le-a numit „tonoplaste", ulterior, alţi cercetători denumindu-le hidroleucite din cauza conţinutului apos. Astăzi se  acceptă  noţiunea  de vacuole.

Vacuolele se evidenţiază la început în celulele tinere ca nişte minuscule picături, cu vâscozitate mare, care mai târziu, odată cu maturizarea celulei, devin mai fluide şi se unesc între ele. La celulele bătrâne, se constată numai o vacuolă mare, centrală, care îm pinge citoplasmă spre periferie .

Se pare că vacuolele rezultă în urma schimbului de substanţe dintre celulele vegetale şi mediu. Vacuolele conţin un suc celular (vacuolar), care este o soluţie cu diverse substanţe anorganice şi or ganice,

încă incomplet cunoscută datorită marii variabilităţi a organismelor vegetale, a ţesuturilor şi a celulelor în cadrul aceleiaşi plante, a mediului înconjurător etc. La exterior, vacuolele sunt acoperite de o peliculă lipoproteică numită tonoplast. 

Sub raport chimic, sucul celular este deosebit de bogat în substanţe. Se pun în evidenţă acizi organici (formic, ascorbic, malic — din mere, afine etc. —, citric — din lămâi, portocale etc. , oxalic — la fami liile Oxalidaceae, Polygonaceae etc), liberi sau combinaţi, care determină în mod obişnuit un pH acid. Aceste substanţe au fost primele principii active izolate din plante, aşa cum s-a mai arătat. Acizii organici se pot utiliza ca mordanţi, reactivi etc.  O pondere importantă o au glucidele, destul de variate în funcţie de specie sau la aceeaşi plantă în funcţie de perioada de vegetaţie (glucoza, fructoza care este izomerul glucozei, evidenţiabile în fructele coapte, zaharoza, diza-harid, care se găseşte în sfecla de zahăr sau trestia de zahăr şi inuiina, poli-zaharid, întâlnită la familiile Compositae, Campanulaceae, Lobeliaceae, Umbel-liferae şi Liliaceae). 

Glicozizii, cunoscuţi şi sub denumirea de heterozide, sunt substanţe formate dintr-o componentă zaharată — glucona — care poate fi glucoza, digitoxoză, ramnoză, zaharoza etc. şi aglucona sau genina, cu o structură chimică foarte diferită (fenoli, alcooli, antrachinone, steroli etc).

Tot în celula vegetală există şi enzime specifice — glucozidaze — care se găsesc în celule separate de cele care conţin substanţele heterozide, asupra cărora pot acţiona ; prin punerea în contact, ele determină hidroliza glicozi-zilor ; de exemplu, prin triturarea seminţelor de muştar negru — Brassica nigra —, se obţine o făină care se utilizează în medicină sub forma de sinapism (făina de muştar se amestecă cu apă călduţă — nici fierbinte, nici rece — care activează mirozina — glucozidază —, la rândul ei descompunând prin hi droliza sinigrina — glicozid —, luând naştere izotiocianatul de alil, principiu activ cu acţiune rubefiantă). în medicină, glicozizii sunt frecvent utilizaţi pentru acţiunea lor cardio-tonică, purgativă etc.

CITOLOGIA VEGETALA (Celula)

Generalitati:Citologia (deriva de la cuvântul grecesc kytos = cavitate şi logos = vorbire, ştiinţă) este un vechi capitol al

anatomiei plantelor (astăzi devenind o disci plină aparte) care se ocupă cu studiul celulei sub raportul structurii şi ultrastructurii acesteia până Ia nivel molecular şi submolecular.

Se pare că primele observaţii în legătură cu existenţa celulelor le-a făcut Hoocke în 1665, care, dorind să stabilească puterea de mărire a micro scopului său, a examinat o secţiune dintr-un dop de plută constatând că acesta este format din foarte multe cămăruţe mici pe care le-a denumit „cella"; Ulterior de aici a derivat cuvântul „celulă", definită fiind ca unitatea de bază structurală şi funcţională atât la plante, cât şi la animale.

Deoarece microscopul optic s-a perfecţionat din ce în ce mai mult, totodată crescând şi interesul cercetătorilor pentru detalierea structurii organismelor vii, s-a ajuns ca în 183S şi 1839 să se elaboreze teoria celulară . De atunci şi până astăzi, mai ales datorită dezvol tării impetuoase a tehnicii ultimelor decenii, s-au aprofundat şi îmbogăţit datele existente, s-au descoperit noi aspecte de amănunt ale alcătuirii celu lare şi s-a confirmat odată în plus unitatea de structură a regnului vegetal şi   animal,   subliniindu-se  totodată   şi   diferenţele  respective.

Celula vegetală se deosebeşte de cea animală prin următoarele caracteristici:1. peretele celular are o consistenţă rigidă, substanţa de bază fiind celuloza (care nu se întâlneşte

decât în regnul vegetal);2. gradul de diferenţiere este mai mic, din care cauză există mai puţinetipuri morfologice de celule;3. creşterea este mai intensă, celula ajungând la dimensiuni mai  mari;4. celulele au o oarecare independenţă chiar şi atunci când sunt grupate in ţesuturi;5. prin creşterea în lungime se formează un vacuom dezvoltat în care are loc o diferenţiere a

osmozei şi o generalizare a curenţilor citoplasmatici;6. în unele celule vegetale există posibilitatea sintezei primare autotrofe şi de înmagazinare a

energiei chimice datorită activităţii  plastidelor  (mai ales  a  cloroplastelor);7. celulele vegetale (prin aportul de substanţe minerale şi azot) pot reaiiza proteosinteza primară.

Forma celulei vegetale:

Aspectul celulei este diferit după rolul fiziologic pe care îl îndeplineşte, după poziţia ocupată în diferite ţesuturi, după mediul în care se găseşte, diferenţierea morfofuncţională constatându-se atât la aceeaşi plantă, cât şi între plante. Cele mai răspândite sunt:  - celulele parenchimatice care au membrane subţiri, spaţiile intercelulare mari şi axele mai mult sau mai puţin egale (de aceea se mai numesc şi celule izodiametrice). Au forme ovale, semilunare, lenticulare, poligonale, stelate etc. - celulele prozenchimatice cu membrane obişnuit îngroşate şi cu axe anizodiametrice (una din axe depăşeşte ca lungime pe celelalte). Ca formă pot fi spiralate, fuziforme, cilindrice, prismatice etc.în situaţia celulelor libere, forma acestora depinde de lipsa sau existenţa membranei. Dacă membrana lipseşte, forma este instabilă, schimb îndu-se des ; celulele poartă numele de gimnoplaste. Dacă celulele posedă membrană, forma lor va fi stabilă, mai mult sau mai puţin sferică şi se numesc dermatoplaste.

  Marimea  celulei vegetale: Dimensiunile celulelor vegetale obişnuit sunt mici sau foarte mici, fiind vizibile (cu rare excepţii ca fibrele textile de in şi cânepă ce ajung la 6 — 7 cm lungime, apoi firele de bumbac, celulele din pulpa fructelor de citrice etc.) numai la microscop. In general, virusurile au mărimi care variază între 10 şi 300 milimicroni, bacteriile între 0,25 şi 2,5 microni, celulele dicotiledonatelor între 30 şi 50 microni, iar cele ale monocotiledonatelor între 50 şi 100 mi croni.

Structura celulei vegetale

Organite celulare 

Nucleuo Nucleol (în nucleu) Reticul endoplasmatic rugos (RE) Reticul endoplasmatic neted Ribozomi Citoschelet Aparat Golgi (dictiozomi) Citoplasmă Mitocondrii Vezicule Vacuolă centrală Cloroplaste si alte plastide Tonoplast (central vacuole membrane) Peroxizomi Glioxizomi

Alte componente: Membrană Plasmatică Perete Celular Plasmodesmata Flagel (numai la gameţi)

Compozitia chimica a celulei:  macroelemente, (elemente prezente în proporţie de 98%):o oxigen, (66%)o hidrogen, (10%)o carbon, (18%)o azot, (3,5%) microelemente, (elemente prezente în proporţie de 2%):o calciu, (1,2%)o sulf, (0,9%)o potasiu, (0,15%)o sodiu, (0,15%)o clor, (0,1%)o magneziu, (0,1%) ultramicroelemente, (elemente prezente în proporţie redusă - 0,01%):o iodo fiero mangano zinco cobalt, etc.

Substante anorganice:Prezente sub formă de molecule, şi sub formă de ioni.  Substanţe organiceAceste substanţe sunt cele mai importante,fiindca participa la toate procesele intracelulare.

Acizi nucleici; Glucide; Lipide; Proteine.

Stomatele sunt celule modificate in scopul realizării schimbului de gaze(CO2 si O2) in respiraţie si in fotosinteza, si al eliminării vaporilor de apa, prin transpiraţie.

O stomata este formata din doua celule de forma unor boabe de fasole, care lasă intre ele o deschidere(ostiola). Pereţii lor sunt inegal ingrosati, cu rol in deschiderea si închiderea stomatelor in funcţie de lumina, umiditate, temperatura aerului.

Stomatele se găsesc din loc in loc in epiderma(mai numeroase in epiderma inferioara). La frunzele plantelor care plutesc(exemplu, la nufăr), stomatele se găsesc numai pe epiderma superioara.

Plantele respira si prin celelalte organe(rădăcina, tulpina, floare, samanta). De exemplu, rădăcinile respira la nivelul perişorilor absorbanţi, unde are loc schimbul gazelor respiratorii. Aşa se explica de ce plantele au nevoie de soluri bine aerate. Unele plante acvatice (exemplu, chiparosul de balta) au rădăcini respiratorii(pneumatori); la majoritatea plantelor acvatice schimburile de gaze se fac intre gazele dizolvate in apa si organele imersate. Plantele de dimensiuni mari (arborii) au in scoarţa nişte deschideri (lenticele) cu rol in respiraţie.

TESUTURILE   PLANTELOR

Tesutul este o grupare permanenta de cellule identice, asemanatoare sau diferite, cu aceleasi origini sau de origini diferite, care se gasesc intr-o stare de interdependenta si indeplinesc impreuna aceiasi functie. Legatura intercelulara este asigurata de catre lamella mediana 18418y2414s si de catre plasmodesme, realizandu-se astfel o unitate permanenta.

Tesuturile se impart in doua caregorii : tesuturi false si tesuturi adevarate.

Tesuturile false. 

Nu orice grupare celulara poate sa constituie un tesut, asa cum se intampla in anumite conditii cu organismele unicelulare la care dupa o diviziune repetata, celulele fiice raman alaturate, desi vor duce o viata mai mult sau mai putin independenta.

Cenobiul (agregatul celular). La unele organisme inferioare dupa o diviziune repetata a celulei, noile cellule rezultate raman unite intr-o masa comuna mucilaginoasa aparuta prin gelificarea membranelor, alcatuindu-se astfel o structura multicelulara.

Colonia celulara. Este o asociatie celulara care depaseste stadiul de agregat prin aceea ca celulele se deosebesc ca forma, structura si functii si sunt legate nu numai printr-un invelis gelatinos comun, ci si prin plasmodesme.

Talul. Este o alcatuire pluricelulara a unor plante inferioare care se aseamana mult cu un tesut adevarat.

Plectenchimul (pseudoparenchimul). Este tot o alcatuire pluricelulara care se aseamana cel mai mult cu un tesut adevarat, deosebindu-se totusi prin faptul ca nu are la origine diviziunea unei cellule initiale.

Tesuturi adevarate. Dupa gradul de diferentiere si dezvoltare a celulelor, tesuturile pot fi de origine -meristeme- si definitive.        

Tesuturi de origine. (embrionare, formative, meristeme). Meristemele sunt alcatuite din cellule tinere, relative mici cu membrane foarte subtiri, cu multa citoplasma, cu un nucleu central foarte dezvoltat, de forme diferite, strans lipit intre ele, care se divid mereu, cresc intr-una, se diferentiaza si dau nastere astfel tesuturilor adulte sau definitive.           

Tesuturi de aparare. Sunt acele tesuturi interne sau externe cu rol de aparare a tesuturilor vii pe care si le si delimiteaza. Se mai numesc si tesuturi de protectie sau de acoperire.

Epiderma. Prin aceasta se intelege stratul exterior de cellule, care acopera si protejeaaz frunzele, organelle florale, semintele, fructele si de asemenea tulpinile si radacinile inainte ca ele sa si ingroase mult.

Celulele epidermei nu sunt uniforme, din acestea diferentiindu-se numeroase feluri de peri, stomate si alte formatiuni.

Existenta epidermei este aceiasi cu durata de viata a organelor vegetale care nu cresc secundar in grosime.

La suprafata epidermei tulpinilor ierbacee, frunzelor exista depuneri de cutina (cutinizare), formandu-se cateodata cuticula.

Stomatele se gasesc in mod obisnuit pe toate organelle aeriene ale plantelor, dar in special sunt pe frunze. Pe organele subterane sau submerse lipsesc.

Stomatele dau posibilitatea tesuturilor profunde sa comunice cu exteriorul prin intermediul lor realizandu-se schimbul de gaze si eliminarea surplusului de apa, prin procesul de transpiratie, transudatie sau sub forma de picaturi de apa. Ele mai au si rolul indirect de aparara a plantei, ferind-o de supraincalzire

Perii sunt niste formatiuni epidermice adaptate la indeplinirea unor functiuni speciale, clasificandu-se in peri tectori, secretori, digestive, sensitivi, absorbanti, agatatori. Perii tectori se intalnesc la nivelul organelor aeriene vegetale si constituie frecvent caractere de specificitate ale speciilor sau, in cazul farmacodnozei, ale unor droguri vegetale.

Emergentele sunt formatiuni ale epidermei la care participa si alte tesuturi. Acestea se mai numesc ghimpi, tepi la unele fructe (castanul comun), mur (la Rubus), agris (la Ribes), tentacule glandilecere (la Drossera) de pe laminele frunzelor, cu numeroase glande digestive.

Exoderma (Intercutis). Este un tesut primar de aparare, characteristic radacinilor, format dintr-un singur strat de cellule sau mai multe, situate subrizodermic in zona perisorilor absorbanti si ca prim invelis al organului adult. Celulele ei sunt vii, obisnuit poligonale, cu pereti usor suberificati.

Rizoderma (Epiblem). Este un strat pilifer deasupra exotermei, alcatuit dintr-o singura patura de cellule cu membrane subtiri si fara cuticula, din randul carora se evidentiaza trihoblastelor care dau nastere perilor absorbanti.

Endoderma (Floioterma). Este tesutul cel mai intern al scoartei si se intalneste atat in structura primara a radacinii, cat si aceea a tulpinei, mai rar a frunzei.

Endoderma este alcatuita din cellule vii, poligonale, fara spatii, dispuse intr-un singur strat, destul de rar in doua straturi.

Tesuturi trofice. Sunt acele tesuturi care au rol in nutritia plantelor si in schimbul de materie dintre plante si mediu. Tesuturile trofice sunt cele mai raspandite la plante. Aceste tesuturi sunt alcatuite din cellule vii, mari cu peretii subtiri celulozici, in general izodiametrice, bogate in citoplasma, cu coloroplaste sau amiloplaste,de regula cu spatii intercelulare, de forme si dimensiuni diferite, care ajung uneori si la un aspect de cavitati mari.

Tesuturi asimilatoare. Sunt acele tesuturi bogate in clorofila cu rol deosebit de mare in procesul de fotosinteza, fiind cele mai raspandite dintre tesuturile fundamentale, localizate in organelle expuse la lumina si care dau culoarea verde caracteristica plantelor.

Tesuturi de depozitare. Sunt tesuturi adaptate pentru acumularea substantelor nutritive de rezerva care vor contribui la germinare sau la diferentieri histologice noi.

Tesutul de depozitare are la baza cellule parenchimatice vii cu pereti subtiri sau usor ingrosati cu citoplasma ca o pelicula subtire parietala, fara cloroplaste, bogate in vacuole, nucleul fiind deformat de depuneri. Spatiile intercelulare pot lipsi. Celulele raman vii pana la terminarea consumarii substantelor depozitate, insa exista si exceptii cand amidonul endospermatic se hidrolizeaza sub influenta altor cellule, deoarece celulele-depozit au nucleu nefuncional.

In esenta functia principala a tesuturilor de depozitare este aceeea de a forma si apoi de a mobilize substantele de rezerva.

Tesuturile aeriene (Aerenchime). Sunt caracteristice plantelor acvatice si palustre. Celulele constituente lasa intre ele spatii foarte mari, care strabat intregul corp al plantei, permitand plutirea sau mentinerea ei in pozitie verticala.

Tesuturile acvifere. Sunt tesuturi in care se depoziteaza apa in cantitati mari. Sunt caracteristice unor plante care traiesc in regiuni secetoase (cactusi) sau pe soluri saraturoase. Tesutul acvifer este costituit din cellule mari, cu pereti mari, cu putina citoplasma, lipsite de cloroplaste, cu vacuole bine dezvoltate. Sunt bogate in suc cellular si in mucilagii care au proprietatea de a se imbiba puternic cu apa, fara a o mai ceda decat cu greutate.

Tesuturi mecanice. Sunt tesuturi de sustinere care pentru regnul vegetal joaca un rol de schelet datorita rezistentei lor la indori, la presiunea coroanei propriu-zise a arborilor si a apei si zapezii care se depun pe crengi in timpul iernii, la presiuni laterale, cauza a unor factori de mediu, la tractiunile exercitate de vant.

Plantele ierboase tinere nu au tesut mechanic diferentiat, incat rezistenta le este data de turgescenta celulara si de tesuturile conducatoare.

Celulele tesutului mechanic au o membrane mult ingrosata, unifororm, in unele zone purtand numele de stereide.

Totalitatea tesuturilor cu rol mechanic se numesc stereom.

Tesuturi secretoare. Sunt structuri secretoare vegetale care pot fi alcatuite fie din cellule isolate, fie din grupuri de cellule dispersate in parenchim care au proprietatea de a elabora sau elimina diverse substante

Tesuturi laticifere. Sunt structuri secretoare tubuloase, isolate sau ascociate, simple sau ramificate, care elaboreaza un produs lichid numit latex, de culoare alba, galbena, caramizie sau albastruie, dupa felul pigmentilor continuti. Aceste sctructuri sunt constituite din cellule lungi prevazute cu lumen, multinucleate, care pot fi asezate cap la cap, formand tuburi, sau aceste tuburi provin dintr-o singura celula.           

Tesuturi conducatoare. Sunt acele tesuturi care au rol principal de a conduce seva bruta de la radacina la frunze si seva elaborate de lafrunze la celelalte organe vegetale. Din punct de vedere morfo-functional, tesutul conducator va fi impartit in : tesut lemons si tesut liberian.

Tesut lemons. Se gaseste la toate plantele vasculare, fiind alcatuit din traheide (vase imperfecte inchise), trahei (articule vasulare), parenchim lemons, fibre lemnoase si tile.

Tesutul liberian. Este tesutul conducator al substantelor plastice. Pe scara filogenica, tesutul liberian apare rudimentar chiar si la plantele inferioare (la algele brune).

Tesutul Liberian este alcatuit tot din cellule prozenchimatice, dar care au membrane celulozice.

Vasele liberiene sunt alcatuite din cellule asezate unele dupa altele, separate intre ele prin membrane transversale ciuruite. Aceste membrane pot avea un aspect uniform, cu perforatii egal repartizate, sau neuniform, cu perforatii grupate in mai mult campuri si sunt de natura celuzoica.

Seva elaborate este fluida, mucilaginoasa, bogata in dextrine, substante pectice, amidon, grasimi. Prin presiune hidrostatica ce o exercita seva intravascular, in timpul circulatiei active, se mentine deschis lumenul vaselor liberiene (celulele sunt vii); prin incetarea circulatiei sevei, celulele mor si prin presiunea tesuturilor din jur de ele iau un aspect pliat.

Fasciculele conducatoare. La radacina, fasciculele sunt simple, fiind constituite numai din lemn (fascicule lemnoase) sau numai din liber (fasciculele liberiene). La tulpina si frunze, ambele tesuturi sun alaturate astfel alcatuindu-se fasciculele libero-lemnoase, care la randu lor pot fi colaterale, bicolaterale, concentrice si radiare.

Structurile tisulare sensitive. Excitatiile mediului exterior nu sunt receptionate de catre plante prin intermediul unor organe specializate cum se cunosc in regnul animal. Receotionarea excitatiilor este posibila in regnul vegetal numai datorita structurii specifice a citoplasmei unor cellule, fara ca acestea sa aibe totusi o specializare stricta.

Se cunosc unele structuri tisulare care reactioneaza la factori mecanici cum ar fi papilele sensitive din carceii unor plante care determina incolacirea lor in jurul suportului atins.

Dar cea mai spectaculoasa miscare este aceea care se produce la cea mai mica atingere a plantei Mimosa pudica; in functie de felul si intensitatea excitantului, miscarea nu este strict localizata, ci este prezenta si pe anumite distante de la locul excitatiei.

Relaţia dintre fotosinteza si respiraţie

Viata plantelor este legata de circulaţia sevei brute si a celei elaborate. Apa cu sărurile minerale sunt absorbite de către rădăcinile plantei si circula prin planta sub forma de seva bruta.

Absorbţia apei si a sărurilor minerale are loc aproape exclusiv prin vârful rădăcinilor, in zona perişorilor absorbanţi. Ea se realizează printr-un mecanism pasiv si unul activ.

Mecanismul pasiv se datorează transpiraţiei de la nivelul frunzelor. Aceasta creează o forţa de suctiune ce se transmite de-a lungul vaselor lemnoase din nervurile frunzelor, din tulpina si rădăcina pana la perişorii absorbanţi, care vor capta apa din sol.

Mecanismul activ functioneaza la plantele bine aprovizionate cu apa si in condiţii fiziologice normale, când in rădăcini se dezvolta o presiune pozitiva. Aceasta face ca apa sa fie absorbita de către rădăcini si condusa prin tulpini pana la frunze.

Cea mai mare cantitate de apa absorbita de planta se datoreste insa forţei de suctiune. Cu cat transpiraţia este mai intensa cu atât forţa de suctiune a frunzelor este mai mare si implicit si cantitatea de apa absorbita.

Conducerea sevei brute in corpul plantelor se face atât prin celule, cat si prin vasele lemnoase. Ea se realizează in mai multe etape:

a. conducerea centripeta, pe orizontala, de la suprafaţa rădăcinii prin parenchimul cortical pana la vasele lemnoase;

b. transportul longitudinal prin vasele lemnoase, de la rădăcini, pana in vârful tulpinii si al ramurilor, in

frunze, flori si fructe;c. conducerea centrifuga din nou pe orizontala prin parenchimul tulpinii, ramurilor, frunzelor, florilor si

fructelor. Forţele care contribuie la ascensiunea sevei brute in corpul plantelor sunt: presiunea radiculara si forţa de suctiune. Presiunea radiculara actioneaza mai ales primăvara, înainte de apariţie frunzelor. Ea apare datorita concentraţiei scăzute a apei in vasele lemnoase ale rădăcinii.

Forţa de suctiune depinde de intensitatea transpiraţiei, care este strâns legata de o serie de factori externi(temperatura aerului si a solului, umiditatea, vântul, lumina) si interni(densitatea si gradul de deschidere al stomatelor, suprafaţa totala a frunzelor, densitatea perişorilor absorbanţi).

Când apare un dezechilibru in aprovizionarea cu apa a unei plante, celulele pierd apa ţesuturile se înmoaie si planta se ofileşte.

Fotosinteza este procesul complex care consta in sinteza substanţelor organice (glucide, lipide, proteine) din substanţe anorganice folosindu-se ca sursa de energie energia luminoasa cu ajutorul pigmenţilor clorofilieni.

Principalele organisme fotosintetizante sunt plantele verzi superioare.Frunzei acestora, specializata in realizarea fotosintezei, ii sunt necesare următoarele condiţii: aprovizionarea cu apa, săruri minerale si dioxid de carbon; existenta pigmenţilor fotosintetizanţi(clorofilieni) pentru captarea si conversia energiei solare in energie

chimica, înglobata in substanţele organice produse cu eliberarea in atmosfera a oxigenului.Frunza indeplineste aceste condiţii, deoarece structura sa interna este perfect corelata cu funcţia sa

specifica, datorita existentei:

parenchimului asimilator (mai ales, ţesutului palisadic bogat in cloroplaste); ţesuturilor conducătoare din fasciculele libero-lemnoase (nervuri) – „canalele” de circulaţie a sevei

plantei (bruta si elaborata); celulele epidermice transformate in stomate, care controleaza schimburile de gaze in fotosinteza,

respiraţie, precum si reglarea intensitatii transpiraţiei (eliminarea apei sub forma de vapori); spatiile intercelulare din ţesutul lacunar prin care are loc difuzia gazelor.Condiţia esenţiala pentru realizarea fotosintezei este captarea energiei luminoase si conversia ei in energie

chimica de către pigmenţii asimilatori din sistemul tilacoidal (grana) al cloroplastelor.Numărul si forma cloroplastelor variază. Astfel, la plantele verzi ele sunt numeroase, mici, sferice sau

elipsoidale, staţionate mai ales, in celulele frunzelor. La protistele fotosintetizatoare, ele sunt mari si se numesc cromatofori.

Cloroplastele se multiplica si se perpetuează prin diviziune.Structura unui cloroplast. Prezintă o membrana dubla, permeabila pentru O2, CO2, diferiţi ioni

(Fe3+,Mg2+), glucoza. In interior se afla substanţa fundamentala(stroma), care conţine enzime, incluziuni lipidice, granule de amidon, acizi nucleici si ribozomi.

Membrana interna formează numeroase plieri lamelare numite tilacoide. Ele ocupa interiorul cloroplastelor si formează structuri de tipul fişicului de monede(grana). Membranele tilacoidelor conţin pigmenţi clorofilieni; ele sunt sediul reacţiilor fotosintezei dependente de lumina. Pigmenţii asimilatori (clorofilele a si b si carotenoizii) sunt organizaţi in fotosisteme. Ele functioneaza ca nişte „antene” sensibile care absorb energia fotonica si o transmit la clorofila a – centrul de reacţie al fotosistemului.

Ecuaţia generala a procesului de fotosinteza este:6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6O2.Respectiv, din sase molecule de CO2 si sase de H2O se formează o molecula de glucoza si sase molecule

de O2.Fotosinteza se desfasoara in doua etape succesive, interdependente: una la lumina si alta la întuneric.

Etapa de lumina se produce in grana cloroplastelor; clorofila a absoarbe energia luminoasa si o utilizează pentru:

a. sinteza unor substanţe necesare in următoarea etapa, intre care ATP-ul (adenozintrifosfat)-substanţa macroergica a organismelor, care contribuie la conversia energiei luminoase in energie chimica;

b. descompunerea apei in hidrogen si oxigen(fotoliza), acesta din urma fiind eliminat in atmosfera.Etapa de întuneric are loc la nivelul stromei. Ea consta in reacţii care folosesc energia stocata in ATP

pentru incorporarea CO2 din aer in compuşi organici – hidraţi de carbon(in special, glucoza). Monozaharidele sunt convertite in polizaharide(amidon, celuloza), acizi organici, lipide.

Substanţele organice sintetizate in frunza(seva elaborata) sunt conduse prin vasele de liber la ţesuturile din întreaga planta unde sunt consumate sau depozitate.

Fotosinteza este un proces supus influentelor factorilor de mediu. Dintre aceştia pot fi enumeraţi: temperatura, cantitatea si calitatea luminii, cantitatea de O2 si de CO2.

In general, procesul de fotosinteza începe la o temperatura uşor inferioara valorii de 0ºC,creste in intensitate odată cu ridicarea temperaturii, atingând la unele plante maximum de intensitate la 30-37ºC, după care, prin mărirea in continuarea temperaturii, descreşte rapid, încetând in jurul temperaturii de 50ºC. Exista mari variaţii intre diferite specii, variaţii care se datorează mediului in care trăiesc plantele respective, temperaturilor la care sunt adaptate. Temperatura optima pentru fotosinteza este in strânsa legătura cu condiţiile de iluminare si cu concentraţia CO2 din mediu. In general, la plantele din zona temperata, temperatura optima a fotosintezei este cuprinsa intre20-30ºC.

In ceea ce priveşte limita inferioara a temperaturii la care fotosinteza mai are loc s-a constatat ca la plantele cu frunze sempervirescente, fotosinteza are loc la temperaturi mult mai coborâte: frunzele aciculare de molid pot asimila pana la temperatura de -6ºC, iar frunzele de grâu de toamna pana la -2ºC. In legătura cu limita maxima a temperaturii, s-a constatat ca la plantele din regiunile temperate, fotosinteza încetează la o temperatura mai mica (45-50ºC) fata de cele din regiunile sudice, la care temperatura maxima este de 50-55ºC.

Importanta fotosintezei: este cel mai complex proces natural de sinteza a substanţelor organice din substanţe anorganice; de

existenta organismelor fotosintetizante(producătorii ecosistemelor)depinde întreaga viata pe Tetra; prin utilizarea dioxidului de carbon eliberat din respiraţia vieţuitoarelor sau din procesele de ardere

industriala, menţine concentraţia acestuia la valori care nu depasesc limita toxica(0,03%); prin eliminarea oxigenului reimprospateaza atmosfera si o face propice respiraţiei organismelor; asigura circulaţia in natura a carbonului, azotului, fosforului.Din toate acestea rezulta ca in fotosinteza se consuma CO2 si se eliberează O2.Respiraţia reprezintă procesul fiziologic prin care la nivelul celulei substanţei organice sunt oxidate

rezultând energie.Respiraţia cuprinde schimburile gazoase dintre organisme si mediu(respiraţie externa) – preluarea

oxigenului si eliberarea dioxidului de carbon – precum si transportul gazelor respiratorii pana la nivelul celulelor(respiraţie celulara).

In funcţie de modul in care este folosit oxigenul, respiraţia poate fi aeroba si anaeroba.Respiraţia anaeroba se produce in lipsa oxigenului.Substanţele organice sunt oxidate pana la formarea unui produs intermediar si a dioxidului de carbon.

Ecuaţia reacţiei este următoarea:C6H12O6 → produs intermediar + CO2 +energie(~30Kcal.)Nu se produce apa, iar cantitatea de energie rezulta este mult mai mica decât cea eliberata in respirata

aeroba, deoarece o9 mare parte este stocata in produs intermediar. Respiraţia anaeroba este caracteristica ciupercilor si bacteriilor, dar exista si la plantele superioare si ţesuturile animale. Astfel, datorita respiraţiei anaerobe, plantele superioare din culturile inundate pot supravieţui câteva zile.

La animale, in celulele musculare, datorita unui efort prelungit, aportul de oxigen este insuficient pentru respiraţia aeroba. De aceea, in muşchi se acumulează o mare cantitate de acid lactic. El este toxic si blochează contracţia fibrelor musculare; astfel apar crampele musculare.

Respiraţia anaeroba la bacterii si ciuperci se numeşte fermentaţie. După natura produsului obţinut, fermentaţiile sunt de mai multe tipuri: alcoolica, lactica, acetica.

Fermentaţia alcoolica este produsa de unele ciuperci: drojdia de bere, drojdia vinului. Glucoza este transformata in alcool etilic, CO2 si energie. Aceasta fermentaţie are aplicaţii la fabricarea pâinii si a băuturilor alcoolice. Umflarea aluatului de pâine ca si „fierberea” mustului se datoresc bulelor de CO2

degajate.Fermentaţia lactica este produsa de unele bacterii. Molecula de glucoza este rupta in doua molecule de

acid lactic. Aceasta fermentaţie se aplica la obţinerea laptelui acru, iaurtului, prepararea murăturilor, a nutreţurilor murate.

Fermentaţia acetica este produsa de anumite bacterii care transforma zaharurile sau alcoolul etilic in acid acetic. Are aplicaţii in industria oţetului.

Respiraţia aeroba are loc numai in prezenta oxigenului după următoarea reacţie chimica:C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 675Kcal.Majoritatea plantelor si animalelor au respiraţie aeroba.Plantele folosesc in respiraţie oxigenul liber din aer si sol sau dizolvat in apa. Deşi respira tot timpul, in

cursul zilei respiraţia plantelor este mascata de fotosinteza. Ziua, in acelaşi interval de timp, cantitatea de dioxid de carbon eliminata prin respiraţie este foarte mica in comparaţie cu cea absorbita prin fotosinteza; practic la lumina poate fi pusa in evidenta numai cantitatea de dioxid de carbon absorbit.

Organul principal specializat prin care se realizează respiraţia la plante este frunza. Schimbul de gaze respiratorii are loc la nivelul stomatelor si al spatiilor intercelulare numeroase din ţesutul lacunar al frunzelor.

Stomatele sunt celule modificate in scopul realizării schimbului de gaze(CO2 si O2) in respiraţie si in fotosinteza, si al eliminării vaporilor de apa, prin transpiraţie.

O stomata este formata din doua celule de forma unor boabe de fasole, care lasă intre ele o deschidere(ostiola). Pereţii lor sunt inegal ingrosati, cu rol in deschiderea si închiderea stomatelor in funcţie de lumina, umiditate, temperatura aerului.

Stomatele se găsesc din loc in loc in epiderma(mai numeroase in epiderma inferioara). La frunzele plantelor care plutesc(exemplu, la nufăr), stomatele se găsesc numai pe epiderma superioara.

Plantele respira si prin celelalte organe(rădăcina, tulpina, floare, samanta). De exemplu, rădăcinile respira la nivelul perişorilor absorbanţi, unde are loc schimbul gazelor respiratorii. Aşa se explica de ce plantele au nevoie de soluri bine aerate. Unele plante acvatice (exemplu, chiparosul de balta) au rădăcini respiratorii(pneumatori); la majoritatea plantelor acvatice schimburile de gaze se fac intre gazele dizolvate in apa si organele imersate. Plantele de dimensiuni mari (arborii) au in scoarţa nişte deschideri (lenticele) cu rol in respiraţie.

Mitocondriile sunt organite celulare prezente in toate celulele eucariotelor aerobe, aşezate, de regula, in apropierea nucleului. Majoritatea au forma elipsoidala, dar pot fi si sferice, in forma de bastonaş.

Sunt mai numeroase in celulele cu activitate intensa(fibrele muşchilor striaţi, celule hepatice, celule aflate in diviziune).

Mitocondriile se multiplica prin diviziune, fragmentare sau înmugurire si se transmit de la o generaţie celulara la alta, pe linie materna.

Structura unei mitocondrii . Prezintă o membrana dubla. Cea interna formează prin invaginare numeroase criste, care conţin enzime.

In interiorul mitocondriei se găsesc diferite substanţe minerale si organice, inclusiv acizi nucleici.Mitocondriile au rol esenţial in respiraţia celulara, fiind considerate „centrale energetice” ale celulelor; in

procesul de respiraţie celulara are loc eliberarea de energie. Energia este apoi înmagazinata in moleculele de ATP. Mitocondriile constituie sediul formarii ATP.

Aceasta energie este folosita in toate procesele metabolice vitale, di organism(contracţiile musculare, conducerea impulsului nervos). Ea poate fi folosita ca atare in sinteza de molecule organice sau poate fi transformata in alte forme de energie: electrica, mecanica, calorica sau luminoasa. Mitocondriile au rol si in sintezele de proteine si lipide.

Procesul de respiraţie la plante este influenţat de o serie de factori: cantitatea de O2 si de CO2 din aer(când este prea mult CO2 in aer si prea puţin O2, plantele pot muri); temperatura aerului(începe la 0ºC ci creste pana la 30-35ºC); gradul de hidratare a celulelor(seminţele au intensitatea respiraţiei mai scăzuta); vârsta plantelor(cele tinere respira mai intens decât cele imbatranite).Observam ca O2 este gazul consumat in respiraţie si CO2 gazul rezultat din respiraţie.

In concluzie, fotosinteza si respiraţia sunt doua procese complementare.

Tulpina este organul vegetativ cae sustine frunzele florile si fructele. Plantele au o tulpina principala din care se desprind tulpini laterale. Tulpina prezinta portiuni umflatre numite noduri despartite de portiuni lungi numite intre noduri. Indreptul nodurilor se prind frunzele iar la subsoara lor se gasesc muguri numti muguri laterali.Virful tulpinii se trmina cu un mugure terminal. Din muguri se dezvolta frunzele si florile.Tulpinile tinere impreuna cu mugurii, frunzele si ramurile noi alcatuiesc un lastar.Cresterea in lungime a tulpinii se face prin vraful ei.Tulpiniile sunt: -aeriene-subterane-acvatice