CURS BIOLOGIE VEGETALA 2.ppt

59
BOTANICA FARMACEUTICA BOTANICA FARMACEUTICA CURS 2 CURS 2

Transcript of CURS BIOLOGIE VEGETALA 2.ppt

  • BOTANICA FARMACEUTICA

    CURS 2

  • NUCLEUL se distinge destul de greu de masa citoplasmei datorita indicelui de refractie numai cu putin mai mare decat al citoplasmei in care este dispus

    Cariologia = domeniu special de cercetare a nucleului

  • chiar si la celulele la care nu s-a putut pune in evidenta un nucleu figurat (alge albastre si bacterii) exista o substanta nucleara = cromatina, care este dispersata in citoplasma celule procariote (protocariote) spre deosebire de cele cu nucleu figurat = eucariote

  • In ciclul vital al nucleului se disting 2 perioade: a). Perioada nucleului in repaus (interfaza)perioada metabolica: au loc procese de sinteza si schimburi intre nucleu si citoplasma- nucleul interfazic = starea nucleului intre 2 diviziuni succesive variaza duratab). Perioada nucleului in diviziuneapar elemente structurale speciale cromozomii, caracteristici pentru diviziunea nucleului si a celulei, si pentru transmiterea caracterelor la urmasi

  • Nucleu interfazic (A) si in diviziune (B-F)

  • Morfologia nucleului- forma si aspectul depind de o serie de factori: - in celulele meristematice el are o pozitie centrala si o forma sferica - in celulele care au o vacuola mare si citoplasma este presata de peretele celular nucleul este si el presat si ia o forma turtita sau lenticulara - forma nucleului depinde si de forma celulei: - in celule prozenchimatice si nucleul are o forma alungita - in celulele parenchimatice forma lui este sferica sau aproape sferica - pot exista si cazuri cand nucleul are o forma nedefinita intr-o celula cu mai multi nuclei fiecare are alta forma. Ex: Tradescantia virginiana, Chara foetida- celulele batrane

  • Marimea nucleului - variaza de la o celula la alta si chiar in interiorul aceleasi celulefunctie de varsta, talie, cantitatea de citoplasmamarimea medie = 7-10 microni in celule meristematice, cu exceptia ciupercilor (au cei mai mici nuclei sub 7 microni) si celula-ou a Cycadeelor (cel mai mare nucleu 0.6mm)

    Numarul nucleilorDe obicei celulele au un singur nucleu = mononucleate Exceptii: Celule fara nucleu = anucleate (protocariote)Celule cu 2 sau mai multi nuclei (polinucleate). Ex: cenocite, plasmodiile mixomicetelor sau forme tranzitorii in constituirea endospermului la Angiosperme

  • Structura nucleuluiMembrana nuclearaPlasma nuclearaNucleolRetea de cromatina si acromatina

  • Membrana nuclearae formata din 2 foite separate intre ele printr-un spatiu clar = spatiu perinuclear => membrana nucleara este dubla si are o organizare lipoproteica (ca toate membranele plasmatice); ea nu este continua ci prezinta pori al caror numar si diametru variaza de la caz la cazFoita externa a membranei nucleare se afla in continuitate cu sistemul de membrane al reticulului endoplasmatic, iar spatiul perinuclear e o continuitate a lumenului reticululuiAre functia de schimb ionic intre citoplasma si nucleoplasma fiind comparata chiar cu un filtru cu pori foarte fini

  • 2. Nucleoplasma (plasma nucleara, suc nuclear, cariolimfa, carioplasma)Reprezinta spatiul in care au loc schimburile metabolice din nucleu si in care se includ celelalte elemente structurale ale nucleuluiEste formata dintr-un amestec polifazic de coloizi la microscopul optic = aspect omogenUltrastructura = identica cu cea a hialoplasmei (contine granule de ribonucleoproteide care impreuna cu alti compusi dau nastere la sisteme macromoleculare dense sau laxe)

  • 3. Nucleolulnu are membrana proprieare indice de refractie mai mare decat al nucleului de aceea sunt vizibili chiar in celula vieau o prezenta inconstanta. Ex: in timpul diviziunii dispar si reapar abia in nucleii nou formati dupa diviziuneau in structura lor o parte amorfa de natura proteica si o parte fibrilara si granulara = nucleolonema cu aspect spongios

  • 4. Cromatina nuclearaeste o substanta care se coloreaza intens cu coloranti baziciare forma de mase dense cuprinse in nucleoplasma formeaza cromocentre sau poate avea forma de retele filamentoase retea cromatica = reticul cromaticfilamentele retelei cromatice = cromoneme, iar masele de cromocentre formeaza procromozomii sau eucromocentrelela microscopul electronic cromatina are o structura fibrilara alcatuita din fibrile cu o grosime intre 10-25 la eucariote si lipsite de un aranjament spatial in cazul nucleului interfazic; la nucleul in diviziune ea este aceea care genereaza cromozomii

  • Functie de raportul retea cromatica/cromocentre structura nucleului poate fi:eureticulata contine numai reteaua cromaticaeureticulata cu cromocentre contine ambele formatiuni dar predomina reteaua cromaticasemireticulata cu cromocentre cand cromocentrele sunt mai numeroaseareticulata nucleul contine numai cromocentre

  • Cromatina prezinta grad diferit de colorabilitate se disting 2 feluri de cromatina: - eucromatina mai putin colorabila formata din proteine bazice asociate cu ADN formand dezoxiribonucleoproteide rol genetic important - heterocromatina mai colorabila formata din dezoxiribonucleoproteide, ribonucleoproteide si proteine bazice rol in procesele metabolice

  • Compozitia chimica a nucleului Nucleul are o compozitie chimica specificaParticularitatea consta in predominanta nucleoproteidelor (dezoxiribonucleoproteide si ribonucleoproteide) enzime, nucleotide, aminoacizi, lipide, constituenti anorganici (saruri de Ca2+, Mg 2+,Fe, Na+) Rolul cel mai important acizii nucleici - ADN 10%, ARN 3.7%

  • Cantitatea de ADN = constanta pentru celulele diploide, reprezentand un caracter de specificitate; variaza numai la gameti (celule haploide) unde se reduce la jumatate, iar la celulele poliploide cantitatea de ADN se mareste functie de gradul de poliploidie

  • Rolul nucleului in viata celuleifunctii multipleNucleul nu e viabil in lipsa citoplasmei si invers Relatia dintre nucleu si citoplasma se exprima prin raportul nucleoplasmatic (RNP); acesta nu se schimba atat timp cat nu se schimba conditiile de mediu, el fiind mai mare ca valoare la celulele tinere decat la cele batrane

    VnRNP = Vc - Vn

  • Desi nucleului interfazic i se spune nucleu in repaus in aceasta perioada nucleul desfasoara o activitate biochimica intensa, notiunea de repaus referindu-se numai la capacitatea de diviziune inhibata, in timp ce din punct de vedere fiziologic indeplineste functii speciale, continue autosinteza si heterosinteza Functiile de autosinteza - are loc o dublare a cantitatii de ADN printr-o sinteza a lui pe baza capacitatii de autoreproducere; acestei dublari ii urmeaza apoi diviziunea nucleului si cantitatea de ADN revine la cea specifica pentru orice organism in parteFunctiile de heterosinteza - au loc sinteze de alte substante intre care ARN (ARNm transfera informatia de sinteza a proteinelor specifice de la nivelul ADN-ului la nivelul ribozomilor), dar si alte forme de ARN care se stocheaza in nucleol sau difuzeaza in citoplasma - are loc sinteza ATP-ului sau a unor histone noi

  • Alte roluri ale nucleului- rol in cresterea membranei celulare Ex: graunciorul de polen formarea tubului polenic radacina perisorii absorbanti

    - rol in regenerarea membranei celulare Ex: in caz de ranirea a unui tesut nucleii celulelor din jur se dispun in imediata vecinatate a ranii pentru a reface membranele distruse

    - rol in procesul de divizune si in transmiterea caracterelor ereditare prin complexul reprezentat de ADN ca donator al informatiei ereditare si ARN ca transportor al acestei informatii si proteinele care sunt acceptorii informatiei

  • CONDRIOZOMII (MITOCONDRIILE)Sunt formatiuni vii intracitoplasmatice cu dimensiuni 0,5-2-3 microniNumarul si forma lor variaza in functie de starea fiziologica a celuleiStudiate la microscopul electronic s-a constatat ca se pot dezagrega cu substante tensioactive, ca si cu ultrasunete au un indice de refractie mai mare decat al citoplasmei, iar d.p.d.v. al starii de agregare = consistenta gelica, cu miscari proprii de curbare, intindere sau de contractare

  • Structura mitocondriilor: Membrana externa dublaMembrana interna plisataSubstanta fundamentala omogena = matricea

    Membranele au o structura specifica, fiind alcatuite din aceleasi elemente ca toate formatiunile membranare citoplasmatice

  • a) Membrana externa alcatuita din 2 lamele proteice fiecare cu 70-80 incluzand intre ele o lamela de molecule fosfoamiolipidice de 40-70 ; prezinta proprietati de semipermeabilitate. - are o flexibilitate foarte mare putand suporta o marire a volumului mitocondriei pana la de 5 ori - poate fi lizata sau distrusa de solventi clorurati (CCl4)

  • b) Membrana interna - nu captuseste paralel fata interna a mitocondriei, ci din ea se emit niste prelungiri: - prelungiri sub forma de lamele perpendiculare pe axa longitudinala a mitocondriei creste mitocondriale, iar mitocondria de tip crista - la organisme inferioare (protiste) in locul crestelor se formeaza spre interior microtubuli sau microvilozitati = mitocondrii de tip tubulus

  • c) Matricea mitocondrialaomogena sau granularacompozitie chimica complexa: proteine, enzime, cofactori,nucleotide (ATP, ADP), fosfolipide, ADN mitocondrialgranele din interiorul matricei pot forma agregate rotunde sau cilindrice acumuland saruri de calciu si magneziurecent s-au decoperit particule mici (85) atasate printr-un pedicel de membrana mitocondriala interna sau chiar tapetand crestele mitocondriale oxizomi, semnalate si pe suprafata mitocondriilor

  • D.p.d.v. al originii - mai multe ipoteze:viata mitocondriilor e mai mica decat a celulei si inmultirea se face si in interfaza, fie: prin autoreproducere (grad de independenta in cadrul celulei), din granule dense in electroni care se afla in celula, din nucleu (avand in vedere continutul lor in ADN), din aparatul Golgi (din veziculele acestuia) din reticulul endoplasmatic (avand in vedere structura de membrana)

    Alti autori aseamana mitocondriile cu bacteriile prin prezenta ADNului, a ARN-ului si a fenomenului de fosforilare oxidativa = aceste organite ar fi fost bacterii simbionte cu celulele, devenind organite de respiratie

  • D.p.d.v. functional mitocondriile = formatiuni legate de viata aeroba a celulelor prin izolarea mitocondriilor s-a reusit sa se obtina in vitro reproducerea etapelor ciclului Krebs ca si fenomene de fosforilare, de dehidrogenaremitocondriile au capacitate de reglare a activitatilor fiziologice ale celulei dupa necesitatile ei, stimuland unele functiuni si inhiband altelemitocondriile controleaza feed-back-ul celular, care nu e altceva decat o retroinhibitie franand la un moment dat o reactie si facand ca starea functionala sa revina la o situatie anterioara

  • Rolul mitocondriilorEle reprezinta aparatul respirator al celulei, la nivelul lor se elibereaza cea mai mare cantitate de energie din celulaSunt denumite uzina energetica a celulei constituind rezervorul energetic al acesteia

  • PLASTIDELESunt organite celulare caracteristice pentru celulele vegetaleAu fost observate mai intai la alge cromatofori, apoi la plantele superioare plastideTotalitatea plastidelor = plastidomPlastidele lipsesc la unele plante inferioare (bacterii, alge albastre, ciuperci) si dintre cele superioare lipsesc la unele parazite si saprofite (Neotia nidus avis, Lathraea squamaria)Forma, numarul si dimensiunile acestor organite celulare variaza de la caz la caz si in special la unele plante inferioare ele constituie caractere de specificitate dupa care se pot determina

  • Rolul plastidelor este legat de pigmentul pe care-l contin, in acest sens distingandu-se urmatoarele forme: leucoplaste, cloroplaste si cromoplaste.

  • 1. LeucoplastelePlastide incolore raspandite mai ales in albumenul semintelor, in celulele unor organe subterane, dar si in unele organe aerieneD.p.d.v. morfologic, se observa asemanarea leucoplastelor cu mitocondriile, prezentand de asemenea un indice de refractie mai mare decat al citoplasmei, o deformabilitate si o fragilitate la fel ca si a mitocondriilor, chiar si ultrastructura lor e oarecum asemanatoare cu a mitocondriilorPrezinta la suprafata o membrana dubla, la care foita interna emite prelungiri creste, spre interiorul plastidei; intre creste stroma care contine fibrile, granule de amidon (concretiuni), o proteina de rezerva cu fier (fitoferitina)

  • Leucoplastele constituie o etapa in geneza altor plastide cloro- si cromoplaste, iar unele din ele au capacitate de a polimeriza glucidele solubile (oze), rezultand amidon ce se depune in ele ca substanta de rezerva = amiloplasteAlte leucoplaste au capacitate de a sintetiza si depune substante grase ca picaturi = oleoplaste (elaioplaste), altele depun proteine = proteoplaste, iar altele aleurona = aleuronoplaste

  • Leucoplaste la Zebrina pendula

  • 2.CloroplasteleSunt plastide verzi intalnite in celulele organelor verzi ale plantelorNumarul, forma si dimensiunea lor variaza foarte mult: - la plante inferioare sunt in numar mic, dar de dimensiuni mari si forme variate: in forma de panglica dreapta sau rasucita (Spyrogyra), de stea (Zygnema), clopot (Chlamidomonas), de lant (Oedogonium) etc. Se numesc cromatofori. - la plantele superioare numarul lor e mare (20-50/celula), iar dimensiunile sunt mici; forma lor e sferica, ovala sau lenticulara

  • Cromatofor la Spyrogyra

  • Pe suprafata cloroplastelor, mai ales la plantele inferioare, se observa una sau mai multe granule de natura proteica = pirenoizi, inconjurate de grauncioare de amidonStructura cloroplastelor: - granulatii lenticulare foarte bogate in clorofila = grane - granele nu sunt libere; sunt sustinute de un sistem lamelar (lamele purtatoare) - membrana plastidiala dubla- masa fundamentala/matricea/stroma

  • Ultrastructura cloroplastelorMembrana cu contur dublu care genereaza la interior o serie de pliuri (lamele) paralele intre ele si orientate pe directia longitudinala a cloroplastuluiPliurile dau nastere la niste saculi turtiti, precum si la discuri = tylacoideAcest sistem se aseamana mult cu sistemul canalicular care alcatuieste reticulul endoplasmaticMasa fundamentala a cloroplastului e ocupata de stroma, in care se pot acumula picaturi de ulei si granule de amidon plasate in spatiul dintre lameleTylacoidele de pe traiectul pliurilor membranei plasmatice formeaza unitati structurale complexe = graneleTipul de structura si ultrastructura descris anterior se refera la cloroplastele plantelor superioare, insa atat la acestea cat si la plantele inferioare pot exista structuri speciale legate de biologia lor

  • Compozitia chimica a cloroplastelorApa, substante organice si anorganice, proportia lor variind chiar si in aceeasi celula dupa starea de functionare a cloroplastelorDintre substantele organice: proteine, lipide, clorofile si caroteni, nucleotide (ATP, ADP), coenzime, citocromi, vitamine (A, C, E, K), acizi nucleici (ADN, ARN) s.a.Cel mai important rol il au clorofilele: in natura, clorofilele absorb energia luminoasa (de la soare) si o transforma in energie chimicaClorofila bruta (obtinuta prin extractia alcoolica) este un complex de pigmenti din 3 grupe distincte: - pigmenti clorofilieni - pigmenti carotenoizi - ficobiline

  • ClorofileleClorofilele a si b prezinta o structura porfirinica a moleculei, cu 4 nuclei pirolici legati de un atom de Mg dispus central prin legaturi covalente si coordinativeDatorita acestei structuri porfirinice clorofila se apropie structural de hemul din sangele animalelor (aici atomul central este Fe)Diferenta intre clorofila a si b: in molecula clorofilei b sunt 2 atomi de H mai putin din cauza gruparii aldehidice pe care aceasta o are la al doilea nucleu pirolic, unde clorofila a are un radical metilRolul magneziului nu e bine stabilit: dupa unii confera culoarea verde caracteristica

  • O caracteristica a moleculei de clorofila o constituie legarea prin esterificare a unui alcool superior nesaturat (fitina sau fitol) de cel de-al patrulea nucleu pirolicAceasta legatura esterica cu fitolul conditioneaza liposolubilitatea clorofilei

  • ClorofileleClorofila are un rol biologic exceptionalUtilizari in: - chimie - sensibilizator in reactii de fotooxidare - industrie colorantIn terapie se utilizeaza sub forma de clorofiline (saruri hidrosolubile): clorofilina de sodiu intra in componenta unor preparate farmaceutice folosite la: - cicatrizarea ranilor - antianemic - bacteriostatic - dezodorizantClorofilinele se obtin prin saponificarea cu NaOH a clorofilei brute; se elibereaza metanol si fitol si se pastreaza structura porfirinicaNu se schimba spectrul de absorbtie si fluorescenta caracteristica clorofilei

  • 3.CromoplastelePigmentii rosii-portocalii pe care-i contin reprezinta un complex carotenoidic in care predomina -carotenul si xantofila

    D. p.d.v. structural prezinta o stroma de natura proteica in care se gaseste inglobat pigmentul sub forma de granule; acesta poate lua si aspect cristalin (fuziform, rotund, de placi etc.)Ca raspandire, cromoplastele nu se gasesc la toate plantele si nici la aceeasi planta in toate organele ei: uneori sunt in organele expuse la lumina, alteori la intuneric (ex: gogosar, morcov, maces, paducel, tomate, ardei rosu)

  • Intensitatea culorii depinde de: - cantitatea de caroteni - numarul de cromoplaste din fiecare celula - modul de repartitie al celulelor cu cromoplaste in diferite tesuturi-carotenul este provitamina A: plantele ce contin cromoplaste au utilizari farmaceutice ca surse de provitamina A - uleiul de palmier (Elaeis guinensis) - uleiul de catina (Hippophae rhamnoides)

  • O caracteristica a plastidelor este aceea ca se pot transforma unele in altele - tuberculii de cartof contin leucoplaste; prin expunere la lumina acestea se transforma in cloroplaste - radacina de morcov contine cromoplaste; prin expunere la lumina acestea se transforma in cloroplaste - fructele crude (maces, tomate, paducel) contin cloroplaste care se transforma in cromoplaste in momentul coacerii

  • Se constata deci o legatura stransa intre cele 3 forme de plastide, o interdependenta: acestea se transforma unele in altele sub influenta factorilor de mediuLa originea plastidelor stau niste formatiuni numite proplastide care in prezenta luminii evolueaza la cloroplaste, iar in lipsa luminii la leuco- sau cromoplasteRezulta deci o continuitate genetica, prezentand totodata relatii: - intre ele, - cu nucleul, - cu mitocondriile - cu reticulul endoplasmatic

  • *