CURS Organizare celulara

Conf. dr. Naela COSTICA

Bibliografie

Anghel I., 1979 - Citologie vegetal , Ed. Did . i Ped., Bucure ti. Anghel I, Aurelia Brezeanu, Nicolae Toma, 1981 Ultrastructura celulei vegetale Atlas, Ed. Academiei R.S.R. Benga Gh., 1985 Biologie celular i molecular , Ed. Dacia, Cluj Napoca.

Constantinescu D. Gr., Elena Ha ieganu, 1983 Biologia celular a celulei vegetale, Ed. Medical , Bucure ti. Costica Naela, 2000 Citologie. Curs pentru nv Conversie Profesional , Ia i. Toma C., Ni mntul Deschis la Distan i

Mihaela, 1997 Celula vegetal , Ed. Univ. Al.I Cuza, Ia i

Toma N. Anghel I., 1985 - Citologie vegetal , Bucure ti.

Celula

Celula este o unitate morfo-structurala si funcional elementar a tuturor organismelor procariote i eucariote. Ea reprezin un prim nivel de organizare a materiei vii, dotat cu capacitatea de autoreglare, autoconservare i autoreproducere. Privit prin prisma teoriei sistemice, celula poate fi definit ca un sistem biologic deschis (realizeaza schimburi de materie, energie si informatie cu mediul inconjurator), deosebit de dinamic, aflat n relaii de echilibru cu mediul nconjur tor n cazul organismelor unicelulare sau ca un subsistem cnd devine parte component a unui esut, organ sau organism pluricelular.

Celula procariota

Celula procariota

Celula procariot (din limba greaca: pro= inainte de, primitiv; karion=nucleu) este mai simplu organizata i are dimensiuni mai mici dect celula eucariot ; este lipsit de nucleu i de cele mai multe dintre organitele specifice celulei eucariote. Materialul nuclear const dintr-un singur cromozom, care este n contact direct cu citoplasma; regiunea nuclear nediferentiata / neseparata de citoplasm se numete nucleoid.

Celula procariotaCelula procariota prezinta: - perete celular format din peptidoglican la bacterii; unele bacterii prezinta un strat suplimentar de acoperire numit capsul ; flageli i pili care facilitez deplasarea i comunicarea ntre celule; - membran plasmatic (plasmalema) situata sub peretele celular; plasmalema prezinta invaginatii tubulare sau lamelare numite mezozomi cu rol in procesele de oxido-reducere; - hialoplasma include ribozomi de tip procariot, microfibrile, vezicule, substante de rezerva; - in centrul hialopmasmei se afla o macromolecul circular de ADN bicatenar, lipsit de proteine histonice numit cromozom procariot (alcatuind nucleoidul lipsit de membrana si nucleol);unele procariote pot trasporta si fragmente ADN extracromozomial numite plasmide; acestea au funcii suplimentare, cum ar fi rezistena la antibiotice.

Celula eucariota

Protiste, ciuperci, plante, animale: toate sunt alcatuite din celule eucariote. Celulele eucariote au diametru de aproape 10 ori mai mare dect al celulelor procariote, ceea ce nseamn un volum de 1000 mai mare i o arie a suprafe ei de doar de 100 de ori mai mare dect a majorit ii celulelor procariote. Celulele eucariote i compenseaz raportul relativ mic dintre aria suprafe ei membranare i volumul citoplasmatic prin existen a membranelor interne care delimiteaz diferite organite. Numai aria membranei externe nu ar putea satisface necesit ile metabolice ale celulei eucariote. Unele dintre func iile realizate de membrana extern a unui procariot sunt realizate la nivelul diferitelor membrane din celula eucariot . Celulele eucariote conin compartimente separate prin membrane (organite celulare), n care pot avea loc activit i metabolice specifice. Cel mai important dintre aceste compartimente este nucleul celular, delimitat de membran , care ad postete ADN-ul celulelor eucariote. Acest nucleu adevarat confera chiar denumirea de eucariote (din limba greaca eu = bun, adevarat i karyon = nucleu).

Celula eucariota vegetala

Celula eucariota animala

http://www.britannica.com/EBchecked/topic/101396/cell/37366/Chemical-composition-and-membrane-structure

Trasaturi proprii celulei vegetale

Prezenta peretelui celular format, in principal, din celuloza, hemiceluloze, substante pectice; aparitia peretelui la celulele vegetale este consecinta autotrofismului, aparut in cursul evolutiei filogenetice; devenind mai rigide si mai rezistente, celulele vegetale au putut participa ulterior la competitii pentru cucerirea de noi medii de viata. Prezenta altor structuri caracteristice, strans legate de prezenta peretelui celular, precum punctuatiile si plasmodesmele (care interconecteraza celulele intre ele); la celula animala, exista structuri analoage numite jonctiuni.

http://www.infovisual.info/01/001_en.html

Peretele celulei vegetale

(http://en.wikipedia.org/wiki/File:Plant_cell_wall_diagram.svg)

http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/e04/04a.htm

http://www.rkm.com.au/cell/plant/plantcell.html

http://www.rkm.com.au/cell/plant/pl ant-cell.html

Plasmodesme(http://gallery.kightleys.com/)

Phoenix (Palm): Sectioned endosperm of a seed (430x) (http://web.itctel.com/plantanatomy/unit2.htm)

http://www.cls.zju.edu.cn/sub/fulab/plant_Antomy/plant/cellwall/pits2/0130n.html

http://www.illuminatedcell.com/Peroxisom e.html

http://www.cls.zju.edu.cn/sub/fulab/plant_Antomy/plant/cellwall/pits2/29n.html

http://www.illuminatedcell.com/Plasmodesmatal.html

Trasaturi proprii celulei vegetale

Plasmalema (membrana plasmatica) a celulei vegetale (aici predomina galactozildigliceridele) are compozitie diferita de cea a celulei animale ( unde predomina fosfatidilcolina si fosfatidiletanolamina). Cresterea in volum a celulelor vegetale se datoreaza cresterii dimensiunilor vacuolare; ca urmare, sistemul vacoular este mult mai dezvoltat decat la celule animale, atingand pana la 90% din volumul unor celule complet diferentiate; celulele animale cresc prin sporirea cantitatii de citoplasma; Prezenta plastidelor de diferite tipuri; plastidele verzi (cloroplastele) realizand fotosinteza=conversia energiei luminoase in energie chimica

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Rhoeo_Discolor_-_Plasmolysis.jpg

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Plagiomnium_affine_laminazellen.jpeg

Trasaturi proprii celulei vegetale

Prezenta microcorpilor: peroxizomii implicati in procesul de fotorespiratie, si glioxizomii (prezenti in celule din endospermul semintelor oleaginoase) cu rol in transformarea lipidelor in glucide simple - preluate de catre embrion in timpul germinarii semintelor. Prezenta substantelor de rezerva (amidon, inulina, aleurona); la celula animala fiind caracteristic glicogenul. Prezenta cristalelor minerale (suflat de calciu) si organice (oxalat de calciu)

http://www.google.ro/imgres?imgurl=http://www.botany.wisc.edu/otegui/images/aleurone%2520tomography.jpg&i mgrefurl=http://www.botany.wisc.edu/otegui/projects.html&h=2186&w=2130&sz=1126&tbnid=agVoOmmZWvIwV M:&tbnh=91&tbnw=89&prev=/search%3Fq%3Dprotein%2B%2Bstorage%2Bin%2Bvegetal%2Bcell%2Bimages% 26tbm%3Disch%26tbo%3Du&zoom=1&q=protein++storage+in+vegetal+cell+images&docid=oJzznco6HAqEMM &hl=ro&sa=X&ei=tXyVTtKTKYWYhQeN76S7Bg&sqi=2&ved=0CCoQ9QEwAQ

biologie.unihamburg.de

Incluziuni inerte

http://vintageprintable.swivelchairm edia.com/?attachment_id=5336

Structura celulei eucariote

La microscopul fotonic: protoplasma: hialoplasma i organitele (nucleu, plastide, mitocondrii) paraplasma: totalitatea produ ilor rezulta i din activitatea protoplasmei: perete, vacuole, incluziuni inerte. La microscopul electronic: perete pecto-celulozic (la dermatoplaste) citoplasma (plasmalem , hialoplasm , tonoplast) cu sistem membranar intern format din reticul endoplasmatic i aparat Golgi organite cu membran dubl : nucleu, mitocondrii, plastide ribozomi liberi sau fixa i de RE structuri veziculare cu membran simpl : lizozomi, , corpi paramurali (lomazomi, plasmalemazomi), microcorpi (peroxizomi, glioxizomi), sferozomi infrastructuri lipsite de membran : centru celular (cinetozomul, centriolul), falgelii i cilii incluziuni inerte

Structura celulei eucariote vegetale Citoplasma

La microscopul fotonic, citoplasma apare ca un lichid vscos, transparent, mai refringent dect apa, n care se afl o serie de organite i incluziuni diferite dup form , structur , compozi ie chimic i func ii. Analizat la microscopul electronic, citoplasma pare neomogen , complex structurat , cuprinznd de la exterior la interior: - membrana plasmatic (plasmalema) sau membrana ectoplasmic n contact cu perete celulozo-pectic la celulele plantelor i cu glicocalixul la celulele animale - hialoplasma (citosolul) substan a fundamental a celulei n care se afl diferite organite - tonoplastul sau membrana endoplasmatic care delimiteaz vacuola sau vacuolele la celula vegetal La microscopul electronic de voltaj nalt, n citoplasm a fost observat un complex de structuri microfibrilare care reprezint citoscheletul; suspendate de citoschelet i sus inute de acestea se afl organitele celulare.

Citoscheletul

Plasmalema

Plasmalema sau membrana plasmatic este o structur comun tuturor organismelor vii; este dificil de observat la microscopul fotonic deoarece este foarte sub ire (75 A sau 7,5 nm) i intim lipit de peretele celular la plante din cauza presiunii de turgescen a vacuolei/vacuolelor. Totu i, la celulele n stare de plasmoliz , cnd acestea puse n solu ii hipertonice i pierd apa, limita plasmalemei poate fi intuit , deoarece ea se desprinde de peretele celular.

Unitati de masura

1 micrometru = 1/1000 mm 1 milimicron = 1 nanometru= 1/1000 micrometri = 1 / 1000 000 mm 1 nanometru = 10 A

Membrana plasmatica (palsmalema)

1950 Robertson a reu it s fotografieze plasmalema. La microscopul electronic ea apare ca o linie alb , electronotransparent , ntins ntre dou linii negre, electronodense. Aproape f r excep ie toate imaginile electronomicroscopice prin diferite materiale biologice, au eviden iat aceea i structur trilamelar sau tripartit a plasmalemei; mai mult i elementele sistemului de endomembrane (RE, Aparatl Golgi, etc) aveau aceea i structur . Urmare a acestui fapt, Robertson a conceput un model unic de membran , caracteristic tuturor membranelor interne i externe, denumit modelul membranei unitare (unit membrane concept). Potrivit acestuia, membrana unitar are o grosime de 75 A; cu dou benzi electronodense de cca. 20 A separate de un spa iu clar electronotransparent de cca. 35 A.

Membrana plasmatica (plasmalema)

Memebrana plasmatica (plasmalema)

1972 Singer i Nicolson au elaborat un model de membran bazat pe considerente termodinamice numit modelul mozaicului fluid, prin care presupuneau c ntre lipidele i proteinele membranare exist rela ii energetice importante; astfel, n conformitate cu acest model, membranele sunt fluide, iar proteinele plutesc n bistratul lipidic; unele proteinele globulare pot fi situate numai la suprafa a intern , altele numai la suprafa a extern , iar altele str bat bistratul lipidic; sunt considerate proteine integrale sau intrinseci cele sunt mplntate n bistratul lipidic i pe care - l str bat n toat grosimea sa i proteine periferice sau extrinseci cele care nu sunt mplntate n stratul lipidic, ci sunt ata ate unor proteine integrale sau altor por iuni periferice ale bistratului lipidic; 1989 Singer a descris cteva tipuri de macromolecule proteice transmembranare, iar al i cercet tori au subliniat faptul c proteinele periferice de la fa a intern a membranei formeaz sau interac ioneaz cu structura citocheletal a celulei; aceast interac iune ne permite s n elegem mobilitatea celular i schimb ri de form ale celulelor.

Plasmalema (membrana plasmatica); modelul mozaicului fluid

MODEL DE STRUCTUR PLASMALEMEI

A

MODELUL MOZAICULUI FLUID

Lipidele din membrana plasmatica

Bistratul lipidic este compus, n principal, din fosfolipide; aceste au polaritate dubl : capul acestor molecule este polar, hidrofil, solubil n ap ; coada format din 2 catene de acizi gra i este nepolar , hidrofob , insolubil n ap . Cozile nesaturate ale fosfolipidelor formeaz por iunea median a bistratului lipidic, iar extremit ile apicale ale fosfolipidelor sunt orientate spre suprafa a extern i cea intern a membranei, c tre medii apoase. De asemenea, membranele n general, con in i numero i steroli, absen i la procariote, sub form de stigmasterol la eucariotele vegetale i sub form de colesterol la cele animale.

Lipide membranare

Proteinele memebranare

Proteinele sunt implicate n transportul unor molecule prin membran . Unele proteine, suficient de lungi, str bat grosimea membranei n forma unui alfa - helix formnd canale hidrofile pentru unele molecule polare, care str bat membrana prin difuziune facilitat . Unele proteine utilizeaz ATP ca surs de energie pentru transportul activ al unor substan e de la concentra ie inferioar spre concentra ie superioar . Alte proteine membranare sunt enzimele care regleaz reac iile chimice aferente func iilor unor membrane, precum fluxul de electroni n fotosintez i respira ie. O serie de proteine membranare func ioneaz ca sedii receptor pentru unii mesageri chimici, precum hormonii. La contactul cu mesagerul chimic proteina receptor sufer o schimbare de form care ini iaz o modificare structural i func ional a altei proteine din interiorul celulei. O serie de proteine membranare sunt fixe i sunt parte din sistemul care ancoreaz elementele citoscheletului de membrana plasmatic .

Glucidele sau carbohidra ii din membrana plasmatica

Glucidele sau carbohidra ii Membrana plasmatic , dar i alte membrane au un con inut glucidic ridicat, mai ales la fa a extern . Atunci cnd exist , peste 90 % dintre glucide sunt legate de proteine pentru a forma glicoproteine, iar restul (10%) sunt legate de lipide formnd glicolipide. Func iile glicoproteinelor i glicolipidelor sunt legate de: recunoa terea celulelor ntre ele adeziunea intercelular recep ionarea hormonilor, virusurilor, bacteriilor, substan elor chimice etc.

PLASMALEMA

Eviden ierea plasmalemei la microsocopul fotonic se poate realiza prin procesul de plasmoliz. n prezen a unei solu ii hipertonice, de exemplu solu ia de NaCl de concentra ei 9 %, celula pierde apa, hialoplasma se contract, se deprteaz de perete, antrennd astfel dup ea plasmalema; ea rmne, totu i, aderent de perete n anumite puncte, de unde i prezen a unor prelungiri sau tractusuri fine, constituite numai din plasmalem, care poart picturi foarte fine de citoplasm, separate de masa celular. n prezen a unei solu ii hipotonice (ap ), acesta p trunde n celul acumulmdu-se n vacuol ; vacuola i m re te volumul i apas asupra citoplasmei i respectiv asupra pere ilor celulari cu o anumit presiune numit de turgescen . n aceste condi ii, plasmalema nu este vizibil la microscopul fotonic, fiind intim lipit de pereele celular.

Plasmoliza

Elodea canadensis - turgescen

Elodea canadensis (plasmoliz )

PLASMELEMA: Func ii

Func ii: barier semipermeabil ce permite selectarea schimburilor ntre celul i mediul extern, asigur recunoa terea moleculelor informa ionale i transmiterea mesajelor n interiorul celulelor; forma iune cu rol esen ial n biogeneza peretelui celular Printre alte func ii principale ale plasmalemei men ionm pe cea de endocitoz, proces legat de absorb ia pe suprafa a celulei a macromoleculelor dizolvate n ap - n cazul pinocitozei, sau a anumitor particule - n cazul fagocitozei; o por iune din plasmalem se invagineaz, se umple cu picturi de ap se desprinde de suprafa a celulei, rezultnd o pinocit (endocit) ce se deta eaz i acum se nume te fagocit (liber n hialoplasm); tot n hialoplasm se afl, ntre altele, i lizozomi (rezulta i din fragmente de reticul endoplasmic) ce con in enzime litice (hidrolaze); dac membrana lor se dizolv, enzimele litice trec n hialoplasm; dac ei fuzioneaz cu fagozomii, rezult citolizomi, n interiorul crora enzimele lizozomale vor asigura degradarea compu ilor veni i din exterior i acumula i n fagozomi

Fagocitoz

Pinocitoz

Bibliografie web

http://web.itctel.com/plantanatomy/unit18.htm http://www.slideshare.net/jasperidium/cell-wall2904013 http://www.cls.zju.edu.cn/sub/fulab/plant_Antomy/pla nt/cellwall/pits2/0306n.html http://www.youtube.com/watch?v=vCqQLoRaTNA&f eature=related http://www.britannica.com/EBchecked/topic/101396/ cell/37366/Chemical-composition-and-membranestructure http://www.illuminatedcell.com/CW.html