Resum Vegetal PDF

Preview

Summary

Resum de citologia vegetal...

Description

LA CÈL·LULA VEGETAL 1.1 EL PROTEOPLAST VEGETAL És la cèl·lula vegetal sense tenir en compte la paret cel·lular. Entenem com a planta model aquelles plantes utilitzades per estudiar el seu comportament i extrapolar-lo a la resta de plantes, com per exemple Arabidopsis thaliana. ▪ Desenvolupament primari A la punta de l’arrel hi trobem el meristema (punts de creixement) apical de l’arrel (RAM), on s’hi troben les cèl·lules mare que donaran lloc a tot el sistema radicular. A l’altre pol (punta de la tija), hi trobem el meristema apical del brot (SAM). El que determina que una cèl·lula formi un teixit o un altre, serà la seva posició dins del meristema. L’aigua captada per les arrels passa pels conductes coneguts amb el nom de xilema. El floema és l’encarregat de traspostar els productes de fotosíntesi i sucrosa.

Paret adaxial Parènquima empallissada Parènquima esponjosa Paret abaxial

Les cèl·lules es troben en constant transformació. En la diferenciació partim d’una cèl·lula meristemàtica (polivalent) que al diferenciar-se es formen cloroplasts i una gran vacuola. El seu citoplasma ha canviat i ara parlem de cèl·lula univalent, és a dir, que tindrà una funció concreta. CÈL·LULA MERISTEMÀTICA Isodiamètrica: Té el mateix diàmetre a banda i banda. Citoplasma dens perquè esta activa. Plàstids no especialitzats anomenats proplastids. Paret fina amb un nucli central Petits vacuoles. CÈL·LULA DE CLORÈNQUIMA Forma part d’un clorènquima (parènquima fotosintètic). És molt més gran amb vacuola central i citoplasma perifèric. Té nucli desplaçat. Tenen plàstids diferenciats en cloroplasts. Canvi en la paret i serà univalent. QUINS ÒRGANS PODEM TROBAR A LA CÈL·LULA VEGETAL? ▪ APARELL DE GOLGI El trobem a la perifèria amb aquest conjunt de sistemes anomenades dictiosomes. Consta de dues parets: CIS: Primeres cisternes que estan més en contacte amb el reticle endoplasmàtic. TRANS: S’originen les vesícules d’exocitosi que alliberen el contingut a la membrana.

Participa de forma activa a la formació de polisacàrids que formaran la matriu de la pare cel·lular. Desplaçats per filaments d’activa molt nombrosos.

▪ MITOCONDRIS I PLASTIDS Tenen un origen simbiòtic. Tenen DNA circular, i no està empaquetat amb histones. Té els seus propis ribosomes de tipus eucariota. Doble membrana i es formen per fusió. MITOCONDRIS → Crestes i matriu EN EL PROCES DE DIFERENCIACIÓ obtenim mitocondris PROPLASTIDS → Estroma i lamel·les EN EL PROCES DE DIFERENCIACIÓ obtenim plastids (es troba a la cèl·lula meristemàtica)

▪ CLOROPLASTS A dins la cèl·lula estan en constant moviment. Tenen una doble membrana que es replega donant lloc als tilacoides. Grana són l’acumulació de tilacoides i les lamel·les són les que contenen les granes. Com més quantitat de grana, més activitat fotosintètica. ESTROMA: Lloc on trobem les granes i les lamel·les. GRANULS MIDÓ: On s’acumulen els productes de la fotosíntesi (reserva). GOTES LIPIDIQUES: Acumulació d’àcids grassos. Cloroplasts > Mitocondri. Especialitzats en la fotosíntesi i són els responsables de que siguin autòtrof (utilitzen C inorgànic i produeixen C orgànic). Són els plàstids més abundants i es troben a tots els teixits verds, són molt grossos i lenticulars. Conté la clorofil·la, que els hi permet fer la fotosíntesi. Aconseguim que utilitzant CO2+H2O, es formarà glucosa (s’acumula en forma de midó formant àcids grassos i que formaran gotes lipídiques i grànuls de proteïnes. FOTOSINTESI : Són dues reaccions connectades entre elles. L’energia dels fotons ens permet transformar H2O e O2 i aquest reaccionarà amb electrons i protons. Formaran ATP i NADPH. A l’estroma es fixa CO2 i passa a C. 6CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6O2. PLASTIDS DERIVATS D’UN PROPLASTID ▪ ETIOPLAST Es formen en absència de llum. Quan les plantes es desenvolupen amb foscor. Normalment les cèl·lules verdes. Fotomorfogenesi: Efectes de la llum en el desenvolupament. El cotiledó passa a ser verd degut a la presencia de la llum. ▪ CHROMOPLAST Tenen carotenoides, acumulen lípids. Protegeix de la radiació UV. Són pigments secundaris i tenen clorofil·la i fan la fotosíntesi. ▪ LEUCOPLASTS Quan no tenen un plàstids molt diferenciat en una funció concreta. Plàstids diferenciats que no contenen pigments. o AMILOPLASTS Actua de dipòsit de midó. Són òrgans de reserva, normalment arrels, tubercles i alguns fruits. Les lamel·les o estromes poden ser nuclis de formació de midó. o PROTEINOPLASTS Acumulen proteïnes (llavors). o ELAIOPLASTS Acumulen lípids/olis (carn olives). CONCEPTES A TREBALLAR PER CASA ▪ ▪ ▪

Conèixer la distribució d’orgànuls en una cèl·lula vegetal típica. Identificar les funcions que tenen les diferents tipus de plàstids i la seva capacitat d’interconversió entre ells. El concepte de fotomorfogènesi

PREGUNTES PER RESPONDRE ABANS DE LA SESSIÓ DE DILLUNS Per què les cèl·lules vegetals es veuen buides en els talls histològics? Les cèl·lules heterotròfiques són majoria en una planta? Què és una planta etiolada?

1.2 ESTRUCTURA I COMPOSICIÓ DE LA PARET Els protoplast són la cèl·lula vegetal sense la paret cel·lular. Els podem obtenir en mètodes de digestió de la paret cel·lular. Quan es divideixen, formen una paret cel·lular. La cèl·lula vegetal esta programada per formar la paret cel·lular quan es divideix. Es considera com a òrgan necessari des de l’inici. LA PARET CEL·LULAR A la part mes apical hi trobem el meristema (cèl·lules mare totipotents), al seu voltant hi trobem les primeres fulletes que son el primordis foliars. La tija està més diferenciada. Hi trobem també les gemmes que són aquestes petites voles entre els primordis. o

Quines són les seves propietats?

Les cèl·lules es comuniquen a traves de la paret cel·lular (propi esquelet de la cèl·lula vegetal). Forma un continu a través de la planta (des de la part apical a la basal). Defineix les relacions entre cèl·lules veïnes. Participa en reaccions de defensa, són el primer nivell davant d’una patogen. Controla la direcció de creixement de la cèl·lula, és a dir, endureix les zones on no li interessa el creixement i deixa mes laxes aquelles on creixerà. Responsable de que el protoplast tingui una turgència molt elevada, sense la paret cel·lular, la cèl·lula explotaria. (és la base de la industria de la fusta, el paper i s’utilitza per l’alimentació). o

Com a material

És molt complex. En una mateixa cèl·lula podem trobar diferencies de composició. S’anomena bio-nano-composit, i es troba en un ambient aquós. Es troba en ambient aquós, perquè l’aigua és molt present a la paret cel·lular (70-80%) i es desenvolupa en un ambient hidrofílic. Aquesta aigua la podem trobar: ✓ Aigua utilitzada: La podem trobar en forma de ponts H (poden ser trencats). ✓ Aigua que podem utilitzar: Aigua lliure que pot ser útil per diluir o bé permet la difusió i el transport. És intercanviable. BIO-NANO-COMPOSIT esta format per dues parts: Fase Cristal·lina: Cel·lulosa I

S’uneix per enllaç glicosídic amb una altre glucosa formant un dímer (Cel·lobiosa), si això forma una cadena s’anomenarà homopolímer lineal.

- La cel·lulosa esta formada per un únic monòmer (D-Glucosa).

És flexibles i no es replega sobre si mateix.

- És una cèl·lula fibrosa, insoluble i estabilitzat per ponts H. - Formada per fibres de cel·lulosa (biopolimer). - Forma una xarxa resistent. - Per aconseguir unes propietats cristal·lines, forma agrupacions de homopolímers situats de forma paral·lela i formes ponts H2 per estabilitzar-se. Una agrupació d’això forma una unitat fibrosa anomenada microfibril·la (18 homopolímers). Quan s’estabilitza amb altres microfibril·les, s’anomena macrofibril·la o fibril·la. Tenen dues regions: Cristal·lines Molt ordenades

Amorfs No estan ordenades

Rígids i resistents Seran atacats més fàcilment No hi ha espai ni per enzims ni aigua Estan més hidratats perquè → Molt insolubles i estables l’aigua pot entrar-hi

En conjunt la microfibril·la, dona: - Flexibilitat - Resistència per aguantar tensions - Gran resistència a la degradació.

Microfibril·la és una estructura amfifil·lica, és a dir que té una part hidrofòbica i hidorfilica. Aqueta propietat li permetrà interaccionar amb components hidrofòbics i hidrofilics depenent de la cara en que s’exposi. Hi trobem zones ordenades (amb propietats molt diferenciades) i altres no tant ordenades. El grup hidroxil està exposat a la cara contrària. S’obtenen de grup de glucosa i creen la cara hidrofilica. Aquesta doble propietat li permet interaccionar de manera diferent amb diferents components. Aquests components també interaccionaran a través de ponts H2 amb les microfibril·les. En resum tenim la part cristal·lina (fibres de cel·lulosa). Les microfibril·les son les unitats (18unitats de glucà, estabilitzades per ponts H) dominis amorfs i cristal·lins (microfibril·les que ens permet diferenciar les cares hidrofòbiques i hidrofìliques permetent la interacció amb diferents components de forma especifica). ▪ Quins són els components polisacàrids que es troben a la matriu i que poden interaccionar les microfibril·les? a) HEMICEL·LULOSA Són polímers lineals i no interaccionen amb altres cadenes. Són polisacàrids neutres i de tipus hidrofílic (molta capacitat de captar aigua). Poden tenir una cadena principal formada per un únic monòmer (ex: xiloglucà). Van aparèixer varies ramificacions i per tant impossibilita que es puguin posar de forma paral·lela i que s’estabilitzin per ponts H2. Per poder extreure els polisacàrids s’utilitza un alcalí diluït (hidròxid de sodi) que van rebre el nom de hemicel·luloses. És un grup heterogeni, amb molta varietat de monòmers amb possibles ramificacions i formen ponts H2 per estabilitzar-se. També interaccionen amb la cel·lulosa. Hemicel·lulosa s’estabilitza per ponts H, menys quan estan ramificats que es més complicat . ✓ Com interaccionen amb la cel·lulosa? La funció del xiloglucà és estabilitzar la cel·lulosa i permetia organitzar les microfibril·les de cel·lulosa per no interaccionar entre elles. Fa uns anys s’utilitzava el model tethered netork per a l’estabilització de microfibril·les, però actualment, es parla de revised model. Els xiloglucans que es troben al mig de les microfibril·les de cel·lulosa, hi ha una petita part (responsable d’estabilitzar totes les microfibril·les) que es trobaria atrapada entre dues microfibril·les i l’enzim no podria entra-hi i per tant la degradació no seria possible. Aquestes zones són molt importants perquè són típicament atacades per les hidrolases de fongs i per desestabilitzar tota la paret. b) PECTINES Polisacàrids amb sucres neutres que s’extreuen per ebullició amb aigua. Contenen també uns monòmers anomenats àcids urònics (tenen un grup àcid molt funcional). Poden ser cadenes lineals o ramificades. Molt hidròfils i formen part de la matriu que permet la major captació d’aigua. A la paret li dona consistència de gel i tenen la capacitat de fer la matriu més o menys purosa. Les podem trobar metilades, acetilades o xilosilades. La paret no és estàtica, perquè els seus components (polisacàrids), estan estabilitzats per unions que son reversibles (ponts H2). Hi ha enzims de la paret que actuen a la matriu: ✓ Podem eliminar les cadenes laterals o les modifiquen. ✓ Canvien la llargada de la cadena dels polímers. ✓ Canvien la distribució de carregues. ▪ Quins són els components fibrosos que es troben a la matriu? Són glucosilades i amb almenys un 5% de sucres. Tenen una alta representació d’un aminoàcid (ex: Hidroxiprolina). Dins les hidroxiprolines destaquem les extensines, són les més conegudes. Són capaces de ramificar-se.

Un cop arriben a la paret, quan sigui necessari podrà formar enllaços entre els diferents aminoàids. Són enllaços covalents (ponts disulfur, enllaços eta...) ens cal enzims per poder-los trencar. ➢ EXTENSINES La seva funció és estabilitzar la xarxa de polisacàrids i augmentar la resistència de la paret. Això impediria l’extensió. Tenen funció estructural i no enzimàtica. Quines capes podem trobar en una làmina vegetal? - LÀMINA MITJANA (en divisió) Es forma quan la cèl·lula es divideix, al final de la mitosi. Formada principalment per pectines i alguna hemicel·lulosa. No te fibres i per tant és la capa que reté més aigua de la paret. Es troba a la part més interna. És molt plàstica i quan la cèl·lula creix, permet estendre’s. Si hi ha molta tensió, aquesta lamina es podria separar i originar, principalment als vèrtex, una sèrie d’espais anomenats espais esquizogènics. Durant la maduració del fruit, aquesta lamina es degrada. - PARET PRIMARIA (en expansió) Cada una de les cèl·lules filles contribueix a la seva formació. És molt activa quan la cèl·lula esta en creixement. És una paret extensible, i permet el creixement de la cèl·lula. Conté hemicel·luloses, pectines, fibres curtes i sense orientació. Esta formada per al síntesi dels components de cada cèl·lula. - PARET SECUNDÀRIA (algunes madures) Només la tenen algunes cèl·lules madures que necessitin una estructura més rígida per a la seva funció. És rica amb fibres més llargues i orientades (resistència en diferents direccions). Té molta paret i poca matriu, per tant la proporció de fibres és més alta que a la paret primària. Tindrà més cel·luloses i menys substàncies pectides. Té certa flexibilitat i és anisòtropa (afavoreix una direcció concreta de les fibres). Quan la cèl·lula té el volum i la forma necessària és quan s’instal·la aquesta paret. Llavors ja no podrà créixer més. Pot formar diferents capes S1, S2 i S3. Un cop la cèl·lula ja té la seva forma final, la cèl·lula dipositarà diferent tipus de paret secundaria per diferents motius. Per exemple: ✓ Cèl·lula fibrosa: La seva funció és mecànica i per tant a tot el seu volum posarà una capa de paret secundaria. ✓ Vasos del xilema: encarregats de transportar l’aigua. Pot tenir una part en paret secundaria, que li donaran rigidesa i mantenir l’estructura i impermeabilitat, l’altre part serà formada per paret primària, que permetran el pas d’aigua a les zones que ho requereixin. ✓ Cèl·lules de guarda de l’estoma: Les capes de paret secundaria tindran lloc al porus de l’estoma i li permetrà una certa elasticitat. Quan estigui turgent, es tancarà el porus i a la inversa. CONCEPTES A TREBALLAR PER CASA ▪ ▪ ▪ ▪

Conèixer els components de la paret cel·lular, la seva naturalesa i la seva estructura. Conèixer com s’estructuren els diferents components a la paret i quines propietats confereixen a la paret. Identificar les diferents capes de la paret i quan es formen. Conèixer la composició de les diferents capes de la paret i les propietats que aquesta composició els hi confereixen.

PREGUNTES PER RESPONDRE ABANS DE LA SESSIÓ DE DILLUNS Què és un bio-nano-compòsit? Per què la cel·lulosa és resistent a la degradació bacteriana? Què passa durant la cocció de les verdures? Per què molts nutricionistes aconsellen coure al vapor i/o conservar l’aigua de cocció? Fes una ullada a la següent diapositiva. L’entens?

1.3 SÍNTESI DE LA PARET CEL·LULAR VEGETAL ▪

SINTESI DELS COMPONENTS AMORFS

Té lloc a l’aparell de golgi. Es troba molt actiu per la síntesis de la làmina mitjana i continua següent actiu però amb una síntesi de components diferents durant la formació de la paret primària. En el procés final de la mitosi, durant la citocinesi, es forma la lamina mitjana. Aquesta es forma en el moment en que es formen les dues bicapes de les dues cèl·lules filles i per tant trobem l’aparell del golgi molt actiu. En aquest moment les vesícules derivades de l’aparell de golgi, es fusionen i el contingut de la vesícula formarà la làmina mitjana i la pròpia membrana de la vesícula és la que formarà la futura membrana plasmàtica de cada cèl·lula. Durant aquest procés també es formen els plasmodesmes, que venen regulats per una hemicel·lulosa anomenada cal·losa. Un cop tenim la làmina mitjana formada, tindrà lloc la paret primària, i a mesura que va creixent, va sintetitzant aquesta paret en tot el seu volum. Durant el procés, l’aparell de golgi, serà l’encarregat de formar tots els components de la matriu. Les vesícules contenen tots els components de la matriu (hemicel·lulosa, proteïnes de tipus extensines..), el tràfic de vesícules de l’aparell de Golgi és molt intens i per això té lloc a la perifèria de la cèl·lula. Que hi trobem a l’aparell de golgi? Hi trobem el reticle endoplasmàtic on s’hi formen tots aquells enzims i proteïnes que hagin de ser exportats a l’exterior i a través del reticle s’incorpora a l’aparell de golgi on hi haurà tot el procés de maduració. Com que tenen un alt contingut de sucres, aquests s’incorporaran a les proteïnes, es glicosilaran i acabaran sortint cap a la paret per exocitosi. També ho faran les hemicel·luloses i pectines. És necessari que arribin una sèrie d’enzims modificadors principalment dels components de la matriu, que seran capaços de trencar enllaços i que seran eliminats també per exocitosi. L’aparell de golgi no és homogeni i hi ha diferents cisternes que van modificant els diferents components. Hi ha un reciclatge d’enzims. Les pectines i hemicel·luloses necessiten monosacàrids activats (UDP) per poder sintetitzar-se/ramificar-se. Aquests UDPs necessiten arribar a l’aparell de golgi gracies als transportadors de substrat de la membrana. Quan es troben al golgi, seran els complexos biosintètics de pectines o xilans que permetran la síntesi i que s’acumularan al lumen del golgi. L’esterificació de les pectines gràcies al grup àcid, tindrà lloc a les cisternes del golgi. Tots els enzims que no volem que arribin a la membrana plasmàtica perquè tenen una funció de síntesi, hauran de fer la via de reciclatge. ▪

SINTESI DEL COMPONENT FIBRÓS

Les encarregat de fer la síntesi de fibres són les rosetes (està formada per 6 unitats i cada una d’elles formada per 3 unitats). Com que les fibres no es poden sintetitzar a l’interior de la cèl·lula perquè són cristal·lines i per tant

col·lapsaria la cèl·lula, van pensar que les rosetes estaven implicades en la síntesi de les microfibril·les i que aquest procés es dona a la membrana plasmàtica. Quan les rosetes s’agrupen, formen microfibres. Aquestes, són el complex de síntesi de les microfibril·les anomenat complex cel·lulosa sintasa i són un conjunt d’enzims que s’anomenen CESA. A la paret, veiem que cada una de les CESA sintetitza un homopolímer de glucà ( β-glucà), aquesta cadena no es fibrosa, el que li dona aquesta característica és el nombre de cadenes (18) que surten i totes elles es van estabilitzant per ponts H i per tant, poden aconseguir una estructura altament ordenada i cristal·lina anomenada microfibril·la. Que fa cada CESA? Cada una d’elles sintetitza la cadena de glucà. La glucosa és activada s’incorpora al lloc actiu de la CESA i per enllaç glicosídic, s’aniran unint les glucoses, per poder formar la cadena de glucà (les 18 CESAS a la vegada). La cadena de glucà surt direccionades a la paret cel·lular i la síntesi és simètrica i unidireccional. La direccionalitat sempre és des del citoplasma arriben les glucoses activades i surten a fora en forma de producte. Les CESA acaben formant els trímers i aquests s’organitzen en la roseta durant el seu viatge per l’aparell de golgi, de tal manera que acaben arribant a la perifèria cel·lular amb aquestes vesícules, aquestes es fusionen amb la membrana plasmàtica i aquest complex cel·lulosa -sintasa, les rosetes queden integrades a la membrana. L’aparell de golgi és important per a la síntesi del component fibrós ja que les rosetes s’hi empaqueten. Observació de l’orientació de les microfibril·les. Van veure que les CESA recorrien els microtúbuls i per tant van veure que les rosetes es desplaçaven sobre els microtúbuls. Això va fer veure que els microtúbuls (permeten el desplaçament de diferents proteïnes) determinaven la posició de les fibres a la paret. A través de proteïnes motores (impulsen les rosetes) que estabilitzen els microtúbuls a les zones de les membranes plasmàtiques, gràcies a l’impuls que provocarà un desplaçament a la roseta, farà que la síntesi de la fibra (estàtica) es vagi dipositant seguint el microtúbul (no és estàtic). La cèl·lula és l’encarregada de decidir com v...