Botanica farmaceutica - deosebiri intre celula vegetala si animala

BOTANICA FARMACEUTICA

Botanica - generalitați

Una dintre cele mai vechi științe ale naturii

Om - mediu inconjurator: acumulare de cunoștiințe despre plante in legatura cu preocuparile (vanatoare, pescuit, recoltare, fructe, leacuri; vii)

Inceputul existentei umane: nu au ramas documente scrise referitoare la cunoștiințele omului in ceea ce privește plantele

Abia in perioada antica: documente scrise referitoare la cunoștiințe in legatura cu necesitați practice ale oamenilor;

Definiție: ● disciplina biologica, care studiaza plantele din toate punctele de vedere, incepand de la primele forme ale materiei vii vegetale și pana la cele mai evoluate forme de diferențiere ale ei (plantele superioare)

● un complex de discipline, de fapt

studiul celulei și al materiei vii vegetale;

- studiul asocierii celulelor in țesuturi;

- studiul asocierii țesuturilor in organe;

- studiul asocierii organelor in alcatuirea organismelor

vegetale.

se includ in afara aspectului plantelor mai ales starea functionala si evolutia lor de la formele ancestrale pana la cele mai evoluate, de azi; aceasta fara a mai aminti de aspectele de botanica aplicata : agricola, horticola, silvica, farmaceutica

o impartire ce se mai pastreaza si azi din motive didactice

→ botanica generala (citologie, histologie, organografia si functiile fiziologice ale plantelor)

→ botanica sistematica sau taxonomia (aranjarea plantelor intr-un sistem natural de clasificare)

Intre aceste ramuri ale botanicii apar interferente, neputandu-se face o delimitare precisa a botanicii in disciplina de laborator (citologie, histologie, fiziologie) si de teren (sistematica)

Istoricul dezvoltarii botanicii

CITOLOGIA

Organismele sunt alcatuite din substanta vie formata

fie dintr-o masa unitara

fie este impartita in cantitati variabile, delimitate net sau nu, alcatuind unitati individualizate sau legate intre ele = CELULE - functie de numarul lor → organisme unicelulare/pluricelulare

CELULELE = unitati morfo-functionale de organizare a lumii vii; cu studiul lor se ocupa o disciplina bine conturata = CITOLOGIA

Primele observatii referitoare la prezenta celulelor - in legatura cu aparitia microscopului optic - Hooke (1667) - "cella" - celula = unitate de baza stucturala si functionala a tuturor organismelor vii, animale si vegetale

Materia vie este unica, nesesizandu-se deosebiri esentiale intre materia vie vegetala si cea animala

↓

aceasta mai ales daca ne referim la infrastructurile asemanatoare, ale elementelor de care se leaga principalele fenomene ce stau la baza manifestarilor de viata ca respiratia, asimilatia, biosinteza substantelor organice → ideea de citologie generala sub forma de biologie celulara, comuna atat pentru plante cat si pentru animale

DEOSEBIRI INTRE CELULA VEGETALA SI ANIMALA

Diferente morfologice - marimea celulelor vegetale depaseste cu mult pe cea a celor animale, dar gradul de diferentiere este mai mic la cele vegetale, adica exista mai putine tipuri morfologice;

Diferente structurale

Peretele celular, prezent de obicei la celulele vegetale este rigid, deosebindu-se din punct de vedere al compozitiei chimice de protoplasma - e de natura celulozica

Prezenta vacuolelor - rezulta din cresterea in lungime a celulelor vegetale; pe baza lor are loc o diferentiere a proceselor osmotice si o generalizare a curentilor citoplasmatici

Prezenta plastidelor si in special a cloroplastidelor → confera capacitate de sinteza proprie - capteaza energia solara inmagazinand-o sub forma de energie potentiala → aceasta face din celula vegetala o adevarata "uzina a biosferei", un microcosmos necesar pentru mentinerea vietii pe pamant

Diferente chimice - substante proprii celulei vegetale → ex: celuloza (constit. membranei) si amidonul (substrat energetic fundamental); ambele sunt glucide si pot fi sintetizate numai de catre celula vegetala

Diferente biochimice transformarea energiei fotochimice acumulate in energie activa, ocolind energia calorica; celula vegetala lucreaza izoterm (Care se produce la o temperatura constanta), iar reactiile de biosinteza sunt in mare parte cunoscute (datorita metodelor cu atomi marcati - izotopi radioactivi)

Diferente fiziologice se refera la potenta de crestere si un oarecare grad de independenta pe care si-l pastreaza chiar in tesuturi. Aceste doua caracteristici fac din celula vegetala un substrat foarte potrivit pt experientele de citofiziologie, ca si pentru testarea fitobiologica ( in screening-ul primar al substantelor terapeutic active)

In concluzie s-a conturat o citologie vegetala = biologia celulei vegetale care aprofundeaza studiul celulei pana la nivel molecular → cunoasterea materiei vii din celula

MORFOLOGIA SI STRUCTURA CELULEI VEGETALE

CELULA = unitatea biologica si biochimica a organismelor, iar diferentele intre cele 2 regnuri constau in 3 caractere specifice celulei vegetale:

- prezenta plastidelor (in special a cloroplastelor)

- prezenta aparatului vacuolar

- prezenta membranei pecto-celulozice = perete celular

Arhitectonica celulei vegetale - complexa si completa

Aspectul morfologic (forma, marimea celulei)

Structura celulei

- structura anatomica (constituenti celulari comuni si speciali)

→ functie de gradul de organizare structurala:

>celule rudimentare

>celule organizate

>cenocite (=plurinucleate!)

Structura functionala face deosebirea intre:

componentul activ din punct de vedere biologic (protoplasma)

componentul inert (paraplasma: vacuole + incluziuni solide)

scheletul celulei (alloplasma = membrana + cuticula)

anexele (metaplasma = cilii si flagelii)

Aspectul morfologic al celulei (forma si marimea)

a) forma depinde de mediu, pozitia in tesut si functia indeplinita.

La celulele libere forma depinde de prezenta sau absenta membranei (peretelui celular)

● cele fara membrana (gimnoplaste) forma nu e stabila, se shimba de la un moment la altul

● celulele cu membrana (dermatoplaste) au forma de obicei sferica, stabila sau una apropiata derivata din forma sferica

La celulele asociate in tesuturi → forma lor depinde de pozitia pe care o ocupa, ca si de raportul dintre axa logitudinala si cea transversala:

>celulele izodiametrice (parenchimatice) au axele egale

Ex: ovale, poligonale, stelate, semilunare, lenticulare etc.

>celulele anizodiametrice (prozenchimatice) au axele inegale

Ex: fusiforme, prismatice, cilindrice, spiralate, in forma de bastonas

b) marime:

De regula - dimensiuni microscopice: intre 20-70 microni

Exceptii sau variatii: bacterii cu celula < 20 microni sau celule din pulpa fructului de portocal = 2 cm, fibre textile (in, canepa) = 6 -7 cm

STRUCTURA (ARHITECTONICA) CELULARA

CELULA = un tot unitar din punct de vedere structural si functional

Totusi pentru o mai buna cunoastere vom proceda la descrierea separata a constituentilor, a organitelor celulare; unele organite se pot observa cu microscopul optic, iar altele doar cu cel electronic → citologia ultrastructurilor

Constituentii celulari - clasificare

Componentul biologic activ = protoplasma sau protoplastul - cuprinde citoplasma, nucleul, plastidele, condriozomii (elemente clasice), precum si elemente de ultrastructura: reticul endoplasmatic, ribozomi, dictiozomi, lizozomi.

Componentul inert = paraplasma cuprinde incluziuni ergastice lichide (vacuole, suc celular si uleiurile) si incluziuni ergastice solide (amidon, aleurona, cristale de oxalat de calciu)

Componentul biologic activ (protoplasma)

Este element structural care nu poate lipsi din nici o celula vie

Se caracterizeaza prin prezenta mediului apos in care sunt dispersate substante cu greutate moleculara mare ce sunt organizate la nivel molecular intr-o ultrastructura complexa → aceasta determina proprietatile fizice, chimice si fiziologice

a) Proprietati fizice ale protoplastului

- starea coloidala - 2 componente:

● mediul de dispersie

● faza dispersa (dispersatul)

Starea coloidala se poate prezenta sub 2 forme: - solul coloidal

gelul coloidal

A. Solul coloidal: particulele sunt dispersate intr-un mediu de dispersie abundent

- "solurile" au o mare fluiditate si fac trecerea de la solutiile adevarate la suspensii

B. Gelurile coloidale → au o anumita rigiditate si elasticitate, prezinta o stare intermediara intre cea lichida si cea solida; particulele gelurilor se ating intre ele → structura de retea fina, in ochiurile careia se dispune mediul de dispersie

Dupa afinitatea pe care o au:

soluri si geluri hidrofile

soluri si geluri hidrofobe

In cazul protoplastului, sistemul coloidal este reprezentat prin dispersat = complex de micele si un mediu de dispersie apos

micelele = agregate moleculare suspendate in mediu de dispersie

Sistemul coloidal al protoplastului prezinta caracterele coloizilor hidrofili, dar se comporta ca un sistem aparte, in raport cu coloizii inerti.

Astfel se gasesc si la protoplast caractere care sunt intalnite si la coloizii inerti:

-De a nu dializa

-De a coagula la actiunea temperaturii, a alcoolului

-De a prezenta un punct izoelectric = pH-ul la care sarcinile electrice se anuleaza

-De a trece din sol in gel si invers (tixotropie) - la nivelul protoplastului exista concomitent zone de sol coloidal si zone de gel coloidal cu trecerea spontana din una in alta = stare de echilbru a citoplasmei.

Efectul Tyndall → nu apare la coloizii hidrofili, deci si protoplastul (masa lui fundamentala mai ales) observat la ultramicroscop pe fond intunecat este omogen sau "optic vid". Daca protoplastul este supus actiunii unui factor alterant → apare efectul Tyndall datorita coagularii

In concluzie,

Sistemul coloidal protoplasmatic este deosebit de sistemele coloidale inerte printr-o serie de caractere proprii; astfel el se poate autoregla cumuland concomitent atat caractere de lichid cat si de solid.

Apar zone de - gel coloidal (membranele plasmatice, plasmalema si tonoplastul)

- sol coloidal (endoplasma)

Gelul coloidal (plasmagelul) determina structura protoplastului, iar solul coloidal (plasmasolul) este sediul metabolismului celular

b) Proprietati chimice ale protoplastului

Sunt conferite de substantele macromoleculare care pot constitui:

elemente structurale din masa protoplastului

substratul fundamental al protoplastului

substantele de protectie ale protoplastului

substante cu proprietati catalitice

purtatori ai informatiei ereditare

Citoplasma (protoplasma)

Componentul de baza in care se cuprind toate celelalte elemente structurale care alcatuiesc celula (in afara membranei)

Este un sistem instabil si sensibil la toti factorii care influenteza raportul apa/macromolecule

Gradul de complexitate si dezvoltare al citoplasmei variaza functie de cresterea si dezvoltarea celulelor si daca celula are sau nu un nucleu figurat

Citoplasma sistem biologic instabil cu o evolutie structurala de la organismele inferioare la cele superioare

- nu este totusi o masa uniforma

- are 2 componenete: >masa fundamentala

>organitele subcelulare (submicroscopice)

Masa fundamentala (matricea, hialoplasma)

reprezinta mediul intern al celulei, capabil de a desfasura toate functiile ei fiziologice

este sediul de desfasurare a metabolismului

rol de legare a tuturor organitelor din edificiul celulei (matrice)

coordoneaza si regleaza toate formele de activitate pe care le presteaza celula (hialoplasma)

imprima caracterele fizice si chimice ale citoplasmei

Caracterele fizice ale hialoplasmei

Este optic vida (la examinarea cu microscopul optic)

La examinarea cu microscopul electronic - abundenta de granulatii = ribozomi, care pot fi inlaturati prin omogenizare si centrifugare => masa fundamentala alcatuita din elemente fibrilare rasucite.

- se disting 2 microformatiuni - filamentele

- microtubulii = formatiuni alungite cu diametrul de 40 Å si orientati in directia de crestere in lungime a celulei; situati paralel cu pelicula ectoplasmatica superficiala, cu care par a fi in relatie de contingent.

Rolul microtubulilor:

geneza membranelor plasmatice in vecinatatea carora sunt dispusi

miscarea citoplasmatica

geneza fusului de diviziune (numarul lor creste foarte mult in timpul diviziunii celulare)

Caracterele chimice ale hialoplasmei

- apa (85%)

- proteine (constituenti de baza): structurale (solubile)

functionale (enzime)

- acizi nucleici (10-20% din ARN)

- glucide

- aminoacizi

- nucleozide

Din punct de vedere fiziologic, hialoplasma este mediul in care sunt dispuse toate celelalte organite; acestea gasesc aici componentele necesare pentru construirea lor si tot aici isi deverseaza produsii.

De aceea se considera ca hialoplasma este sediul tutoror reactiilor biochimice:

- biosinteze cu incorporare de energie

- reactii de degradare care elibereaza energia acumulata

MEMBRANELE PLASMATICE

Sunt structuri citoplasmatice de grosimi foarte mici (75 Å) fiind vizibile numai la microscopul electronic

Sunt dispuse la suprafata sau in interiorul citoplasmei

Prezinta 2 fete → una vine in contact cu hialoplasma

→ cealalta vine in contact fie cu mediul inconjurator, fie cu un alt mediu intern

Se considera ca au o structura trilamelara:

2 lamele dense cu o grosime de 20Å fiecare

intre aceste 2 lamele este o a treia lamela cu grosimea de 30Å

Existenta membranelor plasmatice a fost dovedita prin experiente de microchirurgie (ranirea cu un microac)

din punct de vedere biochimic se pot studia aceste membrane prin izolare, dupa omogenizare, centrifugare si sedimentare fractionata

aceste membrane se constituie in sisteme de membrane care divizeaza citoplasma in zone functionale:

1. plasmalema

tonoplastul

1. PLASMALEMA (pelicula ectoplasmatica)

Exista atat la gimno- cat si la dermatoplaste

Se evidentiaza la celulele vii:

→ direct - experiente de microchirurgie (se injecteaza colorant)

→ indirect (prin plasmoliza)

Ultrastructura plasmalemei are structura caracteristica membranelor plasmatice - 2 straturi proteice marginale

- la mijloc un strat dublu de fosfolipide cu partile hidrofile spre proteine si cele hidrofobe fata in fata

Referitor la structura moleculara lipido-proteica a membranei - ipoteze structurale

1. Davson si Danielli (1935) - 2 straturi de proteine globulare

2. Robertson - 2 straturi continui de proteine

3. Singer si Nicolson (1972) - fosfolipide dispuse intr-un strat bimolecular discontinuu, ca un lichid vascos in care se dispun proteine globulare = MODELUL MOZAICULUI FLUID - bine studiat la celula animala si la cea vegetala

MODELUL MOZAICULUI FLUID

exista posibilitatea de miscare a fosfolipidelor, lateral ca si a proteinelor

proteinele globulare pot patrunde partial in dublu strat lipidic sau pot strabate integral acest strat

glicocalix (exterior) si citoschelet (interior)

notiunea de proteine transmembranare

proteine periferice (pe fata interna)

scurte catene glucidice - legate de proteinele globulare = la fata externa (glicocalix)

intreaga structura → fluida, proteinele plutind pe o "mare" lipidica

citoscheletul - alcatuit din 2 tipuri de filamente proteice: microtubuli si filamente de actina

MODELUL MOZAICULUI FLUID

Proprietatile fiziologice ale plasmalemei

semipermeabilitate selectiva cu un fenomen de "transport activ" la nivelul ei; energia necesara pentru acest transport activ este furnizata de ATP

De fapt, plasmalema este un suport pentru adenozintrifosfataza, enzima care catalizeaza hidroliza ATP-ului la ADP cu eliberarea de energie si o molecula de acid fosforic; energia este folosita la:

- transportul activ al ionilor prin plasmalema

- pinocitoza (inglobare de picaturi de lichid)

Plasmalema asigura si comunicatia de la o celula la alta prin intermediul plasmodesmelor → strabat porii fini din membranele invecinate, asigurand o continuitate a citoplasmei de la o celula la alta.

.TONOPLASTUL

este o membrana lipoproteica care inconjoara vacuola (vacuolele)

are o structura analoaga cu a reticulului endoplasmatic si a plasmalemei

se aseamana cu plasmalema in privinta compozitiei chimice si prin caracterul de semipermeabilitate

din punct de vedere al originii - se crede ca provine din reticulul endoplasmatic

RETICULUL ENDOPLASMATIC(sistem vacuolar citoplasmatic, sistem vacuolar endoplasmatic)

este un sistem intracitoplasmatic ce formeaza o textura foarte heterogena:

→ cavitati delimitate de membrane fine, cavitati diferite ca forma si marime

→ se gasesc si spatii drepte si alungite - microtubuli si canalicule

→ membranele pot conflua intre ele sau pot trece una in alta => "curent de  membrane" => sistemul de biomembrane al reticulului endoplasmatic este considerat ca o structura dinamica

pe baza acestei structuri se explica posibilitatea ca reticulul endoplasmatic sa dea nastere la formatiuni cu aspectul de saculeti aplatizati suprapusi ca si la formatiuni de aspect microtubular (cu diametrul de 200-300Å) => masa citoplasmatica prezinta polimorfism - structura mai mult sau mai putin spongioasa

RETICULUL ENDOPLASMATIC

Dupa aspectul morfologic, membranele reticulului endoplasmatic sunt:

membrane netede (beta-citomembrane)

membrane rugoase (alfa-citomembrane, membrane granulare)

gamma-citomembrane - intra in componenta altor formatiuni intracitoplasmatice

Izolarea citomembranelor: triturarea materialului si tratarea cu dezoxicolat de sodiu - se obtine astfel o separare a membranelor de rugozitatile de pe suprafata, apoi prin ultracentrifugare se pot separa cei 2 constituenti.

Dupa izolare a putut fi determinata compozitia chimica a membranelor reticulului endoplasmatic: fosfolipide, protide structurale si enzime (fosfataza) => natura lipoproteica

- se indica si prezenta ARN-ului care intra in structura acestor membrane, pe langa ARN-ul care intra in componenta ribozomilor

Rolurile reticulului endoplasmatic

Data fiind asemanarea cu membranele plasmatice superficiale si membranele reticulului endoplasmatic vor prezenta semipermeabilitate, regland functiile osmotice din celula

Functiuni legate de metabolismul celular:

participarea la biosinteza de substante si vehicularea lor in masa citoplasmei

colectarea si depozitarea lor

eliminarea de produsi de excretie ("sistem circulator")

Raporturile reticulului endoplasmatic cu alte elemente structurale ale citoplasmei

la nivelul membranei plasmatice superificiale => contingente

la nivelul membranei perinucleare

Raporturi directe cu - sistemul vacuolar al celulei

- aparatul (reticular) Golgi

Importanta biologica: - determina structura si ultrastructura citoplasmei

- asigura formarea si transportul substantelor in celula

Reticulul endoplasmatic

 Nucleu

 Pori nucleari   

 Reticul endoplasmatic rugos   

 Reticul endoplasmatic neted  

 Ribosomi si reticul endoplasmatic rugos   

 Proteine transportate 

 Vezicule de transport   

  Aparatul Golgi   

 Fata cis a aparatului Golgi   

 Fata trans a aparatului Golgi

 Cisterne ale aparatului Golgi

RIBOZOMII (granulele lui Palade)

cele mai mici organite celulare atasate de reticulul endoplasmatic, dar pot fi si dispersate = component granular

numarul lor e mai mare in celulele tinere si se reduce pe masura imbatranirii

cei liberi se pot asocia in grupe, rozete, catene sau formatiuni helicoidale => poliribozomi (polizomi)

Ultrastructura ribozomilor nu este complet elucidata - cu microscopul electronic - s-a constatat ca sunt uniti prin fibrile foarte fine

Din punct de vedere chimic:

ribonucleoproteide cuprinzand aproximativ 50-60% din totalul de ARN din celula

fosfolipide

Importanta ribozomilor

la nivelul lor are loc biosinteza majoritatii proteinelor celulare

sunt "lectorii" (cititorii) ARN-ului mesager asambland aminoacizii in catene polipeptidice

sunt dispersati in hialoplasma → inactivi

se activeaza numai sub forma de poliribozomi

cand polizomii sunt - liberi = proteinele sintetizate raman in hialoplasma

- atasati de reticulul endoplasmatic = proteinele se acumuleaza in cavitatile acestuia

Observatii mai amanuntite pe ribozomi: sunt formati din 2 subunitati hemisferice lipite una de cealalta, iar in poliribozomi, ribozomii constituenti sunt legati prin filamente cu diametrul de 15Å → in aceasta stare ribozomii se ataseaza de o molecula de ARN mesager, citind in lungul acesteia codul de succesiune a aminoacizilor in sinteza moleculei polipeptidice ce se obtin

Aparatul reticular al lui Golgi (aparat reticular intern, aparat Golgi, sistem Golgi, dictiozomi, gangliozomi)

Pozitia si forma acestuia variaza de la caz la caz in celule, functie de:

Starea de maturitate (lipseste in cele tinere si batrane)

Starea fiziologica a celulei (dezvoltat la celule secretoare)

Lipseste la celulele anucleate bacterii, alge albastre

Ultrastructura aparatului Golgi (microscopul electronic) - 3 elemente distincte:

membrane cu contur dublu, alcatuiesc pachete de cisterne

formatiuni cu aspecte de - vezicule

- vacuole → situate marginal si dau impresia ca se desprind de pe marginile aparatului Golgi - unii autori considera ca intre ele ar fi nu numai o analogie de structura ci si o legatura de origine

De fapt membranele reticulului endoplasmatic se aseamana cu structura membranelor suprapuse din aparatul Golgi, cu deosebirea ca in aparatul Golgi grosimea membranei e mai mica (60-80Å), iar la reticulul endoplasmatic = 150Å

Pachetele de membrane pot da nastere la spatii intre membrane = spatii care reprezinta locul de geneza al veziculelor, iar pe marginea lor largirea spatiilor din strcutra membranelor da nastere la vacuole ce se desprind

Compozitia chimica a aparatului Golgi

foarte heterogena

foarte greu de definit din punct de vedere chimic

contine lipoproteide si fosfatide

un complex enzimatic a carui componenta se afla sub controlul activitatii hormonale

Rolul aparatului Golgi

cercetarile lui Cajal (1914) si Bowen (1929) au stabilit rolul aparatului Golgi in functiunea celulelor secretoare

rol in metabolismul celular - in aparatul Golgi are loc o condensare ca picaturi sau granule de: lipide, enzime, hormoni, pectine; acestea pot ramane in masa citoplasmei sau pot fi eliminate in afara celulei

Relatia dintre aparatul Golgi si geneza membranei celulare

Pe marginea aparatului Golgi inmuguresc vacuole cu continut dens care migreaza spre membrana plasmatica superficiala prin care isi varsa continutul in afara celulei; acest continut de natura polizaharidica = pectine, se adauga la constituentii celulozici ai membranei scheletice - contribuind la ingrosarea sa.

Prin metoda autoradiografiei = s-a demonstrat ca rolul aparatului Golgi este activ - cumuland si transportand substante

Datorita continutului in fosfataza acida - ar avea relatii si cu lizozomii = sediul digestiilor celulare

LIZOZOMII (corpusculi litici)

Ultraformatiuni bogate in hidrolaze (fosfataza acida, ribonucleaza) neavand o structura vizibila la microscopul optic sau electronic

Evidentierea lor = pe cale biochimica (ultracentrifugarea omogenatelor celulare)

= prin metode histochimice (determinarea enzimelor hidrolizante - in special fosfataza acida)

Aceste determinari (biochimice, histochimice) au condus la concluzia ca este vorba de 2 forme:

lizozomii primari = transportorii enzimelor litice la locul de liza intracelulara

lizozomii secundari (incluziuni) = formatiuni in care au loc fenomene de hidroliza

Rol: distrugerea (prin hidroliza) unor teritorii celulare sau chiar a intregului continut celular

- la celula vegetala : fragmozomi (la inceput)

- alte formatiuni ce contin oxidaze si catalaze - microcorpuscule (peroxizomi)

curs 2

NUCLEUL

se distinge cu greu de masa citoplasmei (cand celula e vie), devine vizibil abia dupa moartea celulei; aceasta se datoreaza indicelui de refractie numai cu putin mai mare decat al citoplasmei in care este dispus - Ex.: Cladophora glomerata (numai dupa fixare si colorare s-a observat ca celulele contin mai multi nuclei)

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

Astfel s-a conturat - cariologia = domeniu special de cercetare a nucleului

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/faza metabolica a nucleului → starea nucleului intre 2 diviziuni succesive - aceasta variaza foarte mult in ceea ce priveste durata

b). Perioada nucleului in diviziune

apar elemente structurale speciale - cromozomii caracteristici pentru diviziunea nucleului si a celulei, dar si in transmiterea caracterelor la urmasi

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 mebrana celulara → 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 celule

este functie de varsta, talie, cantitatea de citoplasma pe care celula o contine

marimea 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 nucleilor

De 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 nucleului

Membrana nucleara

Plasma nucleara

Nucleol

Retea de cromatina si acromatina

Membrana nucleara

Se poate evidentia prin plasmoliza si microchirurgie

Prin microscopie electronica s-a dovedit prezenta membranei nucleare (carioteca) - aceasta nu e simpla, ci e 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 caz

Foita externa a membranei nucleare se afla in continuitate cu sistemul de membrane al reticulului endoplasmatic, iar spatiul perinuclear e o continuitate a lumenului reticulului

Are functia de schimb ionic intre citoplasma si nucleoplasma fiind comparata chiar cu un filtru cu pori foarte fini

. 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 nucleului

Este formata dintr-un amestec polifazic de coloizi → la microscopul optic = aspect omogen

Ultrastructura = identica cu cea a hialoplasmei (contine granule de ribonucleoproteide care impreuna cu alti compusi dau nastere la sisteme macromoleculare dense sau laxe)

3. Nucleolul

nu are membrana proprie

are indice de refractie mai mare decat al nucleului de aceea sunt vizibili chiar in celula vie

au o prezenta inconstanta. Ex: in timpul diviziunii dispar si reapar abia in nucleii nou formati dupa diviziune

au in structura lor o parte amorfa de natura proteica si o parte fibrilara si granulara = nucleolonema cu aspect spongios

Nucleolul

4. Cromatina nucleara

este o substanta care se coloreaza intens cu coloranti bazici

are forma de mase dense cuprinse in nucleoplasma → formeaza cromocentre sau poate avea forma de retele filamentoase → retea cromatica = reticul cromatic

filamentele retelei cromatice = cromoneme, iar masele de cromocentre formeaza procromozomii sau eucromocentrele

la microscopul electronic cromatina are o structura fibrilara alcatuita din fibrile cu o grosime intre 10-25Å la eucariote si lipsite de un aranjament spatial in cazul nucleului interfazic; la nucleul in diviziune ea este aceea care genereaza cromozomi

Functie de raportul retea cromatica/cromocentre structura nucleului poate fi:

eureticulata - contine numai reteaua cromatica

eureticulata cu cromocentre - contine ambele formatiuni dar predomina reteaua cromatica

semireticulata cu cromocentre - cand cromocentrele sunt mai numeroase

areticulata - 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 s-a determinat prin:

1. reactii microchimice - reactia Feulgen - permite localizarea ADN - ului in nucleu - consta in recolorarea leucofuxinei (reactiv Schiff) de catre gruparile aldehidice libere rezultate din hidroliza ADN-ului

2. metoda fractiunilor celulare - omogenate celulare triturate cu solutie concentrata de zaharoza si in prezenta de ioni de Ca se supun unei centrifugari fractionate la ultracentrifuga

3. metoda spectrofotometrica

In concluzie,

Nucleul are o compozitie chimica specifica

Particularitatea consta in predominanta nucleoproteidelor (dezoxinucleoproteide si ribonucleoproteide)

Un bogat bagaj enzimatic: enzime, nucleotide, aminoacizi, lipide, constituenti anorganici (saruri de Ca²⁺, Mg2⁺, 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 celulei

Aspect destul de controversat - unii autori il considera centru vital, iar altii considera ca nu indeplineste un rol unic, ci are functii multiple dovedite prin experimente sau prin deductii

Nucleul 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

Vn

RNP =

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 parte

Functiile 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 petnru 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 microni

Numarul si forma lor variaza in functie de starea fiziologica a celulei

Se pot izola din omogenate in solutii de zaharoza

Studiate 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 dubla

Membrana interna plisata

Substanta fundamentala omogena = matricea

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

Membrana externa

- alcatuita din 2 lamele proteice fiecare cu 70-80 Å incluzand intre ele o lamela de molecule fosfoamiolipidice de 40-70 Å; 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 mitocondriala

omogena sau granulara

compozitie chimica complexa: proteine, enzime, cofactori,nucleotide (ATP, ADP), fosfolipide, ADN mitocondrial

granele din interiorul matricei pot forma agregate rotunde sau cilindrice acumuland saruri de calciu si magneziu

recent s-au decoperit particule mici (85Å) 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 incelula,

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 ADN-ului, 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 - s-a dovedit si cu ajutorul suspensiilor de mitocondrii obtinute prin ultracentrifugarea omogenatelor celulare

s-a reusit astfel sa se obtina "in vitro" reproducerea etapelor ciclului Krebs ca si fenomene de fosforilare, de dehidrogenare

mitocondriile au capacitate de reglare a activitatilor fiziologice ale celulei dupa necesitatile ei, stimuland unele functiuni si inhiband altele

mitocondriile controleaza feed-back-ul, 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 mitocondriilor

Ele reprezinta "aparatul respirator" al celulei, la nivelul lor se elibereaza cea mai mare cantitate de energie din celula

Sunt denumite "uzina energetica a celulei" constituind rezervorul energetic al acesteia

PLASTIDELE

Sunt organite celulare caracteristice pentru celulele vegetale

Au fost observate mai intai la alge → cromatofori, apoi la plantele superioare → plastide

Totalitatea plastidelor = plastidom

Plastidele 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. Leucoplastele

Plastide incolore → raspandite mai ales in albumenul semintelor, in celulele unor organe subterane, dar si in unele organe aeriene

D.p.d.v. morfologic, Guilliermond arata 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 mitocondriilor

Prezinta 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 = amiloplaste

Alte 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.Cloroplastele

Sunt plastide verzi intalnite in celulele organelor verzi ale plantelor

Numarul, 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

Pe suprafata cloroplastelor, mai ales la plantele inferioare, se observa una sau mai multe granule de natura proteica = pirenoizi, inconjurate de grauncioare de amidon

Structura cloroplastelor:

- granulatii lenticulare foarte bogate in clorofila = grane

- granele nu sunt libere; sunt sustinute de un sistem lamelar (lamele purtatoare)

- membrana plastidiala

Ultrastructura cloroplastelor

Membrana cu contur dublu care genereaza la interior o serie de pliuri (lamele) paralele intre ele si orientate pe directia longitudinala a cloroplastului

Pliurile dau nastere la niste saculi turtiti, precum si la discuri = tylacoide

Acest sistem se aseamana mult cu sistemul canalicular care alcatuieste reticulul "endo"

Masa fundamentala a cloroplastului e ocupata de stroma, in care se pot acumula picaturi de ulei si granule de amidon plasate in spatiul dintre lamele

Saculii turtiti si discurile de pe traiectul pliurilor membranei plasmatice formeaza unitati structurale complexe = granele (unitati structurale finale ale unui sistem lacunar)

Tipul 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 cloroplastelor

Apa, substante organice si anorganice, proportia lor variind chiar si in aceeasi celula dupa starea de functionare a cloroplastelor

Dintre 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 chimica

Clorofila bruta (obtinuta prin extractia alcoolica) este un complex de pigmenti din 3 grupe distincte:

- pigmenti clorofilieni

- pigmenti carotenoizi

- ficobiline

Clorofilele

Clorofilele 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 coordinative

Datorita acestei structuri porfirinice clorofila se apropie structural de hemul din sangele animalelor (aici atomul central este Fe)

O caracteristica a moleculei de clorofila o constituie legarea prin esterificare a unui alcool superior nesaturat (fitina) de cel de-al patrulea nucleu pirolic

Aceasta legatura ester cu fitina conditioneaza liposolubilitatea clorofilei

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 metil

Rolul magneziului nu e bine stabilit: dupa unii confera culoarea verde caracteristica

Structura chimica a clorofilei

Structura beta-carotenului

Clorofilele

Clorofila are un rol biologic exceptional

Utilizari in:

- chimie - sensibilizator in reactii de fotooxidare

- industrie - colorant

In terapie se utilizeaza sub forma de clorofiline (saruri hidrosolubile): clorofilina de sodiu intra in componenta unor preparate farmaceutice folosite la:

- cicatrizarea ranilor

- antianemic

- bacteriostatic

- dezodorizant

Clorofilinele se obtin prin saponificarea cu NaOH a clorofilei brute; se elibereaza metanol si fitol si se pastreaza structura porfirinica

Nu se schimba spectrul de absorbtie si fluorescenta caracteristica clorofilei

3.Cromoplastele

Pigmentii rosii-portocalii pe care-i contin reprezinta un complex carotenoidic in care predomina β-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

β-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)

Cromoplaste la Capsicum annuum

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 mediu

La originea plastidelor stau niste formatiuni numite proplastide care in prezenta luminii evolueaza la cloroplaste, iar in lipsa luminii la leuco- sau cromoplaste

Rezulta deci o continuitate genetica, prezentand totodata relatii:

- intre ele,

- cu nucleul,

- cu mitocondriile

- cu reticulul endoplasmatic

CONSTITUENTII NEVII DIN CITOPLASMA (PARAPLASMA)

Sunt formatiuni ce se pot afla in pemanent in constitutia celulei sau numai temporar

La originea acestor formatiuni sta protoplastul: elementele necesare le ia din mediul inconjurator sau le elaboreaza prin activitatea biochimica, metabolica, desfasurata de constituentii sai

Constituentii paraplasmatici:

- lichizi → vacuom

solizi → incluziuni ergastice

curs 3

BOTANICA FARMACEUTICA

CURS NR. 3

VACUOMUL CELULAR (incluziuni ergastice lichide)

Vacuolele sunt caracteristice celulei vegetale, desi se pare ca au fost identificate si in celula animala

In celulele tinere vacuolele sunt mici si au vascozitate mare

In celulele mature exista o singura vacuola mare

Vacuolele apar ca rezultat al cresterii si intensificarii schimbului de substante dintre celule si mediul inconjurator

Vacuolele: - delimitate la exterior de tonoplast = pelicula lipoproteica

- pline cu suc celular (vacuolar) = solutie ce contine substante organice si anorganice

Sucul celular are compozitie foarte variata; are pH acid (acizi organici = malic, citric, oxalic, tartric), dar exista si exceptii (suc celular neutru la dovleac, castravete, pepene galben)

Compozitia chimica a sucului celular

Glucide

Variaza de la specie la specie si iar si in aceeasi planta, dependent de perioada de vegetate

Glucoza este forma circulanta, de transport, a glucidelor asimilate prin fotosinteza, de la locul de formare la cel de depozitare

Prin polimerizare (policondensare), glucoza da nastere la polizaharide (glucide superioare)

Fructoza se gaseste in fructe coapte si dulci (pere, struguri)

Zaharoza e un dizaharid raspandit in regnul vegetal

Materii prime industriale:

- trestia de zahar (Saccharum officinarum) contine 25% zaharoza

- sfecla de zahar (Beta vulgaris) contine 20 % zaharoza

Inulina este un polizaharid caracteristic plantelor din familia Asteraceae (Inula helenium, Dahlia variabilis, Cichorium intybus, Helianthus tuberosus, Taraxacum officinale), Campanulaceae, unele Lobeliaceae, Apiaceae si Liliaceae

Prin hidroliza totala a inulinei se obtine fructoza

Glicozidele (heterozidele)

Sunt substante organice alcatuite dintr-o componenta glucidica si o componenta de alta natura = aglicon (genol, genina)

Lantul glucidic poate sa fie alcatuit din una sau mai multe oze

Ex: arbutozida (glucozida hidrochinonei)

rutozida (are 2 oze: ramnoza si glucoza)

Agliconul poate sa fie foarte diferit

Legatura dintre aglicon (care de obicei este un alcool, fenol) si oza sau lantul glucidic, se realizeaza printr-o punte eterica: participa hidroxilul glicozidic al ozei si hidroxilul genolului

Enzime specifice scindeaza hidrolitic glicozidele la oze si aglicon

Ex: - amigdalozida din frunze de Prunus laurocerasus e scindata de emulsina

- sinigrozida din semintele de mustar (Brassica nigra) e scindata de catre mirozinaza

Exista mare diversitate de glicozide, produsi ai metabolismului secundar

Datorita diversitatii structurii agliconului, exista un mare numar de glicozide inzestrate cu actiuni farmacodinamice si intrebuintari foarte diferite: laxative, aperitive, cardiotonice s.a.

ARBUTOZIDA RUTOZIDA

emulsinaza + glu+HCN benzaldehida

Sinigrozida

Saponine (saponozide)

Sunt tot glicozide a caror aglicon = sapogenina (sapogenol)

Prezinta proprietatea caracteristica de a spumifica la agitare cu apa

Au propritati tensioactive → stabilizeaza emulsiile si suspensiile

Au reactie slab acida sau neutra

Hemolizeaza globulele rosii din sange

Stimuleaza secretiile unor glande (produc sialoree)

Au actiune:

- diuretica

- depurativa

- sunt agenti tensioactivi (excipienti, substante auxiliare)

Exista 2 tipuri principale de agliconi: steroli si triterpene pentaciclice

Raspandire: plante din familiile Caryophyllaceae, Primulaceae, Hippocastanaceae, Araliaceae, Chenopodiaceae, Polygalaceae, Liliaceae

Taninurile

Sunt un grup heterogen de substante, unele asemanatoare cu glicozidele

Raspandire: la Gymnospermae si Dycotiledonatae, in diferite organe

- Scoarta (Quercus)

- frunze (Hamamelis, Thea)

- organe subterane (Geum, Krameria)

- fructe (Prunus spinosa, Juglans)

- seminte (Coffea, Cola)

- formatiuni patologice = galele

D. p.d.v. chimic, exista 2 tipuri principale:

Taninuri galice, elagice (hidrolizabile) = derivati ai acidului galic = galotaninuri; dau coloratii albastre cu solutia de FeCl₃

Taninuri catehice (nehidrolizabile) = derivati ai pirocatehinei si fluoroglucinei; dau coloratii verzi cu solutia de FeCl₃

Taninurile precipita proteinele si alcaloizii

- tabacirea pieilor

- actiune astringenta: - antidiareic si antimicrobian la nivelul tubului digestiv

- hemostatic

- tratarea arsurilor

- gargarisme, colutorii

Epicatehina Acidul galic

Pigmenti antocianici (Antocianozide)

Confera culoarea specifica florilor, frunzelor si fructelor: rosu, albastru, violet

Culoarea acestor pigmenti e dependenta de valoarea pH-ului:

- acid → rosu

- bazic → albastru

D.p.d.v. chimic sunt derivati de 2-fenil-benzopiran (sau 2-fenil-croman) cu aparitia ionului specific de piriliu → formeaza saruri cu reflexe metalice cu acizii anorganici

Actiune farmacodinamica si intrebuintari:

- factori vitaminici P = influenteaza permeabilitatea capilarelor

- stimulenti, slab antivirali

Sunt prescrisi in afectiuni venoase si arteriale, in raceli, viroze

cianidol

Acizii organici

Sunt raspanditi in plante liberi sau sub forma de combinatii

D.p.d.v. istoric sunt printre primele principii active izolatein stare pura din plante (Scheele, 1756)

Se gasesc in fructe, organe aeriene si subterane

Cei mai raspanditi sunt: acidul formic, acidul malic (mere, visine, tomate, afine etc.), acidul citric (citrice), acidul oxalic (fam. Polygonaceae, Oxalidaceae) liber sau sub forma de oxalati, acidul tartric (Vitis vinifera)

Acizi speciali: acidul chelidonic, fumaric, meconic, aconitic

Utilizari:

- in industrie, vopsitorie, ca mordanti

- in chimie, ca reactivi

- in industria farmaceutica, intra in componenta unor medicamente

Unii au actiune terapeutica proprie:

- stimuleaza secretiile digestive, favorizand digestia

- acizii fumaric si citric au actiune amfocoleretica

Pigmenti flavonici rutozida

Sunt glicozide al caror aglicon e derivat de 2-fenil-benzopirona sau flavan

Au culoare galbena

Fac parte impreuna cu taninurile si antocianii din marea clasa a polifenolilor vegetali

Cel mai cunoscut reprezentant e rutozida

Sunt distribuite in special in flori (Sophora, Tanacetum, Helychrisum, Hypericum), frunze (Betula, Ginkgo, Crataegus, Fagopyrum), dar si alte organe: in fructe (citrice), radacini (Glycyrrhiza glabra)

Au actiune de factor vitaminic P: influenteaza permeabilitatea capilarelor sanguine

Joaca un rol important in respiratia celulara: intervin in procese de oxido-reducere celulara

Absorb radiatiile UV, protejand citoplasma si cloroplastele de acestea

Se intrebuinteaza in afectiui venoase, aterosleroza, ca adjuvant in HTA, asociate cu vitamina C (acid ascorbic)

Alcaloizii

Sunt substante organice azotate, cu atomul de azot cuprins intr-un heterociclu, cu bazicitate redusa;

Au activitate inalta, ca de altfel si toxicitatea

In plante se intalnesc de obicei sub forma de saruri cu acizii organici (citric, oxalic, malic etc.) sau anorganici (sulfuric) sau sub forma de combinatii cu taninuri (tanati)

Raspandire: mai des la Dicotyledonatae, mai rar la Monocotyledonatae si Gymnospermae, chiar si la ciuperci (Mycophyta)

Dintre Dicotyledonatae, se gasesc frecvent in familiile Ranunculaceae, Berberidaceae, Menispermaceae, Annonaceae, Papaveraceae, Loganiaceae, Cactaceae, Apocynaceae, Solanaceae, Rubiaceae etc.

Dintre Monocotyledonatae sunt mai raspanditi la plante din familiile Liliaceae si Amaryllidaceae, iar dintre Gymnospermae la specii de Taxus si Ephedra

Alcaloizii

Rolul lor prezumtiv in plante:

- substante de excretie rezultate din metabolismul secundar

- substante cu rol de aparare impotriva consumarii lor de catre animale

- substante cu rol stimulator al unor procese fiziologice

- substante cu rol in sinteza proteinelor

Actiune farmacodinamica si intrebuintari:

- se utilizeaza pe scara larga la doze mici; la depasirea acestor doze apar efecte toxice, reactii adverse severe, intoxicatii

- sunt stimulenti sau sedativi ai SNC

- activi pe sistem Cardiovascular

- activi pe sistemul nervos vegetativ simpatic sau parasimpatic

- hepatotropi

- antimicrobieni

- anticancerosi

Alcaloizii

Multi alcaloizi au o actiune complexa intervenind prin mecanisme diferite la nivelul mai multor organe sau sisteme

Au constituit si mai constituie inca medicamente importante si chiar modele pentru sinteza de substante active terapeutic

Atropina: antispastic si antisecretor gastric, midriatic

Cofeina: stimulent, excitant SNC

Papaverina: antispastic, calmant al colicilor din sfera abdominala

Codeina: antitusiv - inhiba centrii nervosi superiori ai tusei

Morfina: analgezic, suprima durerea (antalgic)

Efedrina: vasoconstrictor periferic, relaxeaza musculatura bronsica

Chinidina: antiaritmic

Cocaina: anestezic local

Berberina: coleretic-colagog, hipotensiv, antimicrobian

papaverina coniina

Antibiotice, fitoncide

Sunt substante ce prezinta actune inhibitorie asupra microorganismelor:

- bacteriostatice = stopeaza dezvoltarea microbilor

- bactericide = omoara microbii

Antibioticele sunt distribuite in plantele inferioare (bacterii actinomicete si ciuperci): penicilina, griseofulvina, streptomicina, eritromicina etc.

Fitoncidele sunt distribuite in plantele superioare si sunt mai putin utilizate in terapie

Inafara substantelor descrise anterior s-au mai semnalat substante toximitotice carioclazice, citostatice etc., toate cu aceeasi caracteristica - inhibarea diviziunii celulei si nucleului

Importanta bogatiei de substante din sucul vacuolar imbraca doua aspecte principale:

Pentru plante si celule

Continutul in glucide solubile confera sucului vacuolar o anumita concentratie, care determina presiunea osmotica, ca si fenomenele de plasmoliza si de turgescenta ale celulelor; aceste fenomene sunt importante pentru metabolismul general al celulelor, si mai ales in bilantul hidric, ca si in rezistenta la frig si seceta

De asemenea, in sucul vacuolar, celulele deverseaza substante considerate deseuri metabolice, de care nu mai au nevoie, protejand in acest fel citoplasma d substante toxice (ex. oxalatii)

Pentru terapeutica si industria farmaceutica

Prin substantele rezultate in urma functionarii metabolismului secundar si care au actiune farmacodnamica proprie, fiind folosite ca medicamente sau substante utile in industrie

Tot incluziuni ergastice lichide sunt cele care contin substante hidrofobe: uleiuri grase si uleiuri volatile

Uleiuri grase

Apar sub forma de picaturi in interiorul celulei, rezultand din activitatea unor leucoplaste speciale - oleoplaste (elaioplaste)

Se intalnesc in special in semintele plantelor oleaginoase

De regula, lipidele vegetale sunt lichide, dar se pot solidifica prin schimbarea temperaturii ambiante (de exemplu, untul de cacao - Butyrum Cacao, este lichid in conditiile tropicale ale tarilor din care se recolteaza, dar in climatul temperat devine solid)

Proprietati fizice

- sunt insolubile in apa si alcool la rece (exceptie: uleiul de ricin)

- sunt solubile in alcool cald, benzen, eter etilic, cloroform etc.

- lasa o pata grasa, translucida pe hartie, pata care nu dispare la incalzire

Proprietati chimice

- sunt esteri ai glicerinei cu acizi grasi (oleic, lauric, palmitic, stearic, linoleic, linolenic)

- la contactul cu aerul se oxideaza si rezulta:

- uleiuri sicative = intinse in strat subtire formeaza o pelicula insolubila

elastica si transparenta → utilizare in vopsitorie

- uleiuri nesicative

Uleiuri grase

Unele au actiune farmacodinamica proprie:

- uleiul de ricin este purgativ

- uleiul de croton e un purgativ drastic

- uleiul de masline e colagog, cicatrizant (antiulceros)

- uleiul de catina e vitaminizant, reepitelizant (tratarea arsurilor), antiulceros

- uleiul de in e folosit si el pentru tratarea arsurilor

- uleiul de soia,uleiul din germeni de porumb si cel din seminte de luminita (Oenothera biennis) sunt hipolipemiante, antiaterosclerotice, previn accidentele vasculare, diminueaza riscul de aparitie al infarctului miocardic

MAXEPA, EICOSAPEN, EFAMOL

Uleiurile vegetale sunt solventi pentru prepararea formelor farmaceutice sau excipienti (de ex. untul de cacao)

Se folosesc in industria farmaceutica la prepararea esterilor etilici ai acizilor grasi nesaturati (oleic, linoleic) => vitamina F - asigura regenerarea si intretinerea epiteliilor si mucoaselor

Sunt folositi de asemenea pentru obtinerea lecitinei vegetale farmaceutice (intretine memoria)

Uleiurile volatile

Pot apare ca picaturi sau sunt dispuse in formatiuni speciale secretorii (canale, buzunare, celule, peri glandulari)

Proprietati fizice:

- sunt lichide volatile; lasa pata pe hartie, dar aceasta dispare la incalzire

- insolubile in apa sau partial solubile

- miscibile cu alcool, lipide, eter etilic, bisulfura de carbon, cloroform etc.

Proprietati chimice:

- sunt amestecuri de terpene (izopentenil-P-P [C₅])

- la aer sufera oxidari => rasini (intermediar => oleorezine)

Actiune si intrebuintari

- actiune antimicrobiana, antiseptica, dezinfectanta, deodoranta (uleiul de brad, pin, cuisoare, eucalipt - eucaliptol, menta - mentol, gomenolul, camfora)

- actiune carminativa, stimulenta a digestiei (uleiul Apiaceaelor)

- actiune antispastica, calmand colicile (uleiul de menta, anason, melisa, chimion)

Sunt utilizate la prepararea medicamentelor si cosmeticelor

Fitosterolii si fitosteridele

Sunt, de obicei, substante lipofile, care se dizolva in uleiurile vegetale, astfel ca le gasim in compozitia acestora

Se extrag (impreuna cu lipidele vegetale, cum sunt uleiurile) cu solventi organici (eter de petrol, benzen, cloroform, benzina de extractie etc.)

Ex: stigmasterol, campesterol, sitosterol din uleiul de soia, porumb

- se pot utiliza pentru obtinerea prin semisinteza a hormonilor steroizi (hormoni sexuali masculini si feminini si corticosteroizi)

- folositi la prepararea de medicamente hipolipemiante (scad colesterolul prin competitie)

- folositi in tratamentul adenomului de prostata

Ergosterolul se gaseste in ciuperci: cornul secarei (Claviceps purpurea), drojdia de bere (Saccharomyces cerevisiae)

Ergosterolul = provitamina D₂; din acesta prin iradiere UV se obtine ergocalciferolul (vitamina D₂), factor antirahitic (favorizeaza fixarea Ca in oase)

Si ergosterolul poate fi folosit pentru sinteza de hormoni steroizi

ergosterol ergocalciferol UV

SITOSTEROL

Incluziuni ergastice solide

Formatiuni citoplasmatice care iau nastere din activitatea vitala a protoplastului

Produsi de excretie sau de rezerva ce pot avea forma cristalina sau amorfa

I. AMIDONUL

Substanta de rezerva caracteristica regnului vegetal

Dupa locul in care se gaseste poate fi:

amidon primar - se intalneste la locul de formare

amidon secundar sau de migratie - se intalneste in alte organe decat cele in care se formeaza (parenchim de rezerva - seminte, organe subterane)

Granulele de amidon variaza ca forma foarte mult → insusire care constituie caracter de specificitate dupa care se pot recunoaste unele plante. Cele mai cunoscute: rotunda, ovala, lenticulara, poliedrica, forma de haltera

Stratificatia caracteristica pentru granulele de amidon se datoreaza unei alternari de zone hidratate cu zone nehidratate - proba cu EtOH conc. → datorita deshidratarii complete dispare stratificatia

Originea stratificatiei: precipitare ritmica, aflux inegal de amidon pe parcursul zilei si noptii

HILUL

- punct central sau excentric in jurul caruia sunt dispuse striatiile = originea: rest al leucoplastului din care a luat nastere graunciorul de amidon

localizare si forma variabila (punct, linie dreapta, franta sau ramificata)

D.p.d.v. chimic amidonul este un polizaharid ce rezulta prin condensarea a "n" molecule de glucoza cu formula generala (C6H10O5)n

este constituit din 2 fractiuni diferite d.p.d.v. al solubilitatii, a altor proprietati fizice si a structurii chimice: AMILOZA SI AMILOPECTINA prezente in raport de 1:3

1.Amiloza - partea centrala a graunciorului de amidon

- moleculele de monomer au o dispozitie liniara

- solubila in apa

2. Amilopectina

partea externa a granulei de amidon

moleculele monomerului - dispozitie ramificata

insolubila in apa rece, la cald → gel = coca de amidon

Amidonul de fapt nu este un polimer in adevaratul sens al cuvantului, ci mai degraba un policondensat

Coloratia cu iodul = caracteristica pt amidon; cele 2 fractiuni dau coloratii diferite - amiloza - albastru intens

- amilopectina - coloratie slaba violaceu-purpurie

De fapt este vorba de un compus de incluziune caruia prin incalzire ii dispare culoare albastra, iar la rece reapare

- Structura liniara a amilozei → se dispune dupa o spirala - in centru un canal liber in care se dispun atomii de iod in siruri fata in fata cu atomii de hidrogen

Hidroliza amidonului - enzimatica sau acida

Monomerul amidonului este de fapt maltoza - dizaharid format din 2 molecule de glucoza

Cei 2 componenti (amiloza si amilopectina) pot fi separati intre ei prin diferite metode: adsorbtie selectiva, electrodializa sau precipitare selectiva; Ex: dizolvarea amidonului in apa fierbinte si apoi precipitarea fractionata cu ajutorul

Unele plante se disting prin continutul mare in amidon:

Orez: 70-80%

Grau: 63-67%

Porumb: 60-66%

Fasole: 42-43%

Cartofi: 13-25%

Importanta amidonului

aliment de baza → regnul animal

sursa energetica → plante

valoare economica: industria hartiei, textila, fabricarea de clei

fabricarea alcoolului = fermentatie

industria fermentativa a amidonului - conduce si la acetona si acid lactic (sursa principala: amidonul de cartofi, porumb, grau)

Aplicatiile farmaceutice (glicerolat de amidon)

actiune proprie - emolient (inmoaie)

utilizat ca topic (actiune locala)

in cosmetica: pudre

excipent in prepararea unor forme farmaceutice: comprimate, drajeuri, pilule, pulberi, pudre

II.ALEURONA

Rezerva proteica a plantelor

In semintele plantelor (oleaginoase)

Originea: se formeaza in plastidele cu continut bogat in albumine

In timpul germinarii semintelor - aleurona se dizolva, trece in solutie

D.p.d.v. structural graunciorul de aleurona prezinta o masa fundamentala proteica in care se includ 2 formatiuni:

a) globoid (sferic)

b) cristaloid (cu aspect cristalin)

Se deosebesc 2 tipuri de aleurona:

- granule simple, omogene (cu un singur component)

- granule compuse, heterogene (cu globoid si cristaloid)

D.p.d.v. chimic:

globoidul = din fitol - ester fosforic al inozitolului (saruri de calciu si magneziu)

cristaloidul = natura proteica → apare prin cristalizarea partiala a unei parti din proteine