Celula reprezintă unitatea morfologică, structurală şi funcțională a plantelor. Ea a fost văzută pentru prima dată la microscop de către Robert Hooke, în anul 1667, când a analizat o secțiune subțire printr-un dop de plută şi a observat numeroase cămăruțe (celule). Aceste celule erau moarte şi prezentau numai perete celular. Pe măsură ce s-a perfecționat microscopul, s-au descoperit treptat noi constituenți celulari. (Săvulescu, 2009)
Citologia - este stiința care se ocupă cu studiul structurii celulei şi a organitelor sale.
Celula vegetală este alcătuită din perete celular, membranele plasmatice, iar la interior se află o masă coloidală hialină, numită citoplasmă. În citoplasmă se găsesc organitele celulare, vii şi nevii: nucleul, plastidele, mitocondrii, reticulul endoplasmatic, complexul Golgi, ribozomii, peroxizomii, lizozomii, glioxizomii, sferozomii, microtubulii, cilii şi flagelii, una sau mai multe vacuole şi incluziuni ergastice. (Săvulescu, 2009)
Peretele celular - protejează la exterior celula şi dă formă acesteia. Acesta se formează în timpul diviziunii celulare. În procesul formării peretelui celular, structura lui se modifică, fiind prezente anumite stadii. (Săvulescu, 2009)
Peretele primitiv sau fragmoplastul constă în depunerea de substanțe pectice şi hemicelulozice, rezultând lamela mediană, fiind proprie ambelor celule, cu rol de liant între celule, datorită pectinelor pe care le conține. Lamela poate fi distrusă pe cale naturală prin acțiunea fermenților sau prin fierbere prin tratarea țesuturilor cu acizi, baze.
Peretele celular primar este alcătuit din microfibrile celulozice, hemicelulozice, proteice şi substanțe pectice, fiind elastic, aparține celulelor tinere, meristematice.
Peretele secundar se formează după încetarea creşterii celulei în volum, prin depuneri de material (microfibrile celulozice şi lignine) peste peretele celular primar. Depunerea de material se realizează în straturi succesive, de regulă trei, spre interiorul peretelui primar, având loc creşterea în grosime prin procesul de apoziție (creştere centripetă). Peretele format este alcătuit din celuloză, hemiceluloză, pectine, lignină, predominând celuloza.
În timpul îngroşării peretelui, rămân porțiuni neîngroşate numite pori (punctuațiuni), la nivelul cărora trec plasmodesmele (fire subțiri de citoplasă) de la o celulă la alta, care facilitează schimburile de substanțe între celule. Punctuațiunile pot fi simple şi areolate.
În afară de substanțele specifice peretelui celular, se depun şi alte substanțe, cum ar fi: cutină, suberină, ceară, lignină, substanțe minerale, rezultând o serie de modificări secundare ale peretelui celular: cutinizarea, suberificarea, cerificarea, lignificarea, mineralizarea, gelificarea, lichefierea. (Săvulescu, 2009)
Cutinizarea - constă în depunerea unei substanțe lipidice, numită cutină, la exteriorul epidermei, formând un strat continuu numit cuticulă, cu rol în reducerea permeabilității peretelui celular.
Suberificarea - reprezintă depunerea stratificată cu suberină (o substanță grasă) pe fața internă a pereților celulari, aceştia devenind elastici, impermeabili pentru apă, gaz, cum ar fi suberul la cartof sau la plantele lemnoase, fiind un țesut cu rol de apărare.
Cerificarea - constă în acoperirea pereților celulelor epidermice cu ceară sub forma unor perişori (la trestia de zahăr), plăci stratificate (la palmierul de ceară) sau a unui strat subțire, numit pruină (la fructele de prun, măr), cu rol impermeabil.
Lignificarea - este modificarea cea mai importantă pe care o suferă pereții celulari şi constă în impregnarea acestora cu lignină. Aceasta imprimă duritate, rezistență la atacul microorganismelor, fiind întâlnită la țesutul conducător lemnos, în sclerenchim.
Mineralizarea - constă în impregnarea pereților celulari cu substanțe minerale (bioxid de siliciu, carbonat de calciu). Bioxidul de siliciu este prezent în tulpinile gramineelor, iar carbonatul de calciu la plantele din fam. Cucurbitaceae. Prin mineralizare, peretele celular capătă o rezistență mecanică sporită.
Gelificarea - constă în depunerea, în exces, de substanțe pectice în pereții celulari. Pereții gelificați au o mare capacitate de absorbție a apei, în prezența apei, se umflă, se transformă în gume sau mucilagii. De cele mai multe ori, sub influența rănilor, la prun, cireş, are loc gelificarea pereților celulari.
Lichefierea - reprezintă procesul de biodegradare totală a pereților celulari. Pe această cale iau naştere vasele lemnoase (la trahee); formarea lacunelor pe cale lisigenă prin distrugerea celulelor; căderea frunzelor, petalelor; deschiderea fructelor etc.
Membranele plasmatice - sunt reprezentate de plasmalemă şi tonoplast. Plasmalema este o peliculă fină situată între peretele celular şi citoplasmă, iar tonoplastul tot o peliculă care separă vacuola de citoplasmă. Cele două membrane plasmatice au o structură identică, după Singer şi Nicolson (1972), acestea sunt alcătuite dintr-un strat dublu de fosfolipide, care reprezintă o matrice fluidă cristalină în care sunt înglobate proteine globuloase. Plasmalema are un rol important în reglarea schimburilor osmotice dintre celulă şi mediul extracelular, prezentând o semipermeabilitate selectivă. La nivelul plasmalemei are loc procesul de pinocitoză, care constă în includerea de material extracelular (în special apa) în interiorul celulei prin formarea unor vezicule numite pinocite. Din plasmalemă se formează plasmodesmele, la nivelul porilor, care reprezintă fire fine de citoplasmă, care au în centru porțiuni de reticul endoplasmatic. Acestea se continuă de la o celulă la alta asigurând continuitatea citoplasmei şi unitatea funcțională a întregului organism. (Săvulescu, 2009)
Citoplasma - este masa fundamentală a celulei, cu aspect hialin, translucid, în care se găsesc organitele celulare. Ea este protejată la exterior de plasmalemă. Substanțele componente citoplasmei alcătuiesc o structură fină sub forma unei rețele alcătuită din lanțuri polipeptidice. În ochiurile acestei rețele se află o soluție apoasă de glucide solubile, substanțe minerale, aminoacizi etc. (Săvulescu, 2009)
În citoplasmă sunt dispersate organitele celulare, cum ar fi: nucleul, plastidele, mitocondrii, reticulul endoplasmatic, complexul Golgi, peroxizomii, ribozomii, lizozomii, glioxizomii, sferozomii, microtubulii, cilii şi flagelii, una sau mai multe vacuole, incluziuni ergastice, care îndeplinesc diferite funcții.
Nucleul - este prezent la organismele eucariote, fiind organitul cel mai important al celulei. El conține materialul genetic şi reprezintă centrul de coordonare a proceselor vitale care au loc la nivel celular. Are formă sferică, la celulele tinere, fiind situat în partea centrală a celulei sau elipsoidală, la celulele mature, fiind situat în apropierea peretelui celular. Mărimea lui este cuprinsă între 5-50 µm, fiind organitul celular cu cea mai mare dimensiune. Majoritatea celulelor conține un singur nucleu. Există celule care au mai mulți nuclei, de exemplu sifonoplastul ciupercilor din clasa Phycomycetae sau laticiferele. Nucleul este alcătuit din: membrană nucleară dublă, carioplasmă, cromatină, nucleoli. (Săvulescu, 2009)
Plastidele - sunt organite celulare specifice celulei vegetale. După natura substanțelor pe care le elaborează, se întâlnesc următoarele plastide: leucoplaste, cromoplaste şi cloroplaste. (Săvulescu, 2009)
Leucoplastele sunt plastide incolore, cu rol în depozitarea substanțelor de rezervă. Prin acumularea diferitelor substanțe, acestea se pot transforma în: amiloplaste (acumulează amidon), proteoplaste (acumulează proteine) şi oleoplaste (acumulează uleiuri). Leucoplastele sunt prezente în organele subterane ale plantelor (rădăcini, bulbi, tuberculi) şi în petalele florilor albe.
Cromoplastele sunt plastide colorate în roşu-portocaliu, datorită prezenței pigmenților, carotina şi xantofila, inactiv în fotosinteză. Acestea au diferite forme: sferică, poliedrică, elipsoidală, fiind prezente în fructele coapte (tomate, ardei), în rădăcini (la morcovul cultivat), în petalele florilor. Cromoplastele rezultă din leucoplaste sau cloroplaste îmbătrânite prin distrugerea clorofilei şi acumularea pigmenților carotenoizi.
Cloroplastele sunt plastide verzi, întâlnite la plantele superioare, în toate organele verzi, mai ales în frunze. Acestea conțin pigmentul verde asimilator, clorofila, cu rol în procesul de fotosinteză. Forma şi numărul cloroplastelor diferă în funcție de grupul de plante. La plantele inferioare (alge verzi), cloroplastele se numesc cromatofori, sunt foarte mari, de forme variate (panglică, cupă, stelată etc) şi se găsesc 1-2 în celulă. La plantele superioare, cloroplastele sunt mici (3-10 µm), au formă sferică, lenticulară, iar numărul lor în celulă este mare (până la 50). Din punct de vedere structural, cloroplastul prezintă la exterior o membrană dublă, lipo-proteică, iar la interior se găseşte masa fundamentală numită stromă, în care se află ribozomi, enzime, ARN şi ADN. Membrana externă este netedă, iar cea internă formează pliuri, numite tilacoide. Intre tilacoide se găsesc formațiuni sub forma unor discuri suprapuse, ca monedele într-un fişic, numite grana-tilacoidei
Mitocondriile - sunt organite celulare de diferite forme (sferică, ovală, drepte, bastonaş) şi mărimi, cuprinse între 0,3-10 µm. Mitocondria este delimitată la exterior de o membrană dublă lipo-proteică. Membrana externă este netedă, iar cea internă prezintă numeroase pliuri, numite criste. Pe fața internă a cristelor se găsesc corpusculi care reprezintă suportul enzimelor respiratorii. La interior se află masa fundamentală numită matricea, în care se găsesc ribozomi, acizi nucleici şi numeroase enzime. Mitocondriile reprezintă sistemul energetic al celulei, ele conțin toate enzimele ciclului Krebs, principala funcție a acestuia este cea a procesului de respirație.
Reticulul endoplasmatic - este un component citoplasmatic important, fiind alcătuit dintr-un sistem tridimensional de canalicule şi vezicule, care formează o rețea ce împânzeşte citoplasma de la nucleu până la plasmalemă. Prin aceste canalicule şi vezicule circulă diferite substanțe organice (glucide, enzime). Din punct de vedere structural se diferențiază reticul endoplasmatic rugos, când pe fața externă a membranelor se ataşează ribozomi, fiind situat în apropierea nucleului şi reticul endoplasmatic neted, lipsit de ribozomi, fiind situat spre complexul Golgi. Reticulul endoplasmatic are rol în sinteza proteinelor şi a unor uleiuri eterice.
Glioxizomii - sunt organite caracteristice celulelor din endospermul şi cotiledoanele embrionului unor semințe în care se înmagazinează lipide de rezervă. Ei conțin enzime care participă la transformarea lipidelor în glucide în procesul germinației semințelor.
Lizozomii - sunt organite celulare sferice, cu diametrul de 0,4-1 µm, fiind delimitați la exterior de o membrană simplă de natură lipoproteică, iar la interior conțin granule care constituie suportul enzimelor. Aceştia au rol în digestia intracelulară a materialului pătruns în celule prin pinocitoză (a virusurilor, bacteriilor).
Microtubulii - sunt formațiuni tubulare prezente în citoplasmă, nucleu, în cili şi flageli. Ei formează fusul de diviziune în timpul mitozei, intră în alcătuirea citoscheletului, având rol în deplasarea veziculelor transportoare, orientează direcția de formare a microfibrilelor celulozice din pereții celulari. Sunt prezenți mai ales în celula animală.
Sferozomii - sunt organite sferice, de dimensiuni mici (0,5-1 µm), provenite din reticulul endoplasmatic neted. La exterior sunt delimitați de o membrană simplă, iar la interior se găsesc depozitate lipide de rezervă. Aceştia au rol în sinteza lipidelor.
Cilii şi flagelii - sunt organite locomotorii prezente la bacterii, flagelate, zoospori, gameții bărbăteşti de la muşchi (anterozoizi), ferigi şi gimnosperme inferioare. Ei sunt alcătuiți din fibrile proteice spiralate, contractile.
Vacuomul - reprezintă totalitatea vacuolelor dintr-o celulă. Acestea rezultă din veziculele reticulului endoplasmatic, pinocite şi veziculele golgiene. Vacuolele sunt delimitate la exterior de o membrană semipermeabilă, numită tonoplast. În celulele tinere vacuolele sunt mici şi numeroase, iar în celulele mature confluează şi formează o vacuolă mare, centrală, care ocupă aproape 95% din volumul celulei.
Incluziunile ergastice - sunt formațiuni incluse în citoplasmă sau vacuolă şi servesc ca materii de rezervă sau sunt substanțe de excreție pe care planta le scoate din circuitul nutritiv. Ele se pot prezenta în stare lichidă, cum ar fi uleiurile din semințele plantelor oleaginoase (floarea soarelui, rapiță) sau în stare solidă, cum ar fi grăunciorii de amidon, aleuronă şi cristale minerale.
Bibliografie:
Săvulescu Elena, 2011. Botanică: morfologia și anatomia plantelor. Editura Elisavaros, Bucureşti. ISBN 978-606-8147-00-0
Anghel, I. Toma, 1985. Citologie Vegetală. Editura Univ. Bucureşti.
Arsene Gicu Gabriel, 2004. Botanică I, Citologia, Histologia, Organele vegetale. Editura Brumar, Timişoara.
Bădulescu Liliana, 2009. Botanica şi Fiziologia plantelor. Editura Elisavaros, Bucureşti.
Burzo I., Dobrescu, A., Delian E., 1997. Curs de biologie celulară. Centrul editorial-poligrafic, U.S.A.M.V, Bucureşti.
Dobrescu Aurelia, 2002. Botanica şi Fiziologia plantelor. Editura Ceres.
Toma şi colab, 1997. Celula vegetală. Editura Univ. Al. I. Cuza, Iaşi.
Ungurean Livia, 1996. Morfologia plantelor. AMC-U.S.A.M.V Bucureşti.
