Fisiologia Vegetal Prof. Ernane Ronie Martins Profa. Lourdes Silva de Figueiredo

A botânica nas ciências agrárias Anatomia das Espermatófitas Estudo da Anatomia vegetal Forma X função Botânica Sistemática Morfologia e taxonomia Fisiologia Vegetal Funcionamento...

Programa Tópicos: Célula Vegetal e Fluxo de Energia Relações Hídricas Noções de Nutrição Mineral Transporte e Translocação de Solutos Fitormônios e reguladores de crescimento Fotossíntese Respiração Crescimento e desenvolvimento vegetal

Programa As apresentações multimídia das aulas teóricas estão disponíveis no site www.slideboom.com: basta procurar pelo título da aula. As apresentações em formato PDF estão disponíveis no site UFMG Virtual (https://ufmgvirtual.grude.ufmg.br/)

Programa Sistema de avaliação Três (03) Provas (80%) – datas: 18/04 (25%) – 16/05 (30%) – 27/06 (25%). As avaliações serão ministradas às 18h00min dos dias determinados.  Prova de 2ª. chamada – só será ministrada se deferida pelo colegiado do curso. Data: 04/07.  Relatórios de prática (20%)

Programa CASTRO, P.R.C., SENA, J.O.A., KLUGE, R.A. Introdução à fisiologia do desenvolvimento vegetal. Maringá: UEM, 2002. CID, L.P.B. Introdução aos hormônios vegetais. Brasília: EMBRAPA, 2000. FELIPPE, G.M. et al. Curso prático de fisiologia do desenvolvimento vegetal. Campinas: Unicamp, 1985. FERRI, M.G. Fisiologia Vegetal 1. 2.ed. São Paulo: EPU, 1985. FERRI, M.G. Fisiologia Vegetal 2. 2.ed. São Paulo: EPU, 1986. KERBAUY, G.B. Fisiologia vegetal. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2004. LARCHER, W. Ecofisiologia vegetal. São Carlos: Rima, 2000. 531 p. MAESTRI, M. et al. Curso de Fisiologia Vegetal. Viçosa: UFV, 1998. MARENCO MENDOZA, R. A., LOPES, N.F.. Fisiologia vegetal: fotossíntese, respiração, relações hídricas e nutrição mineral. Viçosa, MG :   Editora UFV,   2007. PASSOS, L.P. Métodos analíticos e laboratoriais em fisiologia vegetal. Coronel Pacheco: EMBRAPA, 1996. PRADO, C.H.B.A., CASALI, C.A. Fisiologia vegetal: práticas em relações hídricas, fotossíntese e nutrição mineral. Barueri: Manole, 2006. 448p. RAVEN, P. H. Biologia vegetal. 5.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1992. SAMPAIO, E. Fisiologia vegetal – teoria e experimentos. Ponta Grossa: UEPG, 1998. 190p. TAIZ, L., ZEIGER, E. Fisiologia Vegetal. Porto Alegre: Artmed, 2009. 848p.

Plantas Princípios comuns aos vegetais As plantas captam energia solar e convertem em energia química armazenada nas ligações formadas na síntese de carboidratos Os vegetais não são móveis, à exceção de algumas células reprodutivas Em substituição à mobilidade = habilidade de crescer em busca de recursos durante toda a vida

Plantas Princípios comuns aos vegetais As plantas terrestres têm estrutura reforçada para dar suporte à sua massa, à medida que elas crescem em direção à luz e contra a força de gravidade As plantas terrestres perdem água continuamente e desenvolvem mecanismos para evitar a dessecação

Plantas Princípios comuns aos vegetais As plantas terrestres apresentam mecanismos e estruturas para transportar água e minerais para os locais de fotossíntese e crescimento, bem como para transportar os produtos da fotossíntese para os tecidos e órgãos não-fotossintetizantes

Plantas Corpo vegetativo Folha fotossíntese Caule Sustentação Raiz Fixação, absorção de água e minerais

Célula vegetal Parede celular Lamela média, parede primária e secundária Protoplasto Membrana Núcleo Vacúolo Citoplasma subst. Fundamental, organelas, sistema de endomembranas, citoesqueleto e ribossomos Substâncias ergásticas amido e cristais

Célula vegetal

Célula vegetal

Célula vegetal

Parede celular Externa à membrana plasmática Confere forma e resistência à célula Constituição química e espessura variável idade e função da célula na planta

Parede celular Estrutura

Parede celular Parede primária tecidos jovens Em crescimento partes tenras da planta rica em pectatos pouca celulose

Parede celular Parede secundária tecidos com resistência mecânica rica em celulose maior espessura

Parede celular Campos primários de pontoações parede primária Pontoações parede secundária Importância conexão entre células adjacentes

Parede celular Componentes da parede celular Cimento armado Matriz amorfa (pectina e hemicelulose) Matriz cristalina (celulose) Proteínas Modificações Cêras cutina suberina lignina

Parede celular Celulose = carboidrato mais abundante no planeta polímero de glicose Organiza-se em microfibrilas Comparação entre celulose e amido

Parede celular Microfibrilas de celulose

Parede celular Modificações Principal adaptação que permitiu a sobrevivência na terra permite o transporte de água a planta se mantém ereta lignina = mais abundante em plantas depois da celulose estrutura química precisa não é conhecida Encontrada em tecidos de sustentação e de grande resistência mecânica

Parede celular Função protetora Coíbe consumo por herbívoros relativamente Indigerível pelos animais reduz a digestibilidade da celulose e proteínas da parede bloqueia o crescimento de patógenos

Parede celular Áreas lignificadas Caule de um capim Elementos de vaso

Plasmodesmas Extensões da membrana Tubos com 40-50 µm de diâmetro Conectam citoplasmas de células adjacentes Simplasto = continuum de citoplasmas Transporte pelos plasmodesmos = simplástico

Plasmodesmas Transporte de moléculas Moléculas com 700-1000 dáltons Limite de exclusão = 1,5-2,0 nm Vírus do mosaico do fumo (18 nm de largura e 300 nm de comprimento) – pode atravessar. O limite de exclusão pode ser regulado Filamentos de actina e miosina

Plasmodesmas

Membrana Bicamada fosfolipídica com proteínas Absorção, retenção e exclusão de substâncias Proteínas Integrais e periféricas permeabilidade seletiva

Membrana Dupla camada lipídica=unidade de membrana Fosfolipídios - anfipáticos cabeça hidrofílica =>serina, colina, glicerol, inositol cauda hidrofóbica=> ácidos graxos

Membrana celular

Vacúolo O vacúolo contém água e solutos íons, ácidos orgânicos, cristais, pigmentos, açúcares, enzimas, metabólitos secundários (taninos, alcalóides etc.). 80-90% da célula madura Nos tecidos meristemáticos - provacúolos Membrana do vacúolo = Tonoplasto

Vacúolo

Vacúolo Acúmulo de solutos Promove acúmulo de água e faz a célula ficar túrgida

Vacúolo Acúmulo de solutos Proteínas no tonoplasto

Vacúolo Contém enzimas hidrolíticas proteases, ribonucleases e glicosidases As enzimas hidrolíticas passam ao citoplasma à medida que a célula entra em senescência reciclagem de nutrientes

Vacúolo Há vacúolos que armazenam proteínas Corpos protéicos em sementes Proteínas de reserva que são utilizadas na germinação Há vacúolos líticos se fundem com os corpos protéicos e hidrolisam proteínas na germinação

Vacúolo Camada de aleurona em cereais

Vacúolo Célula com antocianina (pigmento hidrossolúvel) Vacúolo Vacúolo Núcleo

Substâncias ergásticas Componentes não protoplasmáticos Substâncias de reserva (amido, proteínas, óleos etc.) “Descarte” (alcalóides, cristais etc.) Defesa (cristais, metabólitos secundários)

Substâncias ergásticas - cristais Defesa? Descarte? Oxalato de cálcio Drusas Ráfides Monocristal Carbonato de cálcio Cistólito drusas ráfide cistólito Monocristal

Substâncias ergásticas - amido Grãos de amido plastídios Reserva de energia Amido primário = cloroplasto Amido secundário = tecidos de reserva Importância taxonômica

Substâncias ergásticas - taninos Proteção contra herbívoros Frutos imaturos Forma complexos com proteínas Inativam enzimas digestivas Em vinhos Redução de risco de doenças cardíacas

Núcleo Funções Controla atividades da célula Produzir quais moléculas? Quando? Onde? Armazena a informação genética=genoma DNA 1,5x108 a 2x1011 pares de bases

Núcleo Envelope nuclear par de membranas com poros nucleares 30 - 100 nm

Núcleo Medidas: 1 cm = 1/100 m 1 mm = 1/1.000 m 1 m (micrômetro) = 1/1.000.000 m 1 nm (nanômetro) = 1/1.000.000.000 m 1  (Angstron) = 1/10.000.000.000 m

Retículo endoplasmático Rede de membranas internas Forma sistema contínuo com o núcleo Sistema de canalização de substâncias proteínas, lipídios conecta células adjacentes plasmodesmas pode estar associado com ribossomos Síntese protéica

Complexo de golgi Dictiossomos ou corpúsculos de Golgi 4-8 cisternas empilhadas região formadora ou cis região de maturação ou trans => membrana Envolvido com a secreção síntese de parede celular (polissacarídios)

Complexo de golgi

Mitocôndria Organela semi-autônoma DNA circular, fissão binária, dupla membrana 0,5 m de diâmetro Recoberta por duas membranas Membrana interna cristas mitocondriais aumentam superfície Liberação de energia = respiração moléculas orgânicas ==> ATP

Mitocôndria

Citoesqueleto Rede protéica distribuída na célula Funções divisão celular, movimento de organelas, crescimento e diferenciação, formação de parede celular ...

Citoesqueleto Dois tipos Formas livres e polimerizadas em equilíbrio Microtúbulos Filamentos de Actina

Microtúbulos Subunidades de tubulina Funções Crescimento ordenado da parede celular Movimento do cromossomo na divisão Presentes em flagelos e cílios

Microtúbulos

Filamentos de actina Constituídos de actina proteína contrátil Funções deposição de parede celular crescimento da ponta do tubo polínico migração nuclear após a divisão corrente citoplasmática

Microcorpos Organelas esféricas com uma unidade de membrana Dois tipos Glioxissomos Sementes oleaginosas convertem óleo em açúcar => útil na germinação Peroxissomos

Peroxissomos Em todos os eucariotos Plantas = células fotossintetizantes Removem H dos substratos orgânicos, consumindo O2 Produz H2O2 Catalase degrada o peróxido Envolvidos com fotorrespiração Sistema de proteção contra excesso de radiação

Peroxissomos Peroxissomo

Plastídios Importância Fotossíntese Armazenamento de amido Síntese de ácidos graxos e terpenos Tipos Pigmentados  cromoplastos e cloroplastos Sem pigmentos  leucoplastos Amiloplastos, elaioplastos, proteinoplastos e proplastídios

Plastídios Características duas unidades de membrana DNA circular (cerca de 100 genes) Apresentam ribossomos inibidos por antibiótico divisão por fissão binária Originários de cianobactérias (?) Dependem do núcleo

Plastídios Cloroplastos fotossíntese presença de luz

Plastídios Cromoplastos Fotossinteticamente inativos Atração de polinizadores ou dispersores Coloração em frutos e sementes Caroteno (amarelo ou alaranjado) Licopeno (vermelho)