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FACULDADE DE CIÊNCIAS SOCIAIS APLICADAS DO VALE DO SÃO LOURENÇO – MANTIDA PELA ASSOCIAÇÃO EDUCACIONAL DO VALE DO SÃO LOURENÇO Curso : Agronomia Disciplina : Bioquímica Docente : Susane Silva Sartori Ementa do Curso: Estrutura e Função de Biomoléculas. Química de Aminoácidos e Proteínas. Enzimas e Coenzimas. Carboidratos. Lipídios. Ácidos Nucléicos: Química e Metabolismo. Princípios de Bioenergética. Fotossíntese: Aspectos moleculares. Os constituintes químicos das células podem ser divididos em 2 grupos: •inorgânicos – água e sais minerais; •orgânicos – glicídios, lipídios, proteínas, enzimas, ácidos nucléicos e vitaminas. Composição média geral das células Vegetais: • Água 75% ; Proteínas 4%; 0,5% de lipídios; 18% de glicídios; 2,5% de sais minerais. • Sendo variável de uma espécie para outra ; e metabolismo do tecido. SUBSTÂNCIAS INORGÂNICAS: Água. É a substância que se encontra em maior quantidade no interior da célula. Seu teor varia de acordo com a atividade celular, isto é, células que desempenham intensa atividade possuem maior quantidade de água do que as que trabalham pouco. Da mesma forma, quanto mais trabalho a célula desenvolver, mais estará ela realizando hidrólise e, consequentemente, solicitando água. Uma molécula de água é formada por dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio. Dipolo Moléculas polarizadas ou moléculas polares de hidrogênio Grau de afinidade da molécula de água: •As moléculas de água apresentam dupla polaridade: podem se associar tanto a moléculas de carga elétrica positiva quanto a moléculas de carga negativa. •Sais, oses, proteínas, carboxila, hidroxila, fosfato e muitas outras substâncias orgânicas apresentam afinidade pela água, dissolvendo-se nela=HIDROFÍLICA. •Gorduras e outras substâncias cujas moléculas não têm cargas elétricas, isto é, são apolares, não se dissolvem em água= HIDROFÓBICA•EX. Lipídios, parafinas e óleos Propriedades da água e sua importância na Fisiologia da Planta • A molécula da água possuiu uma estrutura polar e estabelece pontes de hidrogénio entre si o que lhe confere propriedades específicas que tornam os seus mecanismos tão importantes para as plantas. • Excelente solvente polar que permite o transporte de sais minerais, foto assimilados e outras moléculas orgânicas e é responsável pela formação das camadas bifosfolipídicas das membranas. A água é ainda responsável pelo conformação de algumas proteínas, ácidos nucleicos e polissacarídeos. • Molécula muito reativa porque é o meio onde ocorrem muitas das reações bioquímicas, participando ativamente em muitas delas. • A água possuí elevada capacidade térmica mássica que ajuda a manter a temperatura da planta, porque elevadas variações de energia levam a pequenas flutuações de temperatura. • O alto calor latente de evaporação ajuda a planta a esfriar, porque a água evapora à custa da absorção de elevadas quantidades de energia térmica. • A água possuí ainda propriedades de adesão e coesão que justificam a elevada tensão superficial e capilaridade deste solvente. Isto permite que a água ascenda no xilema e é importante no processo de evaporação. • A elevada força de tensão mantém a coluna de água no xilema bastante resistente (evitando assim a sua ruptura). • O fato de a água não ser compressível permite o desenvolvimento da pressão de turgescência. O crescimento celular, a abertura e fechamento dos estômatos , a translocação do floema e a rigidez do corpo da planta são algumas das características que faz a água não ser compressível. Processos de transporte de água • Difusão A difusão é um movimento de água que responde a uma gradiente de concentração que é estabelecido entre duas zonas distintas. Este mecanismo é efetivo e viável ao nível celular, no entanto é muito lento para transporte a longa distância. Este mecanismo não explica a ascensão da água no xilema em plantas altas. • Fluxo em massa O fluxo em massa é mais um dos tipos de movimentos que a água pode efetuar e recorre ao movimento concentrado de um determinado grupo de moléculas em resposta a um gradiente de pressão. Este movimento ocorre apenas à custa do gradiente de pressão, sendo portanto independente do gradiente de concentração. Este movimento explica a ascensão de água no xilema de plantas altas, a translocação floémica e o movimento de água no solo. O fluxo em massa é proporcional ao raio do tubo capilar e portanto a evolução foi no sentido do aumento do crescimento secundário e a substituição dos traqueoides por elementos de vaso. • Osmose A osmose é um movimento de água que responde a um gradiente de potencial de água , sendo uma medida associada às moléculas de água por unidade de volume ocupado. O potencial osmótico é independente da natureza dos solutos. Os solutos dissolvidos ,diminuem o potencial osmótico relativamente ao valor da água pura. O potencial de pressão define o estado de turgidez ou plasmólise de uma célula e o valor zero é tomado para a água no estado padrão em espaço aberto. A gravidade depende da altura da água acima do nível de referência (nível médio da água do mar) e causa o movimento descendente da água. Absorção de água pelas raízes • A água é absorvida pela células da raiz da planta a favor do gradiente de potencial de água (osmose), posteriormente a água move-se no interior da raiz por gradiente de potencial osmótico ou de pressão (fluxo em massa). • Quando na endoderme a água é impedida de prosseguir pela banda de Caspary que impede a entrada de água via apoplasto e obriga a passagem através da membrana celular. Isto contribuí para uma entrada seletiva na raiz. Assim a partir da endoderme a água continua o seu percurso por simplasto ao invés da via apoplástica. Movimento de água entre células O movimento de água entre as células pode ocorrer através da camada bi lipídica ou então através de proteínas específicas, as aquoporinas. Nas células vegetais a pressão hidrostática também contribui para o movimento da água, ao contrário do que acontece nas células animais, em que o movimento de água se dá apenas à custa dos gradientes de concentração. Pequena alteração no volume da célula repercute grandes alterações na pressão de turgescência e consequentemente no potencial de água. Isto acontece à custa de pequenas alterações no potencial osmótico. Sais minerais • As plantas são autotróficas, necessitam de elementos considerados essenciais, para completarem seu ciclo. À medida que crescem, as plantas aumentam em biomassa e energia. O carbono e a energia são obtidos a partir da fotossíntese, enquanto que os nutrientes minerais são absorvidos a partir da solução do solo. • Os nutrientes minerais acumulam-se nos diferentes compartimentos celulares podendo atuar como reguladores do metabolismo. Podem ainda ser armazenados até o momento de serem incorporados ao metabolismo celular, quando potencialmente podem vir a integrar cerca de 105 tipos de moléculas orgânicas. Um elemento para ser considerado essencial deve satisfazer três critérios propostos por Arnon e Stout (1939): • Na ausência do elemento a planta não completa o seu ciclo de vida. • O elemento não pode ser substituído por nenhum outro. • O elemento deve estar diretamente envolvido no metabolismo da planta como constituinte de um composto essencial, ou ser necessário para a ação de um sistema enzimático. -Baseado nesses critérios, os seguintes elementos químicos são considerados essenciais para as plantas e, portanto nutrientes. - A separação entre macro e micronutrientes baseia-se apenas na concentração em que o elemento encontra-se na matéria seca das plantas. -Macronutrientes primários: N, P, K -Macronutrientes secundários: Ca, Mg, S -Micronutrientes: B, Co (leguminosas),Cu, Cl, Fe, Ni, Mn, Mo, Se e Zn Os Macronutrientes são os elementos que a planta necessita em quantidades elevadas, e os Micronutrientes em quantidade muito pequena. MACRONUTRIENTES Elementos são tomados do ar (CO2 e oxigênio) e da água (H2O). MICRONUTRIENTES Atuam na formação de reações fundamentais ao crescimento, bem como auxiliam a fotossíntese. Alguns se concentram mais nas raízes (zinco) e outros na parte aérea (ferro). Mesmo que em quantidade muito pequena, são fundamentais para o bom desenvolvimento da planta. Micronutrientes Boro: auxilia na síntese de enzimas, transporte de glicose e divisão celular. Cobre: indispensável na fotossíntese, produção de sementes e paredes celulares. Ferro: necessário na fotossíntese e funções associadas as enzimas. Molibdênio: auxilia na produção de aminoácidos. Manganês: indispensável na produção das estruturas celulares responsáveis pela fotossíntese, os cloroplastos. Zinco: auxilia na síntese de diversas enzimas e transmissão do material genético. Níquel: metaboliza o nitrogênio e estabiliza os níveis de ureia na planta. Cobalto: auxilia na síntese da vitamina B12 e acelera o processo de crescimento de raízes. Cloro: participa da fotossíntese e controle em meio hipotônicos e hipertônicos. Macronutrientes • Carbono: responsável pela formação de moléculas orgânicas, auxiliando na reserva de energias no vegetal. Hidrogênio: proveniente da água auxilia na composição das biomoléculas. Oxigênio: utilizando na respiração celular, esse processo transforma os açucares provenientes do processo de fotossíntese em energia. Nitrogênio: indispensável para o desenvolvimento proteico, a sua falta acarreta a má formação celular, como por exemplo, frutas atrofiadas. Fósforo: além da importante na formação da maioria das estruturas celulares da planta (crescimento, floração e formação das sementes), o fósforo cumpre o papel vital de converter a energia solar em energia química, possibilitando assim o processo de fotossíntese. Potássio: auxilia na manutenção dos níveis hídricos da planta de acordo com a água disponível, em especial em períodos de seca. Cálcio: auxilia no transporte de nutrientes e na síntese de enzimas. Magnésio: presente na composição da clorofila auxilia na síntese de algumas enzimas. Enxofre: fundamental na composição celular dos cloroplastos. • A presença de todos esses minerais no solo é muito difícil, a maioria dos terrenos tende a apresentar algumas deficiências de minerais, sendo necessária a aplicação de fertilizantes. Vale ressaltar que essa aplicação de fertilizantes deve ocorrer sempre com supervisão de um agrônomo, pois solos saturados de minerais tendem a prejudicar no crescimento da planta, acarretando até mesmo à morte da cultura. Processo denominado seca fisiológica. Curiosidades: • ZINCO – Percussor do “AIA” (Alpha Indol Acético) Aminoácido de crescimento (Regulador vegetativo) • NIPHOKAM 108 – Conjunto de MACROS PRIMÁRIOS (NPK), MACROS SECUNDÁRIOS (S, Ca, Mg) + MICROS e os 22 Aminoácidos proteicos. A vantagem do NIPHOKAM que com a formulação completa estimula a planta a produzir seus próprios aminoácidos e quanto aos aminoácidos terem a sua extração na “proteína” por processo de Hidrólise Enzimática (HE) e não ácida, sendo que desta forma os aminoácidos são extraídos de forma inteira e na Hidrólise ácida os mesmos e desta forma o planta lê como “N” os aminoácidos quebrados. MANGANÊS – Está ligado diretamente à fotossíntese, essencial para o desenvolvimento vegetativo. • Q. Mn 11 – Maior concentração de Mn, com a maioria das fontes em CLORETOS, trazendo uma resposta mais rápida. • Q. Znitro – Maior concentração em Zn, com a maioria das fontes em Cloreto, indicado onde a carência é maior em Zn. • Q. Florada – Produto com aminoácido especifico para aumento de pegamento de flores, diminuindo a queda. contem Ca e B. • Q. k-40 – Produto a base de Cloreto de Potássio, que visa aumentar o peso de grãos , aplicar na fase de enchimento de grãos. Aumenta o enchimento de grãos devido ao fato de ser íon carregador, ou seja carreia os nutrientes da folha para o grão na fase de enchimento. Também auxilia na tolerância a doenças, e atrai percevejos. O seu N, visa acelera a penetração na planta. FONTES DE MATÉRIAS PRIMAS • CLORETOS – Absorção mais rápida, menor dosagem devido ao maior aproveitamento. Indicados onde há necessidade de respostas mais rápidas, quando as deficiências são visuais ou ocultas (fome oculta) ou onde é preciso impressionar pelo resultado visual. • SULFATOS – Absorção mais lenta, de forma gradativa. Deve-se usar doses maiores com relação aos cloretos. VANTAGEM: Dificilmente causam clorose (Fitotoxidade) nas aplicações com doses maiores. QUELATIZAÇÃO • Consiste em envolver cargas positivas de forma que não venham a reagir com outras cargas negativas, pois uma vez havendo reação antes da absorção, não há o aproveitamento do nutriente. Os quelatos envolvem as cargas positivas (Cátions) e no momento de contato com a planta, quebra-se o quelato, havendo o aproveitamento somente do nutriente em sua forma original. • CARGAS POSITIVAS (CÁTIONS) Ca, Mg, Zn, Mn, Cu, Fé, Co, K, N (NH4). • CARGAS NEGATIVAS (ÂNIONS) S, P, B, N, Mo. Ex: CaB • MOLIBDÊNIO NITROGENASE – “Mo” via semente transforma “N” aproveitável pela planta VANTAGEM: A planta ganha de 20 a 30 dias de aproveitamento de “N”, não precisando esperar a formação de área foliar para aplicação. REDUTASE DE NITRATO – “Mo” via folha. • COBALTO Está ligado à “LEGHMOGLOBINA” do rhisóbium, percussor da vitamina B12 aumentando a vida útil do rhisóbium, fazendo com que forneça “N” para a planta por mais tempo. Cobalto tem maior resultado via semente, pois via folha é praticamente imóvel, não havendo a redistribuição para as folhas novas. OBS: A soja precisa de mais “N” do que o milho (gr/alq) comparando-se a produção potencial. • FOSFITO (Fosfito de Potássio) Têm a função de promover a formação de FENÓIS e QUENOMAS (FITOALEXINAS), Organismos capazes de estimular os mecanismos de defesa das plantas. • LEI DOS MÍNIMOS: A produção está diretamente ligada à quantidade do menor nutriente à disposição da planta. • LEI DOS MÁXIMOS: Para cada fase do desenvolvimento do vegetal, há um nutriente que é absorvido em maiores proporções. FASE VEGETATIVA Mo, MN, ZN, B e Aminoácidos. • Formação de raízes e folhas • Preparação para o florescimento • Destinar energia para o enchimento de grãos / frutos • Aproveitamento de Nitrogênio e Fósforo Fonte: • PORTAL EDUCAÇÃO - Cursos Online : Mais de 1000 cursos online com certificado http://www.portaleducacao.com.br/biologia/artigos/49519/nutricao-mineral-em-plantas- macronutrientes-e-micronutrientes#ixzz3iM65fh2x Bibliografia básica: • CHAMPE, P. C.; HARVEY, R. A. Bioquímica ilustrada. Porto Alegre: Artes Médicas, 1996. • CISTERNAS, Jose Raul. Fundamentos de bioquímica experimental. 2. ed. Sao Paulo:Atheneu, 2001. • CONN, E. E. Introdução à bioquímica. São Paulo: Edgard Blücher, 1980. • LEHNINGER, A. L. Bioquímica. São Paulo: Edgard Blücher Ltda, 1976. • ______. Lehninger: princípios de bioquímica. 3. ed. São Paulo: Editora Sarvier, 2002. • MARZZOCO, A.; TORRES, B. B. Bioquímica básica. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara- • Koogan, 1999. • STRYER, L. Bioquímica. Rio de Janeiro: Guanabara-Koogan, 1996. • VOET, D. Fundamentos de bioquímica. Porto Alegre: ARTMED. 2002. • Bibliografia complementar: • BENNET, T. P.; FRIEDEN, E. Tópicos modernos de bioquímica. São Paulo: Edgard Blücher, 1987. • BOBBIO, P. A.; BOBBIO, F. O. Química de alimentos. 3. ed. São Paulo: Varela, 1997. • MURRAY, R. K. Bioquímica. São Paulo: Harper. 1998. • SMITH, E. L.; LEHMAN, I. R. Bioquímica: aspectos gerais. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan., 1995. OBRIGADA!!!!
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