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TRANSPORTE NO FLOEMA - As primeiras plantas habitavam o ambiente aquático -As plantas iniciaram o processo de exploração de regiões com menos disponibilidade de água (Terra!!) - Por pressão do ambiente, as plantas desenvolveram raízes (absorver água e nutrientes minerais e sustentação da planta) e folhas (absorver a luz e efetuar as trocas gasosas - entrada de CO2, saída de vapor de H2O e O2 da folha). - Com a especialização de algumas células da planta para formar os diferentes órgãos (folhas, raízes etc), houve um distanciamento entre as raízes e as folhas. -As folhas são órgãos fontes de fotoassimilados e fitormônios - As raízes são órgãos drenos de fotoassimilados e, ainda, são unidades de absorção de água, nutrientes minerais e produtoras de fitormônios - Necessidade da planta de tecidos especializados em transporte. • Existem 2 rotas a longa distância: - Xilema É o tecido vegetal que transporta água, nutrientes minerais e alguns fitormônios do sistema radicular para a parte aérea da planta. Está localizado na parte interior - Floema É o tecido vegetal que transloca os produtos produzidos pelo processo fotossintético (folhas maduras) para as áreas de crescimento (folhas novas, frutos em crescimento, raízes etc) e armazenamento (órgãos de reserva, como raízes etc). Ainda, o floema apresenta a função de redistribuição de água e vários outros compostos na planta. VISÃO GERAL O floema é originado da diferenciação de células do câmbio vascular em direção ao exterior. Pode ser de origem primária (protofloema) ou secundária É constituido por: 1) Elementos crivados: - Conjunto de células que conduzem os açúcares e materiais orgânicos através do corpo da planta. - Elementos crivados são células vivas altamente especializadas na translocação - Dividido em: Elemento de tubo crivado Celula crivada a) Elemento de tubo crivado: É a unidade dos elementos crivados - Com a maturidade, o elemento de tubo crivado apresenta algumas modificações como perder o núcleo; o tonoplasto, os microfilamentos, os microtúbulos, o aparelho de golgi e os ribossomos Os elementos maduros mantém mitocôndria, retículo endoplasmático Não possuem paredes lignificadas São os únicos envolvidos no transporte da seiva do floema Apresentam placas crivadas – Poros nas extremidades da parede, por onde as células individuais são unidas de forma longitudinal – formando o tubo crivado. b) Célula crivada: É o elemento de tubo crivado das gimnospermas É a unidade do floema 2) Células Companheiras - Cada elemento de tubo crivado está associado com uma ou mais células companheiras - Entre os elementos de tubo crivado e as células companheiras existem numerosas interconexões (plasmodesmos) que penetram na parede celular - Estas conexões mantêm uma relação funcional entre os elementos de tubo crivado e as células companheiras - Estas células companheiras possuem numerosas mitocôndrias que suprem de ATP os elementos de tubo crivado - As células companheiras formam uma “ponte” para o transporte de fotoassimilados das células maduras das folhas fontes para os elementos de tubo crivado 3) Existem outros conjuntos de células que acompanham o floema: - Células parenquimatosas - Fibras -Vasos laticíferos - extremamente importante em algumas espécies de plantas (cerca de 12.500 espécies, maioria dicotiledôneas). Nestes conjuntos de vasos circulam o látex, rico em pectinases, carboidratos, ácidos orgânicos, alcalóides, terpenos, resinas, borracha, enzimas proteolíticas (papaya) e alguns óleos combustíveis (sesquiterpenos). Função: sistema protetor da planta contra microrganismos e herbívoros e pode ter uma importante função nas relações hídricas. Exemplo clássico: seringueira!!! Dimensões dos poros: 1μm a 15μm IMPORTANTE: Somente o elemento de tubo crivado está envolvido diretamente na translocação da seiva do floema !!! INÍCIO DOS ESTUDOS COM O FLOEMA: - Anelamento: não afeta a transpiração transporte de açúcar é bloqueado açúcares acumulam na parte superior do tronco/ramo açúcares reduzem a concentração na parte inferior - Manson e Maskell: (1928) o açúcar é transportado na “casca” os elementos crivados são canais celulares que transportam o açúcar Transporte no floema e a prática do anelamento de caules e galhos Floema em caules e galhos: localizado mais externamente ao xilema Anelamento de um caule: Bloqueio do transporte no floema Acumulação de açucares na parte superior: redirecionamento da seiva do floema - Indução da floração - Indução do enraizamento Transporte no floema e a prática do anelamento de caules e galhos Floema em caules e galhos: localizado mais externamente ao xilema Anelamento de um caule: Bloqueio do transporte no floema Anelamento de um caule: Bloqueio do transporte no floema Acumulação de açucares na parte superior: redirecionamento da seiva do floema - Indução da floração - Indução do enraizamento - Indução da floração - Indução do enraizamento - Indução da floração - Indução do enraizamento Métodos de estudo do floema: Ferimentos - Uso de afídeos (pulgões) -Experimentos mais sofisticados: utilizaram o carbono marcado 14C (14CO2) Em caso de ferimento e outro tipo de estresse: - Deposição de proteína P e calose “selam” os elementos de tubo crivado danificado - Evitam o extravasamento da seiva do floema. - Para produzir a seiva do floema a planta “gasta’ muita energia - Proteína-P: encontrada em todas as dicotiledôneas e em algumas monocotiledôneas. - A proteina P é composta de duas partes (PP1 e PP2) que são sintetizadas nas células companheiras e transportadas via plasmodesmos - Tubos crivados: possuem alta pressão de turgescência - A longo prazo – ação de calose - O depósito de calose nos poros crivados “veda” eficientemente os danos no elemento de tubo crivado - Esse depósito é reversível 2.1. Tipos de células companheiras: A) Células companheiras ordinárias Estão associadas ao carregamento apoplástico (via parede celular) Possuem: Cloroplastos com tilacóides bem desenvolvidos Parede celular com superfície lisa Poucos plasmodesmos ligando as células vizinhas, exceto os elementos de tubo crivado B) Células de transferência Estão associadas ao carregamento apoplástico Invaginações da membrana / parede celular: - aumento da superfície de contato - aumento da transferência de solutos C) Células intermediárias Estão associadas ao carregamento simplástico (plasmodesmos) Apresenta numerosos plasmodesmos Apresenta numerosos vacúolos Cloroplastos com poucos tilacoides 3) Células parenquimatosas 4) Fibras 5) vasos laticíferos extremamente importante em algumas espécies de plantas (cerca de 12.500 espécies, maioria dicotiledôneas). - Padrões de translocação: A) Os fotoassimilados não são transportados exclusivamente em um sentido. B) A translocação no floema não é definida pela gravidade C) Os fotoassimilados são translocados das áreas de suprimento (fontes) para as áreas de metabolismo e armazenamento denominadas de drenos. I) UNIDADE FONTE: Qualquer órgão que exporta materiais: 1) folha madura - produz fotoassimilados em excesso 2) tubérculos em germinação - órgãos de reserva II) UNIDADE DRENO - Órgãos não fotossintéticos - Raízes, tubérculos em formação, frutos em desenvolvimento, folhas jovens Na parte aérea (tronco/ramo), uma dada folha está conectada via sistema vascular com outras folhas, diretamente acima ou abaixo dela ALTERAÇÃO NA ROTA DE TRANSLOCAÇÃO- Interferência na rota de translocação por ferimento ou poda, pode alterar os padrões de translocação -Folhas fontes superiores podem ser “forçadas” a translocar fotoassimilados para as raízes pela remoção das folhas inferiores. MATERIAIS TRANSLOCADOS NO FLOEMA - A água é a substância que é transportada em maior quantidade no floema - Os solutos estão dissolvidos na água, principalmente carboidratos - A sacarose é o carboidrato que é transportado em maior quantidade. - Nos Açúcares não-redutores: os grupos C=O (cetona) e H-C=O (aldeído) estão reduzidos a álcool (D-manitol) ou combinados com um grupo similar de outro açúcar, sendo menos reativos, por isso estão em maior quantidade no floema - O Nitrogênio somente é transportado na forma orgânica [aminoácidos e amidas, especialmente glutamato, aspartato (glutamina, asparagina)]. -A maioria dos fitormônios endógenos incluindo auxina, giberelinas, citocininas e ácidos abscísico têm sido encontrados no floema -Solutos inorgânicos: K+, Mg++, PO4--, Cl- -Em contraste, o NO3--, Ca++, SO4-- e o Fe++ são completamente EXCLUÍDOS do floema CARREGAMENTO DO FLOEMA -Carregamento: movimento dos produtos da fotossíntese (fotoassimilados) dos cloroplastos do mesófilo foliar até os elementos crivados das folhas maduras (folhas fontes) - Movimento (saida) de sacarose e outros solutos do órgão fonte para os órgãos dreno - Transporte a longa distância Fonte Dreno ATP NADPH CO2 Triose-P Ciclo Calvin sacarose Células vizinhas dos elementos crivados (+ concentrado em fotoassimilados) (células companheiras) Elemento de tubo crivado (+ concentrado em fotoassimilados) amido noite glucose dia cloroplasto citossol Rota simplástica ou apoplástica Transporte a curta distância A) Rota apoplastica (requer energia metabólica): Relacionadas com as células ordinárias ou células de transferência Transporte ativo: usa energia metabólica suprida na forma de ATP A. Transporte ativo primário: ATPase (bomba de prótons) B. Transporte ativo secundário: move o soluto contra o gradiente eletroquímico não diretamente utilizando o ATP, o soluto é transportado indiretamente pelo gradiente de prótons estabelecido pelo transporte ativo primário (ATPase). Ocorre predominantemente em plantas herbáceas Célula do mesófilo Célula companheira Elemento seiva do floema Célula do mesófilo Célula companheira Elemento seiva do floema Gradiente protônico fornece a energia para o transporte contra um gradiente de concentração. célula companheira + elemento de tubo crivado A sacarose aqui é mais concentrada ψs muito negativo (- 3,0MPa) (beterraba) células do mesófilo ψs = - 1,3 MPa (beterraba) Este fato indica que a sacarose é transportada contra o gradiente eletroquímico – transporte ativo!! B) Carregamento simplástico Exige a presença de plasmodesmos Relacionada com as células intermediárias (transporta rafinose e/ou estaquiose) Ocorre predominantemente em árvores e arbustos - Plantas que possuem plasmodesmos em elevada quantidade (carregamento simplástico): árvores, arbustos, videiras - Carregamento apoplástico: ocorre predominantemente em plantas herbáceas!!!! - Em regiões tropicais e subtropicais predominam as plantas que apresentam o carregamento simplástico. (↑ plasmodesmos) - Em climas áridos e regiões temperadas: carregamento apoplástico. Plasmodesmos em pequena quantidade. Justificativas: Fatores do ambiente (estresses) inibem a rota simplástica (transporte simplástico)!!! DESCARREGAMENTO DO FLOEMA - Descarregamento dos elementos crivados: os açúcares importados da folha fonte deixam os elementos crivados para as células do dreno - Transporte a curta distância: após descarregados, os açúcares são transportados para as células do dreno - Armazenamento e metabolismo: Os açúcares são armazenados e metabolizados nas células do dreno -Descarregamento simplástico: Não há células “receptoras”!! -Em sementes: A rota apoplástica é necessária. As conexões (plasmodesmos) não estão formados em tecidos jovens!! ( tecido maternal) - Importante: O transporte de soluto para o tecido do dreno depende de atividade metabólica!! FLOEMA Orgão Fonte Orgão Dreno Carregamento e Descarregamento do Floema Carregamento Descarregamento Célula companheira Células do mesófilo Apoplástico Apoplástico Simplástico FLOEMAFLOEMA Orgão Fonte Orgão Dreno Carregamento e Descarregamento do Floema Orgão Fonte Orgão Dreno Carregamento e Descarregamento do Floema Carregamento Descarregamento Carregamento Descarregamento Célula companheira Células do mesófilo Células do mesófilo ApoplásticoApoplástico ApoplásticoApoplástico SimplásticoSimplástico
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