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Anatomia e morfologia vegetal aplicada I e II Profª Haline Santiago Características gerais da célula vegetal e suas inclusões 2 3 membrana nuclear delimitando o núcleo e separando-o do citoplasma As células eucariontes (possuem carioteca) A parede celular envolve membrana plasmática que envolve o núcleo 4 • Parede celular • Vacúolos Componentes exclusivos da célula vegetal • Estrutura permeável à água e a algumas outras substâncias; • Prevenção da ruptura da membrana plasmática; • Contenção de enzimas relacionadas a vários processos metabólicos; • Atuação na defesa contra bactérias e fungos; • Participa de vários processos metabólicos; • Podem ser especializados como compartimentos de armazenagem dinâmicos; • Microvacúolos contendo proteínas, conhecidas como grãos de aleurona; • Vacúolos presentes em pétalas de muitas flores se encontram pigmentos hidrossolúveis, o que confere a elas a sua coloração 5 • Plastídios e cloroplastos Componentes exclusivos da célula vegetal • Cloroplastos, cromoplastos e leucoplastos; • Cloroplastos contêm pigmentos do grupo das clorofilas; • Cloroplastos estão presentes em todas as partes verdes da planta; 6 • Membrana plasmática • Citoplasma Componentes exclusivos da célula vegetal • Semipermeável e seletiva; • Controla a entrada e a saída de água e de outras substâncias para o interior da célula; • Posicionada internamente à parede celular envolvendo o citoplasma; • Transmite sinais hormonais regulando o crescimento e a diferenciação da célula; • Matriz fluída em que se encontram o núcleo e as organelas; • Realização de diferentes reações do metabolismo vegetal; • Acúmulo de substâncias resultantes do metabolismo primário e secundário da planta. 7 • Microcorpos Componentes exclusivos da célula vegetal • Importantes sítios de utilização de oxigênio; • Citoesqueleto • Presente em todas as células vegetais; • Formam uma rede de elementos protéicos; • Encontrada no citossol e no núcleo. 8 • Complexo de Golgi • Mitocôndrias • Ribossomos Componentes exclusivos da célula vegetal • Associado à síntese dos compostos não celulósicos da parede celular (pectinas e hemiceluloses) para as células vegetais; • São as organelas plasmáticas responsáveis pela respiração aeróbica celular. • São responsáveis pela síntese proteica; Mitocôndria Complexo de Golgi Ribossomos 9 Componentes exclusivos da célula vegetal • Retículo Endoplasmático • Está incluso no citoplasma, próximo à membrana plasmática; • Permea toda a célula, e também junto ao núcleo; • Associado à comunicação celular, contribuindo para a distribuição das substâncias; • Núcleo • Maior parte da informação genética da célula; • Determina, por meio dos ácidos nucleicos, quais proteínas devem ser produzidas e quando isso deve acontecer; • Regulação de todo o metabolismo celular. Núcleo Reticulo endoplasmático • Grãos de amido; • Grãos de aleurona; • Inulina; • Gotículas de óleo fixo e essencial 10 A importância das inclusões celulares orgânicas • As plantas são capazes de produzir diferentes substâncias por meio de seu metabolismo vegetal; • Entre elas, algumas são armazenadas exclusivamente nos vacúolos, sendo exemplos as antocianinas e inulinas; • Enquanto outras substâncias podem ser reservadas em plastídios especializados, como os amiloplastos. 11 Inclusões celulares orgânicas: 12 O vacúolo da célula vegetal pode acumular uma variedade de macromoléculas; » Armazenamento de proteínas em sementes (feijão, lentilha, ervilha, grão de bico etc.); » Acido málico na maçã, o ácido cítrico no limão e o ácido oxálico nas frutas azedas. » Pigmentos, coumarinas, proteínas, taninos, aminoácidos; » Alcaloides (como a morfina e a cafeína); » Glúcidos, como a glucose e a frutose (presentes em diversos frutos); Inclusões celulares orgânicas: 13 Substâncias orgânicas armazenadas nas células vegetais são responsáveis por: » Propriedades terapêuticas das plantas medicinais; » Valor nutricional das plantas: amido » Mecanismos de defesa da própria planta- efeitos urticantes em seres humanos. Amido 14 Por meio da fotossíntese, os cloroplastos formam e acumulam amido » O amido é armazenado em plastídios especializados (amiloplastos) ou no interior de vacúolos celulares; » Os amiloplastos: são encontrados em caules subterrâneos, raízes tuberculosas, tubérculos e sementes; » Os amiloplastos são polimórficos, por assumirem diferentes formas, de acordo com o número e o volume dos grãos de amido acumulados em seu interior; » Os amiloplastos podem ser classificados em: lenticulares, piriformes, cónicos ou poligonais. Amido Por meio da fotossíntese, os cloroplastos formam e acumulam amido; » O amido se acumula em torno de um ponto central, sendo chamado de hilo; » O amido ocupa todo o interior do plasto, sendo observadas estrias mais ou menos concêntricas; » Sendo o resultado do depósito de dois tipos de polissacarídeos, como a amilose e a amilopectina; 15 Amilose: Polímero linear solúvel em água quente; Amilopectina é um polímero ramificado e insolúvel; Inulina 16 • É largamente encontrado na natureza; • Funciona como carboidrato de reserva em muitas plantas; • Garante a sobrevivência de plantas de regiões frias e moderadamente frias; • Durante o inverno ocorre a hidrólise da inulina endógena, fornecendo energia para o vegetal. É um glucídio de reserva que se acumula em órgãos subterrâneos, principalmente nas plantas da família das Compostas e das Campanuláceas; chicória, cebola, aspargos Aleurona 17 • Deposição de proteínas nesses tecidos levam a formação de Aleurona em grãos; • As células das sementes são reidratadas na germinação, fazendo com que os grãos de aleurona aumentem de volume e se dissolvam; • Revertendo o processo visto na maturação e auxiliando no desenvolvimento do embrião vegetal. • Durante a fase de maturação de algumas sementes de vegetais, a desidratação dos tecidos leva à fragmentação dos vacúolos; • Formação de vacúolos menores e em maior número, nos quais são depositadas substâncias de reserva; Óleos fixos e essenciais 18 • Destacam-se, por seu interesse terapêutico e nutricional; • As estruturas especializadas no armazenamento e na secreção de óleos são denominadas aparelhos secretores; Aparelhos secretores: • São estruturas geralmente como tricomas ou pêlos glandulares; • Células modificadas do parênquima em canais e bolsas secretoras Tricomas 19 Óleos fixos 20 • São compostos lipídicos simples; • Formados por ácidos graxos e álcool; • Geralmente são líquidos em temperatura ambiente; • Podem ser saturados, como o óleo de coco; • Mono (oliva e amendoim) ou polinsaturados, como os óleos de soja, amêndoa e girassol. Óleos essenciais 21 • São compostos por terpenos de baixo peso molecular; • São misturas complexas de substâncias voláteis, lipofílicas, geralmente odoríferas e líquidas; • Volatilidade: plantas produtoras de óleos essenciais são conhecidas como aromáticas; • Podem ser encontrados em diferentes órgãos vegetais de diferentes espécies, gêneros e famílias de plantas. • Possuem diversas ações, entre elas, atrair agentes polinizadores e repelir insetos; • O interesse pelos óleos essenciais está no seu vasto uso na alimentação, na indústria cosmética, aromaterapia e medicina. • Sua ação terapêutica é conhecida em diversas plantas medicinais. Óleo essencial (óleo volátil) x Óleo vegetal (óleo fixo) 22 Importância das inclusões celulares inorgânicas Oxalato de cálcio, Carbonato de cálcio 23 • As células vegetais produzem substâncias orgânicas e inorgânicas; • Substâncias inorgânicas: Oxalato de cálcio e o carbonato de cálcio; • No vacúolo da célula vegetal, o ácido oxálico pode formar oxalatos de sódio e potássio (solúveis), ou oxalatos cristalinos, insolúveis, na presença de cátions iônicos como cálcio, magnésio, bário ou estrôncio 24 Formação de cristais de oxalato de cálcio: 25 • Biomineralização; Processotipicamente vegetal, que ocorre em muitas espécies (folhas de begónia, rícino, cebola etc.). • Em células de maiores dimensões, chamadas de cristalíferas, que se encontram dispersas no parênquima e nos tecidos condutores. Formação de cristais de oxalato de cálcio: 26 • A forma de apresentação desses cristais é bastante diversificada; • Os cristais variam de acordo com a espécie, o grau de hidratação e as condições de cristalização; • São exemplos os cristais prismáticos, encontrados nas escamas externas do bulbo da cebola; os cristais em agulha ou ráfides, encontrados no pericarpo da banana e nas folhas do Aloe vera; • Ainda existem os cristais em pirâmide ou drusas, encontrados nas folhas de Nerium oleander e no caule de Humulus lupulus. 27 Anatomia, morfologia e exemplos de drogas: RAIZ 28 Raízes: depósito de ativos de interesse medicinal 29 » Muitas substâncias orgânicas se acumulam em raízes, o que confere a essas raízes suas propriedades específicas; » Raizeiros- uso medicinal de raízes*, garrafadas; » A raíz pode ser descrita como uma estrutura axial relativamente simples; 30 PRIMÁRIA SECUNDÁRIA RAIZ • Sua formação é resultado do desenvolvimento do meristema apical da raiz do embrião; • Geralmente mais finas em formações ao seu redor, nas plantas gimnospermas e dicotiledôneas; • O que constitui um sistema radicular pivotante, com a raiz primária como “Raiz principal” Funções das raízes: 31 » Fixação da planta ao solo; » Absorção; » Reserva e condução de água e nutrientes, considerando a seiva bruta e a elaborada; » As raízes vegetais são adaptáveis e especializadas aos ambientes de acordo com as necessidades das espécies; » O que resulta em uma variedade de tipos morfológicos e de compostos acumulados nesses órgãos. Raiz (estrutura morfológica e anatômica): 32 » As raízes das plantas, diferentemente dos caules, não apresentam folhas, nós e entrenós; » As raízes podem ser divididas em dois tipos fundamentais: SISTEMA PIVOANTE (AXIAL) SISTEMA FASCICULADO RAIZ • Raiz principal • Originada da radícula do embrião (raiz primária); • Penetra perpendicularmente ao solo; • Acompanhada de raízes secundárias; • Externamente: coifa, zona lisa ou de crescimento, zona pilífera e zona de ramificação. • formada por numerosas raízes finas e de mesmo tamanho Raiz (estrutura interna): 33 » Está organizada em sistema dérmico ou de revestimento; » Sistema fundamental ou de preenchimento; » Sistema vascular ou condutor; » Em todas as raízes, limitando externamente o sistema vascular, encontra-se o periciclo; » Periciclo: que é o tecido responsável pela origem das raízes laterais; Anatomia, morfologia e exemplos de drogas: CAULE 34 No caule, ativos de interesse se apresentam: 35 » Resinas, óleos e demais compostos presentes nos tecidos de revestimento de caules e troncos; » Muitas drogas vegetais se derivam de “cascas”, ou mesmo de estruturas completas de caules; » O caule é o órgão responsável por sustentar as folhas e as estruturas de reprodução, fazendo a conexão entre esses órgãos e as raízes; » Sua estrutura com tecidos vasculares, de sustentação e estruturais, permite que várias substâncias sejam acumuladas nos vacúolos celulares; » Ou em estruturas secretoras, como é o caso dos óleos essenciais; Ex. de planta aromática cujo ativo de interesse está no caule é a canela, cujas cascas são utilizadas tradicionalmente na culinária e na medicina há muitos séculos 36 Caule (estrutura morfológica e anatômica): 37 » A organização básica do caule pode ser observada pelas regiões de inserção das folhas; » Regiões de iserções das folhas: nós, intercaladas pelas regiões entre dois nós consecutivos, conhecidas consequentemente como “entrenós”; » Acima do ponto de inserção de cada folha podemos observar as gemas; » Gemas localizadas nas axilas foliares: gemas axilares ou laterais; » A gema que se encontra na porção terminal do caule é chamada de gema apical; » Gema apical é formada por meristema, primórdios foliares e gemas axilares em desenvolvimento Caule (organização interna): 38 » Apresenta três sistemas: dérmico ou de revestimento, fundamental e vascular ou condutor; » Está representado pela epiderme na estrutura primária da planta; » A epiderme pode ser substituída pela periderme como resultado da atividade do felogênio; » Meristema que produz súber (mais externo) e feloderme (mais interno). Sistema dérmico (ou de revestimento) Caule (sistema fundamental): 39 » Pode ser organizado em córtex (entre a epiderme e o sistema vascular); » Medula (porção central do órgão, interno ao sistema vascular); » Regiões formadas por parênquima, colênquima e esclerênquima. » Diferente do que acontece na raiz, o sistema vascular do caule está organizado em feixes, mas também apresenta periciclo como seu limite externo, xilema, mais próximo à região central e floema seguido por procâmbio (tecido meristemático formador do sistema vascular primário). Anatomia, morfologia e exemplos de drogas: FOLHAS 40 Folhas: 41 » É uma das estruturas vegetais mais interessantes e especializadas; » É formada por diferentes tecidos vegetais, como os tecidos da epiderme, o parênquima clorofiliano e demais tecidos de preenchimento, além de tecidos vasculares, que lhe conferem as nervuras; » As folhas estão diretamente relacionadas à fotossíntese: por isso o grande número de cloroplastos em suas células; » Estão relacionadas à respiração celular; » Trocas gasosas; » Controle da perda de água para o ambiente; » O que faz com que essas estruturas vegetais sejam altamente desenvolvidas e especializadas de acordo com as necessidades de cada espécie; Folhas: 42 » A reserva de substâncias de interesse medicinal também está presente nas folhas de muitas plantas medicinais; » Tanto na forma de óleos essenciais nas plantas aromáticas como erva-cidreira, alecrim, manjericão; » Quanto em outros componentes metabólicos de interesse. Folha (estrutura morfológica e anatômica): 43 » As folhas representam, para a maioria das espécies vegetais, as estruturas mais especializadas para a fotossíntese; » Elas se caracterizam por serem, geralmente, achatadas; » Deixam o tecido clorofiliano próximo à superfície,facilitando sua interação com a luz. » A análise externa da morfologia foliar é bastante delicada; » Já que as folhas apresentam uma grande variedade de formas e tamanhos; » O que origina uma classificação relacionada às suas características morfológicas que pode ser utilizada na identificação de grupos e de espécies; Folha (organização interna): 44 » A organização interna das folhas apresenta os mesmos sistemas que a raiz e o caule: » Sistemas: sistema dérmico ou de revestimento (epiderme); sistema fundamental ou de preenchimento e sistema vascular ou de condução (feixes vasculares); » Na epiderme das folhas encontram-se estruturas características chamadas de estômatos; » Estômatos: formados por células epidérmicas especializadas em trocas gasosas » Estômatos: muito importantes no processo de fotossíntese. Folha (organização interna): 45 » Uma característica marcante das folhas é a presença de tecido clorofiliano no sistema fundamental em toda a extensão da lâmina foliar; » O sistema vascular da folha, geralmente, pode ser observado com uma nervura principal e várias nervuras de menor porte ao longo do mesofilo; » Nervuras: são os feixes de xilema e floema; » Feixes de Xilema e Floema: responsáveis pelo transporte de seivas nesta estrutura vegetal; • Existem espécies em que a parte utilizada para fabricação da droga vegetal seja a flor; • Ex.: rosa branca, calêndula, camomila, etc. • Uma flor muito conhecida e utilizada no Brasil é a Arnica montana L. obtida a partir de seus capítulos florais secos, inteiros ou parcialmente fragmentados. • Segundo a descrição farmacopeica, as flores da arnica estão agrupadas em inflorescências do tipo capítulo, de coloração amarelo-alaranjada.48 FLOR Flor (anatomia e morfologia): 49 » A flor é uma das estruturas mais complexas das plantas; » Pode ser considerada um ramo altamente modificado que apresenta apêndices especializados (folhas metamorfoseadas); » Constituição básica da flor é formada por: haste, pedicelo, geralmente apresentando uma porção dilatada terminal, conhecida como receptáculo; » As flores podem ser divididas em três principais conjuntos de órgãos apendiculares: • Perianto (apêndices externos de proteção e/ou atração de polinizadores); • Androceu • Gineceu Receptáculo: parte da qual emergem os apêndices modificados em sépalas, pétalas, estames e carpelos; Flor (anatomia e morfologia): 50 » O perianto pode se apresentar em duas partes: o cálice (conjunto de peças mais externas, denominadas sépalas, frequentemente verdes e de aspecto mais folioso) e a corola (conjunto de pétalas, frequentemente coloridas). » O androceu é o conjunto de estames da flor (geralmente apresentados em antera e filete), responsáveis pela produção de esporos, mas, em algumas espécies, parte dos estames se modifica em nectários para atrair insetos; » O gineceu é formado pelo conjunto de carpelos da flor, que pode ser só um (gineceu unicarpelar) ou vários (gineceu pluricarpelar); » O carpelo é formado por estigma, estilete e ovário. Perianto Cálice: sépalas Filete Antera Androceu: Estames Corola: pétalas Ovário Estilete Estigma Gineceu: Carpelo (pistilos) 51 Fruto (anatomia e morfologia): 52 » Também são partes das plantas em que geralmente podem ser encontrados ativos de interesse; » Um exemplo é a planta conhecida como Anis-estrelado: Illicium verum; » Cuja droga é constituída pelos frutos secos, contendo, no mínimo, 7,0% de óleo volátil, com, no mínimo, 80% de anetol; » As características organolépticas do anis são bastante conhecidas e utilizadas popularmente; » Seu pericarpo possui odor aromático agradável e sabor doce e anisado; » A descrição macroscópica do fruto justifica seu nome popular “anis – estrelado”, Fruto (anatomia e morfologia): 53 » Os frutos são estruturas que apresentam uma grande variação em sua origem e em suas características morfológicas; » Geralmente, usa-se o termo “fruto” como a estrutura resultante do amadurecimento e do desenvolvimento do ovário floral; » Porém, vale lembrar que há frutos que provêm somente do ovário da flor; » E outros que envolvem em sua origem outras partes florais, como o receptáculo, sépalas, pétalas, estames, pedúnculo e eixo da inflorescência. Fruto (anatomia e morfologia): 54 » O fruto é composto basicamente de duas partes: O pericarpo e a semente; » Alguns frutos mantêm no seu interior a umidade necessária para o desenvolvimento da semente; » Liberando água dos pêlos da superfície interna do pericarpo; » Outros desenvolvem tecido parenquimático internamente no pericarpo, formando uma estrutura almofadada; » Estrutura almofadada: protege a semente em desenvolvimento na cavidade do fruto 55 Sementes (anatomia e morfologia): 56 » São estruturas vegetais em que por vezes se acumulam ativos de interesse, dentre elas podemos citar a erva-doce, a pimenta do reino; » Exemplo descrito em farmacopeia da planta Paullinia cupana Kunth também conhecida popularmente como guaraná; » Macroscopicamente a semente pela qual é obtida a droga se apresenta globosa, dois grandes cotilédones carnosos, espessos e firmes, desiguais, plano-convexos e de coloração castanho-escuro, o que facilita a sua identificação. a droga vegetal é constituída pelas sementes, contendo, no mínimo, 5% de metilxantinas, calculadas como cafeína e, no mínimo, 4% de taninos. Sementes (anatomia e morfologia): 57 Semente (estrutura morfológica e anatômica): » A semente pode ser compreendida como a unidade reprodutiva das espermatófitas (gimnospermas e angiospermas). Ela é formada pelo conjunto de: » Um esporófito jovem – o embrião; » Um tecido de reserva alimentar – o endosperma; » Um envoltório protetor. » O termo “gimnosperma ”significa “semente nua”: as sementes não ficam protegidas no interior de um carpelo, como nas angiospermas, elas ficam expostas sobre esporófilos, escamas ou estruturas equivalentes. » Já nas angiospermas a semente se encontra protegida pelo carpelo, geralmente dispondo-se no interior dos frutos. Sementes (anatomia e morfologia): 58 » Como as sementes são estruturas muito importantes para a dispersão das plantas, podem ser observados diversos apêndices e estruturas especiais que se desenvolvem nas sementes a partir do óvulo; » A forma das sementes depende do tipo de óvulo e de variações no desenvolvimento, o que confere a essa estrutura diferenças bastante peculiares entre espécies; » Exemplo: presença de um único cotilédone no caso das sementes de monocotiledôneas e dois cotilédones no caso de sementes de dicotiledôneas » Além dessas diferenças, é importante notar que as sementes também são estruturas de reserva de diversas substâncias, sendo de extrema importância sua identificação morfológica e anatômica.
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