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Fisiologia Vegetal: Água - Propriedades da água e Potencial Hídrico 1 💧 Fisiologia Vegetal: Água - Propriedades da água e Potencial Hídrico Importância da água para as plantas: Metabolismo (reações bioquímicas) • Fotossíntese X Transpiração • 97% da água absorvida é transpirada• Balanço de energia foliar • Nutrição mineral • Grande vacúolo (90% vol.) • Pressão de turgor positiva (expansão celular, trocas gasosas, translocação no floema, rigidez de plantas jovens, etc) A água sai pela folha para que o dióxido de carbono entre pelo processo de pressao de tugor Coesão: atração entre moléculas de água resistência à tensão Adesão: atração entre moléculas de água e superfícies sólidas O conjunto destas tres caracteristicas e chamada de capilaridade (Xilema e conducao de agua: Coesao faz as moleculas de agua se ligarem umas as outras e a Adesao explica a interacao da agua com as paredes dos elementos de vaso) Forças de capilaridade no mesófilo foliar impulsionam o transporte de água no xilema da planta Fisiologia Vegetal: Água - Propriedades da água e Potencial Hídrico 2 POTENCIAL HIDRICO Potencial químico: energia disponível em uma substância para realizar trabalho Potencial hídrico: Potencial químico da água. Difusão: fluxo causado pela diferença de concentração. Os fatores que ionfluenciam são uma menor massa, uma maior temperatura e um número de particulas maior →Assim, maior taxa de difusao Fisiologia Vegetal: Água - Propriedades da água e Potencial Hídrico 3 🌱 A agua NÃO é absorvida principalmenge pelas regiões maduras da raiz. A taxa transpiratoria da folha e controlada pela condutância estomatica e a condutância da camada limitrofe Durante o processo de redistribuicao hidráulica, as raízes de plantas transportam a água das camadas do solo com potencial hídrico menos negativo em direção as camadas do solo com potencial mais negativo Microbolhas que causam embolismo no xilema entram na corrente transpiratoria por meio das placas e perfuração presente nos elementos de vaso - FALSO Tensão superficial: energia necessária para aumentar a área de superfície gás-líquido Exercícios Fisiologia Vegetal: Água - Propriedades da água e Potencial Hídrico 4 Resolução Problema 1 Fisiologia Vegetal: Água - Propriedades da água e Potencial Hídrico 5 Fisiologia Vegetal: Água - Propriedades da água e Potencial Hídrico 6 Resolução Problema 2 Fisiologia Vegetal: Água - Propriedades da água e Potencial Hídrico 7 Como é o transporte de água ao longo do contínuo solo-planta- atmosfera e como o estresse hidrico afeta esse transporte de agua Esse transporte pode ser explicado pela pressao positiva e negativa e o potencial hidrico, assim com pela coesao-adesao. A agua se move do lugar com potencial hidrico menos negativo em direcao as camadas do solo com potencial mais negativo. Logo depois, a agua entra no corpo da planta atraves das celulas das raizes. A saida da agua pelos estomatos nas folhas, por meio da transpiracao, gera uma pressao para a agua subir pelo xilema. A coesa faz com que as mleculas de agua interajam de forma mais forte entre si, ja adesao faz com que as moleculas de agua interajam com as Fisiologia Vegetal: Água - Propriedades da água e Potencial Hídrico 8 paredes dos vasos de conducao. Por isso, bolhas dentro atrapalham o transporte da agua, atrapalhando a coesao e reduzindo a capacidade da coluna dagua resistir a Tensao. A agua chega a atmosfera por conta da transpiracao, quando ocorre a abertura dos estomatos para que o Co2 possa entrar no mesofilo da planta com o objetivo de relizara fotossintese. Estresse hídrico pode acarretar no fechamento dos estômatos o que pode influenciar no transporte de água por conta que prejudicará a pressão que faz a água subir pelo corpo da planta. Fisiologia Vegetal: FOTOSSÍNTESE 1 🍃 Fisiologia Vegetal: FOTOSSÍNTESE Fisiologia Vegetal: FOTOSSÍNTESE 2 A água sai e o CO2 entra por que a conduntancia estomatica do CO2 e maior do que a condutância estomatica da Água. A importância da fotossíntese se da pois ela fornece a energia que sustenta todas as teias troficas do planeta, controla a quimica do planeta e afeta os servicoes ecossitemicos. REAÇÕES LUMINOSAS Fisiologia Vegetal: FOTOSSÍNTESE 3 Fisiologia Vegetal: FOTOSSÍNTESE 4 O fotossistema consistem em um complexo antena e o centro de reação. No complexo antena existem pigmento acessórios que vao captar a luz e transferir energia entre vi por ressonância, então levar para o centro de reação, em que a clorofila A fara a transferência de elétrons. O fotossistema II recebe os elétrons e depois ocorre a transferência para o fotossistema I por cadeira transportadora de eletrons. O fotossitema II capta geralmente luz com o comprimento de onda na faixa dos 680 e o Fotossistema I capta luz com o comprimento de onda na faixa dos 700. A água é doador de eletron ATP SINTASE precisa de um gradiente de protons para fazer o ATP Esse processo ocorre na menbrana do tilacoide. E chamado de esquema Z de reação porque apresenta dois centros de reação (de cada fotossistema) ETAPA BIOQUÍMICA (REAÇÕES DE CARBOXILACAO) Ciclo de Calvin - ESTROMA O ciclo tem que rodar 6 vezes para produzir uma glicose, pois a RuBisCO deve ser regenerado e 5/6 para regenerar componentes do ciclo Produção de duas moléculas de 3-fosfoglicerato Fisiologia Vegetal: FOTOSSÍNTESE 5 FOTORESPIRACAO RuBisCO reage com o Oxigenio, alem da molecula de 3 Carbonos tambem produz duas moleculas de 2 carnobos. CO2 e O2 competem com o mesmo sitio ativo da RubisCO Em situacoes de maior temperatura o O2 tera vantagem sobre o CO2 Esse ciclo recupera 75 por cento do Carbono perdido com oxigenacao da RuBisCO Tambem utiliza mitocondria e Peroxissomo VANTAGEM: se tiver em um periodo de seca, os estomatos irao fechar, logo o CO2 nao entra e pode ocorrer o acumulo de moleculas isntaveis, assim a fotorespiracao utilizar essas moleulas instagens e produzirar as moleculas de 3 carbonos necessarias para a fotossintese Metabolismo C4 e CAM As duas adaptaces sempre buscam fazer com que a RuBisCO encontre altas concentracoes de CO e diminuem a competicao com outras moleculas. Como o metabolismo C4 difere do C3 em termos de eficiencia de uso da agua e taxa de fotorrespiracao. Qual e favorecido por climas frios e por que. Plantas C4 (gramineas) predominam climas quentes e secos, nelas ha a separacao espacial da fixacaodo carbono com o ciclo de calvin, assim minimizam fotorespiracao. As plantas CAM fazem essa separacao com o tempo dia e noite. C4: Esta etapa é realizada pela enzima PEP carboxilase, que não apresenta tendência para se ligar ao O2. O oxaloacetato é então convertido em uma molécula similar (malato), que pode ser transportada para o interior das células da bainha do feixe vascular. Dentro da bainha, o malato é quebrado, liberando uma molécula de CO2. o Co2 é então fixado pela rubisco e transformado em açúcares através do Ciclo de Calvin, exatamente como na fotossíntese C3 Fisiologia Vegetal: FOTOSSÍNTESE 6 CAM: À noite, plantas CAM abrem seus estômatos, permitindo a difusão do CO2 para o interior das folhas. Este CO2 é fixado em oxaloacetato pela PEP carboxilase (a mesma etapa usada pelas plantasC4) e a seguir convertido em malato ou outro tipo de ácido orgânico. O ácido orgânico é armazenado no interior de vacúolos até o dia seguinte. Na luz do dia, as plantas CAM não abrem seus estômatos, mas ainda podem fazer fotossíntese. Isto porque os ácidos orgânicos são transportados para fora dos vacúolos e quebrados para liberar CO2 que entra no ciclo de Calvin. Esta liberação controlada mantém uma alta concentração de CO2 ao redor da rubisco A MAIS FAVORECIDA POR CLIMAS FRIOS: Metabolismo C3 - nao precisa lidar com o aumento de temperatura, logo com a alta probabilidade de ocorrer fotorespiracao, evitando os maiores custo metabolicos de fazer uma rota cam e c4. USO MAIS EFICIENTE DA ÁGUA: A CAM, poisela fica com os estomatos fechados durante o dia, evitando a perda dagua por transpiracao. Fisiologia Vegetal: FOTOSSÍNTESE 7 COMO MEDIR A FOTOSSÍNTESE IRGA - MEDE A TRANSPIRACAO. A fotossintese bruta seria o ela produz sem contar o que ela consome (Se contar e a Anet ou fotossintese liquida) . O equipamento mede o que entra e o que sai, colocando a folha ( ou area da folha) em uma camara e controlando a concentracao do CO2 que entra e/ou da Agua. Fisiologia Vegetal: FOTOSSÍNTESE 8 🌱 Durante o Ciclo de Calvin a RubisCO realiza a carboxilacao de uma molecula de RIBULOSE-1,5-BIFOSFATO que resulta na formacao de duas moleculas de 3-FOSFOGLICERATO. Durante as reacoes luminosas da fotossintese, o fotossistema II realiza a fotolise da agua, que contribui para a formacao de um gradiente eletroquimico entre o interior do tilacoide e o estroma do cloroplasto Plantas commetabolismo fotossintetico CAM possuem anatomia do tipo KRANZ que permite a segregacao espacial entre a fixacao do CO2 e o sitio de acao da RuBisCO EXERCÍCIOS Fisiologia Vegetal: FOTOSSÍNTESE 9 Fisiologia do FLOEMA 1 🌳 Fisiologia do FLOEMA Velocidade menor do que xilema, mas supera, em muito, a difusão. CÉLULAS COMPANHEIRAS: Ordinária: Conexões citoplasmáticas (plasmodesmos) apenas com o elemento de tubo crivado. Muito gasto de Energia Transferência: Invaginações das paredes celulares do lado oposto ao elemento de tubo crivado. Essas invaginacoes aumentam a area de superficie e facilita a transferencia Intermediária: Plasmodesmos com outras células. Numerosos vacúolos pequenos. Assim, ocorre o transporte com todas as celulas ao redor de forma eficiente Plasmodesmos são uma forma passiva de transporte. PADRÕES DE TRANSLOCAÇÃO Geralmente FONTE sao os orgaos fotossintetizantes ou orgaos de armazenamento. E o DRENO sao orgaos nao fotossintetizantes ou orgaos de armazenamento. A intensidade do dreno depende da Atividade e do Volume. Alem disso, as rotas seguem padroes anatomicos de desenvolvimento em relacao a proximidade, conexao vascular e desenvolvimento do orgao. (CITOCININAS - ALTERARAM RELACAO FONTE/DRENO) MATERIAIS TRANSLOCADOS Sacarose é o principal açúcar transportado no floema Açucares são translocados na forma não-redutora Moleculas sinalizadoras tabem sao transportadas (Os sinais podem ser químicos (RNAs, proteínas, Hormônios, etc) ou físicos (mudanças de pressão). HIPÓTESE DO FLUXO DE MASSA Fisiologia do FLOEMA 2 Segundo a hipótese de Münch, a fonte de pressão é a osmose. Quando as células do floema nas folhas produzem açúcares por meio da fotossíntese, o conteúdo osmótico dentro das células do floema se torna mais concentrado do que o conteúdo osmótico nas células adjacentes do parênquima. Isso faz com que a água flua para dentro das células do floema, aumentando a pressão hidrostática na região da folha. Essa pressão hidrostática é transmitida para baixo, através do floema, em direção às áreas de menor pressão, como as raízes e os caules em crescimento. Essa pressão impulsiona a seiva do floema através dos tubos do floema, em direção às regiões de menor pressão. Essa teoria é conhecida como hipótese do fluxo de massa porque sugere que a seiva flui de maneira contínua, em uma direção, da fonte (folhas) para o dreno (raízes e outras áreas da planta). Essa teoria foi posteriormente refinada por outros pesquisadores e continua sendo uma das principais explicações para o transporte de seiva no floema das plantas. Pressuposto que a teoria do fluxo de massa deve ter: Poros das placas crivadas desobstruídos; Transporte bidirecional não-simultâneo; Não há grandes gastos de energia ao longo do caminho; Desenvolvimento de um Potencial Hisroestatico positivo, alto o suficiente para induzir o fluxo Fisiologia do FLOEMA 3 Mecanismos e descarregamento do floema Rota apoplastica: Celulas Compnheiras Ordinarias ou de Transferencia. Gasto de Energia. MODELO DE APRISIONAMENTO DE POLIMEROS (Uma forma passiva) Fisiologia do FLOEMA 4 Rota Simplastica: Células Intermediárias. Sem gasto de energia. Transporte pelos plasmodesmos. Fisiologia do FLOEMA 5 Fisiologia do FLOEMA 6 🌱 O Carregamento do floema em especies com células companheiras ordinarias NAO ocorrede forma passiva. A TRANSLOCAÇÃO de seiva do floema Naoocorre sempre na direcao das folhas para as raizes. O descarregamento do floema pode ocorrer de forma simplastica ou apoplastica. A intensidade do dreno de um determinado orgao depende de seu volume e de sua atividade.