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VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 126 Curso de Biologia moléculas. O movimento então as continua empurrando tubo acima, formando uma coluna contínua de água. A água para de subir no tubo capilar quando, a força de adesão, torna-se insuficiente para vencer o peso da coluna líquida. A altura que a coluna de líquido atinge depende do diâmetro da capilar. Quanto menor o diâmetro do tubo, mais alta a coluna de água subirá. E vice-versa. Isso acorre porque, quanto mais aumenta o diâmetro do tubo, menos moléculas de água aderem à parede em relação ao número de moléculas que há, naquele volume, para ser arrastadas para cima. Conhecendo-se o diâmetro de um tubo é possível calcular a altura que a coluna de água nele subirá como resultado das forças de capilaridade. Os cientistas calculam que, em um vaso xilemático com cerca de 30 a 50 micrômetros de diâmetro, o fenômeno da capilaridade é suficiente para elevar a coluna de água a pouco mais de 0,5 metro acima do nível do solo. Isso significa que a capilaridade sozinha não é suficiente para a ascensão da seiva bruta até a capa das árvores. Se uma das extremidades de um tubo fino for mergulhada em um recipiente com água, o líquido subirá espontaneamente pelo tubo até uma determinada altura. Esse fenômeno, conhecida como capilaridade, resulta das forças de adesão e de coesão da água. A altura que a coluna de água atinge depende do diâmetro do tubo: quanto mais fino, maior a capilaridade. Pressão positiva ou impulso da raiz As raízes de muitas plantas empurram a seiva bruta para cima, fenômeno conhecido como pressão positiva da raiz. Em certas plantas verificou-se que a pressão positiva da raiz é suficiente para elevar a coluna de água nos vasos xilemáticos a alguns metros de altura. A pressão da raiz é causada pela alta concentração de sais minerais no cilindro central. Os sais que penetram na raiz são continuamente bombeados para dentro do xilema e seu retomo ao córtex por difusão é dificultado pelas estrias de Caspary. A diferença de concentração salina entre o cilindro central e o córtex força a entrada de água por osmose, gerando a pressão que faz a seiva subir pelos vasos xilemáticos. Os cientistas descartam a possibilidade de a pressão positiva da raiz desempenhar um papel muito importante na ascensão da seiva bruta. Além de muitas árvores não apresentarem pressão positiva da raiz, o deslocamento da seiva por esse mecanismo é muito lento, insuficiente para explicar o movimento total de água nas árvores. Tensão-coesão de Dixon A teoria da tensão-coesão, também conhecida como teoria de Dixon, admite que a seiva bruta é puxada desde as raízes até as folhas como resultado da evaporação de água ocorrida nas células foliares. Esquema simplificado da tensão-coesão. O processo seria semelhante ao de sugar líquido através de um canudinho de refresco. A sucção de água exercida pelas folhas puxa a seiva para cima porque esta forma uma coluna líquida contínua dentro dos tubos xilemáticos. Nessa coluna, as moléculas de água se mantêm unidas por forças de coesão à base de pontes de hidrogênio. Ao perderem água por transpiração, as folhas sugam seiva do xilema e toda a coluna líquida se eleva desde a raiz. As raízes, então, absorvem água do solo. A coluna de seiva nos vasos xilemáticos é tensionada, de um lado, pela sucção das folhas, e de outro, pela força da gravidade. A coluna líquida não se rompe devido à coesão entre as moléculas de água. Os tubos xilemáticos, por sua vez, não entram em colapso graças aos reforços de lignina presentes em sua parede. Calcula-se que a tensão criada pela transpiração é suficiente para elevar uma coluna de água dentro de um vaso xilemático a cerca de 160 metros de altura (mais do que as plantas mais altas, com cera de 120 metros de altura). Condução da seiva elaborada Como vimos anteriormente, a água e os sais absorvidos do solo pelas raízes constituem a seiva bruta, que é transportada até as folhas através do xilema. Parte da água que chega às folhas é perdida por transpiração, parte é utilizada nos processos vitais das células, em particular a fotossíntese, e parte irá constituir, juntamente com as substâncias orgânicas fabricadas na folha e alguns sais, a seiva elaborada. Essa seiva é transportada pelo líber ou floema. Fluxo por massa ou fluxo por pressão de Münch Em 1927 o botânico alemão E. Münch propôs uma explicação bastante plausível para o transporte de seiva elaborada, VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 127 Curso de Biologia aceita até hoje. Segundo a hipótese de Münch, o transporte da seiva elaborada pelo floema resulta do desequilíbrio osmótico entre as duas extremidades dos vasos condutores. Para testar sua hipótese, Münch desenvolveu um modelo físico semelhante ao que descreveremos a seguir. Um tubo em forma de "U" cujas extremidades são conectadas a bolsas de membrana semipermeável. Na situação inicial, uma das bolsas deve conter uma solução de açúcar e a outra, água pura. Nessa condição, mergulham-se as bolsas na água pura. Estabelece-se osmose na bolsa que contém a solução de açúcar, uma vez que a concentração de solutos no interior da bolsa é maior que a do meio exterior. Através da membrana semipermeável ocorre passagem de água para dentro da bolsa. A pressão de entrada de água determina um fluxo líquido em direção à bolsa com água pura, arrastando moléculas de açúcar pelo tubo que comunica as duas bolsas. A analogia desse modelo com a planta viva é a seguinte: a bolsa com a solução de açúcar representa a extremidade do tubo crivado localizada na folha e a bolsa com água pura representa a extremidade do tubo crivado localizada na raiz ou em outro órgão consumidor de seiva elaborada. O tubo em forma de "U" representa os vasos liberianos. Na extremidade do tubo crivado localizada na folha, a pressão osmótica é relativamente elevada; isso porque os açúcares e outras substâncias orgânicas produzidas na fotossíntese foram bombeadas para o interior dos tubos crivados. Na extremidade do tubo crivado localizada na raiz ou outro órgão consumidor, a pressão osmótica é relativamente menor que na extremidade da folha; isso porque as substâncias orgânicas estão sempre sendo consumidas e sua concentração é baixa. De acordo com a hipótese de Münch, a pressão de entrada de água por osmose nos vasos liberianos da folha faz com que se estabeleça um fluxo de substâncias orgânicas pelos plasmodesmos dos tubos crivados. Anel de Malpighi Uma experiência clássica - a retirada do anel de Malpighi - demonstra o papel do floema na condução das substâncias orgânicas elaboradas nas folhas. Um anel da casca de um ramo é cortado e removido. A casca contém periderme, parênquima e floema, e se descola exatamente na região do câmbio vascular, um tecido frágil e delicado situado entre o floema (mais externo) e o xilema, que forma a madeira do ramo. A interrupção do floema provoca acúmulo de substâncias orgânicas na extremidade do ramo. Após algumas semanas da retirada do anel de Malpighi nota-se um engrossamento da região acima do corte, devido ao acúmulo da seiva elaborada. A retirada de um anel de Malpighi do tronco de uma árvore acaba por matá- la, em virtude da falta de substâncias orgânicas para a nutrição das raízes. Poderia até se pensar que o deslocamento de seiva elaborada ocorre pela ação da gravidade, uma vez que as folhas estão normalmente num plano elevado em relação à raiz. No entanto, em alguns casos, o deslocamento dessa seiva elaborada ocorre conta a força da gravidade, isto é, indo da raiz para os galhos (e não as folhas, como se verá adiante). Em plantas caducifólias (xerófitas e plantas de áreas temperadas), ocorre a perda de folhas na estação seca. Com isso, os ramos passam a estar com uma baixa concentração de açúcar,pois passam de zona produtora a zona consumidora de glicose. A raiz, que passa os períodos úmidos recebendo açúcar através exatamente da seiva elaborada, armazena parte desse açúcar na forma de amido (que é insolúvel e portanto não tem poder osmótico). Na seca, esse amido é convertido em glicose para manter a planta enquanto a fotossíntese está interrompida pela falta de folhas. O transporte de seiva elaborada então se inverte: a raiz passa a estar hipertônica com o açúcar proveniente da quebra do amido, e esse açúcar no floema atrai água por osmose, o que impulsiona a subida da seiva elaborada até os ramos, que estão hipotônicos por não mais terem folhas para fabricar glicose. VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 128 Curso de Biologia Exercícios Questões estilo múltipla escolha 1. (UNIFOR) Considere os seguintes processos em uma planta: I. realização de fotossíntese no parênquima foliar; II. transporte de substâncias através do xilema; III. armazenamento de substâncias orgânicas em células da raiz; IV. transporte de substâncias através do floema. A ordem na qual esses processos ocorrem, a partir da absorção de água e sais minerais do solo, é A) I → II → III → IV. B) I → III → IV → II. C) II → I → IV → III. D) III → II → I → IV. E) IV → III → II → I. 2. (UNIFOR) Considere a relação abaixo: I. O2 e CO2; II. nutrientes; III. excretas nitrogenados; IV. hormônios. A maioria dos vegetais e a maioria dos animais têm sistemas especializados para o transporte. Nos vegetais, porém, a função desses sistemas relaciona-se somente com A) I. B) II. C) I e II. D) II e III. E) II e IV. 3. (UNIFOR) Fornecendo-se CO2 com carbono radiativo a uma planta, os primeiros tecidos em que se pode detectar radiatividade nas substâncias orgânicas transportadas são os A) pelos absorventes. B) aerênquimas. C) vasos lactíferos. D) vasos lenhosos. E) vasos liberianos. 4. (UNIFOR) Considere os seguintes fenômenos: I. Gravidade; II. Capilaridade; III. Transpiração; IV. Pressão positiva na raiz. Estão envolvidos na subida da seiva, das raízes até as folhas, apenas: A) I e II. B) I e IV. C) II e III. D) I, III e IV. E) II, III e IV. 5. (UECE) O sistema de condução de qualquer ser vivo deve garantir a distribuição de nutrientes e a retirada de substâncias tóxicas das células dos tecidos de todo o organismo. Nos vegetais, a condução de seiva é feita por meio de vasos que se distribuem ao longo do corpo das traqueófitas. Pode-se afirmar corretamente que o transporte de seiva bruta nos vegetais vasculares ocorre devido à A) pressão negativa da raiz. B) plasmólise celular. C) capilaridade e à transpiração foliar. D) diminuição da transpiração no vegetal. 6. (UERN) Observe a figura. Após a retirada de um anel completo da casca de um tronco (anel de Malpighi), analise. I. A ascensão da seiva elaborada não será prejudicada, ao contrário do que ocorre com a seiva bruta. II. Ocorre acúmulo da seiva elaborada e formação de um tecido local. III. Ocorre acúmulo de seiva bruta e formação de um tecido local. IV. As raízes e as demais partes abaixo do corte deixarão de receber a seiva elaborada. V. A planta deixa de receber a seiva bruta e perde a fonte de obtenção de água e sais, morrendo. Estão corretas apenas as afirmativas A) II e IV. B) III e V. C) I, II e V. D) I, III e IV. 7. (UPE) Leia o texto a seguir: Insatisfeito com uma árvore na sua calçada, um sujeito decidiu matá-la sem deixar suspeitas, cometendo um crime ambiental por não ter solicitado autorização à prefeitura. Com um artefato cortante, retirou um anel completo da casca, conforme mostra a figura a seguir. Entretanto, um morador do bairro, ao perceber que a árvore estava morrendo, chamou um analista ambiental da prefeitura, especialista em Botânica, para emitir um parecer técnico. Fonte: Dias, D. P. Biologia Viva. São Paulo. Editora Moderna, 1996. Assinale a alternativa que representa corretamente o parecer do perito quanto à morte da árvore com a retirada da casca. A) Interrompeu o fluxo de seiva elaborada das folhas em direção às raízes, expondo o xilema. B) Permitiu que fungos e bactérias nocivas colonizassem o floema, levando à putrefação do caule. C) Interrompeu o fluxo da seiva bruta das folhas para os órgãos consumidores, expondo o floema à dessecação. D) Expôs os vasos condutores do xilema e floema à dessecação, evitando o transporte de água da raiz às folhas aos galhos. E) Reduziu a taxa fotossintética das células do tecido caulinar até níveis insustentáveis para a árvore. VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 129 Curso de Biologia 8. (FUVEST) A prática conhecida como Anel de Malpighi consiste na retirada de um anel contendo alguns tecidos do caule ou dos ramos de uma angiosperma. Essa prática leva à morte da planta nas seguintes condições: TIPO(S) DE PLANTA PARTES RETIRADAS NO ANEL ÓRGÃO DO QUAL O ANEL FOI RETIRADO A) Eudicotiledônea Periderme, parênquima e floema Caule B) Eudicotiledônea Epiderme, parênquima e xilema Ramo C) Monocotiledônea Epiderme e parênquima Caule ou ramo D) Eudicotiledônea, Monocotiledônea Periderme, parênquima e floema Caule ou ramo E) Eudicotiledônea, Monocotiledônea Periderme, parênquima e xilema Caule 9. (FUVEST) A contribuição da seiva bruta para a realização da fotossíntese nas plantas vasculares é a de fornecer: A) glicídios como fonte de carbono. B) água como fonte de hidrogênio. C) ATP como fonte de energia. D) vitaminas como coenzimas. E) sais minerais para captação de oxigênio. 10. (FUVEST) Nas grandes árvores, a seiva bruta sobe pelos vasos lenhosos, desde as raízes até as folhas, A) bombeada por contrações rítmicas das paredes dos vasos. B) apenas por capilaridade. C) impulsionada pela pressão positiva da raiz. D) por diferença de pressão osmótica entre as células da raiz e as do caule. E) sugada pelas folhas, que perdem água por transpiração. 11. (UNESP) Considerando o movimento de substâncias nas plantas, foi construída a tabela: SUBSTÂNCIA ENTRADA NA PLANTA TRANSPORTE LIBERAÇÃO ÁGUA Por osmose, pelas raízes. Por fluxo de massa através do xilema. I SOLUTOS II Por fluxo de massa pelo xilema (principalmente os íons) ou pelo floema (compostos orgânicos) Pela queda de flores, folhas, ramos, frutos, etc. GASES Por difusão pelos estômatos, lenticelas e epiderme. III Por difusão pelos estômatos, principalmente. Assinale a alternativa que apresenta os termos que poderiam substituir os números I, II e III da tabela. A) I: Por difusão pelos estômatos, principalmente. II: Por difusão ou por transporte ativo pelas raízes. III: Por difusão pelos espaços intercelulares e pelas células. B) I: Por transporte ativo pelos estômatos, principalmente. II: Por osmose pelas raízes. III: Dissolvidos na seiva bruta. C) I: Por fluxo de massa através das lenticelas. II: Por difusão pelas lenticelas. III: Dissolvidos na seiva elaborada. D) I: Por transporte ativo pelas lenticelas. II: Por difusão e transporte ativo pelas raízes. III: Por difusão entre as células do parênquima. E) I: Por difusão pelos estômatos, principalmente. II: Por osmose pelas raízes. III: Dissolvidos na seiva bruta. 12. (UNESP) A análise do líquido coletado pelo aparelho bucal de certos pulgões, que o inseriram no caule de um feijoeiro adulto, revelou quantidades apreciáveis de açúcares, além de outras substâncias orgânicas. Plântulas de feijão, recém-germinadas, que se desenvolveram sobre algodão umedecido apenas com água e sob iluminação natural, tiveram seus órgãos de reserva alimentar(folhas primordiais modificadas) sugadas por outros pulgões. A análise do líquido coletado dos aparelhos bucais destes pulgões também revelou a presença de nutrientes orgânicos. Os resultados destas análises indicam que os pulgões que sugaram o feijoeiro adulto e os que sugaram as plântulas recém-germinadas inseriram seus aparelhos bucais, respectivamente, no A) parênquima clorofiliano e súber. B) xilema e cotilédones. C) esclerênquima e xilema. D) floema e súber. E) floema e cotilédones. 13. (UFSCAR) Se retirarmos um anel da casca de um ramo lateral de uma planta, de modo a eliminar o floema, mas mantendo o xilema intacto, como mostrado na figura, espera-se que A) o ramo morra, pois os vasos condutores de água e sais minerais são eliminados e suas folhas deixarão de realizar fotossíntese. B) o ramo morra, pois os vasos condutores de substâncias orgânicas são eliminados e suas folhas deixarão de receber alimento das raízes. C) o ramo continue vivo, pois os vasos condutores de água e sais minerais não são eliminados e as folhas continuarão a realizar fotossíntese. D) o ramo continue vivo, pois os vasos condutores de substâncias orgânicas não são eliminados e suas folhas continuarão a receber alimento das raízes. E) a planta toda morra, pois a eliminação do chamado anel de Malpighi, independentemente do local onde seja realizado, é sempre fatal para a planta. VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 130 Curso de Biologia 14. (UFPR) Para não se perderem na floresta, João e Maria resolveram fazer marcas nas árvores pelas quais passavam. A marca consistia em cortar com uma faca um anel do tronco, na altura dos seus olhos. Na volta para casa algum tempo depois, ficaram surpresos ao observar que algumas das árvores que tinham marcado estavam morrendo. Considere o esquema do caule das árvores apresentado abaixo e assinale a alternativa que explica o que ocorreu. A) Ao cortarem o anel das árvores, João e Maria removeram o felogênio, o que resultou na falta de produção de parênquima cortical necessário à manutenção do tronco. B) Embora o corte tenha atingido apenas a camada 1, os troncos perderam sua proteção natural, o que levou à morte das árvores. C) As árvores teriam sobrevivido se o corte chegasse somente até a região do câmbio, pois ficariam preservadas as estruturas essenciais a sua sobrevivência: a camada 4 e o cerne. D) Quando foram cortadas, as árvores que estão morrendo perderam a estrutura 3, responsável pela distribuição de nutrientes. E) Pequenos ferimentos causados na estrutura 2 já são suficientes para matar as árvores, pois essa estrutura é responsável pela proteção contra a dessecação do tronco. 15. (UFC) A teoria de Dixon é uma das hipóteses que tenta explicar o transporte de água da raiz até as folhas de árvores com mais de 30 metros de altura, como a castanheira-do-pará. Assinale a alternativa que contém aspectos nos quais se baseia essa teoria. A) Coesão entre as moléculas de água, adesão entre essas moléculas e as paredes do xilema, tensão gerada no interior dos vasos pela transpiração foliar. B) Aumento da concentração osmótica no interior dos vasos xilemáticos da raiz, entrada de água por osmose, impulsão da seiva para cima. C) Semelhança dos vasos do xilema a tubos de diâmetro microscópico, propriedades de adesão e coesão das moléculas de água, ocorrência do fenômeno da capilaridade. D) Permeabilidade seletiva das células do córtex da raiz, presença da endoderme com as estrias de Caspary, transporte ascendente da seiva bruta. E) Produção de carboidratos nas folhas, aumento da concentração osmótica nesses órgãos, ascensão da seiva bruta, por osmose e capilaridade, nos vasos do xilema. 16. (UFC) A água e os sais minerais absorvidos pelas raízes atingem todas as folhas da copa de uma árvore. Através da transpiração foliar, a água é perdida para a atmosfera e o déficit hídrico gerado no interior da folha é prontamente revertido pela absorção radicular. A teoria da coesão-tensão é a mais aceita atualmente para explicar a condução da seiva bruta no interior das plantas vasculares e pressupõe: A) que o fenômeno da capilaridade, resultante das propriedades de adesão e coesão da água é o responsável pela elevação da seiva bruta, através do caule, para a copa das grandes árvores. B) que os sais minerais acumulados no interior do xilema radicular desenvolvem uma grande pressão osmótica, impulsionando a seiva bruta até a copa das árvores. C) que a transpiração pelas folhas provoca uma tensão no interior do xilema, succionando e elevando a coluna de seiva bruta, que é contínua e mantida unida pelas forças de coesão entre as moléculas de água. D) que a tensão, exercida pela pressão positiva da raiz, succiona a seiva bruta até às folhas e a coluna de água eleva-se pelas forças de adesão entre as suas moléculas e as paredes dos vasos do xilema. E) que a capilaridade é a grande força impulsionadora da seiva bruta, uma vez que os vasos do xilema apresentam um diâmetro diminuto, facilitando a adesão com as moléculas de água e a elevação da coluna a grandes distâncias do solo. 17. (UFC) Ao fazermos o anelamento (retirando um anel contínuo) no tronco de uma árvore, observamos que, com o passar do tempo, suas folhas vão amarelecendo e caindo, culminando com a morte da planta. Assinale a alternativa que explica esse fenômeno: A) ocorre a interrupção do fluxo de água e minerais absorvidos pela raiz; B) ocorre a obstrução do xilema e, consequentemente, do fluxo de fotossintatos produzidos nas folhas, para as raízes; C) ocorre a obstrução do floema e a interrupção do fluxo dos produtos da fotossíntese das folhas para a raiz; D) a retirada da periderme faz com que a planta morra em consequência da perda excessiva de água para o meio; E) a retirada da casca permite a invasão de organismos patogênicos que se instalam no sistema vascular, obstruindo-o. 18. (UFPB) A figura abaixo representa o experimento desenvolvido pelo cientista italiano Marcello Malpighi, para verificar a translocação dos solutos orgânicos no caule de plantas vasculares. Adaptada de: Purves, W. K.; Sadava, D.; Orians, G. H. & Heller, H. G. Vida: a ciência da Biologia. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2005, p. 629. Com base na figura e nos processos de condução através dos tecidos vasculares, identifique com V a(s) afirmativa(s) verdadeira(s) e com F, a(s) falsa(s): (_) O xilema continua transportando água e sais minerais para a folha.