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VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 161 Curso de Biologia 33. (UFPR) Pinhão-manso (Jatropha curcas) é uma planta cujas sementes podem ser usadas para a fabricação de biocombustível. Por isso, cientistas têm estudado formas de maximizar sua produção. O uso de hormônios vegetais artificiais é uma via de obtenção de rendimento maior nesses casos. Pesquisadores testaram a influência de um desses hormônios (Ethrel) na razão entre flores masculinas e femininas por inflorescência e no rendimento de sementes por planta. Os resultados encontrados por eles estão apresentados nos gráficos abaixo. (Et. = Ethrel; ppm = partes por milhão; g = gramas.) A) O uso do hormônio Ethrel é uma alternativa viável para aumentar a produção de biocombustível pelo uso do pinhão- manso? Justifique sua resposta. B) Qual a correlação que pode ser estabelecida entre a razão de flores masculinas e femininas e a produção de sementes nessa planta? 34. (UFC) A figura a seguir mostra os resultados de um experimento que compara o crescimento do caule (A) e das raízes (B) de plantinhas de milho normais (tipo selvagem) e mutantes (que não produzem ácido abcísico – ABA), transplantadas para dois tipos de substratos. Um grupo, formado pelos dois tipos de planta, foi colocado em substrato sob condições de suprimento hídrico ideal (SH), e outro grupo, também contendo os dois tipos de planta, foi colocado em substrato sob condições de déficit hídrico (DH). Com base na análise dos gráficos acima, responda o que se pede a seguir. A) Qual o efeito do ABA no crescimento do caule e da raiz, sob condições de déficit hídrico? VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 162 Curso de Biologia B) A mudança no crescimento da planta sob condição de déficit hídrico, induzida pelo ABA, sugere alterações em dois processos fisiológicos, envolvidos no balanço hídrico da planta. Que alterações são essas? 35. (UFC) Em cidades como Fortaleza, que apresenta um grande índice de insolação, o pedestre fica sujeito a um grande desconforto térmico e à exposição a níveis elevados de radiação ultravioleta, aumentando o perigo de contrair câncer de pele. A arborização urbana, portanto, deveria ser uma prioridade nas ações dos poderes públicos e uma preocupação da iniciativa privada e da comunidade em geral. Responda aos itens a seguir, que abordam alguns aspectos relacionados a esse importante tema. A) Observa-se que a temperatura sob a copa de uma árvore é mais baixa que a temperatura embaixo de um telhado que esteja exposto à mesma insolação. Que fenômeno relacionado à planta está mais diretamente envolvido com essa diferença observada? B) De um modo geral, deve-se respeitar o formato natural de cada árvore. Porém, às vezes é necessária a realização de podas denominadas de formação/condução, que modificam a arquitetura da parte aérea, muitas vezes abrindo a copa. B.1. Que região dos ramos deve ser cortada para permitir novas brotações? B.2. Qual a denominação do fenômeno vegetal que está sendo afetado por essa prática? B.3. Qual o regulador de crescimento mais diretamente envolvido nesse fenômeno? C) Galhos com diâmetro superior a 8 cm devem ser preservados por ocasião das podas, pois a cicatrização é mais demorada em galhos muito grossos. A poda de tais galhos permitiria o ataque de cupins. C.1. Que tecido vegetal ficará mais exposto por ocasião da poda e se tornará o principal alvo desses insetos? C.2. Qual a principal função desse tecido na planta? C.3. Qual é o principal tecido responsável pela regeneração da casca? D) Nos projetos de arborização, deve-se priorizar o plantio de espécies nativas. Cite o principal aspecto benéfico para a fauna local, como consequência dessa prática. E) Sempre que possível, deve-se evitar a varrição embaixo das árvores plantadas em bosques e praças. Isso permite a reutilização de folhas e galhos mortos, frutos etc. E.1. Como esses materiais podem ser reaproveitados naturalmente pelas próprias plantas? E.2. Cite um exemplo de organismo que contribui diretamente para esse processo de reaproveitamento. 36. (UFC) Leia as estrofes dos dois sonetos a seguir e responda o que é perguntado. SONETO I "Dezembro se anuncia estorricante nos ares ressecados. No jardim, a quietude branca de um jasmim por água clama às águas tão distantes. Amiga mão lha traz, exuberante em seu próprio arco-íris engastada, e vai, planta por planta desfolhada, umedecendo o chão, perseverante." MAIA, Virgilio. Aguação do Jardim in Palimpsesto & Outros Sonetos. Fortaleza: Edições UFC. 2004 A) Qual o fenômeno vegetal que possibilita a sobre vivência, na estação climática descrita, das plantas citadas no poema? B) Cite os dois principais hormônios vegetais envolvidos nesse fenômeno. SONETO II "Estas águas bonitas que setembro asperge sobre tenro maturi, reluzem vegetais quando sorri, no brilho dos cajus, airado outubro. Em farfalhantes cores se anuncia o fruto, agora já maturescente, no cajueiro posto em oferenda" MAIA, Virgilio. Chuvas do Caju in Palimpsesto & Outros Sonetos. Fortaleza: Edições UFC. 2004 C) Qual o fenômeno vegetal indicado na segunda estrofe e qual o principal hormônio vegetal envolvido? D) Qual a explicação bioquímica para a alteração na cor do caju? E) Por que o caju é considerado um pseudofruto? 37. (UFC) Atualmente, a cultura de células e tecidos está se tornando uma das técnicas mais utilizadas no melhoramento vegetal. É a maneira mais eficiente para a obtenção de plantas livres de vírus (ou bactérias) parasitas. Estes agentes infecciosos translocam-se através dos vasos condutores de seiva para toda a planta. A cultura de meristemas mostrou-se o método mais eficiente para a obtenção de plantas sadias nos casos de infecção por vírus. Pergunta-se: A) De uma maneira geral, no que consiste a técnica de cultura de tecidos vegetais? B) Qual a explicação para o sucesso da cultura de meristemas no caso específico da infecção por vírus? 38. (UFPB) Nastismos são movimentos não orientados, reversíveis, causados por estímulos externos, independentes de sua direção, que ocorrem nos vegetais. Estes movimentos são determinados por dois tipos de mecanismos. A) Cite dois estímulos que causam estes movimentos. B) Explique, em detalhes, como ocorre o mecanismo de variação da turgescência (turgor) das células. Palavras-chave: íons, turgor, água, polaridade, toque 39. (UFRN) Foram colocadas sementes de aveia para germinar. Em seguida, as plantinhas foram introduzidas em uma rolha previamente furada, quem fechava um tubo de ensaio contendo água, de modo que a raiz ficava mergulhada. Cada tubo foi preso a VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 163 Curso de Biologia um suporte, conforme o esquema abaixo, e deixado em repouso, no mínimo, por 6 horas. 1. Com o efeito natural da gravidade, qual a orientação do crescimento de cada um dos coleóptiles? 2. Qual é e como age a substância que atua nesse fenômeno? 40. (UFRJ) O etileno é um hormônio vegetal gasoso e incolor, produzido nas folhas, nos tecidos em fase de envelhecimento e nos frutos, onde determina o seu amadurecimento e sua queda. Que relação pode ser feita entre a ação do etileno e o hábito, bastante comum, de se embrulhar em jornal os frutos verdes, retirados precocemente, para que amadureçam mais rapidamente? 40. (UNIRIO) O Brasil é um dos três maiores produtores mundiais de frutas, algo em torno de 39 milhões de toneladas por ano. Não obstante essa colocação, o Brasil exporta pouco mais de 1% da sua produção de frutas in natura, ocupando o 20º lugar entre os países exportadores, segundo dados do Ministério da Agricultura. No Brasil, produzem-se frutas tropicais e de clima temperado, o que é decorrênciada extensão do território, sua posição geográfica e suas condições edafoclimáticas. http://www.global21.com.br O controle do amadurecimento das frutas armazenadas em câmaras frigoríficas faz parte do conjunto de procedimentos de inspeção e controle adotados pelos produtores agrícolas para a manutenção do alto padrão do fruto exportado. Considere as seguintes situações: Situação A – alta concentração de Oxigênio e baixa concentração de Gás Carbônico; Situação B – baixa concentração de Oxigênio e alta concentração de Gás Carbônico. Com o conhecimento sobre fisiologia dos frutos e baseado nas situações descritas, determine A) qual das situações é ideal para o retardamento do amadurecimento do fruto. B) qual o fitormônio envolvido neste processo e como este regula o amadurecimento dos frutos, considerando apenas as concentrações de CO2 e O2. 40. (UNIRIO) Em plantas, como em animais, hormônios regulam o desenvolvimento e o crescimento. Os hormônios são efetivos em quantidades extremamente pequenas. Os hormônios vegetais são compostos orgânicos produzidos em uma parte da planta e transportados para outra, onde eles irão induzir respostas fisiológicas. Os fitormônios podem ser estimulantes, em uma determinada concentração, e inibidores, em concentrações diferentes. Cinco tipos de hormônios vegetais foram identificados: auxinas, giberelinas, citocininas, etileno e ácido abcísico. Juntos, eles controlam o crescimento e desenvolvimento vegetal em todos os estágios de sua vida. Adaptado - Universidade de São Carlos: biologia.if.sc.usp.br/fisiologia-vegetal.(2005) A) Qual o principal efeito da associação das citocininas com as auxinas? B) Considerando que grande parte das citocininas é produzida nas raízes, de que modo são transportadas para as demais partes do vegetal? VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 164 Curso de Biologia AULA 14 – Floração Efeito da temperatura: vernalização Certas plantas só florescem quando previamente submetidas a um período de frio, o que caracteriza um fenômeno conhecido como vernalização. Na natureza, em climas temperados, o inverno representa o período de vernalização, mas isso pode ser induzido em laboratório artificialmente, pela submissão de plantas a baixas temperaturas. O efeito do frio pode ser revertido através de um processo denominado desvernalização: expõe a planta a temperaturas em torno de 30°C e, com isso, a floração é inibida. O efeito da vernalização é mais comum nas plantas bianuais ou nas perenes, sendo mais raro nas anuais. As plantas anuais são aquelas que completam seu ciclo de vida em um ano, florescendo uma vez e vindo a morrer em seguida. Em algumas espécies de plantas anuais, a floração pode ser induzida pelo frio durante a germinação das sementes. Nas bianuais e nas perenes, o efeito do frio só é sentido após a formação da planta. As plantas bianuais são aquelas que completam seu desenvolvimento vegetativo no primeiro ano e florescem no segundo. São as que mais frequentemente requerem um tratamento de frio para a floração. Se mantidas em estufas, vivem vegetativamente por vários anos e não formam flores. As plantas perenes têm longa vida vegetativa, florescendo várias vezes ao longo de sua existência. Muitas delas precisam ser estimuladas pelo frio para florescer a cada ano. Efeito da luz: fotoperiodismo Ao longo das estações do ano, existem variações na duração do dia e da noite. No verão, os dias são mais longos e as noites mais curtas, e no inverno ocorre o inverso. Isso permite a planta identificar, pela luminosidade, a adequada época para a floração. Dá-se o nome de fotoperiodismo à resposta biológica às proporções relativas entre períodos de luz e escuridão, num ciclo de 24 horas. Esse fenômeno controla o ritmo circadiano (relógio biológico) na planta, controlando o processo de floração. O fotoperiodismo promovendo a regulação da floração foi descoberto pelos cientistas Garner e Allard em 1918. Esses pesquisadores associaram a floração ao comprimento do dia, que denominaram fotoperíodo. Eles classificaram as plantas em três categorias principais: plantas neutras ou indiferentes, plantas de dias curtos (PDC) e plantas de dias longos (PDL). As plantas neutras ou indiferentes florescem independentemente do comprimento do dia. É o caso do tomate, do feijão e do milho. As plantas de dias curtos (PDC) florescem quando submetidas a um período de iluminação igual ou menor que um determinado período de iluminação denominado de fotoperíodo crítico, que varia de 8 a 15 horas de iluminação por dia. Assim, quando expostas a fotoperíodos (regimes de iluminação) menores que seu fotoperíodo crítico, as PDC florescem, e quando expostas a fotoperíodos maiores que seu fotoperíodo crítico, as PDC crescem, mas não florescem. Por exemplo, se a PDC tem fotoperíodo crítico de 15 horas, florescerá com exposições a luz de 15 horas diárias, 14 horas diárias ou menos, e não florescerá com exposições a luz de 16 horas diárias, 17 horas diárias ou mais. As PDC florescem no início da primavera ou no outono. São exemplos plantas como morango, café e orquídea. Plantas de dia curto que receberam menos luz que seu fotoperíodo crítico florescem; plantas de dia curto que receberam mais luz que seu fotoperíodo crítico não florescem. OBSERVAÇÃO: Como, na verdade, é o período de exposição à escuridão que determina a floração, pode-se argumentar que as PDC florescem quando submetidas a um período de escuridão maior ou igual que o período de 24 horas subtraído de seu fotoperíodo crítico. Assim, se a planta é de dia curto e tem fotoperíodo crítico de 15 horas, ela florescerá com períodos de iluminação de 15 horas ou menos, ou seja, com períodos de escuridão de 9 horas ou mais (24h – 15h = 9h). As plantas de dias longos (PDL) florescem quando submetidas a um período de iluminação igual ou maior que seu fotoperíodo crítico, que varia de 12 a 16 horas de iluminação por dia. Assim, quando expostas a fotoperíodos maiores que seu fotoperíodo crítico, as PDL florescem, e quando expostas a fotoperíodos menores que seu fotoperíodo crítico, as PDL crescem, mas não florescem. Por exemplo, se a PDL tem fotoperíodo crítico de 15 horas, florescerá com exposições a luz de 15 horas diárias, 16 horas diárias ou mais, e não florescerá com exposições a luz de 14 horas diárias, 13 horas diárias ou menos. São exemplos plantas como espinafre, aveia, trigo e cevada. As PDL florescem no verão. Plantas de dia longo que receberam menos luz que seu fotoperíodo crítico não florescem; plantas de dia longo que receberam mais luz que seu fotoperíodo crítico florescem. OBSERVAÇÃO: Como já dito, como é o período de exposição à escuridão que determina a floração, pode-se argumentar que as PDL florescem quando submetidas a um período de escuridão VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 165 Curso de Biologia menor ou igual que o período de 24 horas subtraído de seu fotoperíodo crítico. Assim, se a planta é de dia longo e tem fotoperíodo crítico de 15 horas, ela florescerá com períodos de iluminação de 15 horas ou mais, ou seja, com períodos de escuridão de 9 horas ou menos (24h – 15h = 9h). O fotoperíodo crítico é um valor que varia de espécie para espécie, mas que é constante para uma mesma espécie. Note que não é possível identificar se a planta é de dias curtos ou de dias longos somente sabendo seu fotoperíodo crítico: é necessário saber se ela floresce com menos luz ou mais luz que seu fotoperíodo crítico, caso das PDC e das PDL respectivamente. Resultado do fotoperiodismo na floração de uma planta de dia curto. Resultado do fotoperiodismo na floração de uma planta de dia longo. Em 1938, entretanto, dois outros pesquisadores, Hanner e Bonner, estudando o fotoperiodismo, fizeram uma descoberta inesperada: é o comprimentoda noite e não do dia que é crítico para a floração. Esses cientistas verificaram que as PDC precisam de uma noite longa para florescer. Se o período de escuro for interrompido por até mesmo um minuto de exposição à luz, elas não florescem; se houver interrupção no período de luz, entretanto, não há alteração na floração. As PDL precisam de noites curtas, florescendo mesmo quando submetidas a noites longas interrompidas pela luz. Ação dos fitocromos no fotoperiodismo O pigmento fotorreceptor envolvido no fotoperiodismo é o fitocromo, já descrito na aula sobre germinação de sementes. Ele é uma proteína de cor azul esverdeada, localizado em membranas de várias organelas (mas não dos plastos) e existe em duas formas interconversíveis, o fitocromo R, inativo, e o fitocromo F, ativo. O fitocromo R se transforma em fitocromo F ao absorver luz vermelha de comprimento de onda de 660 nanômetros. O fitocromo F, por sua vez, transforma-se em fitocromo R ao absorver luz vermelha longa no comprimento de onda na faixa dos 730 nm. A luz solar contém ambos os comprimentos de onda (vermelho e vermelho-longo). Por isso, durante o dia, as plantas apresentam as duas formas de fitocromos (R e F), mas como o comprimento de onda do vermelho curto predomina, há predominância do fitocromo F. À noite, o fitocromo F, mais instável, converte-se espontaneamente em fitocromo R. Dependendo da duração do período de escuridão, essa conversão pode ser total, de modo que a planta, ao fim de um longo período de escuridão, pode apresentar apenas fitocromo R. Nas PDC, o fitocromo F é um inibidor da floração. PDC florescem em estações do ano de noites longas, porque, durante o período prolongado de escuridão, o fitocromo F se converte espontaneamente no fitocromo R, deixando de inibir a floração (a conversão de fitocromo F em R é lenta, exigindo longos períodos de escuridão). Uma breve exposição à luz (cerca de 1 a 10 minutos), é suficiente para impedir a floração das PDC, pois, nesse curto período, o fitocromo R é convertido em fitocromo F (a conversão do fitocromo R em F é rápida, de modo que um rápido período de luz já a promove), que então inibe a floração. Nas PDL, o fitocromo F é um indutor de floração. Assim, plantas de dia longo só florescem se os períodos de escuridão não forem muito prolongados, com noites curtas, de modo que não haja conversão total de fitocromo F em fitocromo R. Já em estações do ano em que as noites são longas, as plantas de dia longo não
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