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Resumão Fisiologia Vegetal Estudo da função fisco-química Célula vegetal ➔Parede celular (celulose, hemicelulose, peptídeos), cloroplastos, vacúolo. Podem se especializar (diferenciação). Transporte passivo ➔ Planta não gasta energia para absorver nem transportar a água. Vai da maior concentração (maior gradiente de energia) para a menor. Difusão. Água absorvida por raízes e folhas. Transporte ativo ➔ Célula gasta energia. Quanto mais alto, maior a energia potencial. Membrana celular ➔ Delimita a célula, ambientes eletroquímicos distintos dentro e fora da célula, 2 camadas de fosfolipídeos (parte polar e apolar) e muitas ptn, ptns de transporte permitem passagem seletiva. Fluida e estável. Xilema ➔ Transporte de água e nutrientes. Traqueídeos, traqueias, fibras (pontoações fazem transporte transversal da água). Na maturidade, o conteúdo morre e sobra a parede, formando sistema de cano (suberina e lignina dão estrutura rígida que aguenta pressão e vazão da água). loema ➔ Carrega açúcares da fonte para o dreno (onde a planta precisa e regiões de crescimento). Células vivas. Fonte são folhas e caule para fotossíntese. Raízes são dreno, pois não fazem fotossíntese. 1 - Estrutura-Função 1 - Estrutura-Função Raízes ➔ Fixação, absorção de água e minerais dissolvidos, estoque (açucares excedentes, amido), condução de água/nutrientes Amido ➔ Acúmulo energético. Polimerização de açúcar (vários açúcares grudados), pois açúcar isolado é meio osmótico, na forma de amido é osmoticamente inativo. Estria de Caspary ➔ Hidrofóbica (suberina/ lignina) impregnada por ceras. Controla a qualidade da água e minerais para o xilema. Eletricamente neutra, dipolo elétrico (O é mais eletronegativo que H, então puxa elétrons para perto dele). Atração do dipolo da água com a parede celular. Estabilidade ➔ Alto calor específico (aquecimento lento da água) e alto calor latente de vaporização. Resistência à compressão e tensão. Adesão ➔ Alta atração a superfícies de cargas elétricas livres Coesão ➔ Atração a outras moléculas de água (pontes de H), andam juntas Movimento da água sempre passivo (difusão, fluxo de massa) Difusão ➔ Depende da concentração/ grau de energia cinética. A taxa de difusão é rápida a curtas distâncias (pequenas moléculas a dimensões celulares), mas muito lenta a longas distâncias. Fluxo de massa ➔ Depende da variação de pressão (quanto mais alto, mais pressão). Transporte de água a longas distâncias. Aquaporinas (canais de água na membrana). Ex: rio fluindo, água no xilema. Potencial químico ➔ Energia livre por mol. Quanto maior o potencial químico, maior a capacidade de sofrer reações químicas e outros processos. Potencial de água ➔ Diferença entre o potencial químico da água no sistema (ou solução) e o potencial químico da água pura. 2 - Água 2 - Água Processo espontâneo ➔ Maior potencial (energia) para o menor Potencial químico da água pura = 0 Ψ = Unidade de pressão Ψ soluções ➔ Negativo, pois algo dilui a água pura e diminui o potencial (ex: sal) Potencial da água ➔ (Ψ w) = Ψ p - Ψ s Ψ p = pressão Ψ s ou π = concentração do soluto = C . R . T (concentração, 0,0083 e temperatura + 273) Célula hipotônica ➔ Acumula H2O até se restabelecer um equilíbrio dinâmico com a água externa. Célula túrgida. Célula hipertônica ➔ Perde H2O até a célula ficar plasmolizada. Célula flácida. Forças muito altas são necessárias para o transporte da água do solo até as folhas. Porém forças de resistências contra este movimento: força da gravidade, resistências nas estruturas internas de vasos (placas de perfuração). 3 teorias ➔ Pressão da raiz (estrias de Caspary), mas serve só para herbáceas; Capilaridade (pressão por adesão e tensão superficial), mas precisa de diâmetro nunca encontrado; Adesão-coesão-transpiração (células perdendo água por evaporação, água vai para as células coesas por osmose numa coluna ininterrupta do solo para folhas. 2 - Água Pontos críticos ➔ Físicos: colunas capilares de água sob tensão, com abalo mecânico (cavitação - formação de bolhas na coluna, impedindo transporte de água; perfurações impedem embolismo). Inverno: congelamento do conteúdo do xilema, na primavera o fluxo recomeça. Corte de ramos: permite entrada de ar nos vasos, que absorvem a água quando recolocados em água. Osmose ➔ Movimento espontâneo da água através de membrana seletivamente permeável, com fluxo de massa e difusão. Direção e taxa de fluxo são determinadas pelos gradientes de concentração de água e de pressão (gradiente de Energia livre da água). A força diretiva é expressa como gradiente do potencial de água. A água move-se da região de maior potencial químico para de menor potencial, nenhum trabalho está envolvido, Energia é liberada. 3 - Embebição Absorção de água por macromoléculas (substâncias coloidais) por atração elétrica A força que a água é retirada depende da natureza da matriz, da carga, do potencial da água e da distância entre as moléculas de água e a superfície da matriz. Sementes secas (sistema coloidal hidrófilo) retém a água com muita força, formando um filme de água fino em volta da superfície, com grande atração elétrica. As moléculas de água são retiradas por força de adesão. Há concentração da água por um ordenamento e disposição mais compacta de moléculas sobre as superfícies do embebente (semente). Os coloides hidrófilos mantém a umidade de água em equilíbrio com a umidade atmosférica para conservar a água. Na célula vegetal, há colóides hidrófilos nas paredes celulares, no protoplasma e no vacúolo. Essas partes absorvem e retém água por embebição. A força de crescimento de órgãos vegetais novos e de raízes resulta das forças de embebição das células novas. As folhas novas têm poder de absorção de água alto, com pressão de embebição elevada (células pouco vacuolizadas), permitindo que absorvam água de outras partes (folhas velhas) e reter água com mais energia, contra a transpiração. Plantas com resistência à seca possuem alto teor de colóides hidrófilos em suas células. 3 - Transpiração É considerável a quantidade de água que é retirada do solo e passa pela planta desde a germinação da semente até a reprodução. Mas, o uso da água para o seu crescimento e desenvolvimento é muito menor, considerando as perdas pela transpiração. A área foliar total de um vegetal mostra o potencial da perda de água por transpiração. As perdas de água ocorrem de 2 formas: gasosa (vapor de água) ou líquida (gutação). A predominância é gasosa, por transpiração e estomática, através dos estômatos. Gutação ➔ Gotas d'água nas margens ou ápice das folhas. Eliminação de gotículas através dos hidatódios, poro localizado perto de células parenquimatosas de paredes finas e largos espaços intercelulares (epitema). Ocorre quando as condições são favoráveis à absorção de água (solo úmido) e desfavoráveis à transpiração (à noite), resultado da turgescência no interior dos vasos, originada na absorção osmótica de água pelas raízes. Transpiração ➔ Todas as superfícies em contato direto ou indireto com a atmosfera perdem maior ou menor quantidade de água. Caules, flores, frutos, transpiram, mas a perda maior de água por transpiração é através das folhas. O grau de abertura dos estômatos é variável nas diferentes horas do dia e vai determinar as variações de perdas de água pelo vegetal. 3 - Transpiração A transpiração ocorre em duas fases: a evaporação da água para os espaços intercelulares (os vacúolos estão cheios de água, saturando o protoplasma e as paredes celulares); e a difusão da água para a atmosfera. Transpiração estomática ➔ 90-95% da perda total de vapor de água. A abertura dos estômatos depende do grau de saturação hídrica das células estomáticas, então pode haver restrição da transpiração quando houver déficit de água. Folhas murchas perdem pouca água, pois os estômatos permanecem fechados. As perdas de água à noite também são pequenas devido ao fechamento dos estômatos, com a falta de luz. Transpiração cuticular ➔ Quando estômatos estão fechados, é contínua. Cutina na epiderme, poucopermeável, pode restringir a transpiração. Quanto mais impermeável a cutícula, mais baixa a transpiração cuticular da folha. Depende da riqueza em substâncias impermeabilizantes (cutina, ceras), pectinas e celulose. Em plantas de regiões áridas, a camada de cutina é espessa, diminuindo a transpiração cuticular. A água da chuva embebe as pectinas da cutícula, aumentando sua permeabilidade, que aumenta a transpiração, e assim a planta murcha. 3 - Transpiração Transpiração lenticelar ➔Lenticelas são pequenas aberturas numa camada de súber na epiderme em caules e ramos, que podem promover a perda de água por transpiração, mas é bem inferior às outras formas de perdas. Pode ser significativa em plantas decíduas (com perda acentuada de folhas) nas estações mais secas. Além desses tipos, há possibilidades de perda por rachaduras na cutícula, ou injúrias nas folhas, por vento, pragas ou moléstias. Resistências à perda de água ➔ Superfície evaporante para o meio, devido à camada de ar sobre a superfície evaporante: a resistência do ar (R ar). Estômatos (R est) variando em função do número, tamanho, espaçamento, e,se estão abertos ou não. Pequena quando estão abertos e grandes quando fechados. Espaços intercelulares (R ei) nas folhas. Cutícula da epiderme (R c), dependendo da espessura, estrutura e composição. 4 - Água/ Solo Há 16 elementos essenciais, sendo 13 presentes no solo: N, P, K, Ca, Mg, S, Mn, Fe, B, Zn, Cu, Mo, Cl, C, H, O (os 3 últimos da atmosfera). A maioria encontra-se adsorvidos às partículas coloidais (matéria orgânica do solo). Cálcio ➔ Deficiência: folhas jovens deformadas e necróticas, morte dos meristemas. Imóvel, então sintomas são nas folhas jovens. Magnésio ➔ Deficiência: clorose (pouca clorofila), folhas amareladas. Móvel, então quando em déficit vai das folhas velhas para as novas, e sintomas são nas folhas velhas. Enxofre ➔ Deficiência: clorose generalizada, pouco crescimento. Imóvel, sintomas nas folhas jovens. Potássio ➔ Deficiência: clorose nas folhas mais velhas e manchas necróticas nas margens Fósforo ➔ Deficiência: intensa coloração verde das folhas nos ápices, malformação e manchas necróticas. Aspecto roxo-esverdeado. Caules curtos, produção de frutos e sementes reduzida. Móvel, então sintomas são nas folhas velhas. Excesso: efeito oposto ao nitrogênio - estimula grande desenvolvimento de raízes em detrimento do caule. Nitrogênio ➔ Excesso: muito crescimento da folha, se sombreando e atrapalhando na fotossíntese, clorose na ponta da folha. 4 - Água/ Solo Ferro ➔ Deficiência: fitosideróforos produzem substâncias fenólicas, transporta Fe na raiz Cobre ➔ Deficiência: plantas crescem demais, cor verde escura, vulneráveis a doenças (fungos) oídio, ferrugem Os macronutrientes (Ca, Mg) e micronutrientes são antagonistas, pois o excesso de um causa a deficiência do outro. 4 - Água/ Solo Potencial eletroquímico ➔ Relação entre potencial de membrana e distribuição de íons Gradiente de concentração (da maior para a menor) Transporte passivo Equação de Nernst Quando a concentração interna é quase igual à concentração interna prevista, é transportado ou acumulado passivamente. Do contrário, são ativamente acumulados ou eliminados. 4 - Água/ Solo Proteínas transportadoras: Bombas de prótons ➔ Enzima H+ ATPase. Ativadas por energia química (ATP) ou por energia luminosa (hidrolisa ATP). Ex: células vegetais e fungos Carregadoras ➔ Ligam-se ao soluto específico a ser transportado e passam por alteração conformacional (a lig movimenta a ptn, expondo sítios de lig específicos). Canais ➔ Formam poros cheios de água que se estendem através da membrana e, quando abertas, permitem a passagem por eles de solutos específicos. Simplasto ➔ Integração de retículo endoplasmático entre todas as células, desde a raiz até a folha. A planta é um simplasto único, parte viva. Apoplasto ➔ Comunicação com o ambiente através da parede celular. Transporte passivo ➔ Difusão via apoplástica (parede hidrofílica), simplástica (potencial do solo maior que da raiz e transporta para a célula; retículo endoplasmático) ou transmembranar (pela membrana das células). Na via apoplástica, há uma parede de suberina hidrofóbica barrando a entrada de água, forçando a entrada via simplástica. Para a água passar, a membrana seleciona. 5 - Floema Floema ➔ Tecido de condução para o transporte e distribuição de nutrientes para áreas de síntese ou órgãos de reserva, ou seja, áreas de consumo ou armazenamento, como: folhas novas, flores, frutos, raízes e sementes. 5 - Floema 5 - Floema A relação fonte-dreno em plantas lembra um sistema de vasos comunicantes. As fontes são áreas de produção de fotossintatos onde ocorre a translocação, para áreas de metabolismo intenso ou órgãos de reserva: dreno. Ela é dreno quando consome mais que produz, e fonte quando produz mais que consome. 5 - Floema Carbono e Nitrogênio ➔ Macronutrientes mais importantes, por isso as plantas os transportam em diversas formas. As velocidades de transporte no floema são bastante altas, muito além da taxa de difusão em grandes distâncias. Qualquer mecanismo proposto para translocação no floema deve levar em conta essas altas velocidades. O transporte de sacarose é ativo. A via simplástica por ser intracelular é mais lenta, mas permite uma absorção seletiva dos solutos. O transporte apoplástico é feito em contínuo ao longo das paredes celulares e espaços extracelulares, exceto quando interrompido pelas bandas de Caspary, bolsas de ar ou cutícula da planta. Poda ➔ Técnica de manipulação de fontes e drenos utilizada por horticultores com a finalidade de modificar a partição de assimilados. O objetivo é deslocar os fotoassimilados para os drenos de interesse e aumentar a produtividade. É comum eliminar os ramos ladrões em fruteiras perenes e brotações lateiras em culturas anuais de tomateiro. A poda é útil para quebrar a dominância apical em plantas ornamentais e frutíferas para incrementar o florescimento e melhor produção de frutos.
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