Prévia do material em texto
Farmacognosia Citologia e morfologia vegetal Prof. Dr. Douglas Caldeira Giangarelli • Unidade de Ensino: 2 • Competência da Unidade: Conhecer as principais características anatômicas e fisiológicas das plantas para obtenção de ativos com propriedades farmacológicas possibilitando a atuação farmacêutica no desenvolvimento de fármacos e produtos de origem vegetal. • Resumo: A importância do conhecimento da farmacognosia para o conhecimento de plantas de interesse terapêutico e drogas vegetais. • Palavras-chave: Célula vegetal; Fotossíntese, Fitoquímica, Metabólitos e Metabolismo Secundário. • Título da Teleaula: Citologia e morfologia vegetal • Teleaula nº: 02 ❖ Contextualização • Citologia e histologia vegetal • Tecidos vegetais importantes na identificação de drogas vegetais • Sistema vascular vegetal • Principais métodos de extração de ativos vegetais • Processos extrativos • Anatomia e morfologia vegetal aplicada I • Características gerais da célula vegetal e suas inclusões • Células eucariontes vegetal - Plastídios e Cloroplastos • Membrana Plasmática e Citoplasma • Organelas Membranosas • Citoesqueleto e mitocôndrias ❖ Contextualização • Anatomia e morfologia vegetal aplicada II • Técnicas para análise morfoanatômica • Raiz • Caule • Folha • Flor • Fruto Tecidos vegetais importantes na identificação de drogas vegetais ❖ Tecidos vegetais importantes na identificação de drogas vegetais • A identificação de drogas vegetais é uma etapa muito importante para a utilização das plantas medicinais de maneira adequada. • Garantir o uso e a produção segura de fitoterápicos, é muito importante que se proceda com a identificação correta das drogas vegetais de interesse. Fonte: https://bit.ly/3neKfWW Costela-de-adão (Monstera deliciosa) Guaimbê (Philodendro bipinnatifidum) ❖ Tecidos vegetais importantes na identificação de drogas vegetais Métodos para identificação: • Olho nu • Identificação microscópica de tecidos vegetais • Análises fitoquímicas Fonte: https://bit.ly/3yDGrVC • As drogas vegetais devem ser extraídas das partes da planta que possuírem a maior concentração de princípios ativos • Usar partes corretas das plantas e os ativos de interesse sejam devidamente identificados e quantificados. • Informações de anatomia, histologia e citologia vegetal ❖ Tecidos vegetais importantes na identificação de drogas vegetais • As células foram descobertas em 1665, por Robert Hooke → observou finos cortes de cortiça → pequenas cavidades preenchidas por ar Fonte: https://bit.ly/3lwWgHJ Fonte: https://bit.ly/3A8ZYve Ex. Organelas celular, citoplasma, material genético ❖ Tecidos vegetais • Parênquima, colênquima e esclerênquima → meristema fundamental Fonte: . • Parênquima: tecido formado por células vivas e potencialmente meristemático • Células → grandes vacúolos • Presente em quase todos os órgãos da planta e está envolvido na fotossíntese; reserva; transporte; secreção e excreção • Tipos de parênquima: fundamental, clorofiliano (paliçádico e esponjoso), reserva, aquífero e aerênquima ❖ Tecidos vegetais • Colênquima: tecido constituído de células vivas, mais facilmente encontrado em caules jovens e finos • Atua na sustentação de regiões em que o crescimento da planta ou de áreas que estão sujeitas a movimentos constantes. • Classificado → espessamento da parede celular: angular; lamelar, lacunar e anelar Fonte: https://bit.ly/2G3dVSD ❖ Tecidos vegetais • Esclerênquima: tecido de sustentação, normalmente formado por células mortas, com paredes • Em que as paredes celulares secundárias possuem um depósito de aproximadamente 35% de lignina, caracterizando a rigidez desse tecido e sua função em sustentação e revestimento Fonte: https://bit.ly/3bLfSVR ❖ Tecidos vegetais • Súber: tecido de revestimento encontrado tanto em raízes quanto em troncos de plantas adultas • Caracteriza por sua espessura, resultante das diversas camadas de células mortas que o compõem, ocas com paredes impregnadas de suberina. • Esses espaços intracelulares armazenam ar e auxiliam na proteção da planta Fonte: https://bit.ly/3ODpuAz • Epiderme: tecido vegetal de revestimento, geralmente formado por uma única camada de células vivas e achatadas. • Reveste órgãos jovens, como raiz, caule e folhas. ❖ Anexos, estruturas secretoras • Tricomas (pelos), especializadas em secretar os metabólitos celulares → tricomas secretores. • Nectários → que secretam néctar Fonte: https://bit.ly/3uuZSgQ • Tricomas fazem parte da epiderme e são projeções de uma ou mais células epiteliais em direção à superfície. • Eles podem secretar diversos tipos de substâncias, resinas, ceras para impermeabilização, agentes urticantes Fonte: https://bit.ly/3uuZSgQ ❖ Tecidos vegetais - Sistema vascular vegetal • Possibilita o transporte eficiente de água da raiz às folhas e de seiva elaborada das folhas à raiz → conquista evolutiva • Vascularização que possibilitou a sua disseminação em ambientes terrestres com menor disponibilidade de água • Formado por dois tipos de tecidos principais, xilema e floema • Xilema (lenho): Possibilita o transporte de água e solutos (seiva bruta), além de propiciar suporte mecânico à planta • Formado por elementos traqueais, células parenquimáticas e fibras Fonte: https://bit.ly/3yd8qdA ❖ Tecidos vegetais - Sistema vascular vegetal • O floema (liber) condução de seiva elaborada da sua origem (folhas e tecidos epiteliais) até os demais órgãos da planta, incluindo a raiz • Constituído por elementos crivados, células parenquimáticas, células especializadas, fibras e esclereides https://bit.ly/3u5iowl Os tecidos de xilema e floema se dispõem formando canais no interior da planta, possibilitando o fluxo de água, sais minerais e seiva, de maneira organizada e eficiente Anatomia e morfologia vegetal aplicada I ❖ Características gerais da célula vegetal e suas inclusões • Eucariontes → material genético envolto pela membrana nuclear → células apresentam um núcleo verdadeiro → envolto pela carioteca • Filamentos de DNA estão associados a proteínas histonas, formando fios espessos chamados de cromatina e dentro da cromatina estão os nucléolos • Citoplasma compartimentado • Presença de organelas membranosas (ex. c. golgiense e r. endoplasmático) Fonte: https://bit.ly/3d3in3I Fonte: https://bit.ly/3fyMeBW • Fotossíntese • Aeróbica ❖ Células eucariontes vegetal Célula vegetal → organelas específicas → vacúolos, plastídios Lamela média Parede primária Parede primária Membrana plasmática Citoplasma Núcleo Fonte: https://bit.ly/3R6dCZi ❖ Células eucariontes vegetal • Parede celular → estrutura permeável à água • Prevenção da ruptura da membrana plasmática, contenção de enzimas relacionadas a vários processos metabólicos vegetais e ainda à atuação na defesa contra bactérias e fungos Fonte: https://bit.ly/3R6dCZi ❖ Células eucariontes vegetal • Vacúolos: estrutura exclusiva da célula vegetal • Essa estrutura participa de vários processos metabólitos, sendo relacionados às diferentes funções e propriedades, de acordo com os tipos de células em que se encontram ❖ Plastídios e Cloroplastos • Plastídios → característicos das células vegetais • Cloroplastos, cromoplastos e leucoplastos • Cloroplastos → células de plantas e algas, nas regiões que ficam iluminadas • Possuem cor verde devido à presença de clorofila e são responsáveis pela realização da fotossíntese Fonte: https://bit.ly/3fV3fX8 Fonte: https://bit.ly/3NUiEWd ❖ Membrana Plasmática • Principal interface entre o meio externo e o ambiente interno da célula • Limita a passagem de uma série de solutos e permiti o transporte imediato de nutrientes e excretas para dentro e para fora da célula Composição: lipídios, proteínas e carboidratos Modelo mosaico fluido Meio extracelular Citoplasma Filamentos de citoesqueleto Proteína periférica Proteína integral (α hélice) Proteína de superfície Proteína integral (globular)GlicolipídeoColesterol Caudas hidrofóbicas Fosfolipídeo Bicamada de fosfolipídeo Cabeças hidrofílicas Carboidratos Fonte: Disponível em https://bit.ly/3yGScsk ❖ Citoplasma • É o meio interno da célula onde ocorre a maioria das reações celulares e onde estão as organelas • Composto por água (80%), proteínas, sais minerais, íons diversos, aminoácidos livres e açúcares, RNA → material coloide Fonte: https://bit.ly/37Euj8x Possui ambiente próprio Ocorre entre o núcleo e a membrana plasmática https://bit.ly/37Euj8x ❖ Organelas Membranosas • Células eucariontes são ricas em sistema de membranas, isto é, possuem organelas membranosas originadas a partir da invaginação da membrana celular, subdividindo o citoplasma celular • Membrana plasmática própria → lúmen separado do citoplasma • Retículo endoplasmático liso e rugoso, complexo de Golgi, mitocôndria, lisossomos, vesículas, vacúolos, o núcleo celular também apresenta uma membrana (carioteca). • Organelas soltas no citoplasma → ribossomos, centríolos e microtúbulos • Mitocôndrias e os cloroplastos não são enquadrados no sistema de organelas endomenbranosas ❖ Reticulo endoplasmático • Retículo endoplasmático → síntese de proteínas e lipídios → formado por tubos e sacos achatados que se estendem por todo citoplasma ➢ Retículo Endoplasmático Rugoso (R.E.R) ➢ Retículo Endoplasmático Liso (R.E.L) • Ribossomos associados (síntese de proteínas) • Predominam túbulos e vesículas (síntese de lipídios), armazenamento de precursores de síntese de hormônios esteroides ❖ Complexo Golgiense • Conjunto de compartimentos achatados definidos por membranas → cisternas • Face CIS (formação) e TRANS (maturação) → proteínas e os lipídios sintetizados no R.E. entram pela rede de Golgi CIS e saem pela TRANS Fonte: https://bit.ly/3iBRlDl ❖ Ribossomos • Estruturas citoplasmáticas não membranosas • Responsáveis pela síntese proteica, são grânulos de RNA e proteínas (proteínas ribossomais) • Caracterizam-se pela presença no citoplasma e aderidos no retículo Endoplasmático • Peroxissomos • Possuem enzimas digestivas que são responsáveis por degradar gorduras e aminoácidos no interior das células sem prejudicar os tecidos • Conversão de peróxido de hidrogênio (H2O2) → em água e oxigênio ❖Movimento celular: o citoesqueleto Células animais têm uma estrutura composta por uma rede de túbulos e filamentos, responsável pelo movimento e suporte celular: o citoesqueleto ➢ Movimentos → ciliar ou flagelar, ameboide e contração muscular ➢ Sustentação Fonte: modificado de https://bit.ly/38WvDCe ❖ Mitocôndrias Fonte: https://bit.ly/3jO5Xil • As mitocôndrias se replicam com DNA próprio e são fundamentais para o funcionamento celular, responsáveis pela síntese de ATP com uso de oxigênio, envolvidas no ciclo de Krebs e na cadeia respiratória → Glicose → processa e converte → ATP Inclusões celulares orgânicas e Anatomia e morfologia vegetal aplicada II 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 → as antocianinas e inulinas • Outras substâncias podem ser reservadas em plastídios especializados, como os amiloplastos. • O vacúolo da célula vegetal pode acumular uma variedade de macromoléculas → armazenamento de proteínas em sementes, para garantir a reserva nutricional para o embrião vegetal • Fundamental na alimentação humana. Ex. Feijão, lentilha, ervilha, grão de bico etc.). Inclusões celulares orgânicas • Outras substâncias orgânicas comumente encontradas: • Ácidos orgânicos, como o ácido 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, estão presentes em diversos frutos, assim como a sacarose presente na cana-de-açúcar • Inulina das raízes da chicória • armazenam ainda compostos tóxicos em vacúolos ➢ Alcaloides, inibidores de enzimas proteolíticas Amido • Fotossíntese → cloroplastos formam e acumulam amido, que pode ser armazenado em plastídios especializados, ou no interior de vacúolos celulares. Amiloplastos são encontrados, em caules subterrâneos, raízes tuberculosas, tubérculos e sementes Inulina: • É um glucídio de reserva que se acumula em órgãos subterrâneos • Na célula viva, ela se apresenta em solução coloidal no interior do vacúolo. • Para obtenção → processo de desidratação artificial, em que ocorre a sua cristalização junto à parede celular formando numerosos cristais distribuídos em forma de leque Formação dos esferocristais de inulina por desidratação em álcool do conteúdo vacuolar Aleurona: • Durante a fase de maturação de algumas sementes de vegetais, a desidratação dos tecidos leva à fragmentação dos vacúolos → vacúolos menores e em maior número → depositadas substâncias de reserva, ↑proteínas, que ao fim desse processo se apresentam como os grãos de aleurona Formação de grãos de aleurona durante a fase de maturação da semente (da esquerda para a direita) e sua hidratação durante a fase de germinação Técnicas para análise morfoanatômica de caule, raiz e folha • Raiz (estrutura morfológica e anatômica): as raízes das plantas não apresentam folhas, nós e entrenós. • Sistema pivotante ou axial e sistema fasciculado Fonte: https://bit.ly/3yB6xc3 Técnicas para análise morfoanatômica de caule, raiz e folha • Caule: a organização básica do caule pode ser observada pelas regiões de inserção das folhas, conhecidas como nós, intercaladas pelas regiões entre dois nós consecutivos, conhecidas consequentemente como “entrenós” • Acima do ponto de inserção de cada folha podemos observar as gemas, localizadas nas axilas foliares, sendo chamadas de gemas axilares ou laterais • A gema que se encontra na porção terminal do caule é chamada de gema apical, sendo formada por meristema, primórdios foliares e gemas axilares em desenvolvimento Fonte: https://bit.ly/3yB6xc3 Técnicas para análise morfoanatômica de caule, raiz e folha • Folha: estruturas especializadas para a fotossíntese, • Geralmente, achatadas, deixando o tecido clorofiliano próximo à superfície → ↑ interação com a luz Fonte: https://bit.ly/3AmABcy Técnicas para análise morfoanatômica de caule, raiz e folha • Flor: considerada um ramo altamente modificado que apresenta apêndices especializados (folhas metamorfoseadas) • Constituição básica da flor é formada por: haste, pedicelo, receptáculo, da qual emergem os apêndices modificados em sépalas, pétalas, estames e carpelos • Três principais conjuntos de órgãos apendiculares: perianto (apêndices externos de proteção e/ou atração de polinizadores), androceu e gineceu Fonte: https://bit.ly/3AmABcy Técnicas para análise morfoanatômica de caule, raiz e folha • Fruto: Estrutura resultante do amadurecimento e do desenvolvimento do ovário floral • Composição: pericarpo e a semente. Fonte: https://bit.ly/3bNgBWd • Frutos que provêm somente do ovário da flor, ou de outras partes florais, como o receptáculo, sépalas, pétalas, estames, pedúnculo e eixo da inflorescência. Importância da identificação correta das plantas medicinais ❖ Problematizando a Situação-Problema 01 ➢ Importância na identificação correta das plantas medicinais em seu processo de coleta e extração de princípios ativos vegetais ➢ Além de saber em quais órgãos vegetais os ativos de interesse terapêutico se encontram, é importante entender a estrutura morfológica dos órgãos vegetais • Ex. Muitas plantas medicinais têm compostos presentes em órgãos subterrâneos, rizomas, caules subterrâneos, raízes, todos ricos em substâncias de interesse terapêutico. ❖ Problematizando a Situação-Problema 01 ➢ Uma das amostras trazidas por Felipe da viagem realizada para Amazônia tem as raízes como local de maior concentração de compostos de interesse farmacológico • Como deve ser feitoo estudo de compostos ativos? • Em qual compartimento da planta pode se encontrar os compostos ativos? ➢ Informação chegou a ele pela observação do uso da planta pela comunidade local ❖ Resolvendo a situação problema 01 • Estudo de compostos ativos passa por uma série de etapas • Identificação correta • Reações e análises físico-químicas de identificação de ativos vegetais • Informações de farmacobotânica e etnobotânica, é possível saber qual a parte mais utilizada da planta → provavelmente a maior concentração de ativos de interesse esteja nesta estrutura • Análise anatômica, morfológica e histológica, que pode ser realizada com os cortes histológicos • Etapas de análise fitoquímica para identificação e quantificação final de ativos vegetais ❖ Resolvendo a situação problema 01 • Todas as estruturas vegetais, folhas, caules e raízes, podemos encontrar estruturas de reserva • Em todas as estruturas é possível encontrar ativos de interesse terapêutico, o que varia de acordo com a espécie e com a natureza do ativo Principais métodos de extração de ativos vegetais ❖ Processos extrativos • Maceração: processo envolve a extração da matéria- prima vegetal moída ou rasurada, utilizando recipiente fechado, deixando a matéria-prima vegetal em contato com o líquido extrator, sem troca do líquido e submetendo o recipiente à agitação ocasional. • Percolação: utilizada para a extração de substâncias sensíveis a altas temperaturas. Consiste na passagem contínua do líquido extrator no interior de um percolador, arrastando com ele os ativos de interesse. • Infusão: processo de extração é feito pelo contato de água fervente com a matéria-prima vegetal. Fonte: https://bit.ly/3Ie7WIx ❖ Processos extrativos • Decocção: matéria-prima vegetal fica em contato com o líquido extrator em um processo de ebulição, é mais eficiente na extração de compostos que se encontram em tecidos vegetais mais rígidos, como raízes, cascas e caules. • Turbo-extração ou turbolização: processo que utiliza um dispersor e consiste na redução do tamanho das partículas da matéria-prima e consequente extração do ativo de interesse. • Essa operação causa o rompimento das células vegetais, favorecendo a liberação e a dissolução do ativo de interesse no líquido extrator. Fonte: https://bit.ly/3yhIb5w ❖ Processos extrativos • Extração em aparelho de Soxhlet: a matéria-prima vegetal e o líquido extrator ficam em compartimentos diferentes, processo faz com que o solvente entre em contato várias vezes com a matéria-prima vegetal, possibilitando maior eficiência na extração e, ao mesmo tempo, o uso de uma quantidade reduzida de solvente. Fonte: . ❖ Processos extrativos • Extração sob refluxo: líquido extrator e matéria-prima vegetal ocupam o mesmo recipiente, acoplado a condensadores, e são submetidos ao aquecimento. • Permite a utilização de líquidos extratores com maior volatilidade, partindo do princípio de que o solvente evaporado será condensado e retornará ao sistema para um novo ciclo • Exposição da matéria-prima vegetal a temperaturas • elevadas, por períodos longos de tempo, o que inviabiliza o seu uso para a extração de compostos sensíveis a temperaturas elevadas Fonte: https://bit.ly/3acCYEh Resolução de exercícios 01) O xilema e floema são dois tecidos de condução encontrados em grande parte dos grupos de plantas. Marque a alternativa que indica corretamente um grupo avascular, ou seja, que não possui vasos condutores. a) Briófitas. b) Pteridófitas. c) Gimnospermas. d) Angiospermas. 03) Fibras e esclereides são dois tipos celulares observados em qual tecido? a) Colênquima. b) Parênquima. c) Esclerênquima. d) Floema. e) Xilema. Estudo microscópico das espécies vegetais ❖ Problematizando a Situação-Problema 02 • Pesquisadores → identificação das plantas • O próximo passo consistirá no estudo microscópico das espécies vegetais • Esse conhecimento é necessário para a compreensão dos locais de armazenamento dos compostos de interesse farmacológico e dos métodos para sua identificação e extração Fonte: https://bit.ly/3yolxtz Fonte: https://bit.ly/3NrMCAt ❖ Problematizando a Situação-Problema 02 • Etapa de análise microscópica e fitoquímica do material coletado com a finalidade de identificar os locais em que os ativos de interesse se encontravam em maior concentração • A análise detalhada da anatomia e citologia das plantas é fundamental neste processo. • O que é necessário para se observar as estruturas vegetais e iniciar a identificação dos locais de armazenamento de princípios ativos vegetais? ❖ Resolvendo a Situação-Problema 01 • Felipe → aluno de graduação e participa de um grupo de pesquisas que realizará uma viagem para estudo de campo junto a uma comunidade amazônica. • Ele e seus colegas passaram um bom tempo observando a relação da comunidade com as plantas medicinais e conversando com os moradores do local para conhecer mais dessa interação. • O que é necessário para se observar as estruturas vegetais e iniciar a identificação dos locais de armazenamento de princípios ativos vegetais? ❖ Resolvendo a Situação-Problema 01 • Conhecimentos sobre anatomia, histologia e citologia vegetal são fundamentais para iniciar a identificação dos locais de armazenamento de ativos • Conhecer os principais tecidos em que são depositadas e reservadas substâncias resultantes do metabolismo vegetal é um passo bastante importante • Tecidos de reserva são formados, principalmente, por parênquima e que ele pode estar disposto em diferentes órgãos vegetais • Realizar análise microscópica de cortes histológicos dos tecidos vegetais e posterior análise fitoquímica para complementar essas observações Recapitulando ❖ Contextualização • Citologia e histologia vegetal • Tecidos vegetais importantes na identificação de drogas vegetais • Sistema vascular vegetal • Principais métodos de extração de ativos vegetais • Processos extrativos • Anatomia e morfologia vegetal aplicada I • Características gerais da célula vegetal e suas inclusões • Células eucariontes vegetal - Plastídios e Cloroplastos • Membrana Plasmática e Citoplasma • Organelas Membranosas • Citoesqueleto e mitocôndrias ❖ Contextualização • Anatomia e morfologia vegetal aplicada II • Técnicas para análise morfoanatômica • Raiz • Caule • Folha • Flor • Fruto