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REVISÃO BOTÂNICA III Aspectos gerais sobre plantas Tipo de divisão celular: presença de fragmoplasto em algumas linhagens. O fragmoplasto é semelhante ao fuso mitótico e ajuda na citocinese. Cutícula: presente em plantas verdadeiras. Camada que sobrepõe a epiderme, o que minimiza a perda de água para o ambiente. Arquegônios e anterídios. Presente em embriófitas. Possibilitou uma reprodução com maior sucesso e formação de embriões. Estômatos: Poro que permite a regulação de CO2 e vapor de água. Presença de traqueídes. Presentes em traqueófitas. São células que conduzem água no tecido xilemático. A flor presente nas angiospermas faz parte do esporófito. Após a fecundação, há a expansão do ovário, o que produz o fruto, e o óvulo se transforma na semente. Regiões meristemáticas Proporciona o crescimento da planta, principalmente através de gemas. Crescimento primário: Aumento das extremidades em comprimento (raízes e caule) Crescimento secundário: Espessamento tanto do caule quanto das raízes. Dupla fecundação Uma célula diploide do gametófito feminino se divide em 4 megásporos haploides. Três deles se degeneram, sobrando 1 megásporo. Esse megásporo se expande e seu núcleo se divide, originando oito núcleos. Depois de se estabilizarem, as paredes começam a se formar em volta da maioria dos núcleos. Três dois oito núcleos estão posicionados no lado oposto ao da micrópila; são chamados de antipodais. Os outros três núcleos se formam próximo à micrópila. Um deles é o ovócito. Na fecundação, o gameta masculino entra no saco embrionário e se une ao ovócito, formando o embrião; outro gameta masculino se funde aos dois núcleos centrais formando uma célula triploide, que se desenvolve no endosperma. As células vegetais e seus constituintes Vacúolo Pode ocupar cerca de 90% do espaço celular. A célula pode ter vários vacúolos ou só um grande Compartimentalização (isola substâncias do citoplasma, tanto que o pH de ambos pode ser diferente), armazenamento de substâncias tóxicas (podendo ser encontradas em forma de cristais, que possuem várias formas. Por exemplo, ráfides – forma de agulha. Glicosídio cianogênico – substância nitrogenada formada no metabolismo secundário), armazenamento de cálcio, produção e armazenamento de antocianinas (pigmentos também produzidos por metabolismo secundário). A pressão de turgor é realizada pela água contida no vacúolo. Esse fator mantém as plantas eretas, o que promove a sustentação. Plastídios Cloroplastos – Possuem duas membranas. A membrana interna gera projeções, parecidas com discos, chamadas de tilacóides. Os tilacoides se empilham, recebendo o nome de granum. Presença de clorofilas (a e b) e carotenoides, ambos localizados na membrana do tilacoide. Esses pigmentos estão organizados numa estrutura chamada de Fotossistema. Estioplastos: Plantas em ambiente com muito pouca luz são chamadas de plantas estioladas. Elas ficam esbranquiçadas no caule, esticadas e com folhas amareladas. Desenvolvem o estioplasto como plastídio. No centro do estioplasto existe uma estrutura chamada de corpos prolamelares. Caso a planta seja iluminada, os estioblastos se transformam em cloroplastos, bem como pode acontecer o contrário se a planta for colocada em lugar mais sombreado ou escuro. OBS.: Esse evento de transformação acontece com qualquer plastídio. Fotossistema Possui um centro de reação, ocupado principalmente pela clorofila a, e um complexo antena, que fica em volta do centro de reação. O complexo antena é composto por clorofila b e carotenoides e sua função é absorver a energia luminosa e a transferir para o centro de reação. Obs.: Quanto o maior o comprimento de onda, menor é sua energia. Clorofila A: Absorve entre 400-500nm (roxo e azul) e entre 600-700nm (amarelo e laranja). Clorofila B: Absorve menos, mas os comprimentos de onda são os mesmos da cA Carotenoides: Absorve entre 400-500nm (um pouco mais de 500nm; roxo, azul e verde). Amiloplastos: Plastídios que armazenam amido. Cromoplastos: Além dos cloroplastos, existem outros com diferentes pigmentos, como autocianinas. Parede celular e crescimento vegetal Parede celular Existe diferença na forma, espessura e composição da parede vegetal. A parede celular confere resistência graças à sua composição química: celulose, pectinas e hemicelulose. Outras substancias podem ser lignina e proteínas estruturais. A celulose está organizada em microfibrilas. As microfibrilas são formadas por unidades de celobiose. As hemiceluloses unem uma microfibrila à outra. As pectinas são muito hidratáveis e ocupam espaço entre as microfibrilas e as hemiceluloses. Confere elasticidade à parede. Produção dos componentes da parede Na membrana plasmática há um complexo de proteínas enzimáticas, chamado de celulose sintase, cuja função é produz polímeros de celulose através do encadeamento das moléculas de glicose. Os outros componentes são produzidos no RER, empacotados no Complexo de Golgi e mandados para o meio extracelular. Parede celular primária e secundária Nem todas as células têm parede celular secundária. A parede secundária geralmente é formada após a expansão celular. No caso de existência, a parede primária é mais externa, enquanto a secundária é mais interna. Na parede secundária, as pectinas são substituídas por lignina, conferindo maior rigidez. Lignina é uma substância fenólica resultante do metabolismo secundário. Através das pontuações, as células com parede secundária trocam nutrientes e água. As paredes são interrompidas em determinados pontos para criar essas pontuações. Os diferentes tipos de pontuação são importantes no transporte de substâncias. Expansão celular Ocorre pela despolimerização das hemiceluloses. As microfibrilas ficam mais espalhadas. Assim a pressão de turgor exercida no interior da célula resulta na expansão celular. A oxina AIA, ao entrar em contato com o receptor ABP1, ocorre a ligação. Essa ligação pode promover a ativação da bomba de prótons na membrana plasmática ou promove a formação de outras bombas de prótons. No fim, resulta em maior bombeamento de H+ para a parede celular, rompendo as ligações de hemicelulose, O rompimento entre os dois polímeros ocorre pela enzima expansiva, a qual atua em meio ácido. A disponibilidade de água é fundamental para a expansão, determinando o crescimento da célula. Forma da célula Depende de como as microfibrilas de celulose estão organizadas. Na divisão celular Após a formação do fuso mitótico, há a formação do fragmoplasto, que orienta a formação da placa celular, onde a célula será dividida em duas. Na formação da placa, vesículas provenientes do Complexo de Golgi liberam os primeiros componentes da parede celular primária. Há a formação da lamela média e da membrana plasmática. Diferenciação celular e meristemas no desenvolvimento vegetal Padronização (padrão radial) na disposição dos tecidos em todos os órgãos: Epiderme Parênquima Vasculares (Revestimento) (Preenchimento) (Fundamental) Padrão de polaridade: existe um lado apical e outro basal. Crescimento primário: meristema primário Crescimento secundário: meristema secundário Nos meristemas, as células são indiferenciadas e com núcleos bem evidentes. As células estão dispostas em camadas, o que define em quais células elas vão se diferenciar. Os meristemas são divididos, do exterior para o interior, em protoderme (L1 - epiderme), procâmbio (L2 - vascular) e meristema fundamental (L3 - fundamental). Totipotência – Capacidade de a célulase transformar em qualquer tipo celular. Algumas células já diferenciadas podem retornar à condição de célula meristemática e se diferenciar em outro tipo, através de fitohormônios. Explante – Parte da planta retirada. Tecido meristemático. Calogênese – A partir de um explante se produz uma massa de células meristemáticas denominada de calo. Organogênese indireta – O calo se desenvolve em órgãos como folha e caule. Organogênese direta – Um explante dá origem a órgãos sem formação de calo. Hormônios envolvidos – AIA (auxina – ácido indolacético - raízes) e a citocinina (caule e folhas). Embriogênese vegetal O processo de fecundação ocorre dentro do óvulo e o embrião se desenvolve nessa estrutura. Assim, o óvulo se torna a semente. É a fase esporofítica. Na formação do zigoto já há polarização. Um grande vacúolo fica localizado na base do zigoto, enquanto no ápice o citoplasma é mais denso, com o núcleo nessa região. Essa polarização indica a direção da primeira divisão. As primeiras células-filhas formadas são a célula basal e a célula apical. A célula apical forma o embrião propriamente dito. A célula basal forma o suspensor. O suspensor tem a função de conectar o embrião à planta-mãe. Entre a célula apical e a célula basal é produzida outra célula (hipocótilo) que se torna a columela da raiz. Estágio globular - a célula apical começa formar um aglomerado de oito células em forma de bola, inicialmente. Começa a se formar o padrão radial de células, em que há a determinação das funções celulares. Estágio cordiforme – formação dos cotilédones, que são as primeiras folhas formadas na planta. Região apical: aparecem os cotilédones e o meristema apical. Região central: Hipocótilo, raiz e a maioria do meristema da raiz. Região basal: Hipófise, onde se desenvolve o meristema da raiz. Estágio de torpedo – degeneração do suspensor e alongamento do embrião. Estágio final – o embrião se dobra dentro da semente. Há perda de água e entra em estágio de dormência. Obs1.: Padrão radial: Tecido de revestimento > Tecido fundamental > Sistema vascular Obs2.: Monocotiledôneas possuem um cotilédone. Dormência e germinação de sementes Testa da semente – casca Cotilédone – primeira folha e pode assumir função de reserva. Endosperma – tecido de reserva durante o processo de fecundação. Ex.: trigo. Nem todas as sementes possuem esse tecido. Desenvolvimento da semente Desenvolvimento – conjunto de alterações na semente durante sua retenção na planta-mãe. Variações quantitativas – crescimento Variações qualitativas – diferenciação Etapas do desenvolvimento 1) Histodiferenciação – formação dos tecidos que irão compor o embrião e o endosperma 2) Maturação – expansão celular, alocação de substâncias no endosperma, maturação do embrião 3) Dessecação – desidratação e ruptura das conexões tróficas com a planta-mãe, resultando na redução do metabolismo do embrião. A semente atinge o estágio de dispersão. Ortodoxas: tolerantes ao dessecamento. Recalcitrantes: sensíveis ao dessecamento. Obs.: Viviparidade – a semente germina ainda na planta-mãe. Não acontece em todas as plantas. Obs.: Gancho tubular – Curva que a plântula exibe em seu desenvolvimento protegendo a região meristemática. Quando recebe luz solar, a planta percebe que chegou à superfície do solo e se desdobra. Dormência de sementes Sementes dormentes – A semente incapaz de germinar, num determinado período de tempo, quando exposta Pa condições ambientais que normalmente permitiriam a germinação. Há um bloqueio interno. Sementes quiescentes – A semente que não germina porque é limitada pela ausência ou insuficiência de um ou mais fatores externos necessários para que esse processo ocorra. Há uma limitação externa. Fase 1 – Embebição Fase 2 – Ativação do metabolismo Fase 3 – Crescimento do eixo embrionário Hormônios vegetais importantes na germinação Ácido abscísico (ABA) – inibe a germinação de sementes. É produzido na fase de maturação da semente. Promove a aquisição da tolerância à dessecação (LEA) Mantém o embrião maduro em estado de dormência (evita viviparidade) Giberelina (GA) – promove a germinação das sementes. O embrião sintetiza e libera GA durante a germinação Estímulo da produção de enzimas que hidrolisam o endosperma Estímulo da produção de enzimas que reduzem a resistência do tegumento. Fatores que afetam a germinação das sementes 1) Umidade 2) Temperatura 3) Aeração 4) Luz 5) Fatores químicos Com a embebição, a água entra em contato com o GA3 (um tipo de giberelina). Essa molécula é dispersada dentro da semente e promove a produção de -amilase (enzimas que atuam nas reservas do endosperma – amido). O amido é degradado em moléculas menores que serão usadas pelo embrião. Origem da dormência Primária ou inata – origem na planta-mãe Secundária ou induzida – origem no ambiente externo Causa da dormência Dormência imposta pela testa – dormência física Dormência do embrião – dormência fisiológica Escarificação Qualquer processo que desgaste o revestimento da semente, tornando o processo de germinação mais fácil. 1) Incisão 2) Lixar a casca 3) Mergulhar sementes em ácido sulfúrico por 10 minutos Sobre o coco Água de coco é o endosperma, assim como a carne do coco. Possui uma única semente. É disperso por longas distâncias através da água do mar com o embrião ainda imaturo, embora a semente esteja madura. Borrifar com água sanitária ou colocar em água fervendo para eliminar microorganismos Tecidos Vegetais Epiderme Funções da epiderme Revestimento Difusão de CO2 Redução da perda de água Resistência mecânica Composição da epiderme A epiderme pode conter uma ou várias camadas de células. Cutícula: minimiza a perda de água pela planta. Fica sobre a epiderme. Estômato: facilita a difusão do CO2 que é utilizado na fotossíntese. É composto por duas células (células-guarda) que podem abrir e fechar a passagem do gás carbônico. Abrem nas horas mais amenas do dia (início da manhã e fim da tarde), quando as temperaturas são menos elevadas e a evaporação da água é menor. Durante os horários mais quentes, permanece fechado. As células-guarda são unidas nas extremidades. Células anexas: podem variar em número e em disposição. É um fator para caracterização dos tipos de estômato. Células silicificadas: contêm sílica o que dá sustentação às gramíneas. Na paleontologia são chamadas de sitólitos. Pelos/Tricomas: unicelulares ou pluricelulares. Diferentes formas e funções (ex. defesa, diminuição da perda de água). Em bromélias: multicelulares, em forma de escama, capacidade de absorção de água. Normal em epífitas. Algumas plantas têm a parte de trás da folha esbranquiçada, onde a função dos tricomas é refletir a luz solar. Absorção de água e nutrientes na região pilífera das raízes. Tricomas glandulares podem produzir aroma. Mecanismo de abertura/fechamento de estômatos Regulado pela entrada de água nas células-guarda. Ao ficarem muito úmidas cria-se uma pressão de turgor dentro das células e elas se separam criando um poro entre elas. Ao perder a água, essas células ficam flácidas e se aproximam uma da outra, fechando o poro. Tecido Fundamental – Prênquima, Colênquima e Esclerênquima Parênquima Em plantas aquáticas flutuantes possui o nome de aerênquima. Possui espaços onde a planta armazena ar, possibilitando a flutuação. Naquelas aquáticas presas ao substrato, o aerênquima facilita a difusão de O2 para partes da planta que estão submersas. Em folhas e em caulesverdes, o parênquima é clorofiliano e possui a função de fotossíntese. Parênquima lacunoso: possui caminhos por onde o CO2 pode se difundir. Parênquima paliçádico: minimiza perda de água da folha. Parênquima de reserva (amido, óleo, proteínas, água...) Colênquima As células possuem a espessura da parede irregular, de forma que algumas têm paredes mais finas e outras mais grossas. Há pontos onde as paredes celulares das células se encontram Função de sustentação, mas também flexível por ser formado com células de parede primária. Sempre numa posição marginal do órgão. Esclerênquima Também de sustentação. Envolve o feixe vascular. Espessamento homogêneo da parede Parede secundária (lignina) Fibras (células muito longas) e Esclereídes (células menores) Colênquima Parênquima Tecidos vasculares - Xilema Transporte de água e sais minerais para a nutrição da planta. As paredes celulares formadoras do xilema é mais espessada e com forma mais regular. Ao adicionar corantes nas células: Safranina – cora em vermelho na presença de lignina, ou seja, no xilema. Azul-de-ástra ou azul de metileno – cora em azul na presença de celulose, ou seja, no floema. Entrada de água na planta As raízes mantêm a concentração de soluto elevada, então a água é difundida por osmose (pressão osmótica). Após percorrer a planta, a água é perdida para a atmosfera na forma de vapor de água pelas folhas. Dependendo das condições do ambiente, a planta perde mais ou menos água. Umidade relativa do ar é uma condição pelo fato de o vapor passar por difusão, mantendo um equilíbrio com o meio. Quando a umidade do ar está menor do que na planta, o ar puxa com maior ou menor intensidade a água da planta, promovendo a tensão. Gutação A água é eliminada no estado líquido e fica nas margens da folha, geralmente. Ocorre quando há saturação do vapor de água na atmosfera. A água é eliminada pela estrutura chamada hidatódio localizada na extremidade das folhas. Ocorre com ar frio e úmido. Transpiração O ar puxa o vapor d’água da folha. Ar quente e seco. Difusão, mantendo equilíbrio entre a umidade da planta e da atmosfera. Elementos do xilema Elementos de vasos: células com placas de perfuração em suas extremidades. Angiospermas. Traqueídes: Não têm placa de perfuração. Gimnospermas. Ambas são células espessadas com lignina e mortas, pois após seu desenvolvimento, ocorre a apoptose. Possuem pontuações Tipos de espessamento da parede celular (xilema primário): Anelar: mais flexível. Forma de anel. Protoxilema, diâmetro menor, expansão celular. Helicoidal: Forma em espiral. Protoxilema, diâmetro menor, expansão celular. Escalariforme: Em forma de escada. Metaxilema, diâmetro maior, sem expansão celular. Pontoado: mais espessado. Metaxilema, diâmetro maior, sem expansão celular Tecidos vasculares – Floema Transporte de produtos da fotossíntese, hormônios e outras substâncias. “Seiva elaborada”. As paredes das células do floema são mais finas do que as do xilema, sendo compostas por parede celular primária contendo celulose. A forma das células não é bem definida. Insetos com aparelho bucal sugador introduzem esse aparelho no floema da planta para sugar a seiva rica em açúcares. Elementos do floema Elemento do tubo crivado: placa crivada nas extremidades da célula. Essa placa nada mais é do que poros na parede celular. Angiospermas. Todo elemento do tubo tem uma célula companheira. O conteúdo do floema é bem reduzido e não contém núcleo. A regulação do elemento é por conta da célula companheira, já que a primeira célula precisa continuar viva. Célula crivada: não possui placa crivada, mas tem áreas crivadas que são poros de diâmetro menor. Gimnospermas e Pteridófitas. Em Gimnospermas e Pteridófitas existe a célula albuminosa que faz o papel da célula companheira. Calose: Fecha os poros da placa crivada. Ocorre quando a planta sofre herbivoria e em plantas em estado de dormência. Fluxo da seiva no floema Ocorre a partir de uma “região fonte” para uma “região dreno”. A fonte é onde tem ou é produzido o carboidrato – nas folhas – e a dreno é aquela que consome o carboidrato – p. ex. raízes. Na região fonte o carboidrato é carregado para dentro do floema por transporte de membrana. Com o aumento da concentração do soluto, a água, sob pressão osmótica, sai do xilema e entra no elemento do tubo crivado nessa região. A água que está entrando é extravasada pela placa crivada, carregando o carboidrato até a região dreno. Na região dreno, por transporte de membrana, o carboidrato vai para as células dessa região, diminuindo a concentração de soluto no floema, o que faz com que a água saia e volte para o xilema. Há diferença de pressão nas duas regiões. Desenvolvimento e anatomia do caule Em casos da planta tombar, o redirecionamento do crescimento é feito pela curvatura no caule. O reconhecimento é feito através da força da gravidade, o que é chamado de gravitropismo ou geotropismo, assim como o fototropismo. Fototropismo: a luz também é fator determinante no crescimento da planta. No ápice do caulem existem fototropinas que influenciam na distribuição de auxina, guiando a planta para onde crescer. O lado sombreado da planta fica com maior concentração de auxina. Maior concentração de auxina promove maior alongamento celular, onde a contece o processo inverso da raiz. A dominancia apical do caule é promovida pela auxina, produzida no caule e nas folhas. Quando essa dominância é interrompida, há a promoção do desenvolvimento das gemas. Esse desenvolvimento é promovido por citoninas. A auxina inibe citonina. Estaquia A partir de um galho, é produzido um novo indivíduo. Isso ocorre porque no galho há gemas. A auxina desce da região apical até a região basal e promove o enraizamento. As raízes começam a produzir citonina, que sobe e promove o crescimento das parters aéreas. Auporquia Seleciona-se um galho e nele se faz um anelamento. Envolta desse anel se coloca um saco com terra ou outro substrato que possa manter a umidade. Depois de um tempo ocorre a enraização. Enxerto Uma planta com raiz e caule é cortada e nessa planta é colocado o caule de outro indivíduo. Favorece a invariabilidade genética. Anatomia do caule Nem toda planta tem crescimento secundário. No ápice da planta ocorre o crescimento primário, enquanto nas regiões mais abaixo ocorre crescimento secundário. Isso é visto ao se fazer um corte transversal no ápice, no meio e na base da planta e observar esses cortes no microscópio. Câmbio vascular: meristema secundário. No interior produz xilema secundário e, para fora, o floema secundário. O crescimento secndário se dá pela origem do xilema e floema secundários (a partir do cêmbio vascular) e da periderme (tecido de revestimento). Identificação de raízes e caules Em caules há formação de feixe vascular. O protoxilema está voltado para o meio e o metaxilema para fora. O crescimento primário é de dentro para fora. Nas raízes de Eudicotiledônea, o meio é formado por xilema, o qual possui projeções. O metaxilema fica no meio e o protoxilema nas extremidades. O cresimento primário é de fora para dentro. Técnica de anelamento Um método para matar árvores é retirar parte da casca da árvore, formando um anel. Assim retira-se parte do floema, impedindo o fluxo da parte aérea para as raízes. Na casca da árvore está a periderme e o floema secundário. O restante da madeira é xilema sencundário. Esse xilema atua tannto como condutor quanto na sustentação. Os anéis de crescimento são usados tanto para datação quanto para conferir mudanças climáticas. Periderme A cortiça é extraída da periderme Meristema que dá origem à periderme é o felogênio. Com a formação da periderme, a epiderme é eliminada. Células da periderme, impregnadas por suberina, impedem a passagem de água e gases. Rachaduras, chamadas de lenticelas, são encontradas na periderme após algum tempo. Nessas rachaduras há trocas gasosas entre os tecidos abaixo (floema) e o ambiente. Desenvolvimento e anatomia de raiz Nas raízes de Eudicotiledôneas, o meio épreenchido por xilema, que forma projeções. O número de projeções pode variar. O metaxilema é mais interior, enquanto o protoxilema é mais exterior. De dentro para fora (Eudicotiledônea): Cilindro vascular (xilema+floema+pericilo) > Endoderme > Região parenquimática > Ectoderme com região pilífera (absortiva). De dentro para fora (Monocotiledônea): Cilindro vascular (xilema+floema) > Endoderme (parte lignificada) > Parênquima > Epiderme. Presença de parênquima medular, localizado mais no centro com xilema e floema em volta, e cortical. Estria de Caspary: Tipo de endoderme com material hidrofóbico passando pela raiz. Deslocamento da água Caminho simplástico: por dentro das células e chega ao cilindro vascular. Caminho apoplástico: a água passa por entre as células. A endoderme lignificada impede a passagem de água nesse mecanismo. OBS.: As raízes laterais se desenvolvem a partir do pericilo. Crescimento secundário da raiz No crescimento secundário ocorre o câmbio vascular, dando origem ao xilema e floema secundários, e ufanogênese, que vai formar a periderme. O xilema secundário ocupa todo o centro da raiz, enquanto o floema ocupa toda a periferia, formando um anel. Felogênio forma a periderme. Partes da raiz e gravitropismo As raízes, em sua maioria, possuem gravitropismo positivo (cresce para baixo). Geralmente, as curvaturas do caule e da raiz são antagõnicas por conta da diferença de concentração da auxina. Coifa: região da raiz que protege os tecidos meristemáticos do atrito com o solo. Também produz substâncias mucosas. Columela da coifa: presente na região central da coifa. As células que formam a columela possuem grandes grãos de amido, chamados e estatólitos, os quais estão depositados de forma que pressionem o RE localizado na base da célula. Assim, dependendo de onde os estatólitos estão pressionando, a planta entende qual é a sua posição através da atração da gravidade. A auxina, ao chegar na raiz, é distribuída de maneira igual, fazendo com que o crescimento seja proporcional em todo o eixo. Se a raiz estiver disposta na horizontal, a distribuição de auxina é desigual. Assim, a parte de baixo recebe mais auxina do que a de cima. Essa maior concentração inibe o crescimento, gerando uma curvatura na raiz e depois volta a crescer para baixo. Fotomorfogênese em plantas Na ausência de luz ocorre o estiolamento, onde há o prolongamento exagerado do caule. É uma estrategia para que a planta encontre a luz. A clorofila também não está presente, pois os cloroplastos são convertidos em estioplastos. Todos os recursos são usados para o alongamento. O gancho plumular também se desfaz através do contato com a luz. Algumas sementes precisam de luz para germinar e outras não. Isso depende também do comprimento de onda. O comprimento de onda entre o vermelho e o vermelho extremo é o que tem maior intereferência no processo de germinação. No caso das sementes de alface, só germinam na presença da luz vermelha. Além disso, somente o último espectro interfere na germinação; isso ocorre para que a planta não seja enganda. Para o estudo de fotomorfogênese, o comprimento de onda vermelho é mais importante por conter maior energia. Fitocromos As plantas fazem reconhecimento da qualidade luminosa através do fitocromo, que é um pigmento. Existem dois tipos de fitocromo: o vermelho (Fv) e o vermelho extremo (Fve). Um pode se transformar no outro. Quando Fv é incidido por comprimento vermelho, se converte em Fve; Já quando Fve é incidido por vermelho extremo, se transforma em Fv. Essas moléculas recebem nome de fotorreversíveis. Quando a planta está no escuro, o Fve se converte em Fv, que é a forma mais estável da molécula. O fitocromo é formado por: Cromóforo: absorve o espectro luminoso Proteína O Fv absorve mais na faixa de 600nm, enquanto o Fve absorve mais em 730nm. Ambos são isômeros, sendo Fv cis e Fve trans, ocorrendo uma rotação ao absorver a luz. Sobre o ambiente Cada ambiente possui uma qualidade luminosa, onde m determinado espectro de luz domina. Ambientes ensolarados tendem a ter uma quantidade maior do especro vermelho, enquanto em ambientes sombreados o aspecto vermelho longo é predominante. Razão espectral – Vermelho/Vermelho longo Razão fitocromo – Fitocromo vermelho longo/Fitocromo total. Se a quantidade de fitocromo vermelho-longo aumentar, significa que o ambiente é ensolarado. Se for o fitocromo vermelho, mais sombreado é o ambiente. Ao colocar uma “planta de sol” na sombra, o caule se alonga, ocorrendo estiolamento por conta da quantidade de fitocromo vermelho longo. Semente fotoblástica Germina ou não dependendo da qualidade luminosa do ambiente e do reconhecimento que é feito pelo fitocromo e da resposta emitida. O fitocromo vermelho longo é o que desencadeia o mecanismo de resposta. Sementes fotoblásticas positivas só germinam porque a quantidade de vermelho longo nela vai ser maior e vai desencadear o processo de germinação. Na semente fotoblástica negativa ocorre o processo inverso. Importante no processo de sucessão ecológica. Florescimento e frutificação Para a planta produzir flores, ela precisa estar competente, ou seja, atingir a fase reprodutiva. Ao atingir essa fase, ela sofre o processo de indução que é determinado pelo fotoperíodo – a duração de luz do dia. Nesse momento, a planta atinge o estágio determinado, estando apta a desenvolver seu programa reprodutivo. A partir de um sinal (pode ser dado por hormônios ou outras substâncias) há a ativação da expressão, de forma que as flores surjam. Há uma mudança no formato do meristema apical primário para a formação das flores. Fotoperíodo Quanto maior a latitude, mais horas o dia tem. Assim, muitos organismos se guiam pela duração de horas do dia. O florescimento e a frutificação em períodos determinados é importante para sincronizar vários fatores ecológicos, como polinizadores e dispersores de sementes, criando-se um fator de coevolução com dispersores e polinizadores específicos. Cada espécie de planta tem seu fotoperíodo crítico. Variações pequenas interferem se a planta floresce ou não. Existem dois grupos: (1) Noites longas – aquelas que florescem quando recebem quantidade menor que seu fotoperíodo crítico – e (2) Noites curtas – as que florescem quando recebem quantidade maior de luz do que seu fotoperíodo crítico. Nos primeiros experimentos utilizaram a luz branca e depois separaram os espectros de luz. Os espectros que responderam foram o vermelho e o vermelho longo. O reconhecimento do fotoperíodo é feito pelo fitocromo. Em plantas de noites longas, a concentração de fitocromo vermelho escurodiminui e a planta floresce. Frutificação Na fase inicial ocorrem divisões celulares seguidas de expansão celular. Por último ocorre o amadurecimento. O etileno é um hormônio em estado gasoso importante no amadurecimento do fruto. Divisão celular > Ampliação celular > Climatérico (amadurecimento+Senescência) A produção de auxina pelas sementes é importante para a expansão do fruto. Ex.: maçã e pera: Crescimento do fruto até o fim da fase de ampliação Início do decaimento da durabilidade do fruto no climatérico Diminuição da respiração do fruto até o início do climatérico, onde tem um leve aumento e volta a cair Aumento na quantidade de etileno na fase do climatérico. Essas duas últimas são características de frutos climatéricos.