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1 RREESSUUMMOO DDEE BBOOTTÂÂNNIICCAA # REINO PLANTAE # ASPECTOS GERAIS DOS VEGETAIS As plantas são seres vivos EUCARIÓTICOS, MULTICELULARES e AUTOTRÓFICOS. Em seu ciclo de vida, apresentam EMBRIÕES QUE DEPENDEM DO ORGANISMO MATERNO. Como diversas espécies de algas as plantas apresentam ALTERNÂNCIA DE GERAÇÕES haploides e diploides. As plantas podem ser divididas em dois grupos: plantas avasculares (BRIÓFITAS) e vasculares (TRAQUEÓFITAS). As plantas vasculares com sementes são chamadas de ESPERMATÓFITAS. CARACTERÍSTICA FILOS Vasos Condutores SEMENTE FRUTO Avasculares (Atraqueófitas) ----------------- ----------------- Bryophyta (musgos) Hepatophyta (hepáticas) Anthocerophyta (antóceros) Vasculares (Traqueófitas) Sem Semente (Pteridófitas) ------------------ Pteridophyta (samambais) Lycophyta (licófitas) Sphenophyta (cavalinha) Psilophyta (psilotos) Com Semente (Espermatófitas) Gimnospermas (sem fruto) Coniferophyta (pinheiros) Cycadophyta (cicas) Gnetophyta (gnetáceas) Ginkgophyta (gincobilobas) Angiospermas (com fruto) Magnoliophyta ou Antophyta (mangueira, açaizeiro, etc.) BRIÓFITAS São PLANTAS AVASCULARES pequenas e de organização corporal simples, que vivem em ambientes úmidos e sombreados. Estão divididos em três filos: BRYOPHYTA (musgos), HEPATOPHYTA (hepáticas) e ANTHOCEROPHYTA (antóceros). Os gametófitos (fase haploide e produtora de gametas) fixam- se ao substrato por estruturas denominadas RIZÓIDES. A absorção de água e nutrientes ocorre por todo o corpo da planta e a distribuição interna dessas substâncias ocorre por DIFUSÃO, célula a célula. PTERIDÓFITAS São plantas que apresentam VASOS CONDUTORES de seiva (xilema e floema) e NÃO FORMAM SEMENTES. Podem ser distribuídas em quatro filos: PTEROPHYTA (samambaias e avencas), LYCOPHYTA (licopódios e selaginelas), PSILOTOPHYTA (psilófitas, como Psilotum nodum) e SPHENOPHYTA (cavalinha). Os gametófitos e esporófitos se desenvolvem independentemente. No ciclo de vida das pteridófitas, há REDUÇÃO DA FASE GAMETOFÍTICA e o esporófito se torna a fase dominante. GIMNOSPERMAS São plantas que FORMAM SEMENTES (estruturas reprodutivas que se desenvolvem a partir do óvulo). As sementes das gimnospermas não estão envolvidas por frutos e, por isso são chamadas de sementes nuas. Estas plantas são divididas em quatro filos: CONIFEROPHYTA (pinheiros e sequóias), CYCADOPHYTA (cicas), GNETOPHYTA (efedra) e GINKGOPHYTA (Ginkgo biloba). As estruturas reprodutivas dessas plantas são os ESTRÓBILOS, que geralmente apresentam a forma cônica. ANGIOSPERMAS São plantas que, além dos VASOS CONDUTORES diferenciados e SEMENTES, apresentam FLORES e FRUTOS. Os frutos são estruturas formadas a partir do desenvolvimento do ovário da flor e desempenham papel na proteção e na dispersão das sementes. A disseminação das sementes promove o afastamento dos novos esporófitos do local em que se encontra a planta-mãe, permitindo a colonização de novos ambientes e aumentando as chances de sobrevivência da espécie. As angiospermas estão reunidas no filo MAGNOLIOPHYTA e podem ser dividas em três categorias informais: DICOTILEDÔNEAS BASAIS, EUDICOTILEDÔNEAS e MONOCOTILEDÔNEAS. 2 RREESSUUMMOO DDEE BBOOTTÂÂNNIICCAA TIPOS DE REPRODUÇÃO O BROTAMENTO e a FRAGMENTAÇÃO são exemplos de REPRODUÇÃO ASSEXUADA. Nas briófitas, os gametófitos podem sofrer fragmentação e os pedaços originam novos gametófitos. Em algumas espécies de pteridófitas e de angiospermas, há brotamento de folhas e raízes a partir de pontos vegetativos do caule que cresce paralelo à superfície ou logo abaixo dela. Evolutivamente, é possível observar que houve a substituição da fase gametofítica, como fase dominante, pela fase esporofítica; a independência da água líquida para a fecundação; o aparecimento da semente e do fruto. As BRIÓFITAS dependem da água para completar seu ciclo de REPRODUÇÃO SEXUADA. Nas briófitas, os ANTERÍDIOS são estruturas gametofíticas que originam os ANTEROZÓIDES (gametas masculinos com flagelos), que devem andar até às OOSFERAS (gametas femininos) presentes em estruturas gametofíticas chamadas ARQUEGÔNIOS. A fecundação da oosfera pelo anterozoide origina o zigoto diploide que, por sucessivas mitoses, dá origem ao esporófito. As PTERIDÓFITAS também dependem da água líquida para completar o ciclo de reprodução sexuada. A germinação do esporo origina o prótalo que, nas samambaias, é uma pequena planta haploide e hermafrodita. O prótalo origina anterídios (que produzem anterozóides) e arquegônios (que produzem oosferas). O anterozóide flagelado nada até a oosfera, fecundando-a e formando o zigoto, que se desenvolve no interior do arquegônio. O zigoto origina um esporófito diploide, que formará esporos haploides. As FANERÓGAMAS (grupo que reúne as gimnospermas e angiospermas) produzem sementes e os gametas masculinos não precisam do meio líquido para encontrar os gametas femininos, sendo transportados de diversas formas, no processo de POLINIZAÇÃO. Nas GIMNOSPERMAS, o MICROSTRÓBILO (estróbilo masculino) é um ramo diferenciado que reúne vários MICROSPOROFILOS, os quais produzem os MICRÓSPOROS haploides que originarão os GRÃOS DE PÓLEN. Cada grão de pólen contém um microgametófito imaturo em seu interior. O MEGASPORÓFILO (estróbilo feminino) contém o MEGASPORÂNGIO, no interior do qual ocorre a produção de MEGÁSPORO que originará o MEGAGAMETÓFITO. O desenvolvimento do megagametófito no interior do megasporângio resultará na constituição do ÓVULO. Ao entrar em contato com o óvulo, o grão de pólen germina e dá origem ao tubo polínico, que crescerá até atingir a oosfera no interior do arquegônio. Ao encontrar a oosfera, o tudo polínico funde-se a ela e o microgametófito já se encontra maduro com duas células espermáticas. Uma célula espermática degenera e o núcleo da outra se funde ao núcleo da oosfera, fecundando-a; ocorre a formação do zigoto diploide. A semente é o conjunto formado pelo embrião (esporófito jovem), pelo megagametófito e pelo tegumento. AS FLORES DAS ANGIOPERMAS são as estruturas reprodutoras; nelas está presente o ovário que contém os óvulos. Os óvulos originam as sementes e os ovários, os frutos. O tubo polínico cresce em direção ao óvulo. Um núcleo espermático funde-se ao núcleo da oosfera, formando o zigoto diploide que originará o embrião. O outro núcleo espermático funde- se com os dois núcleos polares da célula central do óvulo, formando uma CÉLULA TRIPLÓIDE, que originará o ENDOSPERMA, responsável pela nutrição do embrião. 3 RREESSUUMMOO DDEE BBOOTTÂÂNNIICCAA TECIDOS VEGETAIS São conjuntos de células especializadas em determinada função e organizam-se em cinco tipos básicos: de revestimento, de condução (ou vascular), de sustentação, de preenchimento (ou parênquimas) e de secreção. Os TECIDOS DE REVESTIMENTO têm a função de proteger a planta. O tecido de revestimento mais externo é a EPIDERME, formada por uma única camada de células. A epiderme é revestida por uma película impermeável, chamada CUTICULA. A epiderme pode apresentar ESTÔMATOS (estruturas responsáveis pelas trocas gasosas da planta com o ambiente), TRICOMAS (pêlos cuja função é proteger as folhas de herbivoria e da perda excessiva de água, por meio da gutação). Em caules e raízes que crescem em diâmetro (crescimento secundário), a epiderme é substituída pela periderme, originada de um meristema denominado felogênio, ou cambio da casca. O felogênio produz células para o interior da planta que constituem o feloderma, e para o exterior da planta, constituindo o súber. Os tecidos de preenchimento, ou parênquimas, preenchem os espaços internos das plantas e suas funções variam de acordo com o local onde estão e a espécie de planta; alguns parênquimas têm células que acumulam substancias de reserva (amilífero= amido; aquífero = água; aerífero = ar), outros apresentam células ricas em cloroplastos (clorofiliano) que podem estar ajustadas (paliçádico) ou apresentarem espaços entre as mesmas (lacunoso). Os tecidos de sustentação podem ser constituídos por células mortas com parede celular impregnada de lignina (substancia impermeável que confere resistência) sendo chamado esclerênquima, ou podem ser constituídos por células vivas que acumulam celulose como material de reforço das paredes, recebendo o nome de colênquima. Os tecidos condutores são divididos em dois tipos: o XILEMA e o FLOEMA. O xilema, ou lenho, transporta a seiva mineral ou inorgânica, e é constituído por células mortas com deposito de lignina apresentado como estruturas formadoras: TRAQUEÍDES, ELEMENTOS DO VASO, FIBRAS e CÉLULAS PARENQUIMÁTICAS. Já o floema, ou líber, conduz a seiva elaborada, ou orgânica, e é formado principalmente por ELEMENTOS DO TUDO CRIVADO que é formado por células diferenciadas (que não tem núcleo, membrana vacuolar, ribossomos, complexo golgiense nem citoesqueleto), que se mantem vivas por estarem associadas às células companheiras (que lhes fornecem as substancias necessárias ao metabolismo). MORFOLOGIA DAS PLANTAS ANGIOSPERMAS # RAIZ # Em uma raiz é possível diferenciar as regiões da COIFA, da ZONA DE MULTIPLICAÇÃO CELULAR, da ZONA DE ALONGAMENTO CELULAR e da ZONA DE DIFERENCIAÇÃO celular (onde há a presença de pêlos absorventes). A COIFA tem a função de proteger a raiz de eventuais danos. A ZONA DE MULTIPLICAÇÃO CELULAR é constituída por células que têm alta capacidade mitótica e são responsáveis pelo crescimento da raiz. Acima da zona de multiplicação existe a ZONA DE ALONGAMENTO CELULAR, em que as células se alongam e provocam o aumento do comprimento da raiz. A ZONA DE DIFERENCIAÇÃO CELULAR é o local onde as células se diferenciam e formam os tecidos especializados. Essa região apresenta pêlos absorventes, projeções que aumentam a superfície de contato e torna mais eficiente a absorção de água e sais minerais do solo. Em porções superiores da raiz de eucotiledôneas, nas quais os tecidos estão diferenciados e a estrutura interna é bem definida, ocorre à formação de RAÍZES LATERAIS (ou RAÍZES SECUNDÁRIAS). A organização básica de uma raiz secundária é idêntica à da RAIZ PRINCIPAL. A região em que se formam raízes laterais é denominada ZONA DE RAMIFICAÇÃO. Nas plantas monocotiledôneas, a raiz principal degenera e formam-se RAÍZES ADVENTÍCIAS com a mesma organização básica das demais raízes. 4 RREESSUUMMOO DDEE BBOOTTÂÂNNIICCAA As raízes que não apresentam crescimento secundário (monocotiledôneas e eucotiledôneas jovens) tem um padrão de organização de seus tecidos denominado estrutura primária. As raízes com crescimento secundário (maioria das eucotiledôneas) tem um padrão de organização de seus tecidos denominado estrutura secundária. # CAULE # Em um caule é possível diferenciar a GEMA APICAL (ou MERISTEMA APICAL), os PRIMÓRDIOS DE FOLHAS e as GEMAS LATERAIS (ou GEMAS AXILARES). Na GEMA APICAL (ou MERISTEMA APICAL), há células com capacidade de multiplicação que são responsáveis pelo crescimento em extensão do caule. Conforme o caule cresce, formam-se espaçadamente, a partir da gema apical, PRIMÓRDIOS DE FOLHAS. Entre o eixo do caule e o primórdio foliar, algumas células da gema apical não se diferenciam, mantendo sua capacidade de multiplicação; essas células formam a GEMA LATERAL (ou GEMA AXILAR). As gemas laterais dão origem aos ramos laterais dos caules. Os caules podem ser classificados em diferentes tipos, de acordo com suas especializações: TRONCO, ESTIPES, COLMOS, CLADÓDIOS, TREPADORES, RASTEJANTES, RIZOMAS, TUBÉRCULOS e BULBOS. # FOLHAS # O tipo mais comum de folha apresenta três partes básicas: o LIMBO (ou LÂMINA FOLIAR), um PEDÚNCULO e o PECÍOLO (pelo qual o limbo se prende ao caule). Na maioria das monocotiledôneas, as folhas apresentam uma extensão na base, chamada BAÍNHA. Algumas folhas apresentam ESTÍPULAS, projeções localizadas na base do pecíolo. As folhas de monocotiledôneas apresentam limbo não dividido, sendo chamadas FOLHAS SIMPLES. Já as folhas de eucotiledôneas podem ser simples ou compostas. Nas FOLHAS COMPOSTAS, o limbo é dividido em FOLÍOLOS, cada um com seu próprio pecíolo. A folha é totalmente revestida pela epiderme, que é coberta por uma cutícula. As nervuras foliares são formadas pelos feixes condutores das folhas. Na maioria das monocotiledôneas, as nervuras dispõem-se paralelamente e recebem o nome de paralelinérveas. Nas demais angiospermas, as nervuras formam um padrão ramificado e as folhas são denominadas reticuladas ou peninérveas. FISIOLOGIA DAS PLANTAS ANGIOSPERMAS # NUTRIÇÃO MINERAL VEGETAL # Além de ÁGUA, as plantas retiram do solo SAIS MINERAIS, que contém elementos químicos essenciais ao organismo vegetal. MACRONUTRIENTES são elementos necessários às plantas em grandes quantidades (ex.: C, H, O, N, P, S, Ca, K, Mg); os MICRONUTRIENTES são requeridos em quantidades relativamente pequenas (ex.: Cl, Fe, Na, Cu e Ni). A água e os sais minerais são absorvidos do solo, pelas raízes. O deslocamento da solução aquosa da epiderme em direção ao centro da raiz pode ser feito pelo APOPLASTO, quando a água e os sais dissolvidos passam pelos espaços externo às membranas celulares; ou pelo SIMPLASTO, quando atravessam pelo citoplasma das células epidérmicas e corticais, até chegarem aos vasos xilemáticos. # TRANSPIRAÇÃO VEGETAL # Esse processo acontece, principalmente, por meio dos estômatos (transpiração estomática) e, em menor escala, através da cutícula (transpiração cuticular). 5 RREESSUUMMOO DDEE BBOOTTÂÂNNIICCAA Quando as células-guarda do estômato absorvem água, tornam-se túrgidas, provocando a abertura estomática e permitindo a troca gasosa com o ambiente; consequentemente ocorre também a perda de água por transpiração. Quando as células-guarda perdem água, elas murcham ocasionando o fechamento estomático. A abertura dos estômatos é estimulada pela alta intensidade luminosa, baixa concentração de gás carbônico e grande suprimento de água. CONDUÇÃO DA SEIVA MINERAL A seiva mineral (ou seiva bruta) é formada, essencialmente, por água e sais minerais. É absorvida pelas raízes e transportada até as folhas, pelos vasos xilemáticos (lenhosos). A teoria da coesão-tensão (ou teoria de Dixon) explica o deslocamento ascendente da seiva bruta, das raízes até as folhas. NOTA: A coesão das moléculas de água no interior do xilema e a sucção exercida pelas folhas ao perderem água pela transpiração possibilitam a ascensão da seiva mineral das raízes até as folhas. # NUTRIÇÃO ORGÂNICA VEGETAL # A fotossíntese é o processo responsável pela produção de matéria orgânica pelas plantas, utilizando a energia luminosa. Sofre influência de alguns fatores, como temperatura, intensidade luminosa, comprimento de onda da luz e concentração de gás carbônico. O ponto de compensação fótica (ou ponto de compensação luminosa) é a intensidade luminosa na qual as taxas de fotossíntese e de respiração se equivalem: o gás carbônico produzido por um processo é consumido pelo outro, assim como o gás oxigênio e a matéria orgânica. Plantas umbrófitas (de sombra) atingem o ponto de compensação fótica com uma intensidade menor de luz quando comparada com plantas heliófitas (de sol), e, por isso, podem viver em ambientes sombreados. # CONDUÇÃO DE SEIVA ORGÂNICA # A seiva orgânica (ou elaborada) é rica em matéria orgânica, como glicose ou sacarose, e é transportada pelo floema. A hipótese do fluxo por pressão (ou hipótese do desequilíbrio osmótico) propõe o deslocamento da seiva elaborada por diferença de concentração osmótica: a alta concentração de matéria orgânica nas células foliares (região produtora) cria um fluxo deágua para dentro dos vasos do floema, arrastando a solução para as regiões de consumo. 6 RREESSUUMMOO DDEE BBOOTTÂÂNNIICCAA HORMÔNIOS VEGETAIS São substâncias produzidas pelas plantas, que regulam o seu desenvolvimento e crescimento. PRINCIPAIS HORMÔNIOS VEGETAIS HORMÔNIO Principais Funções Local de Produção AUXINA Estimula o alongamento celular; atua no fototropismo, no geotropismo, na dominância apical e no desenvolvimento dos frutos. Meristemas do caule, primórdios foliares, folhas jovens, frutos e sementes. GIBERELINA Promove a germinação de sementes e o desenvolvimento de brotos; estimula o alongamento do caule e das folhas, a floração e o desenvolvimento de frutos. Meristemas, frutos e sementes. CITOCININA Estimula as divisões celulares e o desenvolvimento das gemas; participa da diferenciação dos tecidos e retarda o envelhecimento dos órgãos. Desconhecido, acredita-se que um dos locais de sua produção seja a extremidade das raízes. ÁCIDO ABSCÍSICO Inibe o crescimento; promove a dormência de gemas e de sementes; induz o envelhecimento de folhas, flores e frutos; induz o fechamento dos estômatos. Folhas, coifa e caule. ETILENO Estimula o amadurecimento de frutos; atua na abscisão das folhas. Diversas partes da planta. Fototropismo é o crescimento das plantas em resposta à luz. Os caules geralmente apresentam fototropismo positivo (crescimento em direção ao estímulo luminoso) e as raízes, fototropismo negativo (crescem na direção oposta ao estímulo luminoso). A resposta fototrópica está relacionada com a distribuição da auxina: a iluminação unilateral de um caule jovem, por exemplo, promove uma maior concentração desse hormônio no lado não iluminado, as célula desse lado alongam-se mais e a planta se curva na direção da luz. A dominância apical é o efeito inibitório que as auxinas produzidas nas gemas apicais dos caules exercem sobre as gemas laterais, mantendo-as em estado de dormência. A técnica de poda (remoção das gemas apicais) reverte o efeito dessa dominância, permitindo o desenvolvimento das gemas laterais. FITOCROMOS, DESENVOLVIMENTO E FLORAÇÃO VEGETAL Fitocromos são proteínas reguladoras que controlam as respostas das plantas ao estímulo luminoso. O efeito da luz sobre a germinação é denominado fotoblastismo. Sementes que necessitam de estímulos luminosos para germinar são chamadas de fotoblásticas positivas; as que não necessitam de luz para germinar são denominadas fotoblásticas negativas. O crescimento que ocorre na ausência de luz, enquanto a jovem planta está sob o solo, é chamado de estiolamento. Plantas que se desenvolvem no escuro apresentam caule alongado, folhas pequenas e coloração amarelada, já que os plastos não produzem clorofila na ausência da luz. O fotoperiodismo é a relação de horas de luminosidade e de escuridão necessária à floração. Plantas de dias curtos só florescem se o período iluminado for menor do que um determinado valor limite (fotoperíodo crítico). Plantas de dias longos, pelo contrário, florescem se o período iluminado for maior do que o fotoperíodo crítico. Sabe-se atualmente que o fator mais importante para a floração é o período contínuo de escuridão. Assim, plantas de dias curtos são, na verdade, plantas de noites longas, ao passo que a plantas de dia longo são plantas de noite curta.