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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE BOTÂNICA BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA DE PLANTAS Belo Horizonte 2006 BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 2 Farmacopeia brasileira de plantas Antes de iniciar nossos estudos sobre a morfologia externa e interna das plantas, é importante conhecermos sobre a Farmacopeia brasileira de plantas, obra de referência e código oficial farmacêutico do país, onde se estabelecem, dentre outras coisas, os requisitos mínimos de qualidade para fármacos, insumos, drogas vegetais, medicamentos e produtos para a saúde. Sua primeira publicação data de 1929 (1ª ed da Farmacopeia Brasileira), e atualmente podemos ter acesso ao volume mais recente no site da Anvisa: www.anvisa.gov.br/hotsite/cd_farmacopeia/index.htm. Neste módulo, é importante que você, caro estudante, faça o download do volume 2 da 5ª edição, o qual contem monografias de plantas utilizadas em inúmeros modelos ao longo de nossa disciplina. Ao ler a monografia de uma planta (vide exemplo abaixo sobre o abacateiro, Persea folium), você terá acesso a inúmeras informações, como: nome vulgar e científico da planta, família botânica a qual pertence, constituição da droga vegetal, descrição macroscópica e microscópica dos órgãos vegetais de interesse. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 3 Além disso, também é possível observar algumas ilustrações sobre a morfologia externa e interna (tecidos e células) de amostras da planta de interesse na monografia. Veja, por exemplo, a folha do abacateiro ao lado. Você poderá investigar a visão geral da folha, zoom sobre sua superfície externa e até a organização interna de seus tecidos. Achou interessante? Veja mais exemplos lá na Farmacopeia! - Nome da Monografia - Denominação internacional - Descrição macroscópica - Descrição microscópica Figura 1 – Aspectos macroscópicos e microscópidos em Persea americana Mill. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 4 Como você já deve ter aprendido na primeira aula, introdutória à disciplina, a Farmacobotânica estuda as plantas com ênfase final na aplicação farmacêutica. Embora a finalidade seja prática, é importante ressaltar a necessidade em conhecer sobre a morfologia geral das plantas, tanto sua morfologia externa ou organografia e morfologia interna ou anatomia. A morfologia externa (ou organografia vegetal) estuda a organização externa de órgãos vegetativos, como folhas, caules e raízes, e de órgãos reprodutivos, como flores e frutos. Já a morfologia interna (ou anatomia vegetal) estuda materiais vegetais sob microscópio, evidenciando células e organização de tecidos. Antes de iniciarmos o estudo da morfologia interna das plantas, é importante conhecermos técnicas utilizadas tanto no preparo quanto na análise de materiais vegetais sob o microscópio. Introdução à Microtécnica vegetal O estudo da morfologia interna das plantas começa na coleta de amostras, preparo do material para realização de secções finas e, finalmente, na observação e análise de lâminas sob microscópio óptico. Por isso, é de fundamental importância se ater às condições ambientais, às quais as plantas estão submetidas na natureza, antes de iniciar o estudo. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 5 Equipamentos como lupas (estereomicroscópio) e microscópio óptico são importantes na observação e análise de estruturas microscópicas das plantas. O primeiro equipamento possibilita a análise de estruturas situadas na superfície dos órgãos, como células epidérmicas, tricomas e escamas. No microscópio, podemos analisar lâminas com secções finas de partes das plantas, e, a partir do uso de objetivas com diferentes níveis de aumento (ex. 4x, 10x, 40x), conseguimos observar células e tecidos. Estereomicroscópio - Luz refletida - Luz transmitida Microscópio óptico - Lâminas permanentes ou provisórias BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 6 Podemos fazer secções finas de órgãos vegetais a mão livre, utilizando micrótomo manual (ex. Ranvier) ou ainda um micrótomo automático. Nos dois primeiros meios, geralmente são produzidas lâminas provisórias a partir de material vegetal fresco. Já no último, o material precisa passar por uma série de passos antes do seu corte e produção de lâminas histológicas: Micrótomo rotativo automático Micrótomo de “Ranvier” A mão livre BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 7 As cores que observaremos nas células e tecidos ao longo de nossas aulas são, em sua maioria, resultantes da afinidade de componentes das células por dois corantes principais: Os cortes podem ser elaborados em diferentes planos nos órgãos vegetais, sendo os mais conhecidos o paradérmico (muito comum junto à superfície de folhas), o transversal (perpendicular ao eixo principal do órgão) e o longitudinal (ao longo do eixo principal do órgão). Ficou complicado? Calma! Veja as imagens abaixo: PARADÉRMICO TRANSVERSAL LONGITUDINAL Vamos ver alguns exemplos de cortes em diferentes planos? Será que você conseguiria distinguir e identificar determinadas células e tecidos? Paredes celulares celulósicas coram em azul intenso sob ação do Azul de Astra Celulose = Polissacarídeo Paredes celulares lignificadas coram em rosa intenso sob ação da Safranina Lignina = Polímero fenólico BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 8 PARADÉRMICO TRANSVERSAL LONGITUDINAL Folha Raiz do feijoeiro (Phaseolus vulgaris) Caule do cordão de frade (Leonotis nepetifolia) INÍCIO DE ATIVIDADES PRÁTICAS!!! (em dupla) Nome e número de matrícula: _____________________________________________________________________________ TURMA: __________________________ ATIVIDADE 1 a) Discuta com sua dupla sobre quais células e tecidos estariam compondo as estruturas no quadro acima; b) Cite abaixo, para cada imagem de plano de corte, quais células/estruturas e tecidos você conseguiu identificar (ou supôs que estão presentes). Não esqueça de justificar sua decisão. Afinal, por que você acha que essas células e tecidos estariam aí? Quais seriam suas funções para a planta? Plano paradérmico: _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Plano transversal: _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Plano longitudinal: _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 9 ATIVIDADE 2 Vamos precisar de: parte de uma planta, lâmina de aço, recipiente com água, lâmina e lamínula, microscópio óptico. Selecione um dos materiais vegetais disponíveis em sala de aula; Hidrate-o com água por alguns minutos; Você pode usar pedaços de isopor para fixar o material entre as mãos; Com auxílio de uma lâmina de aço, faça cortes histológicos a mão livre (tente fazer cortes muito finos!); Monte alguns cortes em lâmina e lamínula e observe-os sob microscópio. Ficaram satisfeitos com o resultado? Chame o(a) professor(a) ou monitor (a) e peça para avaliá-lo; Agora escreva sobre os resultados obtidos, ilustre e aponte os tecidos observados no corte do material. Identifique, ao menos, 2 tecidos vegetais! __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 10 Morfologia externa de folhas Você já parou para pensar sobre a folha de uma planta? Quais são suas células e tecidos? Qual é sua função primordial? Como as folhas estão inseridas em uma planta? Você saberia reconhecer qualquer tipo de folha em uma planta? Quando começamos a pensar nestas questões profundamente, logo vemos que as coisas são mais complicadas do que parecem. Mas não é motivo para desespero, ok??? Vamos LÁ!!! Primeiramente, é importante pensar na folha como um órgão da planta, uma parte vital para sua sobrevivência. Então, por que as folhas são verdes? Qual pigmento elas possuem e qual processo fundamental das plantas ocorre nestes órgãos? Isso mesmo! Elas são órgãos ricos em clorofila e verdadeiras fábricas de fotossíntese das plantas! As folhas são geralmente laminares e estão inseridas em regiões das plantas chamadas de nós. Logo, ao estudarmos as plantas, nós conseguimos visualizar folhas e novos ramos saindo dessas regiões dos nós. Veja as imagens abaixo: nós entrenós BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 11 E quais partes constituem as folhas? Você já parou para pensar nisso? Todas as folhas têm morfologia igual? Na figura abaixo você poderá ver algumas dessas partes. Por exemplo, a parte laminar da folha é chamada de limbo ou lâmina foliar. Muitas folhas se conectam ao caule principal e ramos da planta por uma extensão cilíndrica chamada de pecíolo. Agora, imagine que muitos açúcares produzidos nas folhas precisam ser conduzidos para outras partes da planta, que necessitam de energia para continuar seu desenvolvimento. Da mesma forma, a fotossíntese utiliza produtos que precisam chegar às folhas, vindos do solo. E aí? Por onde todos esses produtos poderiam ser conduzidos? É aí que entram as nervuras foliares! Elas são verdadeiros “canais” de condução. Mas você já imaginou como essas nervuras são por dentro? Pense em um corte transversal de uma folha e imagine quais tecidos estariam presentes dentro dessa folha. Ela precisa de um tecido de revestimento? Qual seria este tecido? Deve haver um tecido que preencha a folha, geralmente bastante clorofilado? E quais tecidos conduziriam água/sais e os fotossintatos? Esses tecidos de condução estariam agrupados? Veja as imagens abaixo: Pecíolo Limbo Nervuras BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 12 Podemos perceber que, graças à natureza achatada de muitas folhas, existem duas faces, representadas pelo lado abaxial (abaixo) e o adaxial (acima). O tecido que protege toda a folha é a epiderme, es por isso, costumamos falar em epiderme adaxial e epiderme abaxial. Além disso, observe que há uma série células verdinhas, que formam uma espécie de rede dentro da célula. Este tecido é o parênquima, que vamos estudar seus tipos mais a frente. Agora observe uma nervura vista internamente: ela é formada por um agrupamento de tecidos condutores, e, em anatomia vegetal, chamamos essa região de feixe vascular. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 13 Além das folhas pecioladas (com pecíolo; imagem acima), há folhas que apresentam uma bainha, que abraça o caule (isso ocorre em plantas como o milho, cana-de-açúcar e capim; imagem abaixo). Já outras folhas são sésseis, ou seja, têm a lâmina diretamente inserida no caule (ex. alecrim; imagem abaixo). BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 14 E você sabia que as folhas podem ser classificação quanto à organização do seu limbo ou lâmina? Pois é, nem todas folhas (que você achava que fossem folhas) são facilmente identificadas. Mas calma! Para tudo tem um jeito, e você vai aprender como! Folha simples Folha composta Percebeu o que há de diferente? Como você caracterizaria o limbo de cada uma dessas folhas? E na natureza, seria fácil saber o que é uma única folha? Pois bem! Lembre-se de que as folhas sempre saem de regiões da planta chamadas de nós. E para que uma nova folha ou ramo se desenvolva, esses devem iniciar seu desenvolvimento a partir de áreas ricas em tecidos meristemáticos (indiferenciados), que estão condensados em um pequeno domo chamado de gema. Veja exemplos de gemas nas imagens abaixo: BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 15 Cada subdivisão de uma folha composta se chama de folíolo, e cada folíolo pode ou não ser subdividido em foliólulos. Veja as imagens abaixo: A forma como as nervuras estão organizadas em uma folha também é importante para a classificação das folhas. Dois principais padrões são reconhecidos: um em que as nervuras são paralelas (folhas paralelinérveas) e outro em que elas se organização em padrão reticulado (ex. folhas peninérveas e curvinérveas). Com base na presença de tricomas (estruturas semelhantes a pelos) sobre a superfície das folhas, podemos dizer que as folhas são glabras (sem tricomas) ou pilosas (com tricomas). Folíolos Pecíolo Peciólulo Raque Folíolos Foliólulo paralelinérvea peninérvea curvinérvea palmatinérvea campilódroma - Concolores, discolores, variegadas - Coriácea, papirácea, membranácea, crassa glabra pilosa BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 16 Também podemos classificar as folhas quanto a sua disposição no caule, ou filotaxia. Desta forma, quando observamos mais do que duas folhas saindo de um único nó do caule, dizemos que a filotaxia é verticilada (ex. alamanda); já quando duas folhas saem de um mesmo nó, opostas uma a outra, podemos dizer que a filotaxia nesta espécie é oposta, ao exemplo da planta do café. E quando apenas uma folha sai em cada nó do caule, falamos em filotaxia é alterna (ex. planta do tabaco). E aí, você é capaz de classificar as plantas abaixo quanto à sua filotaxia? Faça esse exercício. Filotaxia: Filotaxia: Filotaxia: Ao longo da evolução, algumas folhas se modificaram e podem estar presentes em algumas espécies como os espinhos, que vemos nos cactos, ou as gavinhas comuns nas plantas de maracujá. Pesquise e discuta com seus colegas sobre as funções dessas estruturas nas plantas. Use oespaço abaixo para fazer suas anotações. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ESPINHOS GAVINHAS BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 17 Citologia vegetal e tecidos meristemáticos Antes de estudarmos como as folhas se organizam internamente, é importante conhecermos alguns conceitos básicos sobre a célula vegetal. Vamos lá? A célula vegetal tem algumas peculiaridades, quando comparada à célula animal, e podemos citar três características principais: a existência de uma parede rica em celulose, a presença de vacúolo volumoso, e a ocorrência de organelas responsáveis pela fotossíntese – os cloroplastos. Quando pensamos nas células vegetais, é importante definir que estas encontram-se organizadas em tecidos no corpo das plantas. Mas você já imaginou como todos esses tecidos são formados? Ao longo do desenvolvimento de uma planta, há tecidos que continuamente estão em diferenciação e são os responsáveis pela formação de novos tecidos e órgãos da planta. Chamamos esses tecidos de meristemáticos, e podemos encontrá-los em regiões como gemas terminais e axilares (setas vermelhas na imagem abaixo). BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 18 Tudo começa com o meristema apical, e este diferencia-se em três meristemas primários¸ que por sua vez originarão os tecidos do corpo primário da planta. * Protoderme: responsável pela formação de tecido de revestimento (ex. epiderme); * Meristema fundamental: formação de tecidos de preenchimento e sustentação (ex. parênquima, colênquima e esclerênquima); * Procâmbio: formação de tecidos de condução (ex. xilema e floema primários). Meristema apical 3 meristemas primários Protoderme Meristema fundamental Procâmbio Feixe vascular Api = meristema apical; Gr = meristema fundamental; Pd = protoderme; Pc = procâmbio; Ns = gema axilar; Bl = lâmina BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 19 Células meristemáticas são muito características! Veja na imagem abaixo um guia para reconhecimento de tecidos com estes tipos de células: Morfologia interna de folhas Agora que sabemos como os primeiros tecidos de uma planta são originados e organizados, podemos começar a estudar a morfologia interna da folha. Está pronto(a)? Observe a imagem abaixo com um corte transversal de uma folha. Perceba como é possível observar a epiderme superior (adaxial) e a epiderme inferior (abaxial) deste órgão. Preenchendo a folha, visualizamos os tecidos que formam o mesofilo, o parênquima paliçádico, logo abaixo da epiderme adaxial e o parênquima lacunoso, acima da epiderme abaxial. É importante esclarecer que o parênquima paliçádico é formado por células em paliçada, ou seja, em forma de uma cerca. Neste tecido, as células são muito clorofiladas e se encontram bastante justapostas, o que potencializa a captação da luz solar para o processo de fotossíntese. Ainda podemos ver dois feixes vasculares, onde estão concentrados tecidos de condução, como o xilema, responsável pela condução de água e sais minerais, e o floema que conduz fotossintatos (metabólitos oriundos da fotossíntese). E os estômatos? Você conseguiu observá-los na imagem abaixo? Tem ideia do papel dos estômatos para as plantas? - Meristos (grego) = divisível - Células indiferenciadas e em constante divisão - Originam outros tecidos - Paredes celulósicas finas - Citoplasma denso - Núcleo volumoso - Presença de proplastídios - Vacúolos ausentes ou reduzidos - Espaços intercelulares e inclusões celulares são inexistentes epiderme adaxial estômato células guardaFeixe vascular Epiderme abaxial Mesofilo BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 20 Observe os três exemplos abaixo e pesquise sobre a importância dos estômatos nas plantas. Discuta com seus colegas sobre a diferença na localização dessas estruturas nas folhas. Por que algumas espécies apresentam estômatos apenas na epiderme abaxial e outras nas duas epidermes? Por que alguns estômatos se encontram em criptas? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 21 Vamos entender um pouco mais sobre os tecidos que formam as folhas? Para começar, na imagem abaixo (corte transversal de uma folha), você seria capaz de identificar quais tecidos estão presentes? Faça o seguinte exercício: de fora para dentro, começando pela parte superior, qual tecido você identifica? Perceba que o tecido epidérmico envolve toda a folha, e por isso, no corte transversal, podemos observá-lo tanto na superfície adaxial quanto na abaxial. Assim, podemos diferenciar a epiderme em epiderme adaxial e epiderme abaxial. Na epiderme, podemos encontrar estômatos, tricomas e uma camada hidrofóbica chamada de cutícula: estômatos tricomas cutícula (2) Epiderme adaxial Epiderme abaxial BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 22 Observe a imagem abaixo (também um corte transversal de folha), e tente identificar a região do mesofilo, ou seja, todos os tecidos que preenchem a folha: Imagino que você tenha sido capaz de observar uma diferenciação entre os tecidos próximos à epiderme adaxial e os tecidos próximos à epiderme abaxial. O parênquima paliçádico é representado pelas células organizadas como uma verdadeira cerca, enquanto que o parênquima lacunoso é frouxamente organizado, facilitando a passagem do ar. Tecidos relacionados à sustentação também podem ser vistos em algumas folhas, ao exemplo do colênquima, cujas paredes das células são mais grossas do que as do parênquima. Este tecido geralmente se localiza logo abaixo da epiderme e ocorre em áreas que necessitam de maior sustentação. Geralmente o colênquima reage na presença de Azul de Astra, o que resulta na pigmentação azul intenso das paredes de suas células. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 23 Além do colênquima, outro tecido que dá sustentação é o esclerênquima, formado por células denominadas de fibras e de estereídes. Essas células são mortas e apresentam paredes muito espessas e lúmen bastante reduzido, como na imagem abaixo. Além disso, as células desse tecido reagem na presença de Safranina, devido à composição de suas paredes ricas em lignina. Agora precisamos compreender como os tecidos condutores estão organizados dentro das folhas. Primeiramente, é preciso esclarecer que se você deseja identificar tecidos condutores (xilema e floema) em uma folha, deve iniciar sua pesquisa por regiões circulares ou elípticas (no corte transversal) que chamamos de feixes vasculares. Por exemplo, quantos feixes vasculares você enxerga na imagem abaixo? 1, 2 ou 3? Se você respondeu 3, acertou! De fato, à direita háum grande feixe vascular, mas se você observar à esquerda, perceberá mais dois pequenos feixes vasculares. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 24 Ok! Agora que você já sabe reconhecer um feixe vascular, vamos nos aprofundar na identificação dos tecidos contidos nesta região: - XILEMA: este tecido conduz água e minerais e é formado pelas células de condução denominadas de traqueídes e elementos de vaso. Também podem estar presentes células parenquimáticas e fibras no xilema. Para fins didáticos, vamos nos ater aos elementos de vaso, que visualizamos mais facilmente nas plantas de interesse em nossa disciplina. Os elementos de vaso são células mortas, cujas paredes são muito espessas e ricas em lignina. Desta forma, na presença de Safranina, estas células (semelhante às fibras e esclereídes) também coram em tons de rosa a vermelho. - FLOEMA: este tecido conduz fotossintatos e, nas angiospermas (plantas com flores), é formado por células chamadas de elementos do tubo crivado. Os elementos do tubo crivado são células vivas, com ricas áreas de conexões citoplasmáticas (plasmodesmos), que atravessam suas paredes em regiões chamadas de áreas crivadas (veja imagem abaixo de um corte transversal). Dada a natureza dessas células, as mesmas não possuem núcleo. E você deve imaginar como isso é possível, não é mesmo? Bom, existe uma célula companheira para cada elemento do tubo crivado, e esta fica responsável por regular todas as suas atividades. Também podem existir fibras associadas ao floema. Na presença de Azul de Astra, os elementos do tubo crivado e suas células companheiras tendem a reagir com este corante. XILEMA Elementos de vaso EV EV BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 25 Agora pesquise e discuta com seus colegas sobre como as células do xilema e do floema estão dispostas longitudinalmente nas folhas. Perceba que, até agora, analisamos sempre cortes transversais de folhas. Mas como essas células se organizam desde o pecíolo até o ápice de uma folha? Faça uma ilustração para acompanhar seu raciocínio: _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ FLOEMA Elemento do tubo crivado Célula companheira Placa crivada BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 26 Para finalizar nossos estudos sobre morfologia externa e interna das folhas, vamos comparar a anatomia de folhas de Angiospermas (plantas com flores) do grupo das Monocotiledôneas e das Eudicotiledôneas. Dois exemplos, certamente seus conhecidos, são o milho (com 1 cotilédone) e o feijão (com 2 cotilédones)! Vamos estudar agora uma Monocotiledônea, da família Poaceae, chamada de Cymbopogon citratus, que possivelmente você já ouviu falar como capim limão, capim santo ou capim cidreira. 1) Observe que a epiderme adaxial desta planta apresenta algumas células visivelmente volumosas. Essas células grandes são chamadas de buliformes, e estão presentes em outras plantas da mesma família, ao exemplo das gramíneas. Em dias de muito calor, quando essas células perdem água, ocorre o enrolamento das folhas (você já deve ter percebido?). Este fenômeno protege as folhas contra a perda excessiva de água, sobretudo sob condições de estresse hídrico. Perceba que não há células buliformes na epiderme abaxial. 2) Os feixes vasculares têm arranjo concêntrico e são circundados por uma bainha de células (bainha Kranz), além de células parenquimáticas arranjadas em coroa em todo seu entorno. Essa conformação anatômica auxilia na maior eficiência na captura da luz solar e fixação do CO2 durante a fotossíntese. Monocotiledônea Cymbopogon citratus (Capim limão) Fam. Poaceae Epiderme adaxial (células buliformes) Epiderme abaxial BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 27 Mesofilo Fibras Feixes vascularesXilema Floema BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 28 Na imagem acima, é possível observar dois grandes elementos de vaso no xilema (metaxilema), cujo grande calibre lembra dois “olhos”, similar ao homem aranha! Esses elementos de vaso foram formados posteriormente aos elementos de vaso de calibre menor, identificados na imagem como o protoxilema. O que isso significa? Significa que ao longo do desenvolvimento de uma planta, os primeiros elementos de vaso do xilema a se diferenciarem possuem menor calibre, mas logo terminam sendo substituídos por elementos de vaso maiores que permitem a condução de maiores quantidades de água e minerais para as necessidades da planta. No entanto, ao estudarmos a anatomia das plantas, é possível observar tanto as células do protoxilema quanto as do metaxilema. epiderme ©CEJB’99 Bainha Kranz metaxilema protoxilema floema BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 29 Agora analisaremos uma Eudicotiledênea, da família Lamiaceae, do gênero Ocimum, que possivelmente você já ouviu falar como alfavaca ou manjericão. Neste exemplo, podemos observar a epiderme adaxial e abaxial, parênquima paliçádico e lacunoso. Além disso, estômatos estão presentes nas duas faces da folha. E agora, você é capaz de identificar os tecidos indicados nas imagens abaixo: Ep? PP? PL? X? F? CO? Eudicotiledônea Ocimum basilicum (Manjericão) Es. Estômatos Parênquima paliçádico Parênquima lacunoso Eudicotiledônea Ocimum gratissimum (Alfavaca) Quais são os tecidos??? BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 30 Outra curiosidade das folhas do Ocimum são as estruturas das imagens abaixo, dois tricomas glandulares, localizados na epiderme das folhas deste gênero. Você tem ideia do papel desses tricomas? Vamos fazer um guia com as principais características que diferenciam folhas de Mono e Eudicotiledêneas? Caracteres Eudicot Monotot Padrão de nervuras Reticulado Paralelo Bainha Reduzida Desenvolvida Orientação Dorsi-ventral Iso-bilateral Células buliformes Ausentes Presentes na epiderme adaxial Mesofilo Diferenciado em paliçádico e lacunoso Indiferenciado Feixes Irregularmente arranjados Paralelamente arranjados Vasos do xilema Muitos elementos de vaso em cada feixe Dois elementos de vaso do metaxilema e dois do protoxilema BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 31 INÍCIO DE ATIVIDADES PRÁTICAS!!! (em dupla) Nome e número de matrícula: _____________________________________________________________________________ TURMA: __________________________ ATIVIDADE 1. Desenhe e caracterize os materiais vegetais quanto a: a) ORGANIZAÇÃO: folha simples ou folha composta; b) PRESENÇA DE: pecíolo e/ou bainha; c) NERVURAS: peninérvea ou paralelinérvea; d) FILOTAXIA: oposta, alterna, verticilada. Material 1 Nome científico: __________________________ a) ________________________ b) ________________________c) _________________________ d) ________________________ Material 2 Nome científico: __________________________ a) ________________________ b) ________________________ c) _________________________ d) ________________________ Material 3 Nome científico: __________________________ a) ________________________ b) ________________________ c) _________________________ d) ________________________ BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 32 ATIVIDADE 2. Observe e desenhe os cortes transversais das folhas de: I) Cymbopogon citratus (capim limão) e II) Ocimum basilicum (manjericão), identificando (com setas e nomes) as estruturas abaixo (quando presentes): a) Epiderme abaxial e adaxial (cutícula, células epidérmicas, estômatos, tricomas tectores, tricomas glandulares); b) Mesofilo (colênquima, esclerênquima, parênquima paliçádico, parênquima lacunoso); c) Feixes vasculares (floema, xilema, fibras). I) Nome científico: _________________________ II) Nome científico: _________________________ ATIVIDADE 3. Use características microscópicas para explicar como podemos classificar as duas espécies acima em Monocotiledônea ou Eudicotiledônea: __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 33 Morfologia externa de caules e raízes O que é um caule? E uma raiz? Você já se perguntou sobre a função dessas partes em uma planta? Faça o seguinte exercício: localize a planta mais próxima de você, e agora tente identificar seu caule e sua raiz. E então? Foi fácil? Nem sempre tudo o que está abaixo da terra é raiz, e nem tudo que está acima do solo é caule. Vamos entender um pouco mais? Vejamos algumas características e funções típicas dos caules das plantas: Caule - Possui folhas, modificações foliares e estruturas reprodutivas; - Liga as folhas às raízes; - Conduz nutrientes. Raiz - Sem folhas; - Sem nós, entrenós e gemas axilares; - Fixa a planta ao substrato; - Absorve água e minerais. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 34 Ou seja, sempre encontramos folhas e gemas nas axilas dessas folhas somente em estruturas de origem caulinar. Desta forma, não espere encontrar folhas ou gemas em raízes. Na teoria é fácil (eu sei), mas vamos praticar logo mais; então não se desespere! Na imagem abaixo, podemos visualizar uma Monocotiledônea e uma Eudicotiledônea. Você consegue enxergar alguma diferença na organização das raízes dessas duas plantas? Perceba que o sistema radicular (raízes) das Monocotiledôneas tem a forma de uma cabeleira, sem uma raiz central dominante – por isso chamamos de raiz fasciculada. Já nas Eudicotiledôneas, vemos uma raiz principal, e a partir dela outras raízes de menor tamanho – raiz axial ou pivotante (imagens abaixo). Parte aérea consiste de caule e folhas Raízes ancoram e fornecem nutrientes para a parte aérea BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 35 Classificação dos caules Podemos classificar as plantas com base no seu porte, e seus caules são extremamente importantes para determinar isso: Leonotis nepetifolia (cordão de frade) Coffea arábica (café) Tabebuia avellanedae (ipê) Porte herbáceo Erva Porte: arbustivo Arbusto Porte: arbóreo Árvore RAIZ AXIAL RAÍZ FASCICULADA BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 36 Ainda podemos classificar os caules das plantas quanto ao hábito: Aéreos eretos TRONCO: lenhoso, resistente e ramificado. ESTIPE: lenhoso, resistente, em geral não ramificado e com conjunto de folhas na extremidade. (Família Arecaceae – palmeiras) COLMO: com nós e entrenós bem marcantes (oco ou cheio). Bambusa oldhamii (bambu) Saccharum officinarum (cana de açúcar) BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 37 HASTE: herbáceo ou fracamente lenhificado, pouco resistente. Matricaria recutita (camomila) Petroselinum sativum (salsa) Aéreos trepadores VOLÚVEL: enrosca-se, mas sem auxílio de órgão de fixação. Mikania hirsutissima (Guaco) ESCANDENTE: sobem ou se enroscam em um suporte por meio de elementos de fixação (ex. gavinhas). Passiflora alata (maracujá) BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 38 Aéreos rastejante ESTOLÃO: caule com longos entrenós, formando rosetas com folhas e raízes de espaço em espaço. Fragaria vesca (morangueiro) SARMENTO: apesar de rastejante sobre o solo, está enraizado a ele somente por um ponto. Cucurbita pepo (aboboreira) Subterrâneos RIZOMA: geralmente horizontal; com nós, entrenós e gemas. Zingiber officinale (gengibre) BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 39 Curcuma longa (cúrcuma) TUBÉRCULO: geralmente ovoide, com gemas ou “olhos” nas axilas de escamas; dotado de reservas nutritivas. Solanum tuberosum (batatinha) BULBO: formado por eixo cônico que constitui o prato (caule propriamente dito), dotado de gema e rodeado de folhas modificadas, em geral com acúmulo de reservas. Allium cepa (cebola) BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 40 O bulbo composto apresenta-se dividido em pequenos bulbos (bulbilhos): Allium sativum (alho) Aquáticos Alguns desses caules têm funções de propagação vegetativa (ex. rizoma, bulbo, tubérculo e estolão). Rizomas, bulbos e estolões também podem acumular reservas nutritivas, ao exemplo dos grãos de amido na batatinha (na imagem abaixo, os grãos de amido foram corados com Lugol – na presença de iodo o amido fica roxo a negro). Bulbo compostobulbilhos Inclusões celulares BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 41 Podemos classificar as raízes em normais, quando se desenvolvem a partir da radícula (veja na imagem abaixo a primeira raiz a se originar após a germinação de uma semente). Essas raízes incluem a raiz principal e todas as suas ramificações, ou seja, raízes secundárias. Raízes adventícias são aquelas que não se originam da radícula do embrião ou da raiz principal por ela formada. Essas raízes podem se formar nas partes aéreas das plantas e em caules subterrâneos. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 42 Classificação das raízes Aéreas ESTRANGULADORA: abraça outro vegetal, que muitas vezes morre. GRAMPIFORME: com forma de grampo, fixam a planta trepadora a um suporte. PNEUMATÓFORA: apresentam lenticelas e funcionam como órgão de respiração, fornecendo oxigênio às partes submersas.BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 43 ESCORA: raízes adventícias que auxiliam a sustentação da planta. TABULAR: tomam aspecto de tábuas perpendiculares ao solo, ampliando a base da planta, dando-lhe estabilidade. SUGADORA ou HASTÓRIO: raízes finas a partir de órgãos de contato (apressórios), que penetram o corpo de uma planta hospedeira. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 44 Subterrânea TUBEROSA: raiz dilatada pelo acúmulo de reservas nutritivas. Pode ser axial tuberosa (ex. cenoura), adventícia tuberosa (dália), ou secundária tuberosa (batata doce). Morfologia interna de caules e raízes Todos os órgãos vegetais apresentam uma continuidade de tecidos. Desta forma, caules e raízes apresentam os mesmos tecidos que já estudamos nas folhas, mas também ocorrem algumas variações, principalmente quando esses órgãos crescem não somente em altura, mas também em espessura. Vamos observar onde estão localizados os meristemas (tecidos indiferenciados) nestes dois órgãos. Na imagem abaixo, podemos observar áreas ricas em meristemas primários, localizadas na gema apical e nas gemas axilares de um caule. Pivotante tuberosa (cenoura) Secundárias tuberosas (batata doce) Primórdios foliares Gema axilar PROTODERME MERISTEMA FUNDAMENTAL PROCÂMBIO Meristemas primários BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 45 Da mesma forma, nas raízes também podemos encontrar esses mesmos meristemas primários. A grande diferença é que, neste órgão, diferente de um caule, os meristemas primários podem ser encontrados em uma região subapical, logo abaixo da coifa que protege a extremidade apical da raiz. Mas se as raízes não têm folhas nem gemas em suas axilas, como são formadas as raízes secundárias? Pois é, isso é uma questão interessante. Diferentemente dos ramos nos caules, as raízes secundárias têm uma origem endógena, ou seja, elas se originam a partir de um tecido chamado de periciclo, localizado em volta dos tecidos vasculares das raízes (imagem abaixo). PROTODERME MERISTEMA FUNDAMENTAL PROCÂMBIO Meristemas primários Coifa Meristema apical da raiz BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 46 Você recorda quais tecidos são formados por esses três meristemas primários? Faça esse exercício: relembre quais são esses tecidos e discuta com seus colegas como eles poderiam se organizar/funcionar no caule e na raiz das plantas. Você pode acompanhar a imagem abaixo, que mostra o contínuo desses tecidos distribuídos em três principais sistemas: dérmico, fundamental e vascular. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Antes de iniciarmos nosso estudo sobre os tecidos presentes nos caules e raízes das plantas, é preciso definir duas regiões importantes que podem ser diferenciadas nestes órgãos: córtex e medula. Perceba, no esquema acima, que o caule apresenta uma região interna circundada por uma região com vários feixes vasculares. Essa região interna, geralmente preenchida por tecido parenquimático, é chamada de medula. Já a região mais externa, entre o cilindro composto por tecidos vasculares e a epiderme, é chamada de córtex. Nem sempre há uma medula, e o órgão pode ser completamente preenchido por tecidos vasculares, ao exemplo da raiz esquematizada acima. No caule e raiz, encontramos o floema localizado mais externamente em relação ao xilema; já nas folhas, o floema está voltado para a face abaxial e o xilema para a adaxial. • Dérmico • Fundamental • Vascular BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 47 Na imagem abaixo, podemos observar o corte transversal de um caule. Este órgão pode ser classificado como EUSTÉLICO, quanto à organização de seu estelo (cilindro vascular ou cilindro central). Isso significa que há feixes vasculares separados por raios medulares. Esse arranjo ocorre em caules de Eudicotiledôneas. Abaixo você poderá ver detalhadamente os tecidos que formam o caule de Leonotis nepetifolia (cordão de frade). EUSTÉLICO– feixes vasculares separados por raios medulares Caule ST do caule de Leonotis nepetifolia Eudicotiledônea Epiderme Parênquima cortical Floema Procâmbio Parênquima medular Colênquima BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 48 Outro arranjo conhecido é o ATACTOSTÉLICO, cujos feixes vasculares se encontram dispersos no tecido fundamental. Esse arranjo é característico do caule das Monocotiledôneas. Observe abaixo o detalhe de um feixe vascular. Assim, como nas folhas de Monocotiledêoneas, aqui também podemos ver o arranjo concêntrico dos feixes. Veja que os elementos de vaso do metaxilema estão localizados mais externamente em relação aos do protoxilema. Caule Monocotiledônea ST do caule de Zea mais ATACTOSTÉLICO– Feixes vasculares dispersos no tecido fundamental Elementos de vaso do protoxilema Elementos de vaso do metaxilema BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 49 Quando o cilindro central de um órgão é completamente preenchido por tecidos vasculares, e não há uma medula de tecido fundamental (ex. parênquima), caracterizamos esse arranjo como PROTOSTÉLICO. Encontramos essa organização nas raízes de Eudicotiledôneas. Abaixo, podemos ver o cilindro vascular em detalhes. Perceba que os elementos de vaso do metaxilema estão localizados no centro, e os elementos do protoxilema nas extremidades, dando ao xilema a aparência de um X. Raiz ST da raiz de Phaseolus vulgaris Dicotiledônea Epiderme Parênquima cortical Floema Xilema PROTÓSTELICA– Centro preenchido por tecido vascular Xilema Floema BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 50 No arranjo SIFONOSTÉLICO, típico das raízes de Monocotiledôneas, podemos ver que a medula é completamente circundada por um cilindro vascular, sem que haja raios medulares. Ao investigarmos essa raiz em detalhe (imagem abaixo), vemos novamente que o protoxilema é exarco (mais externo) e o metaxilema é endarco. E o floema se apresenta em polos intercalados com os flancos de protoxilema. Monocotiledônea ST do caule de Zea mais SIFONOSTÉLICA- parênquima medular circundado por tecido vascular Epiderme Parênquima cortical Parênquima medular Floema Xilema Protoxilema é exarco Metaxilemaé endarco Endoderme camada interna do córtex Polos de Floema BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 51 Nas raízes, encontramos uma camada mais interna do córtex, circundando todo o cilindro vascular, que se chama endoderme. Esta camada é importante, pois funciona como uma barreira à entrada de água e solutos, advindos do solo, no xilema. Quando os pelos radiculares absorvem água e minerais, estes podem seguir diferentes rotas de transporte, como a simplástica (atravessando a membrana e o protoplasto da célula) e a apoplástica (através da parede celular das células) - vide imagem abaixo. No entanto, ao chegar à endoderme, cujas paredes apresentam uma fita de material hidrofóbica,denominada de Estria de Caspary, os solutos sofrem a pressão dessa barreira, sendo forçados a passar pela seletividade da membrana plasmática das células. Nas raízes mais velhas de Monocotiledôneas, é comum observarmos que a endoderme torna-se suberizada (impregnada por suberina, um polímero rico em ácidos graxos, que confere impermeabilização), e por isso vemos muitas de suas células com espessamentos em forma de U. Para que a passagem de água e solutos seja mantida, há algumas células de passagem, que permanecem sem espessamentos da parede. Estrias de Caspary BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 52 ENDODERME Note que as paredes radial e tangencial internas são lignificadas, mas a parede externa tangencial é fina (primária). MX AS CÉLULAS DE PASSAGEM - permitem o transporte de água. - controlam o fluxo de água e soluto para dentro do xilema. H2O A endoderme impede a transferência apoplástica através dessa barreira. Todos os solutos e os nutrientes entram na região central da raiz através das CÉLULAS DE PASSAGEM. floema BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 53 Com base no você viu até aqui, seria capaz de diferenciar anatomicamente um caule de uma raiz? Esses órgãos variam entre as Monocotiledôneas e Eudicotiledôneas? Observe a imagem abaixo, e tente fazer suas anotações: ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Até agora demos muito foco ao corpo primário das plantas e de seus respectivos tecidos. No entanto, especialmente as Eudicotiledôneas crescem não somente em altura, mas Eudicot x Monocot C A U L E R A I Z BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 54 também em espessura, e por isso os tecidos primários passam a ser substituídos por tecidos secundários, que conferem maior resistência e eficiência ao porte dessas plantas. No quadro abaixo, você poderá acompanhar, na parte mais clara, os meristemas e tecidos que já estudamos até agora. A parte mais escura se refere aos meristemas secundários e os tecidos formados a partir deles. De forma geral, podemos dizer que o felogênio (ou câmbio da casca) é o meristema secundário responsável pela formação das cascas de caules e raízes mais grossos. Esse meristema forma o súber para fora e a feloderme para dentro, e em conjunto com esses dois tecidos forma a periderme. Na porção mais interna desses órgãos, o câmbio forma o floema secundário externamente a ele, e o xilema secundário internamente. Ao longo do crescimento secundário, o acréscimo desses novos tecidos pode dar uma aparência desorganizada, como as imagens a seguir. Perceba que os tecidos mais internos ao surgimento da faixa do câmbio permanecem muitas vezes intactos, embora sem muita funcionalidade; enquanto que os tecidos mais externos vão sendo obliterados e empurrados para o lado externo do órgão. Felogênio Súber BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 55 A cortiça que é extraída de uma árvore chamada de sobreiro (Quercus suber) é o súber retirado de sua casca periodicamente. Periderme Caules e raízes BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 56 Caule - estrutura secundária ST do caule de Crescentia cujete Dicotiledônea PERIDERME FLOEMA 2º FLOEMA 1º PARÊNQUIMA CORTICAL EPIDERME Caule - estrutura secundária ST do caule de Crescentia cujete Dicotiledônea XILEMA SECUNDÁRIO PARÊNQUIMA MEDULAR BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 57 Raiz - estrutura secundária ST da raiz de Vigna unguiculata Dicotiledônea PERIDERME FLOEMA 2º XILEMA SECUNDÁRIO CÂMBIO Morfologia de Caules e Raízes Raiz - estrutura secundária ST da raiz de Vigna unguiculata Dicotiledônea XILEMA SECUNDÁRIO XILEMA PRIMÁRIO NÃO FUNCIONAL BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 58 INÍCIO DE ATIVIDADES PRÁTICAS!!! (em dupla) Nome e número de matrícula: _____________________________________________________________________________ TURMA: __________________________ MORFOLOGIA EXTERNA ATIVIDADE 1. - Cada dupla deverá trazer dois materiais que julgue ser um caule e uma raiz. - Com sua dupla, você deverá analisar cada material e discutir sobre sua natureza (caulinar ou radicular); - Ilustrá-los e classifica-los quanto a a) NATUREZA DO ÓRGÃO: Caule ou raiz; b) HÁBITO: aéreo, subterrâneo, aquático; c) TIPO MORFOLÓGICO: Ex. Caule (haste, tronco, tubérculo, rizoma, etc); Raiz (pivotante, fasciculada, tuberosa, etc). a) _______________________________________ b) _______________________________________ c) _______________________________________ a) _______________________________________ b) _______________________________________ c) _______________________________________ BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 59 ATIVIDADE 2 – Analise e desenhe os cortes transversais do caule e da raiz de Phaseolus vulgaris (feijão) e Zea mays (milho), identificando com setas e nomes as seguintes estruturas: a) Epiderme e estruturas anexas; b) Parênquima (cortical e medular, quando presente); c) Floema e xilema (metaxilema e protoxilema); d) Endoderme. Lâmina 1 – caule (Phaseolus vulgaris) Lâmina 3 – caule (Zea mays) Lâmina 2 –raiz (Phaseolus vulgaris) ( ) eudicotiledônea; ( ) monocotiledônea Lâmina 4 – raiz(Zea mays) ( ) eudicotiledônea; ( ) monocotiledônea BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 60 ATIVIDADE 3 – Justifique, com base nas características anatômicas de caule e raiz, por que classificou as espécies acima em Monocotiledônea ou Eudicotiledônea. ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ATIVIDADE 4 – Com auxílio de uma lâmina de aço, faça cortes a partir de pedaços de batata inglesa. Adicione os cortes em Lugol, deixe reagir por alguns segundos e enxague em água. Monte o material em lâmina e lamínula e observe sob microscópio. • Agora escreva sobre os resultados obtidos, ilustre e aponte as estruturas observadas no corte do material. O que você conseguiu evidenciar com essa experiência? __________________________ __________________________ __________________________ __________________________ __________________________ BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA61 Morfologia externa e interna de flores Faça o seguinte exercício: imagine o que é uma flor! Não pense somente em sua beleza ou nas sensações que essas estruturas vegetais podem oferecer ao homem. Pense nas flores como órgãos vegetais, que custam energia para as plantas e têm uma finalidade. Pois bem, agora imagine quais partes compõem uma flor e tente lembrar o nome de alguns desses apêndices florais (observe a imagem abaixo, se preferir). Foi fácil? Não foi? Ok, espero que possa consiga relembrar ou mesmo aprender mais sobre essas estruturas fascinantes do reino vegetal! Primeiramente, é importante que você tenha em mente que nem todas as plantas produzem flores, ao exemplo dos musgos e das samambaias. Ao longo da evolução das plantas, um grupo chamado de Angiospermas, desenvolveu as estruturas que hoje chamamos de flores. Sendo assim, é importante sempre lembrar que as flores estão presentes somente nas Angiospermas (para mais detalhes, confira o livro Raven et al. 2007. Biologia Vegetal). BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 62 Voltemos à morfologia das flores! Quando pensamos na morfologia de uma flor, é necessário entender que aquela estrutura trata-se de um ramo reprodutivo achatado, cuja função foi se tornando cada vez mais especializada ao longo da evolução. Se lembrarmos da aula de folhas, todas as folhas saem de caules e ramos caulinares. Sendo assim, as flores são ramos reprodutivos achatados e formados por folhas altamente modificadas. Ou seja, todas as partes de uma flor terão uma origem foliar, e por isso mesmo esperamos encontrar tecidos similares àqueles encontrados nas folhas. Podemos dizer que as flores apresentam os seguintes apêndices: Protetores: SÉPALAS (geralmente verdes e mais externas) e PÉTALAS (geralmente coloridas e mais internas). BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 63 Reprodutivos: ANDROCEU (conjunto de estruturas masculinas) BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 64 Reprodutivos: GINECEU (conjunto de estruturas femininas). BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 65 BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 66 Agora que você conheceu quais partes podem compor uma flor, faça o seguinte exercício: observe a imagem abaixo e tente elucidar sobre o que se trata. Feito isso, justifique por que chegou a esta conclusão. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 67 Talvez você já tenha notado antes, ou ficará surpreso ao saber que nem sempre encontramos todos os quatro conjuntos de peças florais que acabamos de estudar. Por isso, classificamos as flores quanto à presença dessas peças florais. Peças protetoras BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 68 Peças reprodutivas * também chamada flor pistilada BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 69 * também chamada flor estaminada Com relação à organização de flores com gineceu ou androceu nas plantas de uma mesma espécie, podemos classificar as plantas em: BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 70 Algumas espécies apresentam flores cujas peças podem ser soltas ou fusionadas. Aqui, devemos nos familiarizar com o uso dos prefixos GAMO (junto, unido) e DIALI (separado). Dito isso, podemos começar nosso trabalho de classificação. Vamos lá? Observe os cálices das flores abaixo. Você diria que há alguma diferença quando à união de suas sépalas? Se você pensou que sim, acertou. Por isso, classificamos o cálice da esquerda como GAMESSÉPALO e o da direita como DIALISSÉPALO. O mesmo princípio vale para as pétalas (corola): Perceba que você deve observar a soldadura das peças como um todo. Se a parte mais apical da corola ou cálice é dividida, é importante investigar as peças até sua inserção na base da flor. Só assim você conseguirá dizer ao certo se as pétalas ou sépalas são unidas ou completamente separadas. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 71 Ainda podemos classificar o ovário das flores quanto à união de seus carpelos, sendo GAMOCARPELAR quando encontramos um único pistilo formado pela união de vários carpelos, ou DIALICARPELAR quando encontramos vários pistilos separados. Ainda podemos fazer mais classificações, dizendo que o ovário é súpero, se este está inserido acima da inserção das demais peças florais (ex. sépalas, pétalas e estames); ínfero, cuja inserção é abaixo das demais peças; ou semi-ínfero, em uma posição intermediária. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 72 Você acha que as flores sempre estão isoladas nas plantas? Ou também podemos achar conjuntos de flores? Tem algum exemplo em mente? Na verdade, nem sempre encontramos flores isoladas nas plantas. Elas aparecem como conjuntos de flores, que chamamos de INFLORESCÊNCIA. Essas inflorescências variam em sua organização e determinação de crescimento. Logo, aquelas inflorescências cujo ápice (ou centro, no caso das inflorescências com eixo central achatado) possui flores mais jovens, enquanto as flores mais velhas estão na base ou periferia da inflorescência, são chamadas de INFLORESCÊNCIAS RACEMOSAS ou de crescimento INDETERMINADO. Já as inflorescências que apresentam um padrão oposto, ou seja, com flores mais velhas no ápice (ou centro), são chamadas de CIMOSAS ou DETERMINADAS. Analise os dois exemplos abaixo e tente classificar as inflorescências quanto a seu padrão de crescimento: ______________________________ ____________________________ BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 73 Agora que você realizou o exercício acima, vamos definir direitinho estes dois padrões de classificação das inflorescências: BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 74 Ainda podemos classificar as inflorescências em diferentes tipos morfológicos, e aqui vamos estudar alguns deles (se você tiver maior interesse pelo assunto, pode consultar Vidal & Vidal 2006. Botânica Organografia Quadros Sinóticos Ilustrados de Fanerógamos). O racemo ou cacho é uma inflorescência racemosa, cujas flores são pediceladas (fixam-se à haste principal da inflorescência, através de pedicelos). Pesquise na famacopeia brasileira ou em outras fontes de monografias botânicas com fins farmacêuticos, exemplos de plantas que possuem racemo: _______________________________________________________________________ A espiga também é uma inflorescência racemosa, mas suas flores são sésseis (fixam-se diretamente à haste principal da inflorescência). Pesquise na famacopeia brasileira ou em outras fontes de monografias botânicas com fins farmacêuticos, exemplos de plantas que possuem espiga: _______________________________________________________________________BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 75 O capítulo é uma inflorescência bastante curiosa, podendo ser racemosa ou cimos. O eixo da inflorescência é achatado e suas flores se dividem em flores do raio ou liguladas (apresentam corola e estão na periferia da inflorescência) e flores do centro, também chamadas de tubulares. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 76 Pesquise na famacopeia brasileira ou em outras fontes de monografias botânicas com fins farmacêuticos, exemplos de plantas que possuem racemo: _______________________________________________________________________ CURIOSIDADE Perceba que o capítulo pode estar associado a brácteas, ou seja, apêndices foliáceos que geralmente estão associados às inflorescências das plantas. Essas brácteas têm a função primária de proteção da inflorescência, mas em algumas plantas podem assumir cores atrativas para polinizadores. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 77 A partir da imagem abaixo, tente identificar se as plantas apresentam uma flor ou uma inflorescência. Justifique sua resposta. Adicionalmente, pesquise sobre cada uma dessas espécies e liste componentes de importância farmacêutica: _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 78 Morfologia externa e interna de flores Quando você pensa em um fruto, o que lhe vem logo à cabeça? Alguns exemplos? A função dessa estrutura nas plantas? Reprodução? O que mais? Após a polinização bem sucedida de uma flor (para detalhes sobre o cilco de vida das angiospermas, veja Raven et al. 2007. Biologia Vegetal), o ovário fecundado inicia seu desenvolvimento, dilatando-se e ganhando cada vez mais reservas nutritivas. Relembre que os carpelos de uma flor têm origem foliar, e, por isso, podemos encontrar uma epiderme externa e outra interna, tecidos de preenchimento e de sustentação, bem como feixes vasculares. No fruto, esses tecidos podem tornar-se lignificados, ricos em reservas, e ganhar configurações um pouco distintas do que víamos no ovário. No entanto, podemos fazer relações entre as camadas existentes no ovário, e, agora, no fruto: Epiderme externa no ovário epicarpo no fruto Mesofilo no ovário mesocarpo no fruto Epiderme interna no ovário endocarpo no fruto Em conjunto, o epicarpo, mesocarpo e endocarpo formam a parede do fruto, também chamada de pericarpo. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 79 BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 80 Podemos classificar os frutos quanto ao acúmulo de água e substâncias em suas paredes, reconhecendo frutos secos e carnosos. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 81 Ainda podemos classificar os frutos quanto à deiscência, ou seja, abertura na maturidade em frutos deiscentes e indeiscentes. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 82 BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 83 Ué pessoal, essas “sementes” de girassol aí em cima são frutos? Como assim? Você deve imaginar como são as flores de girassol, certo? Elas estão agrupadas em uma inflorescência chamada de capítulo, que aprendemos mais acima. Logo, cada flor do centro pode ter seu ovário fecundado, originando um fruto de girassol. Se cortarmos esse pequeno fruto, é possível visualizar sua semente profundamente aderida à parede do fruto. Chamamos estes frutos do girassol de aquênios. Com relação à união dos carpelos, podemos dizer que os frutos são simples se o ovário é gamocarpelar, ou ainda frutos agregados ou múltiplos, se provenientes de uma flor com gineceu dialicarpelar. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 84 Em algumas inflorescências, os ovários em desenvolvimento podem se fusionar formando um fruto composto ou uma infrutescência. Nem sempre o ovário de uma flor se desenvolve em virtude da fecundação, e, nesse caso, o fruto é formado, mas não há sementes (as quais representam os óvulos fecundados). Damos o nome a esses frutos de partenocárpicos. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 85 Já os pseudofrutos dizem respeito a estruturas que não são o ovário desenvolvido. São partes da flor, como o receptáculo ou pedúnculo floral, que se desenvolveram e tornaram-se carnosas e cheias de reservas. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 86 BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 87 BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 88 Morfologia de sementes Quando você pensa em uma semente, qual é imagem que logo vem a sua cabeça? É verdade que usamos muitas sementes em nossas refeições, mas em termos de função para as plantas o que essas sementes poderiam representar? Será que você pensou que as sementes têm grande importância para a propagação das espécies de plantas que as possuem? Acho que sim! Você sabe como as sementes são formadas/desenvolvidas? Onde encontramos as sementes? - Relembre ou pesquise sobre a fecundação nas angiospermas; - Busque mais informações sobre a formação de frutos e sementes nas plantas e relacione sua origem com estruturas vegetais anteriormente estudadas. ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Uma semente abriga, em seu interior, um pequeno embrião de uma planta. Assim, quando éramos crianças e fazíamos os experimentos de germinação das sementinhas de feijão, após alguns dias podíamos ver uma pequena planta que iniciava seu desenvolvimento. Logo, o pequeno embrião, contido dentro da semente, está protegido e também nutrido pelas reservas acumuladas na semente. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 89 Como diferenciamos as sementes de Monocotiledôneas e Eudicotiledôneas? O que são os cotilédones? Estas estruturas são morfologicamente caracterizadas como folhas modificadas do embrião de angiospermas e gimnospermas, que em algumas espécies funcionam como órgãos de reserva para o desenvolvimento da pequena planta recém germinada (plântula). BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 90 Na imagem abaixo à direita, podemos ver a seta apontando sobre uma região mais escura. Chamamos esta região de hilo, uma cicatriz do ponto de ligação da semente à placenta do fruto, que anteriormente era feitapelo funículo. A fim de caracterizar a morfologia externa das sementes, podemos começar com os tegumentos, verdadeiras capas de tecidos protetores que conferem proteção às sementes. Esses tegumentos são divididos em interno (tégmen) e externo (testa), como na imagem abaixo: BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 91 Algumas sementes também apresentam estruturas anexas, cujas funções são variadas. Abaixo, você pode ver uma semente que possui uma excrescência carnosa rica em reservas. Quando esta excrescência se desenvolve a partir do hilo, dizemos que trata de um arilo. Outras excrescências, não originadas do hilo, são chamadas de ariloides. Membrana com forma de alas, originadas da testa da semente, podem estar presentes em algumas sementes e, geralmente, são associadas à facilitação durante a dispersão dessas estruturas. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 92 Longos tricomas também podem estar associados ao tegumento das sementes, como nas sementes de algodão. Tendo em vista que as sementes apresentam: Tegumentos que as protegem; Possíveis estruturas anexas como tricomas, membranas, arilos, entre outros; Reservas de material nutritivo (proteínas, amido e lipídios), possivelmente estocadas no endosperma (tecido triploide originado após a fecundação); Embrião de uma nova planta, com o corpo primordial da nova planta (eixos caulinar e radicular) e 2 ou 1 cotilédones. Agora vamos analisar a morfologia interna de uma semente. BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 93 Na imagem anterior, vemos nitidamente o tegumento da semente e seu embrião com os cotilédones e uma radícula (primórdio da raiz). E na imagem abaixo, você seria capaz de identificar as estruturas com interrogação? 1______________________________________________________________________ 2______________________________________________________________________ 3______________________________________________________________________ 4______________________________________________________________________ 5. Endosperma 6______________________________________________________________________ BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 94 Teste seus conhecimentos!!! Analise a imagem abaixo e indique: Qual estrutura de reprodução das plantas representa;___________________ Em que plano de corte ela se encontra?________________________________ Justifique a sua resposta:____________________________________________ Analise a imagem abaixo e indique: Qual estrutura de reprodução das plantas representa;___________________ Em que plano de corte ela se encontra?________________________________ Justifique a sua resposta:____________________________________________ BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 95 Analise a imagem abaixo e indique: Qual estrutura de reprodução das plantas representa;___________________ Em que plano de corte ela se encontra?________________________________ Justifique a sua resposta:____________________________________________ BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 96 Gabarito: Fonte: Oliveira et al. 2009. Álbum didático de anatomia vegetal BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 97 Fonte: Oliveira et al. 2009. Álbum didático de anatomia vegetal BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 98 Fonte: Oliveira et al. 2009. Álbum didático de anatomia vegetal BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 99 INÍCIO DE ATIVIDADES PRÁTICAS!!! (em dupla) Nome e número de matrícula: _____________________________________________________________________________ TURMA: __________________________ MORFOLOGIA EXTERNA ATIVIDADE 1. - Cada dupla deverá trazer três materiais que julgue ser respectivamente uma flor, um fruto e uma semente (dê preferência a materiais com importância farmacêutica; pesquise com antecedência). Lembrem-se de trazer lâminas de aço (gilete) e seringas com agulhas finas para manusear os materiais! - Com sua dupla, você deverá analisar cada material e discutir sobre sua natureza; - Ilustrá-los (sem tantos detalhes) e classifica-los quanto a: a) NATUREZA DO ÓRGÃO: Flor, fruto ou semente? b) Justifique sua resposta com um pequeno texto! Nome científico ou vulgar ________________________ ________________________ ________________________ ________________________ ________________________ ________________________ Nome científico ou vulgar ________________________ ________________________ ________________________ ________________________ ________________________ ________________________ Nome científico ou vulgar ________________________ ________________________ ________________________ ________________________ ________________________ ________________________ BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 100 ATIVIDADE 2. Antes de iniciar, tenha em mente os seguintes conceitos: Pericarpo= parede do fruto Septo= parte do carpelo que divide o interior do ovário Lóculo= cavidade formada pela fusão de um ou mais carpelos Utilizando a chave abaixo, identifique o tipo morfológico do fruto da atividade anterior: __________________________ BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 101 ATIVIDADE 3. a) Quanto à flor selecionada, classifique se é uma flor isolada ou uma inflorescência: _______________________________________________ b) Identifique, ilustre (com detalhes) e aponte as seguintes partes da flor ou inflorescência: - Cálice (sépalas) - Corola (pétalas) - Gineceu (ovário, óvulos, estilete e estigma) - Androceu (estame = filete + antera) Nome científico ou vulgar: _____________________________________ BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 102 MORFOLOGIA INTERNA ATIVIDADE 4. Observe e ilustre o corte transversal do fruto/semente de Phaseolus vulgaris e de Zea mays, identificando: - Parede do fruto (epicarpo, mesocarpo e endocarpo); - Semente (tegumento, embrião e tecidos de reserva); Lâmina: Phaseolus vulgaris Lâmina: Zea mays ATIVIDADE 5. Observe e ilustre o corte transversal do botão floral do material disponível: a) Indique na sua ilustração as estruturas que você identificou no corte transversal; b) Podemos dizer que a flor dessa espécie é aclamídea, diclamídea ou monoclamídea? Justifique sua resposta. Lâ Lâmina: _______________________________________________ BOTÂNICA APLICADA À FARMÁCIA: MORFOLOGIA EXTERNA E INTERNA 103 Estruturas secretoras A secreção
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