celula_vegetal (1)

Prévia do material em texto

1
Marcelo Francisco Pompelli
Doutor em Fisiologia Vegetal
AULA 1
Célula vegetal
e água
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE BOTÂNICA
DISCIPLINA DE ECOFISIOLOGIA
Célula Importância
• Todos os organismos são formados de células
• A célula é a menor unidade da vida
• Porém não pode ser visualizada a olho nú e 
necessita de instrumentos especiais – os
microscópios - para serem estudadas
Microscopia óptica e eletrônica
Fonte de 
elétrons
Lentre
condensadora
Reflector de Feixe 
luz
Lentes 
objetivas
Elétrons sobre a 
superfície do 
material a ser 
visualizado
detector
Gerador do 
sinal
Tela do 
computador
óptico
eletrônico de varredura e 
transmissão
Microscopia óptica
Burk, D. H., et al. Plant Cell 2001;13:807-828
Pêlos radiculares
Superfície de uma pétala de rosa
Tricoma
Tricoma
Estômato aberto e a câmara substomática
Estômato fechado, colorido artificialmente
Microscopia eletrônica de varredura Microscopia eletrônica de transmissão
Cloroplasto
Peroxissomo
Mitocôndria
1 µm
2
Célula animal x célula vegetal
• Célula animal
rugoso (RER) liso (REL)
centrossomo
CITOESQUELETO
microfilamentos
microtúbulos
microvilosidades
peroxissomo
Lisossomo
Complexo de Golgi
ribossomos
nucléolo
cromatina
NÚCLEO 
flagelo
filamentos intermediários
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO (RE)
Mitocôndria
envelope nuclear
membrana plasmática
Célula animal x célula vegetal
CITOESQUELETO 
ribossomos (pontos marrons) 
vacúolo central
microfilamentos
Filamentos
intermediários
microtúbulos
retículo
endoplasmático
rugoso
retículo
endoplasmático
liso
cromatina
NÚCLEO
envelope nuclear
nucléolo
cloroplasto
plasmodesmos
parede celular adjacente
Parede celular
Complexo de Golgi
peroxissomo
tonoplasto
centrossomo
membrana plasmática
mitocôndria
• Célula vegetal Presente nas células vegetais e não nas animais:
Célula animal x célula vegetal
cloroplastos
vacúolo central e tonoplasto
parede celular
plasmodesmos
Presente nas células animais e não nas vegetais:
lisossomos
centríolos
flagelos (em sua grande maioria)
Carbohydrate side chain
Lado externo
Lado interno
Porção hidrofílica
da membrana
Porção hidrofóbica
da membrana
fosfolipídios Proteínas
Microscopia eletrônica de
transmissão da membrana
plasmática. A membrana
plasmática mostrada aqui
é a de células de hemáceas.
A membrana aparece aqui
como um par de bandas
escuras separadas por
uma banda mais clara
0.1 µm
Membrana plasmática e a matriz extracelular
Porção hidrofílica
da membrana
Matriz extracelular animal
• É constituida por glicoproteínas e outras
macromoléculas
Colágeno
Fibronectina
Membrana
plasmática
FLUIDO EXTRACELULAR
Micro-
filamentos
CITOPLASMA
Integrina
Moléculas de
olissacarídeos
carboidratos
Molécula de
proteoglicano
Proteína
central
Integrina
Proteoglicanos
complexos
interior
exterior
Célula vermelha do sangue
Espectrina:
cadeia a
cadeia b
anquirina
glicoporina
Proteína triband
actina
miosina
Matriz extracelular animal
3
Matriz extracelular vegetal – parede celular
Xiloglucanos
Proteína
de junção arabinogalactanosc Proteínas extensinas
Celulose
Carpita NC, Gibeaut DM (1993) The Plant Journal 3 (1): 1-30
Parede celular
• É uma estrutura extracelular exclusiva dos 
vegetais
• Composta por fibras de celulose embebida
numa matriz polissacarídica e proteínas
• Pode possuir diversas camadas
Vacúolo central
Membrana plasmática
Parede celular secundária
Parede celular primária
Lamela média
1 µm
Citosol
Vacúolo central
Membrana plasmática
Paredes celulares contíguas
Plasmodesmos
Parede celular
pectinas
Microfibrilas
de celulose
hemicelulose
Proteínas
solúveis
Membrana 
plasmática
Parede
celular
primária
Lamela média
Parede celular primária Parede celular primária
• A parede celular primária é basicamente um 
sistema de duas fases constituído por
microfibrilas de celulose incluídas numa matriz
de proteínas e de polissarídeos de natureza
não celulósica
• Composta por 90% de carboidrato
(principalmente celulose e hemicelulose) e 
10% de proteínas Extensível, com pouca ou
nenhuma lignina;
• Circunda as células vegetais em crescimento
Todas as plantas superiores, exceto as gramíneas, 
tem paredes celulares com 30-35% de pectina
A parede celular das gramíneas apresentam
~10% de pectina
4
Parede celular secundária
• Pouco extensível;
• Circunda células vegetais diferenciadas 
(células lenhosas do xilema e outros tecidos 
secundários) 
• Sua estrutura química é diferenciada 
geralmente rica em lignina e compostos que 
conferem-na rigidez
Parede celular
• Confere a célula vegetal rigidez para suportar 
a forma dos tecidos e órgãos
• Constitui-se numa importante barreira contra 
patógenos, principalmente por produzir e 
secretar enzimas digestivas
Eletromicrografia da parede celular, evidenciando a matriz polissacarídica
Carpita NC, Gibeaut DM. The Plant Journal 3(1): 1-30, 1993
Celulose
• É o mais abundante biopolímero do mundo
• Polímero de b-1,4 glicose
• Formam microfibrilas que são facilmente 
cristalizáveis
• O tamanho das microfibrilas varia dependendo 
do organismo (em geral são em número de 36 
mas pode chegar a mais de 200)
Celulose
Dissacarídeo
(Glc b-1,4)
Dissacarídeo
(Glc b-1,3) Laminaribiose
Glicose
cadeia de glucanos
Parede
primária
Microfibrilas Macrofibrilas
Parede
secundária
Síntese e excreção da Celulose
• As unidades de glicose são sintetizadas no citosol e 
excretadas para o meio exterior por meio do complexo 
celulose sintase
PAREDE CELULAR CITOSOL
Subunidades do poro
Subunidade de cristalização
Microfibrila de celulose
Membrana plasmática
Microtúbulo
Sacarose sintasecelulose
sintase
sacarose
frutose
sacarose
frutose
Delmer DP, Amor Y. The Plant Cell 7: 987-1000, 1995
Outras organelas que diferenciam a celula vegetal
VACÚOLO
Parede celular
Cloroplasto
Lamela média
• encontrado em todas as células vegetais
• servem como reserva de importantes compostos orgânicos 
e água
5
• Cloroplastos
– são encontrados nas folhas e em outros
órgãos verdes e nas algas
Cloroplastos
DNA
Cloroplastídico
Ribossomos
Estroma
Sistema de
membranas
Tilacoides
1 µm
Granas
Outras organelas que diferenciam a celula vegetal
– é o centro
produtor de 
energia para a 
célula vegetal
Outras organelas que diferenciam a celula vegetal
• Peroxissomos
– dismutam o H2O2 em água e oxigênio
– têm importância na fotorrespiração das plantas C3
Cloroplastos
Peroxissomos
Mitocôndria
1 µm
Outras organelas que diferenciam a celula vegetal
• O citoesqueleto
– É uma rede de fibras que se estendem por
todo o citoplasma
Microtúbulos
0.25 µm Microfilamentos
Outras organelas que diferenciam a celula vegetal
• Plasmodesmos
– São canais que perfuram e interligam paredes
celulares contíguas
Interior
da célula 1
0.5 µm Plasmodesmos Membranas
plasmáticas
Paredes celulares
Interior
da célula 2
A água – H2O
• Pontes de Hidrogênio
– energia intrínseca de 
20 kJ mol-1
– ligações covalentes
464 kJ mol-1
– meia vida = 2 10-10
segundos
ÁGUA - PARTICULARIDADES
• pontes de 
hidrogênio
•+
•+
•H
•H•+
•+
•d –
•d –
•d –
•d –
6
Pontes de hidrogênio no gelo
• São mais “ordenadas” do que na água líquida
tornando-a densa
Água líquida
As pontes são fracas e
encontram-se em constante reformação
Gelo
Pontes de hidrogênio são estáveis
pontes de
hidrogênio
• Constantedielétrica: F = Q1.Q2/4p.E0.Dr2
– F = força de atração entre duas partículas de carga elétrica oposta
– Q1 e Q2 = cargas elétricas dos íons
– E0 = constante de proporcionalidade
– D = constante dielétrica do solvente
– r = distância entre os íons
ÁGUA - PARTICULARIDADES
Substância
Água
Metanol
Etanol
Benzeno
Hexano
2,3
1,9
Constante Dielétrica
78,4
33,6
24,3
• Alto calor latente de vaporização – maior do que qualquer
outro líquido conhecido
• Alto calor latente de fusão
• Alto calor específico – quantidade de energia necessária
para elevar um grau (de 37,8 para 38,8ºC) a temperatura de 
um grama de água
ÁGUA - PARTICULARIDADES
Substância Fórm. Quím. M. Molecular P. de fusão (ºC) P. de ebulição (ºC)
Metano CH3 16 -184 -161
Amônia NH3 17 -78 -33
Água H2O 18 0 100
Fluoreto de H HF 20 -92 19
Sulfeto de H H2S 34 -86 -61
• Tensão superficial
– é a coesão das moléculas de água na interface ar-água
– as forças de atração entre as moléculas de água adjacentes são
maiores que as moléculas de água e ar
– essa diferença faz com que as moléculas da superfície sejam
puxadas para o interior da água líquida
ÁGUA - PARTICULARIDADES
moléculas de água
ÁGUA E OS SAIS – DISSOLUÇÃO ÁGUA E OS SAIS – DISSOLUÇÃO
• As diferentes regiões da molécula polar da água
podem interagir com compostos iônicos chamados
solutos e então dissolvê-los
As regiões negativas dos 
oxigênios das moléculas
da água interagem com a 
porção positiaa de uma
molécula (cátion; Na+).
+
+
+
+
Cl –
–
–
–
–
Na+As regiões positivas
interagem com um ânion
(Cl).
+
+
+
+
–
–
–
–
–
–
Na+
Cl–
7
Capilaridade
• Devido a coesão das moléculas de água, umas as 
outras, e a tensão, uma coluna de água pode se 
formar na interface água capilar
• Ajuda a puxar a água pelos microscópicos
vasos de uma planta
Células condutoras de água
100 µm
Coesão Interação água e proteínas
• A água pode interagir com moléculas polares
como as proteínas
Este oxigênio é
atraído por uma fraca
carga positiva na
molécula da lisozima
Este oxigênio é atraído por uma fraca carga
negativa na superfície da molécula de lisozima
(a) Molécula de
lisozima em um
ambiente não aquoso
(b) Molécula de lisozima em um
ambiente aquosos como as
lágrimas ou a salina
(c) Regiões polares e iônicas da superfície
das proteínas atraem as moléculas de água
d+
d–
• A água pode se dissociar
– em H3O+ e OH-
• Mudanças na concentração destes ions
– podem afetar enormemente um organismo
vivo
H
H3O+
H
OH–
H
H
H
H
H
H
+ –
+
Dissociação das moléculas de água
Parte da Planta Exemplos Conteúdo Hídrico (%)
Raiz Cevada: porção apical 93
Girassol: sistema radicial inteiro 91
Caule Aspargo: pontas 88,3
Girassol: caule inteiro 87,5
Folhas Alface: folhas internas 94,8
Milho: maduro 77
Frutos Tomate 94,1
Melancia 92,1
Maçã 84
Sementes Milho: secas 11
Amendoin 5,1
Conteúdo de água nas diferentes partes da planta
Conteúdo de água nas diferentes partes da planta
200nm
• Importância fisiológica da água
– principal constituinte do protoplasma
– fonte de elétrons e prótons (reações oxi-redução)
– solvente protoplasmático e no transporte de seiva
– manutenção da turgidez das células vegetais:
• movimentos estomáticos
• movimentos de nastismos das folhas
• divisão celular e alongamento
– respiração da planta – transpiração
– distribuição de fitoreguladores
Fisiologia
8
Perda gasosa de água pelas folhas - transpiração Perda líquida de água pelas folhas - Gutação