Composição Química de Sementes

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Composição Química de Sementes.
Três Lagoas/MS
Novembro/2018
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL
CAMPUS TRÊS LAGOAS (CPTL)
Rosa Letícia, Mariane Sakuma, Valdelicio Mariano e Vinicius Xavier 
Disciplina: Fisiologia do Desenvolvimento Vegetal
Docente: Josué Bispo da Silva
Conceito
A composição química das sementes apresenta a mesma variação qualitativa de componentes encontrada em outros órgãos da planta: inclui substâncias classificadas como componentes estruturais, materiais armazenados e produtos secundários.
As reservas das sementes têm basicamente duas funções que se relacionam com a manutenção do embrião e com o seu desenvolvimento até a formação de uma plântula que apresente a capacidade de se manter de forma autotrófica.
Importância do conhecimento da composição química das sementes
Visando a sua utilização como fontes de alimentos para homens e animais ou matérias-primas de ampla aplicação industrial - sob o ponto de vista fisiológico: as reservas acumuladas são responsáveis pelo fornecimento de nutrientes e energia necessários para a plena manifestação das funções vitais das sementes.
De acordo com o tipo de reservas predominantes, as sementes podem ser classificadas em: 
Amiláceas:
A principal reserva é o amido. 
Ex: milho, arroz, trigo e várias outras gramíneas. 
Aleuro-amiláceas
Acumulam amido e proteínas.
 Ex: feijão, ervilha, Leucena e leguminosas em geral.
Oleaginosas
Predominam lipídios.
 Ex: mamona, dendê, amendoim, girassol.
Aleuro-oleaginosas:
Caracterizam-se por armazenar lipídios e proteínas.
 Ex: soja e o algodão. 
Córneas:
Apresentam quantidade significativa de reservas celulósicas. 
Ex: tremoço, café. 
 CARBOIDRATOS
	Os principais compostos derivados de carboidratos que atuam como reserva em sementes são a sacarose, os oligossacarídeos da série rafinósica, o amido e os polissacarídeos de parede celular.
Tabela 1 - Teor aproximado de carboidratos em sementes de várias espécies.
Algodão
15
Amendoim
12
Arroz
65
Aveia
64
Milho
71
Soja
25
Sorgo
72
Sacarose
A sacarose é um oligossacarídeo formado pela união entre dois monossacarídeos, a frutose e a glicose, através da ligação glicosídica.
Está presente em praticamente todas as espécies vegetais, perfazendo cerca de 2 a 5% do peso seco das sementes quiescentes.
Além de fornecer substrato para síntese de material celular e de outros carboidratos de reserva, como amido e frutano, a sacarose atua como molécula sinalizadora do metabolismo e do desenvolvimento vegetal, através da modulação da expressão gênica.
Oligossacarídeos da série rafinósica 
Os oligossacarídeos da série rafinósica (ORP) são formados pela adição de moléculas de galactose à sacarose, como:
 Rafinose (uma galactose);
Estaquiose (duas galactoses);
Verbascose (três galactoses);
Ajugose (quatro galactoses);
 
Juntamente com a sacarose, os ORP correspondem aos açúcares solúveis mais importantes em sementes e são quase onipresentes em algumas espécies vegetais.
A rafinose é o principal ORP presente na maioria das sementes de monocotiledôneas, enquanto que estaquiose e verbascose, acumulam-se predominantemente de sementes de dicotiledôneas.
ORP, portanto, parece ser uma fonte essencial de carbono rapidamente metabolizável para eventos iniciais da germinação.
Atua como estabilizador das membranas.
Também como antioxidantes protegendo as células vegetais de danos oxidativos e mantendo a homeostase.
Ajugose
verbascose
 Amido 
O amido é uma das mais importantes formas de reserva de carbono nas plantas, em termos de quantidade, universalidade de sua distribuição e importância comercial. 
É um polissacarídeo composto por polímeros de glicose dispostos em uma estrutura tridimensional semicristalina, denominada grânulo de amido.
Dentre os constituintes, o amido pode ser fracionado quimicamente em dois tipos de polímeros de glicose, a amilase e amilopectina.
Grânulos de amido de reserva apresentam anéis de crescimento interno semicristalino que são diferentes em sensibilidade aos ataques enzimático e químico.
 POLISSACARÍDEOS DE PAREDE CELULAR
Os polissacarídeos de reserva de parede celular (PRPC) são formados pela adição de nucleotídeo-açúcares como doadores de monossacarídeos;
Podem ser classificados em três grupos distintos, os mananos, os xiloglucanos e os (arabino)galactanos. 
Esta classificação é baseada essencialmente na estrutura química desses polímeros, sendo os mananos subdivididos em mananos puros, glucomananos e galactomananos.
Polissacarídeo
Resíduo de açúcar na cadeia principal
Resíduo de açúcares nas ramificações
Localização na planta e exemplo
Manano
Manose
Ocasionalmente galactose
Palmae, café, gergelim
Glucomanano
Manose e glucose
Ocasionalmente galactose
alface, tomate
Galactomanano
Manose
Galactose
Leguminosae, Convolvulaceae, Annonaceae
Xiloglucano
Glucose
Xilose, galactose, fucose, arabinose
Leguminosae, Tropaeolaceae, Myrcinaceae
(Arabino)galactano
 
Galactose
Arabinose
Leguminosae, café
Os PRPC são relativamente inertes no que concerne à sua reatividade química e apresentam diferentes graus de solubilidade em água.
Essas características conferem vantagens que são similares às do amido (alta compactação e baixa reatividade) e tornam possível a existência de um “compartimento celular” (a parede celular) que permite o fluxo de água com um grau de liberdade considerável.
Os PRPC são depositados na parede celular de tecidos distintos nas sementes, variando conforme as espécies vegetais e com o composto específico.
Estruturas químicas dos principais polissacarídeos de reserva de parede celular (PRPC) que ocorrem em sementes:
A) manano puro; 
B) glucomanano;
C) galactomanano; 
D) xiloglucano.
MANANOS
Os mananos puros são artificialmente definidos como contendo mais de 90% de manose formando uma cadeia linear do tipo β-1,4 sem ramificações, podendo ou não o restante estar ramificado com galactose.
Além de serem polissacarídeos de reserva, eles conferem grande dureza às sementes que os acumulam em endospermas, como em palmeiras, tomate e alface, e isso pode ser associado com um sistema de proteção do embrião contra danos mecânicos.
GALACTOMANANOS
São compostos por uma cadeia linear de resíduos de manose unidas por ligações glicosídicas β-(1→4), à qual resíduos de galactose estão unidos por ligações do tipo α-(1→6).
Ocorrem tipicamente em endosperma de sementes de leguminosas.
Além do papel de reserva, os galactomananos influenciam no fluxo de água devido a sua maior solubilidade nos primeiros estádios da germinação. 
Este polissacarídeo absorve, proporcionalmente, grande quantidade de água e a distribui ao redor do embrião.
 Xiloglucanos 
Apresentam uma cadeia principal de β-D-(1→4)-glucano ramificada com ligações α-(1→6) por resíduos de D-xilopiranosídeos ou β-D-galactopiranosídeo- (1→2)-D-xilopiranosídeos.
A função reserva dos xiloglucanos em cotilédones foi demonstrada de forma circunstancial em sementes de diversas espécies.
Os xiloglucanos possuem propriedades hidrodinâmicas muito semelhantes às encontradas em galactomananos, isto é, os xiloglucanos também podem atuar no controle da embebição de água e xeroproteção.
 É interessante observar que, como citado para os galactomananos, as relações entre estrutura e função em xiloglucano estão nas mudanças da estrutura fina que são também relacionadas com o posicionamento das galactoses na molécula.
GALACTANOS 
Na natureza, o grau de ramificação dos galactomananos varia de polímeros em que quase todas as unidades de manose apresentam ramificação com galactose a polímeros em que nenhuma galactose é detectada.
Há um grande número de espécies que acumulam galactomananos em suas sementes (predominantemente no endosperma), e sua distribuição pode ser apreciada inclusive do ponto de vista taxonômico.
Lipídios
São sementes oleaginosas quando os lipídeos são predominantes; 
Gorduras eóleos são formas importantes de armazenagem de carbono reduzido em muitas sementes, incluindo aquelas de espécies agronomicamente importantes, como soja, girassol, canola, amendoim e algodão. 
Lipídios
Lipídios
Triacilglicerol ou Triglicerídeos (TAG)
Três ácidos graxos ligados a um glicerol.
Abundantes no embrião;
Armazenados em esferossomos ou corpúsculos de óleo;
Fonte de energia para a Plantula;
Lipídios
Sementes oleaginosas: Canola, amendoim, gergilim 
50g
49g
Lipídios
Os TAG podem ser classificados como insaturados, que contém duplas ligações carbono-carbono, ou insaturados, que não contêm.
Lipídios
Lipídios
Embora a composição exata de ácidos graxos varie de espécie para espécie, os ácidos palmítico, oléico e linoléico geralmente ocorrem em maior quantidade, podendo compor até 60% da massa de algumas sementes oleaginosas. 
 9% ácido palmítico,
 59% ácido oleico e
 21% ácido linoleico;
 25% ácido palmítico,
 15% ácido oleico e
 55% ácido linoleico. 
Lipídios
Na maioria das sementes, os triacilgliceróis são armazenados no citoplasma das células do cotilédone ou endosperma, em organelas conhecidas como corpos lipídicos (também denominadas esferossomos ou oleossomos).
Lipídios
Os TAG, por serem normalmente grandes compostos insolúveis, podem permanecer intactos em sementes dessecadas por períodos prolongados, sendo utilizadas durante a germinação e o crescimento pós-germinativo das plântulas (Graham, 2008).
Lipídios
As proteínas são polímeros de aminoácidos conectados por ligações peptídicas.
Função: estrutural, enzimática, nutritiva, transporte, reguladora de processos fisiológicos e defesa.
Constituem a reserva de nitrogênio da semente que será utilizada no crescimento da plântula. 
Proteínas
Em geral os cereais são ricos em prolaminas e glutelinas. 
Já as sementes de leguminosas são ricas em em globulinas e albuminas, sugerindo uma melhor qualidade nutricional.
Proteínas
As proteínas de reserva da semente fornecem os compostos nitrogenados necessários à plântula, enquanto esta ainda é incapaz de absorver nitratos pela raíz.
Proteínas
As principais proteínas de reserva nas sementes são albuminas, globulinas, prolaminas e gluteínas. 
As proteínas de reserva são armazenadas em partículas proteicas ou grãos de aleurona, que são esferas com membranas simples. 
Durante a germinação, a hidrólise das proteínas ocorre dentro dessas partículas, catalisada por proteases.
Atividade da enzima protease e perda de proteína em endospermas de sementes germinadas de milho.
Proteínas
O que acontece com os aa resultantes de degradação de proteases?
São translocados para os pontos de crescimento, onde são utilizados diretamente na formação de novas proteínas;
Ou são oxidados para a liberação de energia.
OUTROS COMPOSTOS
TANINOS
Ocorrem: 
Cascas
Sementes (tegumento)
Alto peso molecular (500-3000)
Contem:
 Compostos fenólicos
Hidroxilas
 Outros grupos macromoleculares.
 Esta característica dá a eles uma propriedade única de ligar com proteínas e inibir suas atividades enzimáticas.
Função: 
Retenção de inibidores
 Sementes dormentes contem metabolitos secundários,
 incluindo ácidos fenólicos, taninos e cumarinas.
Desenvolvimento da casca da semente
As células da camada mais interna, derivadas do endotélio, sintetizam pró-antocianidinas, compostos de flavonoides, também conhecidos como taninos condensados. 
O amadurecimento de frutos carnosos
Mudanças que abrangem desenvolvimento da cor, amolecimento, hidrolise do amido, acumulação de açúcares, produção de compostos do aroma e desaparecimento de ácidos orgânicos e compostos fenólicos, incluindo os taninos.
ALCALOIDES
Ocorrem:
Sementes (morfina, estricnina, colchicina, cafeína, nicotina)
Folhas Jovens
 Os alcaloides mais comuns são compostos cíclicos complexos que contém nitrogênio.
Podem ser tóxicos (compartimentalizados em um vacúolo especializado nos idioblastos)
Função: 
Proteção
Os metabólitos secundários vegetais podem afastar insetos herbívoros
Três principais classes de moléculas:
terpenos, compostos fenólicos ou alcaloides
 GLICOSÍDEOS
Ocorrem: 
Órgãos vegetativos das plantas
Sementes
Os glicosídeos são formados pela reação entre um açúcar (usualmente glicose) e um ou mais compostos não açúcar.
Incolores, cristalinos, amargos, e solúveis em água ou álcool. 
Alguns dos glicosídeos, tais como, Saponina são altamente venenosos para homens e animais.
FITINA 
Ocorrem:
Sementes
Compostos derivados de sais de potássio, magnésio e cálcio ligados ao ácido mioinozitol hexafosfórico. 
Reservas de fósforo nas sementes (a enzima fitase hidrolisa a fitina, liberando fosfato e outros íons para utilização pela plântula em crescimento)
Em cereais é geralmente associada com corpos de proteína na camada de aleurona 
Em sementes de alface 50% do 
total de fósforo está ligado na fitina 
(Buckeridge et al., 2004).
GIBERELINAS
Ocorre: 
Órgãos Vegetativos
Sementes
Fito-hormônio naturais de plantas e sementes.
Tem papel importante tanto no desenvolvimento, como na germinação das sementes. 
A giberelina mais conhecida é o ácido giberélico (GA3)
Função:
Sinalizadoras na coordenação das atividades das fontes e dos drenos.
Desenvolvimento vegetal e regulação (crescimento caule, indução do florescimento, repressores da senescência, germinação)
CITOCININAS
Ocorrem:
Sementes
Raízes
Partes aéreas
Contem: 
Purinas com ligação de cadeia lateral N²
Exercem influências hormonais
Função: 
Divisão celular
Crescimento 
Diferenciação celular, 
Promoção da germinação
Quebra de dormência
Têm efeitos inibitórios da senescência de folhas e regulam o fluxo de compostos através dos sistemas das plantas.
AUXINAS
Ocorrem:
Partes aéreas
Órgãos vegetativos
Fito-hormônio
 Cadeia lateral acida ligada a um anel aromáticos
Função:
Tropismo
ETILENO 
Ocorre: 
Folhas
Frutos
Hidrocarbonetos alifáticos insaturados
Fito-Hormônio
Gasoso
Função:
Abscisão foliar 
Maturação de fruto
VITAMINAS
Representam, quimicamente, um grupo muito heterogêneo 
São sintetizados pelas plantas superiores.
Mecanísmo do processo de amadurecimento
 Ácido ascórbico e a biotina estão envolvidos no processo de respiração 
 Tiamina parece ser necessária para o desenvolvimento do embrião e endosperma de sementes de algumas espécies Ela é também necessária para o desenvolvimento normal da raiz.