TEMA 1. FISIOLOGIA DE PLANTAS CULTIVADAS

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TEMA 1. FISIOLOGIA DE PLANTAS CULTIVADAS
A Fisiologia Vegetal pode ser definida como a ciência que estuda os fenômenos vitais das plantas. Processos vitais ou processos fisiológicos são qualquer transformação química ou física que ocorre dentro de uma célula ou organismo, ou qualquer troca entre a célula ou organismo e o seu meio. A Fisiologia de plantas já deu larga contribuição para o progresso da agricultura. A prática da adubação só se desenvolveu após a descoberta das necessidades das plantas em elementos minerais. O emprego de fitorreguladores no enraizamento de estacas, no combate a plantas daninhas, e várias outras aplicações, decorre de estudos relativos à ação de hormônios na planta. Práticas agrícolas comuns, como densidade de plantio, época de semeadura, estádio de desenvolvimento para a colheita, e outras, são em grande parte determinadas pela atividade fisiológica.
A seguir, serão abordados os principais tópicos relacionados à fisiologia de plantas cultivadas:
Relações Hídricas: A importância de estudar as relações hídricas em plantas se deve à diversidade de funções fisiológicas e ecológicas que a água exerce. A água desempenha importantes funções como constituinte da biomassa, reagente ou substrato de importantes processos como a fotossíntese e hidrólise do amido e açúcar em sementes germinando; responsável pela estabilidade térmicas da plantas; atua como solvente universal, no transporte de nutrientes minerais tanto no solo quanto nas plantas. A água apresenta propriedades físico-químicas raras graças à polaridade da sua molécula e à extensiva quantidades de pontes de hidrogênio intermoleculares. Apresenta importantes propriedades térmicas como elevados ponto de fusão e ebulição, de calor latente e de calor específico. Nas relações hídricas estuda-se também os processos do movimento da água (fluxo de massa, difusão e osmose); além dos mecanismos de absorção, transporte e perda de água nas plantas, em especial, o processo de transpiração.
Fotossíntese: É o processo fisiológico que a planta realiza nos tecidos clorofilados, com o objetivo de obter substâncias orgânicas (ex. glicose) a partir de substâncias inorgânicas (H20 e CO2), tendo como fonte de energia a luz solar. Simultaneamente a este processo ocorre a liberação de O2, fundamental para diversas formas de vida na Terra. A fotossíntese é um processo que se dá em duas etapas interdependentes. As reações responsáveis pela transformação da energia solar em energia química integram a etapa fotoquímica, também conhecida como reações dependentes de luz. Durante a etapa fotoquímica, a energia luminosa absorvida pelos pigmentos fotossintéticos é convertida em ATP e NADPH (poder redutor). A etapa seguinte é constituída pelas reações enzimáticas de fixação do CO2 e síntese de carboidratos (etapa bioquímica). A etapa bioquímica é movida pelo ATP e pelo poder redutor gerados durante o processo fotoquímico. O ciclo fotossintético redutivo é responsável pela fixação do CO2 e geração de carboidratos na fotossíntese, também denominado Ciclo de Clavin-Benson ou ciclo C3; tendo como principal enzima de fixação do CO2 a ribulose bisfosfato carboxilase/oxigenasse (rubisco). Vários mecanismos evoluíram para aumentar os níveis de CO2 ao redor do sitio ativo da rubisco, assim, reduzir a fotorrespiração: o mecanismo C4 (em gramíneas) e o metabolismo ácido crassuláceas (plantas CAM).
Respiração: A respiração aeróbica é o processo biológico pelo qual compostos orgânicos reduzidos são mobilizados e subsequentemente oxidados de maneira controlada. Durante a respiração, a energia livre é liberada e transitoriamente armazenada em um composto, ATP, o qual pode ser prontamente utilizado para a manutenção e o desenvolvimento da planta. Os substratos para a respiração são gerados por outros processos celulares e entram nas rotas respiratórias. As rotas da glicólise e das pentoses fosfato no citosol e no plastídeo convertem açúcares em ácidos orgânicos via hexoses fosfato e trioses fosfato, gerando NADH ou NADPH e ATP. Os ácidos orgânicos são oxidados no ciclo mitocondrial do ácido cítrico; NADH e FADH2 produzidos fornecem a energia para a síntese de ATP pela cadeia de transporte de elétrons e ATP sintase na fosforilação oxidativa. Na gluconeogênese, o carbono oriundo da quebra de lipídeos é degradado nos glioxissomos, metabolizado no ciclo do ácido cítrico e, então, utilizado para sintetizar açúcares no citosol por glicólise reversa.
Transporte de solutos: o movimento molecular e iônico de um local para outro é conhecido como transporte. O transporte local de solutos para dentro das células ou no interior das mesmas é regulado principalmente por membranas. O transporte e distribuição de elementos nutritivos, principalmente açúcares, desde as áreas de síntese até as áreas de consumo desses elementos nutritivos, é feito por um sistema condutor formado por células vivas, mas muito modificadas, chamadas no seu conjunto de floema. Os solutos movem-se entre as células ou pelos espaços extracelulares (o apoplasto) ou de citoplasma para citoplasma (via simplasto).
Nutrição mineral: O estudo do modo como as plantas obtêm e utilizam os nutrientes minerais é chamado de nutrição mineral. Essa área de pesquisa é fundamental tanto para a agricultura moderna quanto para a proteção ambiental. Apenas certos elementos foram determinados como essenciais para o crescimento vegetal. São aqueles que atendem aos três seguintes critérios de essencialidade: (1) um elemento é essencial quando a planta não consegue completar o seu ciclo de vida na sua ausência; (2) o elemento tem função específica e não pode ser substituído; (3) o elemento deve estar envolvido diretamente no metabolismo da planta. Entre os elementos essenciais, aqueles exigidos em maiores quantidades pelas plantas são denominados macronutrientes (C, H, O, N, P, K, Ca, Mg e S) e aqueles exigidos em pequenas quantidades são denominados micronutrientes (B, Cl, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni e Zn). A nutrição mineral também estuda as funções dos nutrientes minerais, a absorção e transporte, os sintomas de deficiência, além da absorção foliar dos íons minerais.
Crescimento e desenvolvimento das plantas: O crescimento de plantas pode ser definido como mudança irreversível no tamanho das células, órgão ou organismo, relativo ao comprimento, à largura e ao volume. Esse crescimento resulta, geralmente, em ganho de matéria seca, decorrente dos valores elevados do saldo líquido de carbono. Já o desenvolvimento, pode ser definido como a sucessão de alterações ou fases no ciclo de vida de uma célula, órgão ou organismo, ou seja, é o conjunto de diferentes fases que leva à formação do corpo total da planta. O crescimento e desenvolvimento das plantas dependem de fatores genéticos, fisiológicos e ambientais.
Hormônios reguladores do crescimento vegetal: Todas as fases do desenvolvimento vegetal são comandadas pelos hormônios vegetais. Eles atuam na promoção e, algumas vezes, na inibição de determinados processos fisiológicos. Podemos destacar os seguintes grupos de hormônios vegetais: a) auxinas: conhecidas como promotoras do crescimento de caules, folhas e raízes. Além disso, elas atuam no processo de dominância apical, enraizamento de estacas, desenvolvimento da flor, crescimento de frutos e abscisão de folhas e frutos; b) giberelinas: apresentam algumas funções semelhantes às auxinas. As giberelinas atuam na quebra de dormência, no desenvolvimento e maturação de frutos, regulação da floração e mobilização de reservas de endosperma; c) citocininas: são responsáveis pela divisão e diferenciação celular, além disso atuam retardando a senescência e promovendo a germinação de sementes; d) ácido abscísico: se caracteriza por inibir ou retardar o crescimento e/ou desenvolvimento da planta. O ABA estimula o fechamento estomático em plantas submetidas a estresse hídrico; e) etileno: é o único hormônio gasoso e é conhecido como o hormônio do amadurecimento de frutos; atua também na quebra de dormência de gemas e sementes; na inibição docrescimento da raiz, caule e folha e promove a senescência e abscisão de folhas e flores.