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APOSTILA DE MORFOLOGIA INTERNA DAS PLANTAS – ANATOMIA Autoria: Mirley Luciene dos Santos 1. INTRODUÇÃO O estudo da morfologia interna, isto é, da estrutura das diferentes partes que compõem o vegetal recebe o nome de Anatomia, que em Botânica, abrange a Histologia, pois implica no estudo dos tecidos e a Citologia, que cuida do estudo das células, as unidades constitutivas dos tecidos. O corpo vegetal é portanto, constituído de unidades morfologicamente reconhecíveis, as células; cada célula apresenta sua própria parede e está ligada a outra por meio de uma substância intercelular cimentante. Dentro dessas massas de células, certos grupos de células divergem de outros, estrutural ou funcionalmente ou ainda de ambas as maneiras. Estes agrupamentos são denominados tecidos. As variações estruturais dos tecidos baseiam-se nas diferenças das células componentes e na maneira como elas se interligam. Alguns tecidos possuem estrutura simples, pois são constituídos de apenas um tipo de célula; outros contêm mais de um tipo, podendo apresentar maior ou menor complexidade. A disposição dos tecidos na planta como um todo, bem como nos seus órgãos principais, revela organização estrutural e funcional definida. Tecidos relacionados com a condução de alimento e água, por exemplo, formam um sistema coerente que se estende através dos órgãos de toda a planta. Para enfatizar tal organização de tecidos, foi adotada a expressão sistema de tecidos, revelando a unidade básica do corpo da planta. De acordo com Sachs (1875 apud Esau 1976), os principais tecidos de uma planta vascular são agrupados em três sistemas: fundamental, dérmico e vascular. O primeiro inclui tecidos que formam o fundamento do corpo vegetal mas que, ao mesmo tempo apresentam vários graus de especialização: o principal tecido fundamental é (1) parênquima, com todas as suas variações; (2) colênquima, tecido de sustentação de paredes espessadas, relacionado com o parênquima e (3) esclerênquima, tecido de sustentação mais resistente, cujas células apresentam paredes espessas, freqüentemente lignificadas. O sistema dérmico compreende (1) epiderme, isto é, o tecido de revestimento do corpo vegetal em estrutura primária e (2) periderme, tecido de proteção que substitui a epiderme nos órgãos que apresentam crescimento secundário em espessura. O sistema vascular é formado por dois tipos de tecido condutor: (1) floema (transporte de fotoassimilados) e (2) xilema (condução de água). Para melhor compreensão do todo que é o corpo do vegetal, iniciaremos o nosso estudo na célula vegetal, enfocando as características principais e as diferenças observadas em relação à célula animal. 1 2. DEFINIÇÃO DE CÉLULA Podemos definir a célula como sendo a unidade que constitui os seres vivos dotada da capacidade de autoduplicação independente. Ela pode ocorrer isoladamente nos seres unicelulares ou pode constituir arranjos ordenados –os tecidos- que formam o corpo dos animais e das plantas. 3. CELULA VEGETAL 3.1. DESCRIÇÃO GERAL DOS COMPONENTES CELULARES 3.1.1. PAREDE CELULAR - Funções básicas: conferir proteção e sustentação à célula. - Composição: celulose, hemicelulose, compostos pécticos e proteínas. Retículo endoplasmático liso Retículo endoplasmático rugoso Núcleo Dictiossomo Mitocôndria Vacúolo Drusas Cloroplastos Espaço intercelular Campo de pontuação Peroxissomo Ribossomo 2 Carboidrato {Dupla camadalipídica Proteína integral Proteína periférica 3.1.2. MEMBRANA PLASMÁTICA - Formada por bicamada lipídica, o que confere sua estrutura básica e por proteínas, responsáveis pela maioria das funções da membrana. - Faz a intermediação do transporte de substâncias para dentro e fora da célula. - Sítio da síntese da celulose. - Recebe e transmite sinais hormonais e do ambiente. 3.1.3. NÚCLEO - Controla as atividades celulares - Armazena informação genética - Delimitado na célula pelo envelope nuclear - Local de montagem dos ribossomos 3.1.4. CITOPLASMA - Matriz na qual as organelas e o sistema de membranas estão suspensos e onde ocorrem as reações bioquímicas. 3.1.5. MICROCOPÚSCULOS - Organelas esféricas delimitadas por membrana simples: * Peroxissomos (metabolismo do ácido glicólico) * Glioxissomos (enzimas para conversão de gordura em carboidratos) 3.1.6. RIBOSSOMOS - Pequenas partículas constituídas de RNA e proteínas 3 Memb. externa Memb. interna Esp. intermembrana Crista Matriz - Encontrados no citoplasma, RE, núcleo - Local onde os aminoácidos se ligam para formar as proteínas 3.1.7. MITOCÔNDRIAS - Organelas de dupla membrana - A membrana interna é dobrada formando as cristas mitoncondriais. - Organelas semi-autônomas, contendo seu próprio DNA e ribossomos. - Local da respiração celular. 3.1.8. PLASTÍDEOS (PLASTOS) - Circundados por envoltório formado por dupla membrana. - Organelas semi-autônomas contendo o seu próprio DNA e ribossomos. - Sítios da produção de alimentos e armazenamento. 3.1.9. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO - Sistema de comunicação e canalização de substâncias na célula. - Síntese da membrana dentro da célula. - Retículo endoplasmático liso: síntese de lipídios. - Retículo endoplasmático rugoso (com ribossomos): sítio de síntese protéica; secreta e armazena proteínas. 3.1.10. COMPLEXO DE GOLGI (DICTIOSSOMOS) - Constituídos por pilhas de sacos membranosos e achatados. - Processa e acondiciona substâncias para secreção e para uso da própria célula. 4 3.1.11. VACÚOLO - Circundado por uma única membrana (o tonoplasto), podendo ocupar a maior parte do volume celular. - Preenchidos com o suco celular que se constitui principalmente de água. - Freqüentemente contêm pigmentos antocianínicos; armazenam metabólitos primários e secundários; quebram e reciclam macromoléculas. 3.1.12. SUBSTÂNCIAS ERGÁSTICAS - Encontradas na parede celular, na substância fundamental e nas organelas. - Produtos de armazenamento ou produtos descartados. - Exemplos: grãos de amido, cristais, pigmentos de antocianinas, resinas, gotículas de lipídios e corpúsculos protéicos. 3.1.13. CITOESQUELETO - Rede complexa de filamentos protéicos que se estendem na substância fundamental. - Relacionado a vários processos: crescimento e diferenciação, divisão, movimento de organelas. 4. CÉLULA VEGETAL X CÉLULA ANIMAL A cinética da célula vegetal é semelhante à da célula animal, ou seja, vários processos metabólicos são comuns a elas. Algumas características, no entanto, são peculiares das células vegetais, tais como: parede celular celulósica, plasmodesmas, vacúolos, plastos e substâncias ergásticas. 4.1. PAREDE CELULAR CELULÓSICA A parede celular é o envoltório da célula vegetal depositado por fora da plasmalema. A célula vegetal pode apresentar uma ou mais paredes rígidas. Devido a presença da parede celular, a distensão do protoplasto fica restrita e, o tamanho e a forma da célula tornam-se fixos na maturidade. A parede também protege o citoplasma contra agressões mecânicas e contra a ruptura por desequilíbrio osmótico. O principal componente da parede celular é a celulose, um polissacarídeo de glicose. A celulose se apresenta em forma de estruturas filamentosas chamadas de microfibrilas, que se reúnem em feixes maiores constituindo a armação fundamental da parede celular. A síntese das microfibrilas de celulose é realizada por enzimas situadas na plasmalema. 5 Na parede, associada à celulose, podemos ainda encontrar outros polissacarídeos,principalmente hemicelulose e compostos pécticos. Muitas substâncias, orgânicas e inorgânicas, ocorrem em quantidades variáveis nas paredes de diferentes espécies vegetais. Entre as orgânias destacam-se as de natureza protéica e as de natureza lipídica (compostos graxos) como a cutina, suberina e ceras, encontrados mais comumente em células de tecidos de revestimento. Em muitos tipos de células, como elementos de condução do xilema, a parede celular é incrustada pela lignina, um polímero de alto teor de carbono, que confere uma maior rigidez à parede. Água e substâncias minerais, como sílica e o carbonato de cálcio, podem também impregnar as paredes celulares. A arquitetura da parede celular é determinada principalmente pela celulose, que forma um arcabouço composto de um sistema de fibrilas e microfibrilas entrelaçadas, embebidas por uma matriz representada por carboidratos não celulósicos. A formação da parede celular ocorre no final da mitose, com o desenvolvimento da placa celular. Na região equatorial da célula deposita-se uma lâmina de pectato de cálcio e magnésio (lamela média). De ambos os lados desta lamela começa a depositar-se a celulose. Esta primeira parede é denominada parede primária. Em muitas células são depositadas ainda, internamente à parede primária, camadas adicionais, que constituem a parede secundária. Tais camadas são designadas respectivamente: S1, S2 e S3, sendo que a última pode estar ausente. 6 Durante a formação da lamela média e parede primária, elementos do retículo endoplasmático ficam retidos entre as vesículas (originadas dos dictiossomos e R.E.) que estão se fundindo na região equatorial da célula (que se encontra no final da divisão celular), originando os futuros plasmodesmas. Estes são continuidades protoplasmáticas entre uma célula e outra, localizando-se em pequenas depressões da parede primária. Essas depressões da parede celular primária são conhecidas como campos primários de pontoações ou pontoações primárias. Posteriormente, durante a deposição da parede secundária, nenhum material de parede se deposita sobre o campo de pontoação primário formando diferentes tipos de pontoações. Portanto, estas surgem em consequência da deposição diferencial da parede secundária sobre a primária. Dentre os vários tipos de pontoações os mais comuns são: pontoações simples e pontoação areolada. Na pontoação simples, ocorre apenas uma interrupção da parede secundária. O espaço em que a parede primária não é recoberta pela secundária constitui a chamada cavidade da pontoação. Entre as paredes das duas células podem existir pontoações que se correspondem e constituem um par de pontoações. Neste caso, além das cavidades de pontoação, existe a membrana de pontoação. Esta membrana é formada pelas paredes primárias de ambas as células do par mais a lamela média entre elas. Note que esta é a única situação em que, referindo-se à parede celular, fala-se em membrana. A pontoação areolada recebe este nome porque em vista frontal se mostra como uma aréola, ou seja, apresenta uma saliência de contorno circular e no centro desta encontra-se uma abertura, também circular. 4.2. PLASTÍDEOS Os plastos ou plastídeos, apresentam-se com formas e tamanhos diferentes, sendo classificados com base na ausência ou presença de pigmentos ou com o tipo deste pigmento: 7 ¬ CLOROPLASTOS São organelas delimitadas por duas unidades de membrana e que, internamente, possuem uma matriz protéica incolor (estroma). Na matriz, situa-se um sistema de membranas que consiste de vesículas achatadas e que são chamadas de tilacóides. Os tilacóides são interligados pelas lamelas intergranais (membrana dupla) que atravessam o estroma. Os pigmentos de clorofila e os carotenóides são encontrados embebidos nas membranas dos tilacóides. Os cloroplastos contêm clorofila e estão associados à fotossíntese, ocorrendo em todas as partes verdes da planta, sendo mais numerosos e mais diferenciados nas folhas. ¬ CROMOPLASTOS Os cromoplastos armazenam pigmentos carotenóides alaranjados, amarelos ou vermelhos. São encontrados principalmente em pétalas de flores, frutos e algumas raízes. Uma das funções prováveis está ligada à atração de polinizadores. ¬ LEUCOPLASTOS São plastídeos não pigmentados. Ocorrem em tecidos adultos não expostos à luz. Dependendo do tipo de substância que armazenam são denominados: • Amiloplasto – amido de reserva • Elaioplasto – óleos e gorduras • Proteoplasto - proteínas 8 4.3. VACÚOLOS Os vacúolos são regiões dentro da célula, envoltas por uma membrana (o tonoplasto) e preenchidas com um líquido, o suco vacuolar (ou suco celular). Eles podem constituir mais de 90% do volume total do protoplasto. O suco vacuolar é constituído principalmente por água e várias substâncias nela dissolvidas: enzimas, pigmentos (betalaínas e antocianinas), produtos de reserva (açúcares, ácidos orgânicos), produtos de excreção (taninos, cristais de oxalato de cálcio, etc.). Além de armazenarem produtos de excreção e reserva, os vacúolos também apresentam atividade digestiva, sendo comparáveis aos lisossomos das células animais. 4.4. SUBSTÂNCIAS ERGÁSTICAS As substâncias ergásticas são produtos passivos do protoplasto, alguns são produtos de armazenamento, outros são produtos descartados. São substâncias encontradas na parede celular e nos vacúolos, ou associados a outros componentes protoplasmáticos. Comumente, as células que contém as substâncias ergásticas são diferentes morfo e fisiologicamente das demais células do tecido e, neste caso, recebem o nome de Idioblastos. São exemplos de substâncias ergásticas: • Grãos de Amido – Produto resultante da polimerização da glicose, possuem forma típica, dependendo da espécie em questão. Os mais importantes são obtidos de frutos ou de órgãos subterrâneos como raízes e tubérculos. (fig. a) • Grãos de Aleurona – Reserva protéica existente no endosperma, perisperma e cotilédones de embrião de muitas sementes. Frequentemente são considerados como resultados da perda d’água de vacúolos. (fig. b) • Pigmentos antocianínicos – São pigmentos hidrossolúveis encontrados dissolvidos no suco vacuolar. Apresentam cores que variam do violeta, púrpura e azul, dependendo da sua concentração. • Esferocristais de Inulina – Aparecem em decorrência da desidratação do suco vacuolar. A inulina é substância de natureza polissacarídica, resultante da polimerização da frutose. (fig. c) • Oxalato de Cálcio – Os cristais de oxalato de cálcio são considerados como produtos finais do metabolismo celular. O oxalato de cálcio pode se apresentar em diversas formas cristalinas, das quais as mais comuns são: rafídeos (em forma de agulha), drusas (em forma de roseta ou estrela), cristal prismático, areias cristalinas e cristais estilóides. Os tipos de cristais que aparecem em uma espécie vegetal correspondem a uma de suas características sendo, portanto, sua presença constante no referido vegetal. (fig. d) • Carbonato de Cálcio – Também considerada como produto final do metabolismo. Este tipo de inclusão existe, quase sempre, relacionado com a epiderme das plantas. Ocorre em células especiais que apresentam morfologia típica e que são denominadas 9 de litocistos. Nestas células, a parte referente ao carbonato de cálcio é denominada de cistólito. (b) Grãos de Aleurona (a) Grãos de Amido (c) Esferocristais de Inulina (d) Ráfides e Drusas 10 5. MERISTEMAS A palavra meristemas vem do grego meristos e significa divisível. Os meristemas são áreas embrionárias, cujas células mantém a capacidade de divisão durante toda a vida da planta.A divisão celular resultará na formação de novas células: as células iniciais, que irão permanecer no meristema (auto-perpetuação) e as células derivadas, que irão sofrer diferenciação. ⇔ Características morfológicas da célula meristemática: • citoplasma denso • vacúolos pequenos ou ausentes • núcleos grandes • plastos sob a forma de proplastídeos • paredes finas e ausência de espaços intercelulares ➣ Diagrama ilustrativo do processo de diferenciação de uma célula meristemática. 5.1. CLASSIFICAÇÃO DOS MERISTEMAS Um dos critérios usados para a classificação dos meristemas é quanto a posição que eles ocupam no corpo da planta. Assim temos: 11 ☛ MERISTEMAS APICAIS O meristema apical é um conjunto complexo de células, formado pelas iniciais e as células derivadas mais recentes. Localizam-se no ápice da raiz principal e de suas ramificações (raízes laterais) bem como no ápice do caule principal e de seus ramos. Os meristemas apicais também são ditos primários por estarem relacionados com o desenvolvimento primário da planta - o crescimento em comprimento do vegetal. Dividem-se em: • Promeristema – ou meristema propriamente dito, formado pelas células iniciais e suas derivadas mais recentes, ainda totalmente indiferenciadas. Ocupa a porção mais distal do ápice do caule ou da raiz; • Protoderme - dará origem a epiderme; • Procâmbio - dará origem aos tecidos vasculares primários; • Meristema Fundamental – originará todos os tecidos do sistema fundamental. ¬ Meristemas apicais do caule e da raiz. ¬ MERISTEMAS INTERCALARES Localizados entre tecidos maduros, como por exemplo na base dos entrenós. • Entrenó - região entre dois nós consecutivos. • Nó - ponto de inserção das folhas no caule. ¬ MERISTEMAS LATERAIS 12 Também conhecidos como meristemas secundários são derivados de tecidos adultos que readquiriram a capacidade de divisão. São meristemas cujas células iniciais ao se dividirem periclinalmente (paralelamente) contribuem para o aumento em diâmetro do órgão onde aparecem, acrescentando novas células. Dividem-se em: • Câmbio vascular - localizado entre o xilema e o floema primários. Produz os tecidos vasculares secundários. • Felogênio ou câmbio da casca - sua atividade resulta na formação da periderme, tecido de revestimento que substituirá a epiderme durante o crescimento secundário. Suas células dividem-se para formar as células do súber (periféricas) e do feloderma (internas). O Súber, Felogênio e Feloderma formam juntos a Periderme. O câmbio vascular e o felogênio são conhecidos como meristemas laterais devido à posição que ocupam no corpo do vegetal, isto é, uma posição paralela aos lados do caule e da raiz. 6. SISTEMA FUNDAMENTAL 6.1. PARÊNQUIMA ¤ Considerações Gerais: O parênquima é também denominado de tecido fundamental por ser encontrado como um tecido contínuo em todos os órgãos da planta. As diferentes atividades metabólicas das plantas efetuam-se nos protoplastos das células parenquimáticas, o que 13 indica que estas células são pouco especializadas, embora sejam bastante complexas fisiologicamente, devido a presença de protoplasma vivo. O parênquima é caracterizado como sendo potencialmente meristemático. Os fenômenos de cicatrização de lesões, regeneração, formação de raízes e caules adventícios e a união de enxertos são possíveis devido ao restabelecimento da atividade meristemática das células do parênquima. ¤ Caracterização: • É o tecido mais abundante em todos os órgãos vegetais adultos; • Constituído por células vivas, paredes delgadas, pouco especializadas; • Capacidade de crescer e se dividir; • Presença de espaços intercelulares é comum e seus tamanhos variam de acordo com a função do tecido; • Vacúolo grande e com conteúdo que varia de acordo com sua função na planta. ¤ Localização: • Córtex raiz • Córtex e medula do caule • Pecíolos • Mesofilo foliar ¤ Funções: • Preenchimento e Armazenamento • Favorece a realização de trocas gasosas ¤ Origem dos Espaços Intercelulares: • Esquizógena – simples afastamento das células em consequência da dissolução da lamela média entre elas. • Lisígena – quando há destruição de células para a sua formação. ¤ Tipos de Parênquima: 1. PARÊNQUIMA COMUM ➢ Constituídos de células isodiamétricas, com pequenos espaços intercelulares. São exemplos os parênquimas que preenchem o córtex e medula. 2. PARÊNQUIMA CLOROFILIANO 14 ➢ Também conhecido como clorênquima, está relacionado com a realização da fotossíntese, uma vez que suas células são dotadas de cloroplastos. Encontra-se no mesofilo foliar sob duas formas: a) Parênquima Paliçádico • Abaixo da epiderme superior da folha. Células alongadas, ricas em cloroplastos, dispostas perpendicularmente à epiderme, com numerosos espaços intercelulares. Funções: fotossíntese, filtro de luz solar. b) Parênquima Lacunoso • Acima da epiderme inferior da folha. Células arredondadas ou irregulares, deixando grandes lacunas entre si. Pobres em cloroplastos. Função: fotossíntese. ¤ Esquema de corte transversal de uma folha. 3. PARÊNQUIMA DE RESERVA ➢ Especializado para o acúmulo de substâncias de reserva como o amido, água, ar, caroteno, sacarose, óleos, etc. a) Parênquima Amilífero • Ocorre abundantemente em órgãos subterrâneos (raízes e caules). Armazenam amido. b) Parênquima Aqüífero • Comum em plantas suculentas de regiões áridas. Suas células são normalmente grandes, incolores, com parede delgada e acumulam água. c) Parênquima Aerífero ou Aerênquima • Ocorre em plantas aquáticas propiciando leveza para a flutuação. Caracteriza-se pela presença de um sistema de espaços intercelulares bem desenvolvidos, onde ocorre o acúmulo de ar. 15 4. PARÊNQUIMA DO SISTEMA DE CONDUÇÃO ➢ Células parenquimáticas que integram o xilema e o floema. ¤ Tipos de parênquima 6.2. COLÊNQUIMA ☛ Considerações Gerais: O colênquima origina-se do meristema fundamental e devido a plasticidade e a capacidade de se alongar, adapta-se à sustentação das folhas e caules em crescimento. ☛ Caracterização: • Formado por células vivas, relativamente alongadas, com espessamentos irregulares de celulose nas paredes primárias. ☛ Localização: • Camada contínua ao redor dos caules • Pecíolos e nervuras mais desenvolvidas das folhas • Raízes aéreas 16 ☛ Função: • Sustentação mecânica de órgãos em crescimento ou de órgãos maduros de plantas herbáceas. ☛ Classificação: • De acordo com o tipo de espessamento da parede celular, o colênquima classifica-se em: ➢ Colênquima Lamelar – com depósitos de celulose nas paredes tangenciais das células. ➢ Colênquima Angular – com depósitos de celulose nos ângulos das células. 17 ➢ Colênquima Lacunar – com espessamentos nas paredes que delimitam o espaço intercelular. 6.3. ESCLERÊNQUIMA ☛ Considerações Gerais: O esclerênquima é um tecido de sustentação originado, como o colênquima, do meristema fundamental. Caracteriza-se pela elasticidade apresentada pelas suas paredes celulares. Uma parede elástica pode ser deformada por tensão ou pressão, mas reassume sua forma e tamanho originais quando essas forças desaparecem. Se um órgão maduro fosse constituído unicamente de tecidos plásticos, as deformações causadas pelos mais variados agentes como o vento, passagem de animais e outros, seriam permanentes. A presença de esclerênquima como uma camada protetora ao redor do caule, sementes e frutos imaturos evita que os animais e insetosse alimentem deles, porque a lignina não é digerida, funcionando assim como um mecanismo de defesa da planta. ☛ Caracterização: • Células que apresentam paredes secundárias, regularmente espessadas, lignificadas, rígidas e na maioria das vezes não retêm o protoplasto na maturidade. ☛ Localização: • Regiões da planta que atingiram a maturidade. ☛ Função: • Sustentação mecânica da planta. ☛ Tipos Celulares: ➢ Esclereídeos – são células com formas diversas, classificam-se de acordo com a forma assumida. ➢ Fibras – células mais longas com extremidades afiladas, lúmen reduzido e parede secundária espessa. Aparecem geralmente associadas com os tecidos 18 condutores, sendo denominadas respectivamente: fibras do xilema e fibras do floema. 19 7. SISTEMA DÉRMICO 7.1. EPIDERME ☛ Considerações Gerais: A epiderme reveste o corpo primário da planta. A duração da epiderme nos órgãos onde se observa o crescimento em espessura (raiz e caule) é variável, geralmente sendo substituída pela periderme. Muitas das características apresentadas pelos tecidos de revestimento estão relacionadas com as características do ambiente em que se encontram. Assim a espessura das paredes das células que a formam, a presença de material ceroso (cutina) na parede externa e na superfície desta (cutícula), a presença de tricomas e etc, são fatores influenciados pelo ambiente onde o vegetal se desenvolve. ☛ Origem: • Protoderme ☛ Função: • Revestir e proteger o corpo primário dos vegetais. ☛ Características do tecido: • Células bastante ajustadas (sem espaço intercelular) • Protoplasto vivo • Todas as organelas típicas • Presença de cutícula (camada lipídica) ☛ Tipos de epiderme quanto ao número de camadas: • Unisseriada • Multisseriada (mais de uma camada) Geralmente a camada epidérmica é unisseriada, mas em algumas plantas as células da protoderme se dividem periclinalmente e suas derivadas também se dividem, originando assim um tecido de revestimento com várias camadas ontogeneticamente relacionadas. Este tecido é denominado epiderme múltipla ou multisseriada. Na folha que apresenta uma epiderme múltipla, a camada mais externa desta assume caracterísitcas epidérmicas, enquanto que, as inferiores se desenvolvem, geralmente em um tecido provido de poucos ou nenhum cloroplasto, o que o torna diferente do mesofilo subjacente. Pode-se atribuir a este tecido a função de reserva de água. Nas raízes de 20 Células guarda Célula epidérmica Parênquima orquídeas encontra-se um tecido de proteção denominado velame, que pode ser citado como exemplo de epiderme multisseriada. Existem ainda outras plantas, que apresentam camadas subepidérmicas semelhantes as da epiderme multisseriada, mas são derivadas do meristema fundamental. Para designar estes estratos subepidérmicos, os autores utilizam o termo hipoderme. Portanto, epiderme multisseriada é originada da divisão periclinal das células da protoderme, enquanto que, hipoderme tem origem a partir das células do meristema fundamental. 7.2. CÉLULAS ESPECIALIZADAS DA EPIDERME 7.2.1. ESTÔMATOS A continuidade das células epidérmicas é interrompida por aberturas ou poros, que são espaços intercelulares limitados por duas células – as células-guarda, constituindo assim os estômatos. As células-guarda mediante mudanças de formato, provocam a abertura e o fechamento do poro estomático. Em muitas plantas podem, ainda, estar presentes duas ou mais células associadas às células guarda que são conhecidas como células subsidiárias. Estas podem ser morfologicamente semelhantes às demais células epidérmicas ou diferirem pela morfologia e conteúdo. O estômato, juntamente com as células subsidiárias, formam o complexo estomático. Abaixo desse complexo observa-se, geralmente, a câmara subestomática, que se conecta com os espaços intercelulares do mesofilo, no caso da folha. As células-guarda da maioria das plantas têm o formato de um rim em vista frontal. A parede dessas células é espessada de modo desigual, sendo a fina aquela em contato com as células subsidiárias. A cutícula não só recobre as células guarda mas, também, pode estender-se até a câmara subestomática. Cada célula guarda tem um núcleo proeminente e cloroplastos que realizam fotossíntese como as demais. Quanto a posição estes podem estar situados acima, abaixo ou no mesmo nível das células epidérmicas, em criptas ou protuberâncias. A frequência é variável, mas geralmente são mais numerosos nas folhas, no entanto o número varia nas diferentes faces de uma mesma folha, bem como em diferentes folhas de uma mesma planta. Esta frequência está geralmente relacionada as condições ambientais. Nas folhas flutuantes de plantas aquáticas, os estômatos são encontrados na face superior, exposta ao ar. Nas folhas de nervação reticulada, os estômatos se distribuem ao acaso e naquelas com nervação paralela, acham-se arranjados em fileiras. ☛ Função: • Realizar trocas gasosas com o meio. ☛ Locais de ocorrência: • Folhas (mais numerosos) 21 • Caules • Pétalas • Frutos • Sementes ➢ Visualização do estômato em corte transversal e em vista frontal. ☛ Classificação: Do estômato, em relação às demais células epidérmicas: ➢ Estômatos nivelados - no mesmo nível das células epidérmicas. ➢ Salientes na superfície - comum em plantas aquáticas com folhas flutuantes. ➢ Em depressões na superfície - em criptas, comum em plantas de ambientes áridos. Da folha, quanto à superfície em que os estômatos aparecem: ➢ Hipoestomática - superfície inferior (abaxial) da folha. ➢ Epiestomática - superfície superior (adaxial) da folha. ➢ Anfiestomática - ambas as superfícies da folha. 22 A. Superfície inferior da folha B. Superfície superior da folha 23 Do estômato, quanto ao complexo estomático: ➢ Anomocítico - sem células subsidiárias. ➢ Anisocítico - 3 ou 4 células subsidiárias, sendo uma delas menor que as outras. ➢ Paracítico - 2 subsidiárias paralelamente ao maior eixo das células guarda. ➢ Diacítico - 2 subsidiárias formando ângulo reto com o maior eixo das células guarda. (A) Paracítico (B) Diacítico (C) Anisocítico (D) Anomocítico 7.2.2. TRICOMAS 24 Além dos estômatos, inúmeras outras células especializadas ocorrem na epiderme das partes aéreas da planta. Dentre estas, destacam-se os tricomas, que englobam diferentes tipos de apêndices epidérmicos. Os tricomas podem variar quanto ao número de células (unicelulares ou pluricelulares) e duração (persistentes ou caducos). Classificam-se em dois tipos básicos: ➢ Tricomas tectores – não produzem nenhum tipo de secreção e podem ser unicelulares, formados por uma única célula que se projeta para fora da epiderme, como as fibras do algodão que são tricomas da semente. Existem ainda, aqueles pluricelulares, ramificados ou não. Sua função está relacionada a defesa mecânica ou física. (figura a) ➢ Tricomas secretores – possuem um pedúnculo e uma cabeça (uni ou pluricelulares) e, uma célula basal inserida na epiderme. A cabeça geralmente é a porção secretora do tricoma. Estes são cobertos por cutícula. A secreção pode ser acumulada entre a(s) célula(s) da cabeça e a cutícula e com o rompimento desta, a secreção é liberada. Sua função está relacionada a produção de substâncias viscosas para prender insetos (plantas insetívoras), irritantes ou repelentes, para defesa contra predadores. (figura b) 7.2.3. PÊLOS ABSORVENTES DA RAIZ Os pêlos absorventes ou radiculares são projeções da própria célula epidérmica que se formam inicialmente, como pequenas papilasna epiderme da zona de absorção de raízes jovens de muitas plantas. Estes tricomas relacionados com absorção de água e sais minerais são vacuolados e apresentam paredes finas. 25 7.3. ESTRUTURAS SECRETORAS No reino vegetal, o termo secreção refere-se a todos os processos de eliminação de substâncias das partes ativas das células, sejam estas posteriormente utilizadas, ou não, em processos metabólicos. A secreção é um fenômeno comum: a formação da parede celular e da cutícula são alguns exemplos da secreção de substâncias nos vegetais. Existem, contudo, estruturas que se especializam nesta função, variando no seu grau de especialização e na localização no corpo do vegetal. Algumas podem ser internas e outras mais superficiais, são consideradas externas. 7.3.1. ESTRUTURAS SECRETORAS EXTERNAS: ➢ Tricomas glandulares ou secretores Como descrito anteriormente, os tricomas glandulares possuem uma espécie de “cabeça” unicelular ou multicelular, composta por células que secretam substâncias e que se situam na extremidade de um pedúnculo de células não glandulares. (Ex: tricomas encontrados na urtiga, nas plantas insetívoras). ➢ Nectários Os nectários produzem néctar, uma substância que contém, principalmente, três açúcares: sacarose, glicose e frutose. A proporção entre os componentes varia de acordo com a espécie, bem como a concentração de açúcares. São de dois tipos: florais , encontrados nas flores (figura a) e extra-florais , encontrados em caules, folhas, estípulas, pedicelos de flores (figura b). O néctar secretado pelos nectários florais serve para a atração de agentes polinizadores; o produzido pelos extraflorais, acredita- se, serve para eliminação do excesso de carboidratos. 26 ➤ Nectário floral (a) e extra-floral (b): dn - disco nectarífero na base do ovário de uma flor (as pétalas foram retiradas); nef - nectário extra-floral (no pedúnculo de uma folha). ➢ Hidatódios Elementos externos de excreção de água, localizados na folha. São as estruturas responsáveis pelo fenômeno da gutação. 7.3.2. ESTRUTURAS SECRETORAS INTERNAS: ➢ Células secretoras São células especializadas do parênquima, denominadas idioblastos. Exibem uma grande variedade de conteúdos: óleos, resinas, gomas, diversos cristais, mucilagens, etc. ➢ Cavidades e Canais secretores As cavidades e os canais diferem das células secretoras, porque são formados pela dissolução de células (espaços lisígenos) ou pela sua separação (espaços esquizógenos). Nos espaços lisígenos, aparecem células parcialmente desintegradas na periferia do espaço. Os espaços esquizógenos são, geralmente, delimitados por células intactas. As cavidades secretoras lisígenas existem em citros, eucalipto e algodoeiro. A secreção é formada em células que, posteriormente, se rompem e liberam as substâncias produzidas na cavidade resultante do rompimento. Os canais esquizógenos mais conhecidos são os dutos gomíferos e dutos resiníferos das coníferas e das dicotiledôneas lenhosas. ➢ Laticíferos 27 Os laticíferos são células ou séries de células interligadas, que contêm látex, um fluido de composição complexa, onde predominam partículas de borracha em suspensão em uma solução protéica. (Ex: seringueira). 7.4. PERIDERME A periderme é um tecido de proteção de origem secundária, que substitui a epiderme em caules e raízes com crescimento secundário (em espessura). A periderme também se forma em superfícies expostas após abscisão de ramos ou folhas. A esta dá- se o nome de periderme de cicatrização. ☛ Origem: Originada da atividade do felogênio, que é um dos meristemas laterais. Nos caules o felogênio se forma, geralmente, a partir da desdiferenciação (retomada da capacidade de divisão) das células parênquimáticas ou colênquimáticas localizadas na periferia do córtex. Na maioria das raízes, a periderme se diferencia a partir das células do periciclo (tecido que envolve os tecidos vasculares). ☛ Composição da periderme: A periderme apresenta-se composta pelo felogênio, feloderme e súber. ➲ FELOGÊNIO – como visto anteriormente, é o meristema que dá origem a periderme. É composto por um único tipo de célula simples. Através de divisões periclinais dá origem ao súber para fora e a feloderme para dentro. ➲ SÚBER – tem posição mais externa na periderme. Suas células são mortas na maturidade e apresentam paredes suberificadas. A suberina é uma substância graxa que se deposita fora da parede celulósica. ➲ FELODERME – tem posição interna na periderme. Suas células são vivas e assemelham-se muito as células do parênquima cortical. É composta por uma a poucas camadas de células, ao contrário do súber que é sempre bem desenvolvido. Epiderme morta Suber Câmbio da casca ou felogênio Feloderme 28 7.4.1. LENTICELAS Estruturas de células frouxas produzidas pelo felogênio, que realizam trocas gasosas. Geralmente se instalam na região do estômato. A lenticela pode ser definida como uma parte limitada da periderme em que o felogênio é mais ativo do que nas demais e produz um tecido que, em contraste com o súber, apresenta numerosos espaços intercelulares. Devido a essa disposição relativamente aberta das células, as lenticelas são consideradas estruturas que permitem a entrada do ar através da periderme. 7.4.2. RITIDOMA À medida que uma árvore envelhece, outras peridermes podem se originar em profundidades cada vez maiores, o que ocasiona um acúmulo de tecidos mortos na superfície do caule e raiz. Essa parte morta composta de tecidos isolados pelas peridermes é denominada ritidoma. Em algumas espécies, uma exfoliação periódica do ritidoma é comum, como observamos no caule do eucalipto e da jaboticabeira. ritidoma 29 8. SISTEMA VASCULAR ☛ Considerações Gerais: A conquista do ambiente terrestre pelas plantas só foi possível porque esses organismos desenvolveram um sistema de distribuição interna de água e nutrientes, concomitantemente com o desenvolvimento de um sistema de absorção da água do solo e de um sistema de revestimento para evitar a perda excessiva de água. A distribuição de água e nutrientes na planta é feita através do sistema vascular, que é contituído por dois tipos de tecidos: o xilema, responsável pela condução de água e solutos inorgânicos (“seiva bruta”) e o floema, responsável pela condução de material orgânico em solução (“seiva elaborada”). 8.1. XILEMA ☛ Funções: • Condução de água e sais minerais (seiva bruta). • Sustentação da planta. ☛ Células do Xilema: Estruturalmente, o xilema é complexo por constituir-se de diferentes tipos de células vivas e mortas. São basicamente três tipos de células: ➢ Elementos traqueais (células de condução) ➢ Fibras lenhosas (sustentação) ➢ Células parenquimáticas (reserva) 8.1.1. ELEMENTOS TRAQUEAIS OU CÉLULAS DE CONDUÇÃO ☛ Características das células: • Principais células condutoras do xilema. • Células alongadas. • Possuem parede secundária e pontoações distribuídas pela parede das células. • Na sua maioria com ausência de protoplastos na maturidade. • Dividem-se em dois tipos: Traqueídes e Elementos de vaso. ➧ Traqueídes: • São células imperfuradas, apresentando apenas pontoações nas paredes. • Combinam as funções de condução e sustentação. 30 Perfuração Elemento de vaso Pontuação • O fluxo de água se faz principalmente, no sentido longitudinal, através de séries longitudinais de traqueídes, podendo ocorrer também, fluxo lateral entre elementos contíguos. • Presentes nas plantas vasculares inferiores; Gimnospermas e Angiospermas. ➧ Elementos de Vaso: • São células perfuradas, isto é, células cujas comunicaçõescom outras células da mesma série longitudinal, que constituem o vaso, se faz através de regiões desprovidas de paredes primárias e secundárias. • Paredes secundárias lignificadas. • A parede que contém a perfuração é denominada placa perfurada. Esta pode ser simples (quando contém apenas uma perfuração) ou placa de perfuração múltipla, (quando contém várias perfurações). • Presente somente nas Angiospermas. 8.1.2. FIBRAS LENHOSAS • As fibras são células longas, com paredes secundárias, comumente lignificadas, que usualmente variam em espessura. • Geralmente não contém protoplasto vivo na maturidade. • Estão relacionadas a sustentação. Traqueíde Pontuações 31 8.1.3. CÉLULAS PARENQUIMÁTICAS • São células vivas. • Estão relacionadas ao armazenamento de substâncias (amido, óleo, compostos tânicos e cristais) e translocação. 8.2. FLOEMA ☛ Função: • Tecido condutor de fotoassimilados (seiva elaborada) ☛ Células do Floema: Tal como o xilema, o floema é um tecido complexo formado por: ➢ Elementos Crivados (células de condução) ➢ Fibras e esclereídes (sustentação) ➢ Células de parênquima (reserva, transporte) 8.2.1. ELEMENTOS CRIVADOS OU CÉLULAS DE CONDUÇÃO • Células vivas na maturidade. • Ausência, em geral, do núcleo na maturidade. • Na maturidade as poucas organelas presentes se encontram próximas as paredes celulares. • Os elementos crivados apresentam as chamadas áreas crivadas, isto é, áreas que apresentam poros através dos quais interconectam-se os protoplastos de elementos crivados contíguos, tanto no sentido vertical como lateral. No floema funcional, cada poro é revestido por calose (polímero de glicose). • São os elementos condutores do floema e dividem-se em dois tipos: Células crivadas e Elementos de tubo crivado. ➧ Células crivadas: • São células alongadas e apresentam áreas crivadas (paredes laterais e terminais) e poros estreitos com estruturas uniformes. • Unidades mais primitivas. • Único tipo de célula condutora em plantas vasculares inferiores e Gimnospermas. • Ocorrem associadas à células parenquimáticas especiais, denominadas células albuminosas. ➧ Elementos de tubo crivado: 32 • Nas paredes laterais dessas células são frequentes as áreas crivadas com poros relativamente pequenos. Nas paredes terminais e, ocasionalmente, nas paredes laterais ocorrem áreas mais especializadas, as placas crivadas, portadoras de poros mais largos. • Ocorrem somente nas Angiospermas. • Estão associadas por plasmodesmas às células companheiras (células parenquimáticas especiais). (A) (B) (C) ➤ (A) Elemento de tubo crivado e célula companheira. (B) Vista frontal da placa crivada. (C) Esquema de placa crivada em estágio funcional e durante dormência. 8.2.2. FIBRAS E ESCLEREÍDES • Sustentação. • Comuns no floema primário e secundário. • No floema primário, ocorrem na parte mais externa do tecido enquanto no secundário ocorrem em vários padrões de distribuição. • Células longas com parede secundária lignificada. 8.2.3. CÉLULAS PARENQUIMÁTICAS • Reserva (amido, taninos, cristais) 8.2.4. CÉLULAS ALBUMINOSAS E COMPANHEIRAS Célula companheira Placa crivada Área crivada Placa crivada Célula companheira 33 Intimamente associadas aos elementos crivados do floema, existem as chamadas células albuminosas nas Gimnospermas e células companheiras nas Angiospermas. Ambas são células parenquimáticas especializadas. As células albuminosas, (encontradas nas Gimnospermas) estão associadas às células crivadas por numerosos plasmodesmas, enquanto as células companheiras (encontradas nas Angiospermas) estão ligadas aos elementos de tubo crivado. ☛ Posição do floema: • Caules: externo ao xilema. • Raiz com crescimento primário: alterna com o xilema. • Raiz em crescimento secundário: externo ao xilema. 8.3. FEIXES VASCULARES O tecido vascular comumente aparece como um cilindro entre a região cortical e a região medular do órgão vegetal, podendo este cilindro ser contínuo ou não, dependendo do procâmbio que o originou se apresentar separado ou não por faixas de meristema fundamental. Nos vegetais vasculares o procâmbio se apresenta em cordões que se diferenciam em feixes vasculares constituídos essencialmente de xilema e floema. Entretanto, nas dicotiledôneas os cordões procambiais não se diferenciam completamente em xilema e floema, originando entre estas duas regiões o câmbio fascicular ou câmbio vascular que garantirá o crescimento secundário do feixe. De acordo com a posição relativa dos tecidos vasculares podemos ter diversos tipos de feixes vasculares: ➲ FEIXE COLATERAL – caracteriza-se pela presença do floema externo ao xilema (mais frequente). Pode ser classificado ainda como colateral aberto (quando apresenta câmbio) e colateral fechado (quando não apresenta o meristema, frequente entre as monocotiledôneas). ➲ FEIXE BICOLATERAL – o floema ocorre tanto do lado externo quanto do lado interno do xilema (comum nas famílias Solanaceae, Cucurbitaceae, etc.). ➲ FEIXE CONCÊNTRICO – pode ser anficrival (quando o floema circunda totalmente o xilema) ou anfivasal (quando o xilema circunda totalmente o floema). Tipos de Feixes Vasculares: 34 (A) Feixe Colateral aberto (B) Feixe Colateral fechado (C) Feixe Bicolateral (D) Feixe Anficrival (E) Feixe Anfivasal 35 8.4. XILEMA E FLOEMA PRIMÁRIOS E SECUNDÁRIOS Tanto o Xilema quanto o Floema podem ser classificados de acordo com sua origem e estágio de desenvolvimento do corpo do vegetal em primários e secundários. Assim temos que o xilema e o floema que se formam do procâmbio são primários. Se houver crescimento secundário (em espessura), novos xilema e o floema serão formados à partir do câmbio vascular, sendo denominados de xilema e floema secundários. 8.4.1. XILEMA PRIMÁRIO • Derivado do Procâmbio ☛ Estrutura Geral do Xilema Primário: • Contém os seguintes tipos de células: elementos traqueais, fibras e células de parênquima. • No caule ocorrem associados em feixes ou cordões. • Entre os feixes existem células de parênquima (parênquima interfascicular), cuja função é a de formar tecidos condutores com o início do crescimento secundário). • Quanto ao seu desenvolvimento, divide-se em: Protoxilema e Metaxilema. ➲ Protoxilema (primeiro a amadurecer) • Diferencia-se nas partes primárias do corpo do vegetal que ainda não completaram seu crescimento e a sua diferenciação. • Muitos dos seus elementos traqueais são distendidos e destruídos. ➲ Metaxilema • Inicia nas partes primárias do corpo em crescimento. • Amadurece só após o alongamento. • Contém fibras em adição aos elementos traqueais e ao parênquima. • Conserva-se após o crescimento primário. • Torna-se não funcional caso inicie a formação do Xilema secundário. 8.4.2. XILEMA SECUNDÁRIO • Derivado do Câmbio Vascular ☛ Estrutura Geral do Xilema Secundário: 36 • Difere do Xilema primário quanto a organização das células em dois sistemas: Axial e Radial. ➲ Sistema Axial: • As células do sistema axial têm seu eixo maior paralelo ao eixo longitudinal do caule ou raiz. Portanto, o eixo longitudinal da célula está orientado verticalmente no caule ou raiz. • Presença de elementos traqueais, fibras e algumas células parenquimáticas. • O sistema axial é derivado das iniciais fusiformes do câmbio. ➲ Sistema Radial: • As células do sistema radial têm seu eixo longitudinal orientado transversalmente no caule ou raiz.• Formado por células parenquimáticas. • O sistema radial é derivado das iniciais radiais do câmbio. É importante lembrar que, o câmbio vascular é um meristema lateral que se instala entre o xilema e floema primários e produz os tecidos vasculares secundários, se a planta entrar em crescimento em espessura. O câmbio vascular possui dois tipos de células: - as iniciais fusiformes – são células geralmente alongadas, e suas derivadas originarão o sistema axial. - As iniciais radiais – são células aproximadamente isodiamétricas, e suas derivadas originarão células do sistema radial. Quando as células iniciais cambiais produzem células do xilema e floema secundários, elas se dividem periclinalmente. A mesma inicial dá origem à células derivadas em direção ao xilema (interno) e, em direção ao floema (externo). De um modo geral, monocotiledôneas não apresentam crescimento secundário, portanto, não formam xilema secundário. Dicotiledôneas e Gimnospermas apresentam crescimento secundário, formando xilema secundário. A delimitação entre xilema primário e secundário é observada, pela presença dos raios parenquimáticos (melhor observados em corte transversal), ou seja, onde os mesmos tiverem início, o xilema secundário estará também iniciando-se. 8.4.3. ALBURNO E CERNE O xilema secundário gradualmente perde as funções de condução e de reserva de alimentos. Consequentemente, as células vivas do lenho morrem. Este estado é precedido por numerosas mudanças, muitas das quais, puramente químicas. Com o tempo, a madeira perde água e substâncias reservadas, tornando-se infiltrada com va’rios compostos orgânicos, tais como: óleos, gomas, resinas, taninos, materiais corantes e aromáticos. Algumas dessas substâncias impregnam as paredes, outras apenas penetram no lume da célula. A região do lenho que passa por estas modificações denomina-se CERNE. A parte do lenho que é funcional denomina-se ALBURNO. 37 8.4.4. CAMADAS OU ANÉIS DE CRESCIMENTO As madeiras, de um modo geral, apresentam-se divididas em zonas que se repetem sucessivamente, observáveis especialmente em cortes transversais. Estas zonas constituem os anéis de crescimento, ou camadas de crescimento, bem evidentes especialmente em madeiras de regiões temperadas, com estações bem marcadas. Comumente, estas camadas de crescimento apresentam-se formadas por dois tipos de lenho: ➲ Primaveril (precoce): menos denso, células mais largas, com paredes delgadas. ➲ Estival (tardio ou outonal): células mais estreitas e paredes mais espessas. Cada anel de crescimento corresponde a uma faixa de lenho primaveril mais uma faixa de lenho estival. ➤ Esquema de Anéis de Crescimento: A – Diagrama do caule em corte;B - 1. Lenho Primaveril (precoce) e 2. Lenho Estival (tardio). A 38 B ➤ Cortes de caules com crescimento secundário: em A – anéis de crescimento; em B – raios de xilema. Note a região do cerne (escuro) no centro do caule. 8.4.5. FLOEMA PRIMÁRIO • Derivado do Procâmbio. 39 ☛ Estrutura Geral: • Ocorre associado ao xilema na forma de feixes (feixes vasculares). • Quanto ao seu desenvolvimento, divide-se em: Protofloema e Metafloema. ➲ Protofloema: • Amadurece em partes da planta em crescimento. • Os elementos crivados são destruídos. ➲ Metafloema: • Diferencia-se mais tarde, no desenvolvimento do vegetal. • Único floema de condução em plantas sem crescimento secundário. 8.4.6. FLOEMA SECUNDÁRIO • Derivado do Câmbio Vascular ☛ Estrutura Geral: • Produzido a partir da formação do câmbio vascular. • O floema velho é cada vez mais comprimido e eventualmente separa-se do eixo da planta pela periderme. Assim, enquanto os sucessivos acréscimos de xilema se acumulam no ramo, tronco ou raiz, a quantidade de floema secundário permanece reduzida. 40
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