Estudo Dirigido - P4 - Fisiologia Vegetal

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Biologia da Conservação - Diversidade Biológica III: Fisiologia Vegetal – Prof. Daniel Baron
Módulo III - Metabolismo do desenvolvimento vegetativo e reprodutivo nos vegetais
Por Dandara Martins Alves de Albuquerque			
Estudo Dirigido
Fitormônios
Explique como os fitormônios atuam no controle do crescimento e desenvolvimento em plantas.
Os fitormônios são moléculas mensageiras responsáveis por receber estímulos e sinalizar às células o início da transcrição de genes, ativação ou inibição de proteínas e fatores de transcrição que desencadeiam respostas através de reações químicas nos diferentes órgãos da planta. 
Utilize conceitos de fisiologia para explicar a diferença entre fitormônios, reguladores vegetais endógenos, e sintéticos.
Fitormônios são compostos orgânicos sintetizados em células e com ação em células próximas do local de origem (paracrina), ou em outros locais (endócrina). 
Reguladores endógenos e sintéticos são todas as substancias que possuem atividade no controle do crescimento e desenvolvimento do vegetal.
Quais locais de síntese de fitormônios e como eles são transportados nas plantas?
A maioria dos fitormônios são sintetizados nas regiões meristemáticas apicais, e seu transporte pode ser via plasmodesma pelas células do parênquima ou via cambio vascular.
Quais as diferenças entre os modos de ação dos fitormônios esteroides e não esteroides? Cite exemplos.
Fitormônios esteroides formam seu complexo hormônio-receptor no citosol das células vegetais. Ex. Brassinoesteroides, são exemplos de fitormônios esteroide. Já os não esteroides formam seus complexos na membrana plástica, e só então adentram a célula para dar sequência às cinases. 
	Fitormônios
	Classe
	(Auxinas)
	(Giberelinas)
	(Citocininas)
	(Etileno)
	(Ácido Abscísico)
	Natural
	AIA-Ácido Indol-3-Acético 
	GA1, GA3, GA4, GA7
	Isso-pentenil adenina
Zeatina
Ribosil-zeatina
	Gás volátil
	
	Sintético
	2-4-D – Ác. 2,4-Diclorofenolacético
Dicamba – Ác. 2-metoxi-3,6-diclorobenzoico
	Giberelinas são diterpenos
	6-Benzilaminopurina
Cinetina
Trisdilzuon
	
	
	Biossíntese
	A partir do triptofano ou indol no ápice dos ramos em primórdios foliares e folhas juvenis; em sementes em desenvolvimento
	Sintetizadas em tecidos jovens da porção aérea e em frutos em desenvolvimento.
Via dos Terpenos (a partir do mevalonato).
	Sintetizado no ápice das raízes, e no desenvolvimento de sementes.
	Síntese através de: S-adenosil-metioninaÁc. 1-aminociclopropano-1-carboxilico Etileno
	Sintetizado a partir do ácido mevalônico
	Transporte
	Transporte ativo: A partir do ápice em direção à base, pelas células do parênquima.
Transporte passivo: A partir de folhas, pelo floema.
	Transportadas no xilema e floema
	Transporte através do xilema no sentido basípeto
	Por ser gasoso não há transportadores.
O percursor é transportado via ACC-sintase
	Transportado das raízes via xilema, e das folhas via floema
	Função
	Crescimento celular;
Alongamento celular;
Dominância Apical;
Tropismos;
Estímulo da produção de Etileno;
Raizogênese;
Diferenciação de tecido vascular;
Atraso da senescência e abscisão foliar.
	Estimula a divisão celular;
Alongamento celular;
Induz a germinação de sementes;
Promove estabelecimento e crescimento de frutos.
	Divisão celular;
Expansão foliar;
Abertura estomática;
Inibe alongamento celular;
Atrasa senescência;
Crescimento de gemas laterais;
Morfogênese de ramos, folhas;
Inibe formação de raízes; 
Desenvolve cloroplastos.
	Liberação da dormência;;
Quebra da dormência de gemas laterais;;
Indução floral;;
Indução de raízes;;
Senescência e abscisão de folhas, flores e frutos;;
Maturação de frutos;;
Formação de aerênquimas. 
	Inibe germinação de sementes;
Indução da síntese de proteínas catalíticas;
Tolerância a dissecação;
Sinalização de estresse hídrico. 
a) Auxinas
Cite as principais Auxinas naturais e sintéticas. Onde as auxinas são encontradas?
Auxinas naturais: ácido indol-3-acético.
Auxinas sintéticas: ácido 2,4-diclorofenolacético; ácido 2-metoxi-3,6-diclorobenzoico.
As auxinas são encontras nas células do parênquima raízes e dos caules.
Quais os locais de síntese das auxinas? Explique as firmas de transporte nas plantas.
Células dos meristemas apicais, seu transporte se dá célula a célula, via apoplasto. 
Explique o mecanismo de Crescimento ácido nas plantas.
Crescimento ácido se refere ao alongamento celular induzido por auxina. A hipótese estabelece que a AX causa um aumento no efluxo de íons H+, com consequente queda no pH do apoplasto. Isso ativa um grupo de proteínas expansivas que atuam quebrando as pontes de hidrogênio das ligações cruzadas entre as microfbrilas de celulose e hemiceluloses, que podem atuar sobre componentes da parede celular provocando afrouxamento e aumento da sua extensibilidade. A AX aumenta a taxa de efluxo de H+ através da membrana plástica, aumentando a atividade da H+-ATPase.
Explique como a auxina pode atuar na dominância apical das plantas.
A AX é sintetizada nos meristemas apicais dos caules, seu transporte e concentração ao longo do corpo da planta inibe o desenvolvimento de gemas axilares, promovendo o crescimento do caule principal e causando dominância sobre as gemas laterais. 
A auxina atua na abscisão de frutos. Este processo acontece em fases nas plantas. Explique como a concentração da auxina atua em cada fase.
Em tecidos jovens a concentração de AX é alta e estimula o crescimento e alongamento celular, essa concentração alta de AX impede a ligação do etileno ao seu receptor. Em tecidos adultos há um decréscimo na concentração de AX e isso permite a ligação do ET ao seu receptor. A sinalização do ET dá início à síntese de enzimas catalíticas de celulose, hemiceluloses e pectinas que agem nas células da lamela de abscisão, essa degradação da parede celular na lamela de abscisão causa a queda do fruto
b) Giberelinas
Cite as principais giberelinas endógenas e sintéticas. Onde as giberelinas são encontradas e qual o seu principal local de síntese?
Giberelinas naturais: GA1, GA4 e GA7.
Giberelinas sintéticas: GA3.
São encontradas em caules, gemas, sementes e frutos jovens. Seu principal local de síntese é no interior de sementes em germinação.
A síntese de giberelina é dividida em 3 fases. Cite e explique cada fase.
Giberelinas são sintetizadas pela via dos Terpenos, caracterizadas como diterpenos.
Fase 1: Nos plastídios o isopropeno advindo da via dos terpenos é convertido em geranilgeranil difosfato pela ação das enzimas ent-copalil-difosfato sintase (CPS) e ácido ent-caureno sintase (KS), resultando em ent-caureno.
Fase 2: Nas membranas dos plastídios e no reticulo endoplasmático o ent-caureno é convertido em GA12-aldeído, pelas enzimas ent-caureno oxidase (KO) e o ácido ent-cauronoico oxidase (KAO). 
Fase 3: No citosol, a reação é dividida em duas rotas: rota de não-hidroxilação do C-13 e a rota de hidroxilação do C-13. Várias reações de oxidação e redução formam giberelinas bioativas (GA4 e GA1).
Explique como a giberelina atua no alongamento celular e por que esse mecanismo não é categorizado como crescimento ácido?
O alongamento celular induzido por GA não provoca acidificação do apoplasto. Existe uma correlação positiva entre o crescimento induzido por giberelina e a atividade da enzima Xiloglucana endotransglucolase. Esta enzima hidrolisa xiloglucana e causa um rearranjo das paredes celulares, o que promove o afrouxamento da parede e permite a entrada de extensivas e o alongamento celular.
Como as giberelinas atuam na germinação de sementes?
As GA são sintetizadas a partir da diminuição da concentração de ABA e da intrusão de água e O2 no embrião e endosperma. A síntese é realizada no embrião e transportada até o endosperma, onde sinaliza às células da camada de aleurona para a produção de enzimas α-amilase que degradam as reservas de açucares no endosperma, a GA ativa também a transcrição de Citocininas e no embrião é dado o start de respiração e divisão celular.Explique como as giberelinas atuam no crescimento de plantas anãs.
A aplicação de GA em plantas anãs promove a síntese de proteases, α-amilase e a hidrolase. A protease quebra as proteínas em aminoácidos (triptofano), o triptofano é percursor da AX, portanto, promove a síntese de AX na planta; a hidrolase promove a síntese do ácido hidroxicinâmico que inibe a atividade da enzima IAA oxidase e possibilita a síntese de AX; a α-amilase quebra glicose e frutose, diminuindo a concentração de água e promovendo o crescimento na planta.
Quais efeitos atuam como inibidores de síntese de giberelinas? Explique.
Inibição de GA impede o alongamento celular; vernalização impede a síntese de GA.
c) Citocininas
Cite as principais Citocininas endógenas e sintéticas. Onde as Citocininas são encontradas e qual o principal local de síntese?
Citocininas naturais: Isso-pentenil adenina; Zeatina; Ribosil-zeatina.
Citocininas sintéticas: 6-benzilalaminapurina; Cinetina; triadilzuron.
Localizadas nas porções áreas e a síntese ocorre nos meristemas apicais das raízes e o endosperma de sementes em germinação.
Quais são os modos de ação das Citocininas? Cite e explique.
Aumentando os níveis de clorofilas nas folhas dos vegetais, acelerando a germinação, fazendo com que planta produza uma maior quantidade de folhas próximas ao meristema apical, reduzindo a dominância apical e retardando a senescência da planta.
Qual a relação entre auxinas e Citocininas da divisão celular? Explique.
A relação AX/CK regula a morfogênese em cultura de tecidos, de modo geral, na ausência da CK praticamente não se observa a ocorrência de divisão celular. Altos níveis de AX em relação aos de CK promovem a formação de raízes, enquanto altos níveis de CK em relação a AX estimulam a formação da parte aérea. Uma relação intermediaria favorece o crescimento de tecido não diferenciado, comumente referido como callus.
CK e AX regulam o ciclo celular em plantas, as CK em plantas foram descobertas devido à capacidade para estimular a divisão celular em tecidos supridos com um nível adequado de AX. Evidencias experimentais sugerem que tanto a AX como a CK participam na regulação do ciclo celular e elas atuam controlando a atividade de cinases dependentes de ciclina.
Qual a atuação das Citocininas no alongamento de células?
As CK podem promover ou inibir a expansão celular. A promoção da expansão celular pelas CK é mais claramente demonstrada nos cotilédones de algumas dicotiledônias que possuem folhas cotiledonares. De modo contrário, as CK podem inibir o alongamento celular de caules e raízes. Neste caso, é provável que a inibição do alongamento do caule pelas CK, esteja associada a produção do hormônio ET.
Como o retardamento da senescência é modulado pelas Citocininas? Explique.
CK inibem a síntese de clorofilases, proteínas proteolíticas que degradam clorofila.
Porque Citocininas são promotores indiretos da fotossíntese? Explique.
Promovem o alongamento de células do limbo foliar, e inibe a degradação de clorofilas.
d) Etileno
Onde o Etileno é encontrado e qual o principal local de síntese?
É encontrado em sementes, flores.
Indique o papel da Auxina na biossíntese de etileno em órgãos vegetais.
As AX promovem a biossíntese de ET através da conversão de S-adenosilmetionina em Aminocilcoporpano-1-carboxílico. 
Qual o papel do etileno no amadurecimento de frutos, Epinastia de folhas, Senescência foliar e floral e abscisão de folhas.
Amadurecimento de fruto: quebra das proteínas da parede celular.
Senescência foliar e floral: indução da síntese de proteínas proteolíticas e catalíticas.
e) Ácido Abscísico
Onde o Ácido Abscísico é encontrado e qual o principal local de síntese?
Raízes e folhas. Sintetizado na raiz.
Descreva resumidamente a respeito da química, metabolismo e transporte do Ác. Abscísico.
Qual o papel do ABA no desenvolvimento de sementes, dormência e fechamento estomático?
ABA está envolvido nos processos de dessecamento ou perda de água.
Qual a relação entre o ABA e GA na germinação de sementes?
ABA:GA é a razão que determina o fim da dormência ou continuação.
Crescimento e Desenvolvimento:
Utilize conceitos de fisiologia para explicar a diferença entre crescimento e desenvolvimento nas plantas.
Crescimento refere-se ao aumento irreversível de matéria seca acumulada pela planta, resultado do alongamento celular, aumento do número de celulase carbono fixado.
Desenvolvimento diz respeito a ontogenia vegetal da planta desde sua germinação até sua abscisão, onde ao longo do tempo surgirão estruturas diferenciadas fisiologicamente como folhas, flores, frutos e sementes.
Como acontece o processo de diferenciação secundária? Cite e explique as quatro fases.
Células se especializam formando um tecido funcional especifico. Primeiro ocorre a sinalização via hormonal que desencadeia fatores de transcrição e tradução de proteínas, elas desencadeiam cinases que culminam na resposta fisiológica.
Como é dividida a curva de crescimento nas plantas? Explique o que acontece em cada fase.
Fase 1: Crescimento lento (R>F) – esgotamento dos tecidos de reservas do endosperma e alta taxa de divisão celular.
Fase 2: Crescimento rápido (R<F) – fase de alongamento celular, alcanço da capacidade fotossintética.
Fase 3: Senescência (R>F) – fase reprodutiva e senescência.
Cite e explique os ritmos e fases de crescimento nas plantas.
Anual – ano a ano ocorrem eventos reprodutivos, culminando com o períodode altas temperaturas e disponibilidade de água. 
Bienal – ciclo entre 1 e 2 anos em que parte do tempo a planta é vegetativa e a outra metade é reprodutiva.
Os meristemas primários e secundários permitem que tipo de crescimento nas plantas?
Meristemas primários – oriundos do procambio, crescem longitudinalmente.
Meristemas secundários – oriundos do cambio vascular, crescem em diâmetro. 
Cite e explique os tipos de senescência e como os processos fisiológicos podem influenciar na senescência em plantas.
Monocarpica:
Caules:
Foliar sazonal:
Foliar sequencial:
Frutos:
Cotilédones:
Órgãos florais:
Células especializadas: 
Quais processos fisiológicos são comandados pela luz azul?
Fototropismo: fototropina é responsável por produzir a curvatura em direção a luz. Essa proteína é autofosforilada em resposta a luz azul, gerando a respostas fototrópicas. O gradiente de fototropina fosforilada, induz o movimento de AX em direção ao lado sombreado. Em resposta a AX as células desse lado começam a ase alongar a do lado iluminado não.
Regulação do comprimento do caule: uma semente, após emitir radícula, começa a se alongar. O alongamento do caule permite que as plântulas vençam, por exemplo, a camada de solo sobre elas até que encontrem a superfície. Ao vencer a camada do solo, a plântula encontra luz e o alongamento do caule pode ser reduzido para que a plântula se dedique a expandir as folhas. E o comprimento de luz na faixa do azul que fornece informação a planta para cessar ou não o alongamento do caule. O criptocromo receptor responsável por essa resposta nas plantas. 
Quais processos fisiológicos são comandados pela luz vermelha?
Indução floral e germinação de sementes.
Descreva o funcionamento do fitocromo e cite dois processos fisiológicos regulados por esse sistema.
As reações na via de síntese da clorofila são mediadas pelos pigmentos fitocromo, o qual possui duas formas: a sensível ao vermelho (660 nm) e aquela sensível ao vermelho longo (730 nm). O controle da produção de clorofila e de outros processos fisiológicos mediados pelo fitocromo ocorre pela razão entre esses dois estados do fitocromo (Fv e Fve). A forma inativa do fitocromo (Fv) é sensível a luz vermelha, quanto à ativa biologicamente (Fve) é sensível ao vermelho longo. Fotomorgênese é regulada pelos fitocromos.
Explique a regulação estomática pela luz.
A abertura e fechamento é feito por duas células-guarda; quando estas estão infladas, o estômato abre, quando murchas, ou com pouca pressão, ele fecha. Em resposta a luz, a concentração salinadas células-guarda, aumenta, causando entrada de água, turgor da célula e consequente abertura estomática.
A luz atua na fotofosforilação de ATPase locadas na membrana plasmática das células-guarda, gerando um diferencial de potencial elétrico. Essa ativa enzimas camadas bombas de potássio, que trazem potássio para dentro das células-guarda. Aumentando a salinidade, aumenta o turgor da célula e o estômato abre. Cessando a luz, o processo reverte e o estômato fecha.
Florescimento
Como se classificam as plantas quanto a sua floração em respostas ao fotoperíodo?
Plantas de dia longo (LDP) e dia curto (SDP).
Quais os mecanismos de florescimento? Indique as mudanças estruturais.
Envolvem a expressão de genes. LDP expressam o gene FT para o florescimento e SDP expressam o gene Hd3a.
Os meristemas apicais caulinares são modificados em meristemas de inflorescência primária, os meristemas das gemas dão origem aos meristemas de inflorescência secundária. As células em desenvolvimento dão origem as sepatlas, pétalas, estames e carpelos.
Quais os fitormônios envolvidos na floração?
GA, ET, CK.
Qual o nome do pigmento fotorreceptor de luz vermelha e/ou vermelho distante, o qual está envolvido na fotomofogênese?
Fitocromo.
Uma planta entra em fase de floração quando o fotoperíodo é de 8h escuro e 16h claro. O que ocorre se interrompermos o período luminoso por 30 minutos?
Não há o florescimento.
Germinação de Sementes
O que é necessário para que o embrião retome seu metabolismo?
As concentrações de ABA precisam estar mais baixas que GA, presença de água e oxigênio.
Cite as fases da germinação em sementes.
Fase 1: Embebição e respiração.
Fase 2: Embebição – transporte das substâncias para os pontos de crescimento do eixo embrionário;
Fase 3: Transporte e crescimento do embrião.
Quais os tipos de germinação em sementes?
Epígena e Hipógea. 
Cite os fatores que afetam a germinação em sementes.
Ambientais: água, temperatura, oxigênio, luz
Intrínsecos: longevidade; viabilidade; grau de maturidade; dormência; sanidade; genótipo.
Dormência de Sementes
Defina dormência. Porque as plantas precisam controlar a dormência em uma semente? Cite as vantagens e desvantagens.
Dormência em sementes é a redução metabólica do desenvolvimento temporariamente, até que as condições ambientais e endógenas sejam propícias para o desenvolvimento. 
Vantagens: retarda a germinação ao longo do tempo; perpetuação das espécies, impede a germinação precoce dentro do fruto.
Desvantagens: planos desuniformes; dificuldade na avaliação da qualidade; contribui para a permanência de plantas invasoras.
Cite os fatores que determinam a dormência em sementes.
Endógenos: presença de inibidores de crescimento, impermeabilidade da testa da semente, idade.
Exógenos: fatores ambientais – luz, água, temperatura.
Cite detalhadamente os tipos de dormência em sementes.
Dormência primária: instalada na fase de desenvolvimento e/ou maturação da semente, intrínseco geneticamente. 
Dormência secundária: efeito causado por condições ambientais desfavoráveis.
Dormência endógena: imaturidade do embrião; inibidores (ABA).
Dormência exógena: tegumento, temperatura, luz, estresse hídrico.
Cite os meios de superação da dormência em sementes.
Dormência endógena: estracação; ácido giberélico GA3, pré-aquecimento/resfriamento.
Dormência exógena: escarificação química e mecânica, tratamento com água quente, embebição com água.