ESTUDO DIRIGIDO 02 FS e Translocação

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS, AMBIENTAIS E BIOLÓGICAS
Disciplina: CCA 008 – Fisiologia Vegetal
Professores: Elvis Lima Vieira e Clóvis Pereira Peixoto
Estudo Dirigido 02
1. Qual a importância do processo fotossintético?
Esta propriedade que é atribuída apenas aos seres autotróficos (vegetais), capazes de capturar, transformar e armazenar a energia radiante eletromagnética gerada pelo sol, em compostos orgânicos com ligações químicas ricas em energia.
2. Esquematize a etapa fotoquímica da fotossíntese abordando: local, compostos, produtos e funções?
Respondido na folha.
Ocorre nas membranas dos tilacóides e se caracterizam basicamente pela produção de um forte agente redutor, o NADPH+, e as reações de fosforilação do ADP, com o propósito de gerar ATP, moléculas essas, essências a serem utilizadas no processo de carboxilação e redução do CO2. Nesta etapa há também a coloboração da água como fornecedora de eletros e liberação de O2.
3. Esquematize a etapa bioquímica da fotossíntese abordando: local, compostos, produtos e funções?
Respondido na folha.
4. O que você entende por Efeito de Emerson (red drop). Qual foi a importância desta hipótese?
Fotossistemas I e II. A existência dos fotossistemas foi descoberta em 1957: o fisiologista Ralph Emerson notou que, na extremidade vermelha do espectro de absorção do cloroplasto, não só a absorção como também a eficiência quântica da luz absorvida caía. Assim, luz com l > 680 nm parecia pouco eficiente fotossinteticamente. No entanto, Emerson também observou que a incidência simultânea de luz com dois comprimentos de onda distintos era mais eficiente que a soma da incidência isolada de cada comprimento de onda, mesmo quando um dos comprimentos incidentes ficava na região de l > 680 nm. Emerson concluiu que a fotossíntese envolvia a cooperação de dois conjuntos diferentes de pigmentos, cada um dos quais possuindo um espectro de absorção
5. Quais são as etapas e funções do Cilco de Calvin. Faça esquema demonstrativo.
O ciclo de Calvin, ou fixação de carbono, conseqüente produção de compostos orgânicos (açucares, proteínas e lipídeos), requer energia que é fornecida pela etapa fotoquímica na forma de ATP E NADPH. Ocorre na matriz do cloroplasto, ou seja, no estroma. As fases que consistem esse processo: fase carboxilação, redução, regeneração e síntese de produtos. 
Esquema na folha.
6. Faça esquemas detalhados da fixação de carbono em plantas C3, C4 e CAM.
Na folha.
7. Comentar sobre a exportação de fotoassimilados (amido e sacarose) gerados no Ciclo de Calvin.
Os produtos das reações fotossintéticas, especificamente do Ciclo de Calvin, podem ser armazenadas como Amido no cloroplasto ou exportadas para o citosol onde serão convertidos em Sacarose. A sacarose produzida no citosol poder ser armazenada no vacúolo, transportada via floema para drenos fisiológicos e utilizada na respiração celular.
8. O que é fotorrespiração? Qual sua provável causa? Quais suas conseqüências em termos de produtividade das plantas C3 e C4? 
O termo fotorrespiração significa que os tecidos fotossintéticos liberam CO2 com maior intensidade na luz do que no escuro, considerando que o processo de respiração ocorre tanto no período iluminado como no escuro. O fenômeno se interpreta como uma inibição da fotossíntese pelo O2. Esta inibição, denominada “Efeito Warburg” pode ser removida pelo aumento de CO2, sugerindo a existência de um processo competitivo com a fotossíntese. A principal causa da existência da FR é a dupla função da enzima Rubisco, podendo a mesma atuar na carboxilação e na oxigenação da RUDP, dependendo do substrato disponível (CO2 ou O2). Toda vez que ocorre oxigenação da Rubisco ocorrerá FR. Nas plantas C4 ocorre a FR mas níveis baixíssimos, enquanto nas C3 ocorre com níveis satisfatórios. A taxa de fotossíntese liquida é representada pela seguinte equação Fl= Fb - (R+FR), podemos concluir então que a fotossíntese nas C4 hipoteticamente é mais eficiente, pois a presença FR é baixa.
9. Quais fatores afetam a fotorrespiração? Explique-os.
a. Luz - a intensidade luminosa aumenta a taxa de FR, principalmente nas plantas C3. Este fato concorre com a fotossíntese líquida;
b. Temperatura – altas temperaturas aumentam as taxas de FR, pois ocorre redução da solubilidade dos gases, sendo que o CO2 é mais afetado que o O2, também se verifica efeito no comportamento da Rubisco, aumentando sua afinidade em relação ao O2.
c. Oxigênio- concentrações maiores que 2% de oxigênio aumentam as taxas de FR.
d. Gás carbônico – maiores concentrações de CO2 menor a taxa de FR
10. Justifique a existência do processo fotorrespiratório em plantas.
Possíveis funções da fotorrespiração:
a. O ácido P – é uma perda de carbono, mas o ciclo do Glicolato recupera ¾ do carbono ciclado, com um PGA e gerando um CO2.
b. Pode servir para síntese de aminoácido a partir da transaminação de glicina e Serina.
c. Em condições de CO2 (baixando) e O2 (subindo) atmosféricos, a atividade oxigenase da Rubisco é responsável pela recuperação de parte do carbono aprisionado pelo processo fotossitético.
d. Evita a fotoinibição em plantas C3, pois utiliza a energia luminosa quando produzida em excesso.
e. Serve para reciclagem de gases.
f. A FR aumenta o ponto de compensação de CO2 das plantas C3.
11. Explique como e por que ocorre a fotorrespiração em plantas C3 e CAM?
12. Explique por que a fotorrespiração é considerada não significativa em plantas C4.
13. O que é ponto de compensação de CO2 e de luz?
A planta atinge o ponto de compensação de CO2, quando em determinada concentração de CO2 atmosférico (ponto de compensação de CO2) ou intensidade luminosa (ponto de compensação de luz) a quantidade de CO2 liberado pela respiração e fotorrespiração se iguala a quantidade de volume de CO2, assimilado pela fotossíntese bruta.
14. Faça gráficos apresentando o ponto de compensação de CO2 em plantas C3 e C4. Tecer comentários sobre os efeitos na produtividade vegetal.
Na folha.
15. Comentar todos os fatores que afetam o processo fotossintético. Faça gráficos.
1.Luz – é um fator primordial para o processo fotossintético, pois dela depende a conversão da energia luminosa química. A luz deve ser analisada segundo três aspectos: a intensidade, a qualidade espectral da luz e a duração do período luminoso.
2.Concentração CO2 – é o principal elemento necessário na carboxilação, podendo seu aumento incrementar a fotossíntese e reduzir a FR.
3.Temperatura – influência diretamente as reações bioquímicas, valores entre 30 e 40 °C proporcionam um ótimo rendimento. Uma temperatura considerada ótima é aquele que proporciona a realização da fotossíntese por um maior período de tempo. Quanto mais alta a temperatura mais rápido se inicia o declínio da fotossíntese devido a inativação das enzimas.
4.Água – A falta de água causa a redução da capacidade difusa dos estômatos e conseqüente queda na taxa fotossintética, ocorre também o decréscimo no grau de hidratação dos cloroplastos. A deficiência de água aumenta a possibilidade de ocorrência da fotoinibição.
5.Oxigênio- a concentração normal de O2 próximos aos órgãos fotossintetizantes é de 21%, e isso deixa a fotossíntese lenta, pois o oxigênio leva a enzima Rubisco oxigenar a RUDP, causando a FR, que reduz drasticamente a incorporação de CO2.
6.Fatores internos da própria planta – tais como: teor de clorofila, idade da folha, hidratação do protoplasma, estrutura e arquitetura foliar, propriedades óticas d folha e organização espacial das folhas.
7.Fertilidade do solo – deficiência de alguns nutrientes podem afetar as taxas fotossintéticas, a exemplo , N, P, Mg e Cl.
8.Fungicidas e herbicidas – a aplicação destes químicos podem ocasionar o entupimento dos poros estomáticos, e levar a uma menor taxa de difusão do CO2.
	CARACTERÍSTICA
	C3
	C4
	CAM
	ANATOMIA FOLIAR
	Mesófilo foliar, com ausência de Bainha vascular; com cloroplasto.
	Mesófilo foliar, com Bainha Vascular, com cloroplasto.
	Mesófilo foliar, ausência de BV, célulascom grandes vacúolos.
	Primeiro produto estável da fotossíntese
	Ácido c3
PGA
	ÁCIDO C4 – malato ou aspartato
	PGA à luz 
Malato no escuro
	Localização da enzima de carboxilação
	Rubisco – cloroplasto MF
	PECcase – citoplasma MF
Rubisco, cloroplasto BV
	Rubisco e PEPcase MF
	Substratos da carboxilação
	CO2
	HCO3
	CO2 –luz
HCO2- escuro
	Temperatura ótima para fotossíntese
	20-35°C
	30-40°C
	30-45°C
	Abertura estomática na presença da luz
	Grande
	Pequena a média
	Pequena ou nula
	Ponto de compensação de CO2
	ALTO
	BAIXO
	A luz alto, e no escuro baixo
	Redistribuição dos produtos fotoassimilados 
	Lenta MF
	Rápida BV
	Variável
16. Explique 8 diferenças clássicas entre as plantas C3, C4 e CAM.
Tabela acima.
17. O que é produtividade vegetal? Como expressá-la
É o incremento em biomassa, que é a matéria seca contida em um órgão, organismo ou população. A produtividade primária bruta, também chamadA de assimilação total pode ser expressada pela equação FB= FL + (R+FR).
18. O que é IAF?
É o Índice de área foliar. Funciona como indicador da superfície disponível para absorção de luz, e representa a capacidade da planta aproveitar o espaço disponível.
19. Qual a importância do IAF para a produtividade vegetal? Apresente gráficos.
A fotossíntese depende diretamente do índice de área foliar, pois ele que indicará o espaço disponível para assimilação. O IAF é ótimo para produção quando a radiação fotossinteticamente ativa é absorvida.
20. Como melhorar ou aumentar a produtividade vegetal? Explique.
O aumento da interceptação e melhoria da distribuição da radiação fotossintéticamente ativa RAF no dossel da planta, através da manipulação da arquitetura foliar; aumento da eficiência de conversão da RAF em matéria seca através da manipulação das taxas fotossintéticas bruta, respiração e fotorrespiração.
21. Estabeleça, separadamente, condições ambientais (O2, CO2, temperatura ambiente, umidade relativa do ar, potencial de água no solo e intensidade de luz) para que plantas C3, C4 e CAM, separadamente (03 ambientes distintos) possam alcançar a taxa fotossintética máxima. Explique cada ambiente idealizado.
Plantas C3 - O2 abaixo do ponto depressivo de 21%; CO2 concentração entre 50-150ppm ,uma temperatura entre 20-35°C com intensidade luz entre 50-150Wm¹ mmol quanta m-² s-¹.
Plantas C4 -Concentração de 0-10ppm de CO2 na atm, temperatura ótima entre 30-45°C, intensidade luminosa alta cerca de +500Wm¹, os 21% do O2 na atm não te efeito depressivo na fotossíntese.
Plantas CAM – Concentração de 21% de O2 causa efeito depressivo no processo fotossintético, logo é favorável concentrações >21% O2. Concentrações de CO2 na luz é entre 0-200 mmol e no escuro <5 mmol, sua intensidade luminosa pode variar, entre 50 Wm¹ a >2000Wm¹.
22. Faça um pequeno texto( 20 a 30 linhas) com o seguinte título: A PRODUTIVIDADE VEGETAL DEPENDE DE FATORES AMBIENTAIS, FISIOLÓGICOS E DO MANEJO CULTURAL.
Produtividade vegetal se diz respeito ao desenvolvimento em biomassa de matéria seca de um órgão. A fisiologia da planta é um fator determinante para sua produtividade, não que seja um limitante, mas conhecer sua fisiologia é essencial para a escolha do manejo adequado. Podemos classificar as plantas como C3, C4 e CAM. As C3 e C4 diferem-se anatomicamente, as plantas C4 separam de forma espacial a fotossíntese, já as plantas CAM se apresentam igualmente às plantas C3, porém dividem a fotossíntese de forma temporal. De fato, o que está em questão é que cada tipo planta, com suas respectivas rotas fotossintéticas, apresentam condições ambientais e manejo diferente, para que possa atender suas especificidades e aumentar o máximo sua produtividade.
Os fatores ambientais, tais como luz, fotoperíodo, temperatura do ar e solo e água influenciam na regulação hormonal que atua diretamente sobre a estrutura da copa e a eficiência fotossintética, que são resultantes do desenvolvimento vegetal e biogênese do cloroplasto, respectivamente. Todos estes fatores resultam na fotossíntese bruta. Porém é a fotossíntese líquida, expressa pela equação FL= FB – (R+FT), que por fim, afeta a produtividade. Os valores da fotossíntese liquida portanto é decisiva para um bom rendimento, logo o ambiente e o manejo atribuído a planta deve amenizar os fatores de redução dessa variável.
Para que a planta otimize sua produção e aumente sua fotossíntese líquida o manejo cultural é de suma importância. O manejo cultural vai desde a poda ao fornecimento de água para a produção. Destaco a água, os nutrientes e a arquitetura do dossel como fatores que podem ser manejados e são determinantes para um melhor desempenho fotossintético e produtivo. A água participa diretamente do crescimento das plantas de diversas formas, por exemplo: é o principal constituinte do protoplasma, participa de numerosas reações químicas e etc, a taxa fotossintética declina em frente a um déficit hídrico. O fornecimento de nutrientes é essencial, pois desempenham funções: estruturais, constituem enzimas, ativador enzimático e entre outros. Podemos citar também o aumento da interceptação e melhoria da distribuição da radiação fotossinteticamente ativa no dossel da planta, através da arquitetura foliar e manipulação da fotossíntese bruta, respiração e fotossíntese para aumento da eficiência de conversão em RAF.
23. Defina e exemplifique FONTE e DRENO fisiológicos.
Fonte é aquele que exporta fotoassimilados, dreno é que importa, em questõ de trasnporte. Em função de morfologia, as folhas maduras fisiologicamente funcionam como fonte e os demais órgãos considerados como dreno. Quanto ao metabolismo as fontes fisiológicas produzem assimilados, pela fotossíntese ou por mobilização de reservas armazenadas. Enquanto os drenos utilizam os fotassimilados na respiração e no crescimento.
24. Como ocorre o carregamento de sacarose no floema. Explique.
A triose fosfato produzida no estroma dos cloroplastos devem ir para o citoplasma para se converterem em sacarose. A sacarose deve migrar das células do mesófilo para viznhança dos tubos crivados nas nervuras principais das folhas até entrar no complexo células companheiras – tubo crivado. O carregamento de sacarose no floema é feito contra o gradiente de difusão ou potencial químico de sacarose, pois no interior há maior concentração de sacarose que nas células mais próximas. A sacarose é enviada para células companheiras das células do mesófilo, via simplasto, para vegetais com muito plasmodesmatas, a exemplo as plantas C4.
25. Como ocorre o descarregamento de sacarose no dreno. Explique as diferentes possibilidades.
Ocorre em várias etapas o descarregamento, mas podemos dividir em:
a. Descarregamento do soluto vindo do TC
b. Transporte a curta distância depois do descarregamento até as células do dreno.
c. Armazenamento e metabolismo do açúcar no dreno.
 
A sacarose quando transportada para o dreno pode ter destinos (diferentes possibilidades):
I. A sacarose é descarregada diretamente nas células do dreno, via plasmodesmatas, hidrolizada no citoplasma pela invertase neutra em glicose e frutose.
II. A sacarose é descarregada no apoplasto do dreno, sendo transportada diretamente para o citoplasma do dreno. No citoplasma a sacarose é resintetizada podendo ser acumulada no vacúolo.
III. A sacarose é descarregada no apoplasto do dreno, sendo transportada diretamente para o citoplasma do dreno, onde é hidrolizada a hexoses, pela invertase neutra, podendo ser consumida por respiração celular.
IV. A sacarose é descarregada por um dos últimos três mecanismo e então as hexoses são incorporadas em amido. Ex: reserva em grãos, raízes e tubérculos.
26. Explique e justifique a hipótese do Fluxo de Pressão de Münch na translocação de solutos orgânicos
O fluxo de pressão é gerado pelo gradiente de pressão hidrostática entre a fonte e o dreno. O gradiente de pressão, por sua vez é gerado pelas alterações no potencial hídrico devido aos processos de carregamento e descarregamento.
Na fonte, o carregamento de solutos abaixa o potencial osmótico e , consequentementeo pontencial água do TC. O abaixamento do potencial água provoca a entrada de água vinda do xilema, aumentando assim a pressão hidrostática do TC nessa região. No dreno o descarrregamento de solutos aumenta o potencial água do TC, fazendo com que a água saia para as células adjacentes.
O carregamento ativo do floema com sacarose reduz o potencial osmótico e o potencial água do elemento crivado na fonte, e aumenta a pressão osmótica, o que provoca a entrada de água no xilema e aumento da pressão hidrostática. A água livre tende a passar para o xilema diminuindo a pressão hidrostática do dreno. O fluxo de massa de água se movimenta no floema obedecendo um gradiente de pressão hidrostática.
27. Comentar a assimilação e a partição de fotoassimilados em plantas.
O floema promove a distribuição de nutrientes nas dive rsas partes da planta. Levando-se em conta que somente algumas partes da planta fazem fotossíntese, o transporte no floema é essencial para que todos os órgãos vegetais sejam supridos. A partição de nutrientes feita atra
vés do floema segue um critério relativamente simples: ela é feita sempre no sentido da fonte para o dreno, sendo que os drenos mais fortes recebem mais nutrientes. Os principais fatores que definem a força do dreno são: proximidade, desenvolvimento e conexão vascular direta preferencial.
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