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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO TOCANTINS CAMPUS PALMAS-TO CURSO ENGENHARIA AGRONÔMICA LORRANE RIBEIRO DE SOUZA MORFOLOGIA DAS FOLHAS PALMAS – TO 2021.1 LORRANE RIBEIRO DE SOUZA MORFOLOGIA DAS FOLHAS Trabalho apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na componente de Botânica do Curso Superior em Engenharia Agronômica do Instituto Federal do Tocantins, Campus Palmas. Docente: Maria Lucimar de Oliveira Souza PALMAS - TO 2021.1 1. INTRODUÇÃO A folha é um órgão geralmente laminar verde, encontrado em quase todas as plantas existentes, sendo considerado um apêndice caulinar que surge na região nodal e que pode apresentar três estruturas: Lâmina foliar ou limbo, pecíolo e bainha, não precisa necessariamente apresentar os três em uma folha. Quando as folhas apresentam as três partes, elas são denominadas de completas. Algumas folhas, no entanto, são incompletas e podem apresentar apenas bainha e limbo (invaginantes), apenas limbo (sésseis) e apenas pecíolo (filódios). Quando o limbo da folha apresenta-se indiviso, essa folha é denominada de simples; quando apresenta um limbo subdividido em folíolos, estando esses folíolos ligados a uma raque, é chamada de composta Na maioria das vezes são as folhas que evidenciam as adaptações da planta para viver em determinado ambiente, a folha apresenta epiderme superior e inferior, entre as duas está o mesofilo, além das nervuras que nada mais são do que os feixes vasculares, as sim se pode afirmar que a folha é formada por sistema dérmico (epiderme), sistema fundamental (mesofilo) e sistema vascular (feixes vasculares). A principal função da folha é a fotossíntese, mas também atua na transpiração, trocas gasosas através dos estômatos, condução e distribuição de seiva, reserva de nutrientes e/ou água e na atração de agentes polinizadores. Além da importância para a planta, as folhas também possuem grande valor econômico, pois são utilizadas na alimentação de animais e da espécie humana. 2. DESENVOLVILMENTO 2.1 Classificação das folhas quanto a origem As folhas pode ser classificadas em embrionárias e não-embrionárias chamadas também de adventícia. 2.1.1 Embrionária As folhas típicas se originam a partir da plúmula (gema apical) no epicótilo embrionário (figura 1). Ao se desenvolver, a gema apical dará origem às gemas axilares que, em conjunto formarão as estruturas meristemáticas primárias caulinares, responsáveis pelo crescimento em comprimento e ramificação da parte aérea. Surgirão então, os primórdios foliares a partir de protuberâncias resultantes de sucessivas divisões celulares periclinais na superfície do meristema caulinar de gemas típicas apicais e axilares, estabelecendo sua origem exógena. No desenvolvimento da folha estão envolvidas as atividades de vários meristemas, e na maioria destes, o crescimento é definido e de curta duração, o que determina seu tamanho, sua espessura e sua forma. 2.1.2 Não Embrionária Células já diferenciadas de um ramo podem sofrer desdiferenciação e voltarem a se dividir originando novos órgãos sem origem embrionária. Quando isso ocorre, os órgão formados são designados "adventícios". 2.2 Funções fisiológicas das olhas 2.2.1 Fotossíntese A fotossíntese é um dos principais processos fisiológicos que ocorre na folha madura é a fotossíntese, fonte de quase toda a biomassa existente no planeta. Esse fenômeno pode ser dividido em duas etapas: a etapa fotoquímica e a etapa bioquímica. A etapa fotoquímica acontece nos tilacoides, que são estruturas formadas por um sistema de membranas presente nos cloroplastos. De fato, esse processo não poderia ocorrer em outro lugar, porque envolve um represamento de prótons (H+) no espaço interno dos tilacoides para impulsionar a formação de ATP. O ATP gerado aqui vai ser usado junto com o NADPH na etapa bioquímica. Nas membranas dos tilacoides existem dois complexos proteicos denominados fotossistema I e fotossistema II, baseado na ordem em que foram descobertos. Cada fotossistema é composto de um grupo de moléculas chamado de complexo antena e um centro de reação. Quando a luz incide nos pigmentos contidos nos complexos antena, fótons se chocam com os elétrons dessas moléculas deixando-os energizados. A energia é então transferida para o centro de reação. Com essa grande quantidade de energia que chega, a molécula de clorofila que aí se encontra perde um elétron, que terá que ser reposto imediatamente. No caso do fotossistema II, que é onde a cadeia começa, o elétron será proveniente da fotoxidação de uma molécula de água. Com a quebra dessa molécula, ocorrerá a liberação do oxigênio observada já há tanto tempo. O elétron perdido pelo fotossistema II vai passar por várias proteínas de membrana, perdendo energia. Quando chegar ao fotossistema I ganhará um novo “impulso” até ser incorporado a uma molécula de NADP+, gerando NADPH. A energia dissipada no transporte dos elétrons vai ser usada no bombeamento de H+ para o espaço interno dos tilacoides, gerando um forte gradiente eletroquímico. Esse gradiente vai sendo desfeito por uma proteína que também está na membrana dos tilacoides, chamada H+-ATPase. A ATPase vai desfazer o gradiente de H+ e usar essa energia para a síntese de ATP e NADPH. Uma vez gerados, o ATP e o NADPH serão usados para impulsionar a etapa bioquímica da fotossíntese, também conhecida como ciclo de Calvin. É nesta etapa que ocorre a assimilação do CO2, através da ação da enzima ribulose 1,5 bifosfato carboxilase oxigenase (abreviada para Rubisco). Ao final desse processo, serão geradas moléculas com três carbonos chamadas de trioses-fosfato que mais tarde serão convertidas em açúcares (com seis carbonos). Note que depois de assimilado o CO2, a primeira molécula estável que se forma contém três carbonos. Por isso as plantas que operam exclusivamente nesse tipo de fotossíntese são chamadas de C3. Porém, a Rubisco não tem apenas a função de carboxilase. Ela também pode funcionar como oxigenase, sendo que essas duas funções competem pelo mesmo sítio ativo da enzima. Quando a Rubisco funciona como oxigenase, ela desencadeia um ciclo que “desperdiça” cerca de 25% do CO2 assimilado, chamado de fotorrespiração. Esse processo é intrigante, já que, apesar de ninguém saber exatamente a sua função, parece ser indispensável para as plantas. Imagem 1: Imagem ilustrando esquema fotossíntese na fase clara e escura 2. 2.2 Respiração Respiração é o processo de conversão das ligações químicas de moléculas ricas em energia química de carboidratos é transferida pelo ATP, a molécula carregadora de energia, para ser usada para a manutenção e no desenvolvimento das plantas. Os principais 4 processos de respiração pela plantas: 2.2.2.1 Glicólise Na respiração aeróbica, o açúcar (por exemplo, a sacarose) é parcialmente oxidado, formando hexose-P, daí triose-P (como piruvato) e ácidos orgânicos. Essa etapa rende pequena quantidade de energia como ATP e poder redutor sob a forma de NADH. Ocorre no citosol ou nos plastídios. Ocorre em todos os organismos vivos. Na maioria das plantas, a sacarose é o principal açúcar transportado. Nos animais, o substrato é a glicose. O processo básico da respiração celular é a quebra da glicose ou Glicólise, que se pode expressar pela seguinte equação química: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia 2.2.2.2 Ciclo do ácido cítrico ou Ciclo de Krebs O piruvato é oxidado a CO2, proviniente da glicólise,é descarboxilado pela piruvato desidrogenase formando a enzima Acetil CoA. A etapa gera grande quantidade de poder redutor, na forma de NADH e FADH2 que serão oxidados para produzir ATP. Ocorre nas mitocôndrias. A respiração aeróbia requer oxigênio. A glicólise,é formado o piruvato. Entra na mitocôndria sendo oxidado a um composto com 2 carbonos (acetato) que depois é combinado com a Coenzima-A, com a produção de NADH e liberação de CO2. De seguida, inicia-se o Ciclo de Krebs. Neste processo, o grupo acetil (2C) é combinado com compostos com 4 carbonos denominado de Oxalacetato formando o citrato (6C), em seguida o Isocitrato (6C), onde ocorre o primeira oxidação, formando o Oxalosuccinato(6C), a partir NAD para NADH, e liberando H2O Oxalosuccinato (6C) sofre descarboxilação, liberando CO2, formando o Alfa-cetoglutarato(5C) sofre outra descarboxilação liberando CO2 e oxidação a enzima do ciclo, a partir, do NAD a NADH e também a entrada de coezima A, formando o Succinil CoA (4C), com a liberação da CoA, ocorre a tranformação GDP + Pi combinado em GTP (Guanosina Trifosfato) que depois será convertida em ADP + Pi em ATP para a síntese de energia. Posteriormente o Succinil CoA (4C) em Succinato (4C), nesta enzima ocorre a terceira oxidação, liberando o FAD em FADH2, com essa oxidação a enzima deixa de ser Succinato, e passar ser chamado de Fumarato (4C), a enzima fumarato ele é hidratado com a entrada de H2O, formando o Malato (4C), o malato sofre oxidação, liberando NAD em NADH, voltando composto de 4 carbonos, denominado de Oxalacetado. Por cada ciclo que ocorre liberta-se 2 CO2, 2 H20, 3NADH e FADH2 . No ciclo de Krebs obtém-se 2 ATPs. Rota das pentoses-P : A glicose-6-P é oxidada a pentose (ribulose-5-P) e CO2, o poder redutor é conservado, na forma de duas moléculas de NADPH, na fase bioquímica na fotossíntese. Ocorre no estroma dos cloroplastos. Importância para síntese de DNA e RNA; Transporte de elétrons e síntese de ATP; Gera intermédios no ciclo de Calvin. 2.2.2.3Transporte de elétrons via síntese de ATP ou Fosforilação oxidativa O ATP é o carregador de energia utilizada para governar os processos metabólicos. A energia química conservada durante o Ciclo do Ácido Cítrico e a Glicólise sob as formas de NADH e FADH 2 tem que ser convertida a ATP para realizar trabalho dentro da célula. Esse processo é dependente de O2, a chamada fosforilação oxidativa e ocorre na membrana mitocondrial interna. É a principal fonte de ATP das células. Imagem 2: Imagem ilustrando a respiração celular 2.2.3 Trocas Gasosas Ao contrário dos animais, as plantas não têm órgãos especializados para as trocas gasosas, embora a maioria ocorra ao nível das folhas. A própria morfologia das plantas facilita as trocas gasosas. As trocas gasosas ocorrem através de estruturas chamadas estomas. Os estomas controlam as trocas gasosas entre a planta e o meio exterior, abrindo ou fechando o ostíolo. Normalmente, os estomas permanecem abertos durante o dia para a respiração e transpiração e fecham à noite. A abertura e o fecho dos estomas é condicionado por alterações de turgescência das células estomáticas, que possuem uma estrutura diferente da das células vizinhas com numerosos cloroplastos e um espessamento da parte da parede celular que delimita o ostíolo relativamente às paredes adjacentes às células vizinhas. O afastamento ou a aproximação das células estomáticas com o aumento ou diminuição da turgescência das células, permite a abertura ou fecho dos ostíolos. O aumento da pressão osmótica nas células estomáticas é causada pelo transporte ativo secundário de íons potássio (K+) para o interior das células. A elevada concentração de K+ nas células estomáticas faz aumentar a pressão osmótica no interior das células o que faz com que a água passe por osmose das células vizinhas para o interior dessas células. O aumento do volume de água causa uma maior pressão de turgescência sobre as paredes das células, que ficam túrgidas, e consequentemente o ostíolo abre. Quando o transporte ativo de K+ para, os íons saem das células estomáticas por difusão, levando à saída da água e a uma diminuição da turgescência com o fecho dos ostíolos. A concentração de CO2 nos espaços intercelulares dos tecidos foliares também condiciona a abertura e fecho dos estomas. A diminuição da concentração de CO2 nos espaços intercelulares está, normalmente, associada à ocorrência fotossíntese. Outros fatores que podem afetar a abertura e fecho dos estomas são a humidade, o vento e a quantidade de água no solo, sempre através da alteração da turgescência das células estomáticas. O excesso de humidade junto às folhas inibe a saída de água pelos estomas pois não há diferença de concentração de vapor de água dentro e fora das folhas, embora os estomas estejam abertos não há transpiração mas há trocas de outros gases como o O2 e o CO2. O vento ajuda à saída de água mantendo baixa a concentração de vapor de água junto às folhas mas, se em excesso, os estomas fecham por proteção. Se a quantidade de água no solo não for suficiente, os estomas também fecham para impedir perdas extras de água por transpiração. Imagem 3: imagem ilustrando trocas gasosas 2.3 Preservação da espécie 2.3.1 Metamorfose Foliar As inúmeras adaptações dos vegetais aos diferentes ambientes, ocorreram, ocorrem e ocorrerão, no constante processo evolutivo, resultando em pequenas ou grandes transformações, aumentando demasiadamente, as chances de sobrevivência. Ajustes morfológicos e fisiológicos decorrentes dessas mudanças, resultam na grande diversidade de plantas existentes no planeta. As diferenças morfológicas são visíveis por toda planta, mas, muito mais expressivas nas folhas, onde observamos a presença de espinhos, cores variáveis, formatos e tamanhos distintos. A essas mudanças denominamos metamorfose foliar, e é com base nessas diferenças que as folhas são responsáveis pela preservação das espécies. As modificações foliares mais conhecidas são as brácteas, os catafilos, os cotilédones, os espinhos, os filódios e as gavinhas. Cada uma dessas modificações é essencial para a planta e realiza as mais variadas funções. 2.3.1.1 Brácteas As brácteas são folhas vistosas e atrativas que possuem como principal função atrair polinizadores. Muitas vezes essas folhas são confundidas com pétalas. Um exemplo de bráctea pode ser observado em plantas do gênero Bougainvillea. 2.3.1.2 Catafilos Os catafilos são folhas reduzidas encontradas, normalmente, protegendo a gema (broto), uma região formada por células meristemáticas. Essas folhas modificadas estão presentes, na maior parte dos casos, em momentos em que o clima não está favorável. Elas caem assim que as condições climáticas normalizam-se e possa ocorrer o desenvolvimento das gemas. 2.3.1.3 Cotilédones Os cotilédones são folhas embrionárias responsáveis pelo acúmulo ou transferência de nutrientes que serão utilizados pela planta no seu desenvolvimento inicial. Essa estrutura é extremamente importante para o início da vida de uma planta, uma vez que nessa etapa não existem folhas que garantam a realização da fotossíntese. A presença de um ou dois cotilédones permite a classificação do vegetal em monocotiledônea (um cotilédone) e dicotiledônea (dois cotilédones). Observe abaixo o feijão, uma dicotiledônea. 2.3.1.4 Espinhos Os espinhos são estruturas pontiagudas e lignificadas que surgiram a partir da redução da superfície da folha. Sua função principal é proteger contra a perda excessiva de água, mas também exerce relativa proteção contra herbivoria. Um exemplo de planta com espinhos são as cactáceas. 2.3.1.5 Filódios Folhas extremamente reduzidas, os filódios possuempecíolo achatado que realiza o papel da lâmina foliar, participando, inclusive, da fotossíntese. Os filódios podem ser observados, por exemplo, nas acácias. 2.3.1.6 Folhas de plantas carnívoras As folhas de plantas carnívoras apresentam modificações que garantem a captura de organismos. Essa forma complementar de adquirir compostos orgânicos é importante porque essas plantas vivem em solos relativamente pobres. Como exemplo de plantas carnívoras, podemos citar aquelas do gênero Drosera. 2.3.1.7 Gavinhas As gavinhas são folhas modificadas que lembram pequenas molas (veja figura abaixo). Essas estruturas possuem como principal função fixar a planta, enrolando-se sobre suportes. As gavinhas podem ser observadas, por exemplo, no chuchuzeiro e no maracujazeiro. 2.4 Adaptações das folhas 2.4.1 Proteção A excepcional plasticidade das plantas ocorre em função de sua capacidade adaptativa resultante de inúmeras estratégias de defesa desenvolvidas ao longo da evolução. A recuperação de tecidos injuriados, a produção de metabólitos com ação repelente, urticante ou toxinas, os protege contra o ataque de animais de diversos grupos do reino, incluindo o homem. 2.4.2 Espinhos Os espinhos, nada mais são do que folhas ou ramos metamorfoseados em estruturas pontiagudas, rígidas e freqüentemente lignificados, como nos citros. A presença de espinhos nas plantas, além de protege-las, dificultam o acesso de predadores (cactáceas e euforbiaceas) e reduz a área de transpiração (Asparagaceae). 2.4.3 Tricomas Diferente dos pelos radiculares que são expansões da superfície periclinal externa da célula epidérmica, os tricomas são estruturas presentes na parte aérea, formados por uma ou mais células epidérmicas diferenciadas. Os tricomas atuam na defesa química e/ou física das plantas e em função disto são classificados em dois tipos: 2.4.3.1 Tricomas Glandulares Destacam-se pela função de defesa química observada quando a espécie produz substâncias urticantes, como ocorre na urtiga ou substâncias mucilaginosas que quando exsudadas dificultam a movimentação de predadores pela planta. Algumas espécies metabolizam repelentes, com diferentes odores e sabores que, além de afastar os predadores pelo cheiro, podem afetar a palatabilidade da planta, tornando-as menos atrativas, como ocorre na citronela. Por outro lado, alguns tricomas excretam agradáveis aromas nas flores atraindo diversos polinizadores. No eucalipto, na menta, manjericão, manjerona, lavanda e uma infinidade de outras espécies, esses tricomas são responsáveis pela produção de óleos essenciais comercialmente importantes, tanto na indústria farmacêutica como alimentícia. 2.4.3.1 Tricomas tectores Esses tricomas muito se assemelham a pêlos e podem ser uni ou pluricelulares, ramificados ou não, e até mesmo em forma de escamas. Apresentam funções variadas, desde defesa por dificultar a locomoção dos predadores sobre as folhas com sua textura pilosa ou lanosa, proteção contra a ação direta de raios solares e isolante térmico pela retenção de ar. 2.5 Fixação Quando toda a folha ou parte dela é transformada em estruturas que auxiliam na fixação em plantas trepadeiras escandecentes, formando estruturas semelhantes a molas, ventosas, garras ou ganchos, chamadas Gavinhas, que nada mais são, do que folhas metamorfoseadas. 2.6 Acúmulo e absorção Folhas metamorfoseadas adquirem formas arquitetônicas que proporcionam o acúmulo de água, formando “pocinhos” ou “tanques” localizados na base interna das folhas de bromélias, facilitando a absorção tanto de água como de nutrientes e maximizando a capacidade de produção de propágulos. 2.7 Estrutura de flutuação Espécies como o aguapé são providas de estruturas flutuantes que nada mais são do que folhas metamorfoseadas onde, o pecíolo desenvolve aerênquima (tecido de reserva de ar) promovendo a flutuação da planta. 3. DISCUSSÃO A composição completa de uma folha compreende as seguintes estruturas: Limbo, Bainha, Pestíolo e Estípulas. A principal função das folhas é abrigar tecido onde se concentram os cloroplastos, organelas responsáveis pelo processo de fotossíntese. Isso explica porque a maior parte das folhas possuem um formato achatado perfeitamente ajustado a essa função, ou seja com o máximo possível de área exposta à luz. Entretanto as folhas podem exercer outras funções nas plantas que incluem dispersão, reserva, atração dos polinizadores, captura de insetos e defesa da planta. As folhas normalmente possuem aspecto laminar, evolutivamente uma especialização para aumentar a superfície de captação luminosa e, assim, possibilitar a realização de sua principal função: fotossíntese, transpiração e respiração vegetal. Existem diferentes tipos morfológicos de folhas e modificações foliares conforme as variadas espécies de plantas, por exemplo: gavinhas, podem ser variações do caule ou das folhas com função de prender as plantas trepadeiras a um suporte (maracujá); brácteas, folhas atrativas a insetos e pássaros, geralmente coloridas posicionadas na base das flores (primavera); e folhas de plantas carnívoras, modificação em válvula para apreensão e digestão de pequenos animais. Anatomicamente uma folha é revestida por epiderme uniestratificada (uma camada), delimitando uma região interna (o mesófilo) formada por células parenquimáticas com grande concentração de cloroplastos. Espalhados na superfície da epiderme dispõem-se os estômatos, células que realizam as trocas gasosas com o ambiente, através de um orifício denominado ostíolo, permitindo o mecanismo de transpiração e respiração das plantas. Algumas exceções, as plantas xerófitas de clima árido, sujeitas ao processo adaptativo em razão da escassez de água, desenvolveram folhas pequenas com uma camada de cutina (substância impermeável) e poucos estômatos na epiderme pluriestratificada. 4. CONCLUSÃO Podemos concluir que as folhas são órgãos responsáveis por realizar funções metabólicas essenciais à sobrevivência da planta. Em geral, essas estruturas apresentam aspecto laminar, uma especialização evolutiva para aumentar a captação luminosa e possibilitar a realização de sua principal função, a fotossíntese. Porem suas funções vão além disso pois nas folhas são produzidos os carboidratos e o oxigênio necessários para todos os seres viventes do planeta. 5. REFERÊNCIAS BARBOSA , J. M. De Folha em Folha: Fruta ou fruto? Disponível em: <http://www.aprenda.bio.br/portal/?p=7194>. Acesso em: 17 maio 2021. CASTRO, N. M. Folha. 2014. Disponível em <http://www.anatomiavegetal.ib.ufu.br/exercicios-html/Folha.htm> Acessado em 17 de Junho de 2014. LIMA, C. C. A.; SILVA , L . J.; CASTRO, W. S. Apostila de morfologia externa vegetal. Uberlândia: Universidade Federal de Uberlândia, 2006. ALMEIDA, M.; ALMEIDA, C.V. Morfologia das folhas de plantas com sementes. (Coleção Botânica 3), 111 p. Piracicaba: ESALQ: USP, 2018. NABORS, M. W. Introdução à botânica. Tradução Marco Aurelio Sivero Mayworm. São Paulo: Roca, 2012. SANTOS, A. V. P.; GRISI, B. M. Anatomia foliar ecológica de algumas plantas da caatinga. Revista Biologia Brasileira, v. 36, n. 4, p. 773-787, 1976. SANTOS, M. V. Anatomia da Folha Vegetal. Brasil Escola. 2014. Disponível em <http://www.brasilescola.com /biologia/anatomia-folha-vegetal.htm> Acessado em 17 de Junho de 2021. TATIANA, P. C. Anatomia foliar. Slideshare. 2010. 16p. Disponíve l em <http://pt.slideshare.net/profatatiana/anatomia-foliar> Acessado em 17 de Junho de 2021. .
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