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Universidade Federal Rural do Rio de JaneiroUniversidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Biologia Instituto de Biologia Departamento de CiênciasDepartamento de Ciências FisiológicasFisiológicas TEMA Introdução aos Hormônios Vegetais: Auxinas Roteiro de Aula • Introdução os hormônios vegetais – Definição – Mecanismo de ação – Controles do nível – Interações hormonais Auxinas – Estrutura química – Biossíntese de auxinas – Natureza do transporte polar das auxinas – Processos controlados pelas auxinas • Alongamento do caule • Dominância apical • Tropismo • Formação de raízes laterais e adventícias • Desenvolvimento de frutos • Diferenciação vascular Hormônios Vegetais - Introdução Hormônio – do grego hormon: excitar, estimular • Conceito – Substâncias orgânicas de ocorrência natural, não nutriente, que em pequenas concentrações exercem uma profunda influência nos processos fisiológicos. – Fitormônios são substâncias químicas endógenas que agem como mensageiros químicos, atuando à distância em estruturas ou órgãos específicos, desencadeando ou inibindo fenômenos fisiológicos em plantas. – Regulador do crescimento é uma substância sintética ou natural (fitormônio) que tem ação hormonal em plantas. ‘‘A FORMA e FUNÇÃO dos organismos multicelulares não poderiam ser mantidas sem uma eficiente comunicação entre células, tecidos e órgãos’’. Hormônios Vegetais - Introdução – A síntese pode ocorrer em vários tecidos ou em diferentes células dentro do tecido – Em alguns casos a ação do hormônio ocorre no mesmo local onde foi sintetizado – O controle da resposta depende da concentração, sensibilidade e interações hormonais – Fatores ambientais induzem alterações hormonais Mecanismo de Ação = concentração + sensibilidade Processos que afetam concentração ativa do fitormônio [hormônio ativo] Degradação Síntese Conjugação Transporte Compartimentalização Alterações na sensibilidade Quantidade de recepetores funcionais Alterações na via de transdução de sinais Ex: algumas plantas mutantes anãs podem ficar altas com aplicação exógena de Giberelina, mas outras continuam anãs mesmo com a aplicação. Quais devem ser os problemas nestes dois tipos de mutantes? Interações hormonais Um aumenta concentração do outro. Exemplo: auxina pode aumentar concentração de giberelina e ambos aumentam tamanho do caule Ação antagônica. Exemplo: ácido abscísico impede efeito da giberelina na germinação de algumas sementes. Balanço hormonal é que define ação. Ex.: balanço entre auxina e citocinina define organogênese Balanço Auxina Citocinina Ação de fatores ambientais Exemplos: Luz incidindo lateralmente induz transporte de auxina que causa crescimento na direção da luz Seca pode causar aumento na síntese de ácido abscísico que causa fechamento estomático Principais Fitormônios Auxinas Citocininas Giberelinas Ácido Abscísico Etileno Brasinosteróides Ácido jasmônico Acido salicílico Nunca foi encontrado mutante sem auxina e citocinina Histórico - Auxinas Auxina – termo originário do grego auxein, cujo significado é “aumentar” ou “crescer”. Estrutura das Auxinas AIA – maior relevância Bioensaio com Auxina Bioensaio – é a medida do efeito de uma substância biologicamente ativa, conhecida ou não, sobre um material vivo. Local de síntese de Auxina • Nos meristemas • Folhas jovens • Frutos e sementes em desenvolvimento • Biossíntese associada a tecidos com rápida divisão celular e crescimento, especialmente na parte aérea. Biossíntese do AIA • Existem múltiplas rotas para biossíntese do AIA • O aminoácido Triptofano é geralmente o precursor do AIA Rotas de Biossíntese Envolvendo o Triptofano Existe uma outra rota independente do triptofano Forma do AIA nas Plantas • AIA livre – biologicamente ativo • Formas conjugadas – inativas • O metabolismo das auxinas conjugadas pode ser o principal fator contributivo para a regulação dos níveis de auxina livre. • Auxinas também podem ser degradadas (oxidadas). Transporte da Auxina • Transporte polar - AIA move-se da extremidade apical para a basal (transporte basípeto) – O floema também pode transportar auxina. Principal rota de transporte acrópeto (da base para o ápice de um órgão) na raiz – Ápice caulinar é a principal fonte de auxina para toda a planta – Transporte polar é específico para auxinas ativas, tanto naturais quanto sintéticas Esquema mostrando a direção do transporte das auxinas Transporte polar - independe da gravidade Transporte célula a célula dependente de energia Modelo Quimiosmótico • Velocidade – 5 a 20 cm h-1 • Ocorre nas células dos parênquimas vasculares Efeitos Fisiológicos da Auxina • Crescimento e alongamento celular • Divisão celular em cultura de tecidos (c/citocininas) • Rizogênese – estaca caulinar • Tropismo • Dominância apical • Diferenciação vascular • Inibe a abscisão de folhas e frutos • Retarda o amadurecimento de frutos • Induz frutos partenocárpicos (tomate, pepino, morango) Alongamento Celular Alongamento Celular Alongamento Celular – Teoria do crescimento ácido Além de ativar as bombas de prótons, a auxina também induz a formação de novas bombas 1- Auxina induz aumento da atividade das bombas de prótons 2-As bombas acidificam a Parede celular 3-A acidez ativa a enzima expansina 4-A expansina quebra as pontes de hidrogênio entre celulose e hemicelulsose, deixando as microfibrilas de celulose deslizaram, afrouxando assim a parede. 5- o turgor agora pode aumentar o tamanho da célula Alongamento Celular – Teoria do crescimento ácido Sensibilidade diferenciada dos tecidos a AUXINA: alongamento celular • Concentrações 10-6 a 10-5M em caules – (1 a 10uM) • Raízes 10-10 a 10-9M – (0,1 a 1nM) O crescimento induzido por auxina segue uma curva em forma de sino: doses baixas estimulam e doses alta inibem o crescimento Modelo explicativo da curva em forma de sino do crescimento induzido por auxina Fototropismo, Gravitropismo e Tigmotropismo • Fototropismo – alteração de padrões de crescimento vegetal em resposta a direção da radiação incidente Luz • Gravitropismo – crescimento vegetal em resposta a gravidade. Figura. Percepção da gravidade RAIZ RAIZ • Tigmotropismo – crescimento vegetal em resposta ao toque Dominância Apical • O crescimento da gema apical inibe o crescimento das gemas laterais (auxiliares) • A auxina faz do ápice caulinar um dreno para a citocinina produzida na raiz Pasta de lanolina com auxina Formação de raízes laterais e adventícias • Raízes adventícias – raízes que originam-se de outras estruturas que não raízes, tais como caule e folhas. Desenvolvimento de frutos e formação de frutos partenocárpicos • O crescimento do fruto depende da auxina produzida pela semente em desenvolvimento Auxina induz a diferenciação vascular • Tecidos vasculares diferenciam-se diretamente abaixo da gemas em desenvolvimento e das folhas jovens em crescimento • A diferenciação é dependente da auxina Figura. Formação do hidatódio em folhas de Arabidopsis. Obrigado!!! 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