Fisiologia celular - GEPE

FISIOLOGIA DO CRESCIMENTO E
DESENVOLVIMENTO VEGETAL
Katia Christina Zuffellato-Ribas
Bióloga, Dra.
Departamento de Botânica - Setor de Ciências Biológicas
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
[email protected]
FISIOLOGIA CELULAR
Katia Christina Zuffellato-Ribas
CÉLULA VEGETAL
CÉLULA VEGETAL
RETÍCULO
ENDOPLASMÁTICO
DESMOTÚBULO
MEMBRANA
PLASMÁTICA
PAREDE CELULAR
PLASMODESMOS
MEMBRANA PLASMÁTICA
CÉLULA VEGETAL
LAMELA MÉDIA
PAREDE SECUNDÁRIA
PAREDE PRIMÁRIA
LAMELA MÉDIA
PAREDE SECUNDÁRIA
PONTUAÇÃO
PAREDE PRIMÁRIA
PONTUAÇÃO
MEMBRANA DA
PONTUAÇÃO
MEMBRANA DA
PONTUAÇÃO
CÉLULA VEGETAL
PAREDE CELULAR
PAREDE CELULAR
PAREDE CELULAR PRIMÁRIA:
10% DE FIBRILAS DE CELULOSE
HEMICELULOSE
COMPOSTOS PÉCTICOS
PAREDE CELULAR SECUNDÁRIA:
50% DE FIBRILAS DE CELULOSE (S1 – S2 – S3)
HEMICELULOSE
COMPOSTOS PÉCTICOS
MEMBRANA PLASMÁTICA
MEMBRANA PLASMÁTICA
PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS
SOLUTO
MAIS ALTO
PROTEÍNA
DE
TRANSPORTE
CANAL
PROTÉICO
DIFUSÃO MEDIADA
PELO
TRANSPORTADOR
DIFUSÃO SIMPLES
PORTAL
BOMBA
DIFUSÃO
MEDIADA PELO
CANAL
DIFUSÃO FACILITADA
TRANSPORTE PASSIVO
MAIS BAIXO
TRANSPORTE ATIVO
PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS
VESÍCULAS DE
TRANSPORTE
VESÍCULAS DE
SECREÇÃO
NÚCLEO
PORO
NUCLEAR
PAREDE
CELULAR
VESÍCULAS DE
TRANSIÇÃO
MEMBRANA
PLASMÁTICA
REDE
trans-GOLGI
FACE DE
MATURAÇÃO
FACE DE
FORMAÇÃO
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
RUGOSO
COMPLEXO DE GOLGI
CLOROPLASTO
PROPLASTÍDIO
Etioplasto
RAIZ
RAIZ
COLO
ZONA DE RAMIFICAÇÃO
ZONA PILÍFERA
ZONA LISA OU DE ALONGAMENTO
ZONA MERISTEMÁTICA
MERISTEMA SUB-APICAL DE RAIZ
ABSORÇÃO DE ÁGUA E DE SAIS MINERAIS
ESTRIAS DE CASPARY
ESTRIAS DE CASPARY
CÉLULAS DA ENDODERME COM ESTRIAS DE CASPARY
ESTRIAS DE CASPARY
Estrias de Caspary
ABSORÇÃO DE ÁGUA E DE SAIS MINERAIS
A: VIA SIMPLÁSTICA
B: VIA APOPLÁSTICA
PLASMÓLISE
CÉLULA TÚRGIDA
CÉLULA
PLASMOLISADA
PLASMÓLISE
SEVERA
Plasmólise é a saída de água da célula vegetal.
Deplasmólise é o inverso.
PLASMÓLISE
ABSORÇÃO DE ÁGUA E DE SAIS MINERAIS
• FLUXO DE MASSA
• DIFUSÃO
• OSMOSE
ABSORÇÃO DE ÁGUA E DE SAIS MINERAIS
• FLUXO DE MASSA
MOVIMENTO TOTAL DA ÁGUA (OU DE OUTROS
LÍQUIDOS)
QUE
OCORRE
EM
RESPOSTA
A
DIFERENÇAS DE ENERGIA POTENCIAL DA ÁGUA,
USUALMENTE DESIGNADA DE POTENCIAL HÍDRICO
(ψ W)
ABSORÇÃO DE ÁGUA E DE SAIS MINERAIS
• FLUXO DE MASSA
A
VAI DO MAIOR ψ W PARA O MENOR ψ W
B
FLUXO DE MASSA
ABSORÇÃO DE ÁGUA E DE SAIS MINERAIS
• FLUXO DE MASSA
NUTRIENTES CARREGADOS PELA ÁGUA DO SOLO ATÉ AS RAÍZES
DEPENDENTE:
. FLUXO DE ÁGUA
. TRANSPIRAÇÃO
. NÍVEIS DE NUTRIENTES NO SOLO
ABSORÇÃO DE ÁGUA E DE SAIS MINERAIS
• DIFUSÃO
MOVIMENTO DE SOLUTOS DE UMA REGIÃO DE MAIOR
CONCENTRAÇÃO
PARA
OUTRA
DE
MENOR
CONCENTRAÇÃO, A FAVOR DE UM GRADIENTE DE
CONCENTRAÇÃO,
A
FIM
DE
EQUILIBRAR
CONCENTRAÇÕES DE TODO O SISTEMA
AS
ABSORÇÃO DE ÁGUA E DE SAIS MINERAIS
• DIFUSÃO
ABSORÇÃO DE ÁGUA E DE SAIS MINERAIS
• DIFUSÃO
PROCESSO LENTO
NUTRIENTES MOVEM-SE EM FUNÇÃO DA DIFERENÇA DE
CONCENTRAÇÃO
ABSORÇÃO DE ÁGUA E DE SAIS MINERAIS
• OSMOSE
DIFUSÃO DA ÁGUA ATRAVÉS DE MEMBRANA SEMIPERMEÁVEL
O MOVIMENTO DE OSMOSE SE DÁ:
→
MENOR ψ W
MAIOR [ÁGUA]
→
MENOR [ÁGUA]
MENOR [SOLUTOS]
→
MAIOR [SOLUTOS]
MAIOR
ψW
ABSORÇÃO DE ÁGUA E DE SAIS MINERAIS
• OSMOSE
1. Potencial hídrico mais alto
1. Potencial hídrico mais baixo
2. Concentração de soluto mais baixa
2. Concentração de soluto mais alta
3. Potencial osmótico mais alto
3. Potencial osmótico mais baixo
ABSORÇÃO DE ÁGUA E DE SAIS MINERAIS
• MECANISMOS DE CONTATO ÍON-RAIZ
• INTERCEPTAÇÃO RADICULAR
• FLUXO DE MASSA
• DIFUSÃO
ABSORÇÃO DE ÁGUA E DE SAIS MINERAIS
MECANISMOS DE CONTATO ÍON-RAIZ
• INTERCEPTAÇÃO RADICULAR
ENCONTRO
DA
RAIZ
ABSORVENTE
COM
OS
NUTRIENTES,
NA FORMA DISPONÍVEL NO SOLO
PROCESSO DECORRENTE DO DESENVOLVIMENTO DAS RAÍZES
SUPERFÍCIE DA RAIZ
RELAÇÃO =
SUPERFÍCIE DO SOLO
MECANISMOS DE CONTATO ÍON-RAIZ
• INTERCEPTAÇÃO RADICULAR
MECANISMOS DE CONTATO ÍON-RAIZ
•
FLUXO DE MASSA
TRANSPIRAÇÃO
Δψ
H 2O
M
M
MECANISMOS DE CONTATO ÍON-RAIZ
•
DIFUSÃO
ψW
ψW
K+
TIPOS DE CONTATO DE NUTRIENTES
Elemento
Interceptação
Radicular
Fluxo de
massa
Difusão
N
1
99
0
P
2
4
94
K
3
25
72
Ca
27
73
0
Mg
13
87
0
S
5
95
0
B
3
97
0
Cu
70
20
10
Fe
50
10
40
Mn
15
5
80
Mo
5
95
0
Zn
20
20
60
* dados em % do total
Malavolta et al. (1989)
IMPORTÂNCIA DAS RADICELAS
ZONA MERISTEMÁTICA
3 REGIÕES
ZONA DE ALONGAMENTO
ZONA DE MATURAÇÃO (PÊLOS)
ABSORÇÃO EM TODAS AS ZONAS
→
DEPENDENTE DO NUTRIENTE
IMPORTÂNCIA DAS RADICELAS
IMPORTÂNCIA DAS RADICELAS
Ca → ZONA MERISTEMÁTICA
N, P, K e NH4 → NAS TRÊS ZONAS
N e P → MAIOR NA ZONA DE ALONGAMENTO
NH4 → MAIOR NA ZONA MERISTEMÁTICA
MAIOR ABSORÇÃO → ZONA DE MATURAÇÃO
IMPORTÂNCIA DAS RADICELAS
P
NO3K
NO3NH4+
Ca2+
IMPORTÂNCIA DAS RADICELAS
↑ ABSORÇÃO DE NUTRIENTES
↑ NO DE RADICELAS
↑ ABSORÇÃO DE ÁGUA
↑ INTERCEPTAÇÃO RADICULAR
RAIZ INFECTADA COM FUNGO MICORRÍZICO ECTOTRÓFICO
ASSOCIAÇÃO DE FUNGO MICORRÍZICO VESÍCULO-ARBUSCULAR
FOLHA
FOLHA
FOLHA
ESTÔMATO
ESTÔMATO
c
c
ESTÔMATO DE
EUDICOTILEDÔNEA
ESTÔMATO DE
MONOCOTILEDÔNEA
ESTÔMATO DE
EUDICOTILEDÔNEA
ESTÔMATO DE
MONOCOTILEDÔNEA
ESTÔMATO
ESTÔMATO
ESTÔMATO
GUTAÇÃO
HIDATÓDIOS
FOLHA
CAULE
RAIZ
FOLHA
CÉLULAS BULIFORMES
FOLHA
CUTÍCULA
Esquema da estrutura da cutícula de folhas e de caules jovens
Células da epiderme
Cera
Cutina
Pectina
Celulose
FOLHA
CUTÍCULA
COMPOSIÇÃO DA CUTÍCULA
CERAS
CUTICULARES
PLACAS DE CERAS
DISPERSAS
PECTINA
CUTINA
CELULOSE
MEMBRANA
Diagrama hipotético, representando os aspectos: volatilizar e perder para atmosfera ou ser
lavado pela chuva (1); permanecer sobre a superfície como um líquido viscoso ou na forma
de cristal (2); penetrar, mas permanecer absorvido nos componentes lipofílicos da cutícula
(3); penetrar na cutícula, na parede celular e então translocar antes de atingir o simplasto esta é chamada translocação apoplástica, que inclui o movimento no xilema (4) e penetrar
na cutícula, na parede celular e atingir o interior da célula (pela plasmalema) – é a
translocação simplástica, que inclui o movimento no floema (5).
Fonte: Hess (1995)
ROTAS Rotas
DE ABSORÇÃO
FOLIARfoliar
da absorção
Cutícula externa
Rota aquosa (pectinas)
Rota lipoidal (cutina e ceras)
(subst. polares e solúveis)
(subst. não polares e insolúveis)
Paredes celulares (apoplasto)
Membrana plasmática
Protoplasma (simplasto)
Floema (translocação)
Esquema da estrutura da cutícula de folhas e de caules jovens
Electromicrografia de célula glandular da cutícula de uma folha jovem de Laminum sp.
ROTAS
DE da
ABSORÇÃO
FOLIAR
Rotas
absorção
foliar
Estômatos
Câmara sub-estomática (gases)
Cutícula delgada
Parede celular
Membrana plasmática
ROTAS
DE da
ABSORÇÃO
FOLIAR
Rotas
absorção
foliar
Estômatos
Câmara sub-estomática (gases)
Cutícula delgada
Parede celular
Membrana plasmática
ESTÔMATO
CÂMARA SUB-ESTOMÁTICA
FATORES QUE AFETAM A ABSORÇÃO FOLIAR
1. FATORES DA FOLHA
- ESTRUTURA
- ESTADO DE HIDRATAÇÃO DA FOLHA
- IDADE DAS FOLHAS
- CRESCIMENTO
- RELAÇÃO PARTE AÉREA / PARTE RADICULAR
FATORES QUE AFETAM A ABSORÇÃO FOLIAR
2. FATORES EXTERNOS
- DISPONIBILIDADE DA SUBSTÂNCIA
- CONCENTRAÇÃO DA SOLUÇÃO
- TEMPERATURA
- U.R. E DISPONIBILIDADE DE ÁGUA NO SOLO
- LUZ
- INIBIDORES METABÓLICOS
- APLICAÇÃO DAS PULVERIZAÇÕES FOLIARES
- ÂNGULO DE CONTATO
- CHUVA
FIM!