Fisiologia celular - GEPE
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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!
