9. Citocininas (Unidade 7.2) - Roberto Cezar | Fisiologista Vegetal
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Ministério da Educação Universidade Federal Rural da Amazônia Instituto de Ciências Agrárias Disciplina: Fisiologia Vegetal Prof. Dr. Roberto Cezar Lobo da Costa Belém – Pará 2011 CITOCININAS SUMÁRIO Introdução Objetivos Biossíntese, Metabolismo e Transporte das Citocininas Modos de ação das citocininas Efeitos da interação das Citocininas Citocininas e a Biotecnologia Conclusão Literaturas Consultadas INTRODUÇÃO Citocininas = Citocinese Divisão celular • Descoberta: Década de 1950, por uma equipe de pesquisadores liderada pelo Dr. Folke Skoog da Universidade de Winsconsin (EUA) ao cultivar a medula da planta do tabaco in vitro. • O cultivo da medula da planta do tabaco em in vitro, utilizando meios nutritivos contendo AIA, extrato de levedura e água de coco, promoveu uma intensa proliferação de células. • Carlos Miller (1955) isolou a primeira citocinina formada pelas bases nitrogenadas encontradas no esperma de arenque (peixe marinho) e a denominou Cinetina. • Skoog et al., 1965 propuseram o termo citocinina para compostos com atividade biológica igual à cinetina,ou seja, capazes de promover citocinese em células vegetais. • Hall (1973) definiu as citocininas como sendo substâncias que promovem o crescimento e a diferenciação em cultura de calo (aglomerado de células). • David Letham (1973) isolou a primeira citocinina natural de plantas em extrato de milho verde (Zea mays), denominando-a de Zeatina • Tipos de Citocininas: cinetina (KIN) ou 6-furfurilaminopurina, 6 – benzilaminopurina (BAP) ou 6 – benzildenina, a isopenteniladenina (iP) ou 6-(δ, δ-dimetilalilamino) purina, a zeatina ou 6-(δ – metil – y – hidroximetilalilamino) – purina. Citocininas Naturais Citocininas Sintéticas Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004 OBJETIVOS • Conhecer a biossíntese, o metabolismo e o transporte das citocininas nos vegetais. • Determinar o modo de ação das citocininas nas células dos vegetais • Identificar os alvos primários das citocininas e os efeitos das mesmas quando interagem com outros hormônios, fatores ambientais e/ou microorganismos • Conhecer a importância da aplicação das citocininas na Biotecnologia Vegetal. BIOSSÍNTESE DAS CITOCININAS Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004 CONJUGAÇÃO DAS CITOCININAS Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004 CONJUGAÇÃO DAS CITOCININAS Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004 OXIDAÇÃO DAS CITOCININAS Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004 OXIDAÇÃO DAS CITOCININAS Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004 HIDRÓLISE DAS CITOCININAS Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004 TRANSPORTE • A biossíntese de Cks ocorre nas principalmente nas raízes e são transportadas para a parte aérea através do xilema na forma de ribosídeos. • Análise da seiva bruta em várias plantas revelam grandes quantidades de Cks, destacando-se a zeatina ribosídeo • As Cks são encontradas no floema durante a translocação de assimilados de folhas senescentes (fontes) para as partes jovens da planta (drenos) na forma de glicosídeos. • A hidrólise das citocininas glicosídicas armazenadas nos vacúolos de folhas senescentes é a quebra de dormência de gemas durante a primavera. MODO DE AÇÃO DAS CITOCININAS Percepção do Sinal Transdução do Sinal Percebido Alvos Primários da Ação Hormonal Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004 Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004 ALVOS PRIMÁRIOS DAS CITOCININAS Divisão Celular Diferenciação Celular Estabelecimento de Drenos Retardamento da Senescência Foliar Fotomorfogênese DIVISÃO CELULAR • As citocininas (Cks) atuam em etapas específicas do ciclo celular, regulando a atividade de proteínas denominadas ciclinas, que controlam a divisão celular. • As Cks induzem genes primários como: cycd 3 que codifica uma ciclina envolvida na passagem da fase G1 para fase S (síntese de DNA) do ciclo celular. • Outro gene induzido por Cks é o cdc 2 que codifica uma cinase envolvida na transição da fase G2 para mitose. • As Cks induzem também o gene cdc 2 a codificar ciclinas, mas somente na presença do hormônio auxina. CITOCININAS E O CICLO CELULAR CKs Gene cycd3 Ciclinas Interfase Mitose G1 S G2 M 5 7 3 1 Cinase Ciclinas Gene cdc2 Gene cdc2 Cks + Axs Cks CITOCININAS E O CICLO CELULAR Citocininas Gene cycd3 Ciclinas Citocininas + Auxinas Gene cdc2 Ciclinas Citocininas Gene cdc2 Cinase DIFERENCIAÇÃO CELULAR • As Cks atuam na diferenciação das células, sobretudo no processo de formação de gemas caulinares. • As Cks atuam sobre genes regulatórios de domínio homeótico como Knotted (Kn 1) e Shotmeristmless (stm) • Domínio homeótico é uma característica de genes envolvidos em mutações homeóticas, que provocam a transformação de um órgão em outro. DESENVOLVIMENTO DE GEMAS NO MUSGO Funaria E EM ORQUÍDEAS CULTIVADAS IN VITRO Protonemas do Musgo Funaria hygrometrica Orquídeas Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004 & Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G.,2004 ESTABELECIMENTO DE DRENOS • A formação de gemas caulinares exige que haja um aporte de nutrientes, pois novos brotos funcionam como drenos. • As Cks atuam de modo direto em, pelo menos, duas proteínas (invertase e transportador de hexose) as quais são necessárias para o descarregamento apoplástico no floema • A invertase diminui o potencial químico da sacarose na região do descarregamento, favorecendo a chegada continua desse nutriente. • O transportador de hexose é necessário para que os açúcares entrem nas células do dreno. Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004 Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004 Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004 RETARDAMENTO DA SENESCÊNCIA FOLIAR Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004 Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004 FOTOMORFOGÊNESE • As Cks atuam sobre o fitocromo B (Phy B), através do ARR4 - regulador de resposta da via de sinalização das citocininas. • O ARR4 impede a reversão da forma ativa do Phy B que absorve luz na faixa do vermelho extremo, para a forma inativa do Phy B, que absorve luz na faixa do vermelho. • Desse modo, as Cks mantêm o Phy B na forma ativa e ocasiona efeitos no desestiolamento (inibição do crescimento no escuro) e diferenciação dos cloroplastos. ORIGEM DOS CLOROPLASTOS Fonte: Biologia das Células, Amabis & Martho, 2001 Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004 ALVOS PRIMÁRIOS DAS CITOCININAS Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G.,2004 EFEITOS DAS CITOCININAS Interação outras classes hormonais ( auxinas) Interação entre vegetais e meio ambiente • Luz • Nutrientes Minerais • Temperatura Interação entre vegetais e microorganismos INTERAÇÃO ENTRE AUXINA E CITOCININA Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy,G., 2004 BALANÇO AUXINA/CITOCININA NO DESENVOLVIMENTO VEGETAL Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy,G., 2004 REGULAÇÃO DO CRESCIMENTO E DA FORMAÇÃO DE ÓRGÃOS EM CALOS DE TABACO Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004 INTERAÇÃO ENTRE VEGETAIS E MICROORGANISMOS Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004 & Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G.,2004 CITOCININAS E BIOTECNOLOGIA VEGETAL Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004 Galha do tomateiro Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004 Bombardeamento de partículas (Biobalística) Canhão de particulas Partículas de tungsténio ou ouro revestidas com plasmídeo Ti Células vegetais A penetração das partículas de tungsténio nas células alvo permite a introdução do plasmídeo no núcleo, passando a fazer parte da informação genética das células. MÉTODO DE MICROINJEÇÃO DE DNA CONCLUSÃO Concluímos que as citocininas são fitormônios de extrema importância, pois regulam, além da divisão celular, as principais atividades relacionadas com um crescimento e desenvolvimento harmonioso dos vegetais como um todo. Além disso, é atualmente utilizado em larga escala no processo de biotecnologia vegetal. LITERATURAS CONSULTADAS AMABIS, J.M & MARTHO, G.R – Biologia das Células – Origem da vida, Citologia, Histologia e Embriologia – 1ª Edição, Volume 1, 2001 – Editora Moderna/ São Paulo LENINGHER, A.L – Princípios de Bioquímica – 2001, Editora Sarvier/ SP KERBAUY, G.B.; Fisiologia Vegetal – Editora Guanabara Koogan / Rio de Janeiro,2004. RAVEN, P.H, EVERT, R.F, & EICHHORN, S.E – Biologia Vegetal – 6º edição; 2001 – Editora Guanabara Koogan, Rio de Janeiro. TAIZ, L. & ZEIGER, E. – Fisiologia Vegetal – 3ª edição; 2004 – Editora Artmed, Porto Alegre/ RS. OBRIGADO!!!
