9. Citocininas (Unidade 7.2) - Roberto Cezar | Fisiologista Vegetal

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!!!