Fisiologia Vegetal

Atividade de pesquisa Acadêmico a 1 Quais os critérios básicos para caracterizar um elemento essencial 2 Cite o símbolo químico as formas de absorção e as principais funções dos macro e micronutrientes 3 Defina nitrificação Como ocorre a nitrificação Quais as vantagens da nitrificação para as bactérias e para os vegetais superiores 4 Explique como ocorre a redução de nitrato a amônia caracterizando as respectivas enzimas 5 Quais as principais enzimas responsáveis pela incorporação do NH4 produzindo aminoácidos 6 Para a fixação de uma molécula de N2 pela nitrogenase são necessárias quantas moléculas de ATP 7 O que é Leghemoglobina e qual a sua relação com o cobalto 8 Descreva a associação existente entre leguminosas e bactérias dos gêneros Rhizobium e Bradyrhizobium na fixação simbiótica do nitrogênio 10 Esquematize a fotoconversão do fitocromo identificando a forma ativa que provoca a resposta fisiológica Explique as funções fisiológicas exercidas por este fotorreceptor 11 Em relação a fotomorfogênese como se comportam as plantas que crescem em condições de sombreamento e como se explica a germinação de algumas sementes após a abertura de clareira em uma floresta 12 Sementes de fumo germinam na presença de luz natural luz branca luz vermelha mas não germinam no escuro e sob luz vermelhadistante Dessa forma podemos classificar as sementes de fumo como fotoblástica positiva fotoblástica negativa fotoblástica neutra recalcitrante 13 Qual a classificação das plantas quanto às respostas fotoperiódicas Dê o significado de cada uma 14 O que é competência para florescimento 15 As plantas medem o período diurno ou noturno Explique 16 A sensibilidade ao fotoperíodo é uma característica que pode variar entre os cultivares mas geralmente a soja é considerada uma cultura de dia curto fotoneutra de dia longo 17 Quais das alternativas a seguir corresponde respectivamente ao comportamento de uma planta de dia curto com fotoperíodo crítico igual a 10 horas e uma planta de dia longo com fotoperíodo crítico igual a 14 horas Tempo de exposição por dia comportamento a 15 horas não floresce floresce b 8 horas floresce não floresce c 9 horas não floresce floresce d 11 horas não floresce floresce e 13 horas floresce não floresce 18 O que é vernalização e suas consequências Atividade de pesquisa Acadêmico a 1 Quais os critérios básicos para caracterizar um elemento essencial R Elementos essenciais são aqueles que apresentam três critérios de essencialidade 1 a planta não consegue completar seu ciclo de vida sem a presença daquele elemento 2 o elemento tem função específica e não pode ser substituído 3 o elemento deve estar envolvido diretamente no metabolismo da planta fazendo parte de um constituinte essencial como por exemplo uma enzima ou exigido para um passo metabólico específico 2 Cite o símbolo químico as formas de absorção e as principais funções dos macros e micronutrientes R Nutriente Símbolo Forma de absorção Principais funções Elementos não minerais Carbono C H2O ou CO2 Está presente na reserva de energia da planta É o responsável pela formação das estruturas de biomoléculas tais como a celulose e o amido Hidrogênio H Participa da composição das moléculas responsáveis pela estrutura da planta Oxigênio O Atua na respiração celular das plantas transformando os açúcares originários da fotossíntese em energia Macronutrientes Nitrogênio N Preferencialmente NO3 Constituinte de aminoácidos amidas proteínas ácidos nucleicos nucleotídeos coenzimas hexosaminas etc Fósforo P Preferencialmente H2PO4 Componente de açúcaresfosfato ácidos nucleicos nucleotídeos coenzimas fosfolipídeos ácido fítico etc Tem papel central em reações que envolvem ATP Potássio K K Requerido como cofator de mais de 40 enzimas Principal cátion no estabelecimento do turgor celular e na manutenção da eletroneutralidade celular Cálcio Ca Ca2 Constituinte da lamela média das paredes celulares Requerido como cofator por algumas enzimas envolvidas na hidrólise de ATP e de fosfolipídeos Atua como mensageiro secundário na regulação metabólica Magnésio Mg Mg2 Requerido por muitas enzimas envolvidas na transferência de fosfatos Constituinte central da molécula de clorofila Enxofre S SO4 2 Componente de cisteína cistina metionina Constituinte de ácido lipoico coenzima A tiamina pirofosfato glutationa biotina 5adenililsulfato e 3 fosfoadenosina Micronutrientes Ferro Fe Fe2 Constituinte de citocromos e ferroproteínas não heme envolvidas na fotossíntese na fixação de N2 e na respiração Manganês Mn Mn2 Requerido para a atividade de algumas desidrogenases descarboxilases quinases oxidases e peroxidases Envolvido com outras enzimas ativadas por cátions e na evolução fotossintética de O2 Molibdêni o Mo MoO4 2 Constituinte de nitrogenase nitrato redutase e xantina desidrogenase Boro B Preferencialmente H3BO3 Forma complexo com manitol manano ácido polimanurônico e outros constituintes das paredes celulares Envolvido no alongamento celular HATPase e no metabolismo de ácidos nucleicos Zinco Zn Zn2 Constituinte de álcool desidrogenase desidrogenase glutâmica anidrase carbônica etc Cobre Cu Cu2 Componente de ácido ascórbico oxidase tirosinase monoaminoxidase uricase citocromo oxidase fenolase lacase e plastocianina Cloro Cl Cl Requerido para as reações fotossintéticas envolvidas na evolução de O2 Níquel Ni Ni2 Constituinte da urease Em bactérias fixadoras de N2 é constituinte de hidrogenases 3 Defina nitrificação Como ocorre a nitrificação Quais as vantagens da nitrificação para as bactérias e para os vegetais superiores R Nitrificação é o processo em que amônio é convertido a nitrato no solo Ele ocorre em duas fases distintas ambas realizadas por diferentes grupos de bactérias do solo Na primeira fase as bactérias oxidantes de amônia como as Nitrosomonas convertem a amônia NH3 em nitrito NO2 um composto nitrogenado oxidado Esse processo é essencialmente uma oxidação onde a amônia é despojada de elétrons e transformada em nitrito Na segunda fase as bactérias oxidantes de nitrito como as Nitrobacter entram em ação Elas convertem o nitrito resultante da primeira fase em nitrato NO3 outra forma oxidada de nitrogênio Que é realizado através de uma oxidação adicional Para as bactérias a principal vantagem do processo é a produção de energia através da oxidação Para os vegetais superiores produção do nitrato pela nitrificação é a principal fonte de nitrogênio para absorção 4 Explique como ocorre a redução de nitrato a amônia caracterizando as respectivas enzimas R A rota de assimilação do nitrato em plantas superiores envolve dois estágios sequenciais a primeira é a conversão do nitrato à amônia mediada pela enzima Nitrato Redutase a qual reduz nitrato a nitrito a segunda é pela Nitrito Redutase que converte nitrito à amônia No segundo estágio a amônia é então assimilada nos aminoácidos glutamina e glutamato os quais servem para translocar nitrogênio orgânico de fontes para drenos A Nitrato Redutase é uma enzima cuja síntese e atividades são induzidas pelo substrato É considerada enzima chave na regulação da disponibilidade de N reduzido para o metabolismo das plantas É uma flavoproteína formada por duas subunidades idênticas com três grupos prostéticos a flavina adenina dinocleotídeo FAD o grupo heme um complexo constituído entre o molibdênio Mo e uma molécula orgânica denominada pterina Nitrito redutase é a enzima que catalisa os três últimos passos na redução do nitrato à amônia Contém um centro tipo ferredoxina e uma molécula de siroheme porfirina contendo ferro parcialmente reduzido e o dador de electrões para cada passo é a ferredoxina 5 Quais as principais enzimas responsáveis pela incorporação do NH4 produzindo aminoácidos R São elas Sintase Glutamina GS Desidrogenase do glutamato GDH Sintase Glutamato também conhecida como Amidatransferase de Glutamina 2Oxoglutarato GOGAT 6 Para a fixação de uma molécula de N2 pela nitrogenase são necessárias quantas moléculas de ATP R 16 moléculas de ATP 7 O que é Leghemoglobina e qual a sua relação com o cobalto R As leghemoglobinas são as proteínas mais abundantes nos nódulos conferindo a elas uma cor rosada Essas proteínas são cruciais para a fixação biológica do nitrogênio O cobalto faz parte da estrutura da cobalamina vitamina B12 que é necessária para sintetizar a Leghemoglobina Portanto plantas deficientes em Co não poderão realizar fixação biológica do nitrogênio mas as plantas que não fixam nitrogênio não requerem cobalto 8 Descreva a associação existente entre leguminosas e bactérias dos gêneros Rhizobium e Bradyrhizobium na fixação simbiótica do nitrogênio R A relação entre os indivíduos é de simbiose ou seja uma associação estabelecida entre seres de espécies diferentes onde há benefício mútuo A simbiose entre as leguminosas e os rizóbios não é obrigatória As plântulas de leguminosas desenvolvemse sem qualquer associação com rizóbios e podem permanecer nessa condição durante todo o seu ciclo de vida Os rizóbios também ocorrem como organismos de vida livre no solo Entretanto sob condições limitantes de nitrogênio os simbiontes procuram uns aos outros por meio de uma elaborada troca de sinais O processo iniciase quando acontece um reconhecimento por parte da planta e bactéria dandose em seguida a adesão da bactéria aos pelos radiculares e a invasão destes Após ocorrer o deslocamento da bactéria para a raiz principal através do canal de infecção hilo Ao chegar à raiz principal dáse a diferenciação das bactérias num novo tipo de célulasbacteróides O processo de divisão das células bacterianas e vegetais é contínuo e resulta na formação de um nódulo maduro Neste processo as espécies leguminosas são beneficiadas com a disponibilidade de nitrogênio e as bactérias com carboidratos fornecidos pela planta 10 Esquematize a fotoconversão do fitocromo identificando a forma ativa que provoca a resposta fisiológica Explique as funções fisiológicas exercidas por este fotorreceptor R O fitocromo é o fotorreceptor primário para as luzes vermelha e vermelhodistante é proteína cianoazul a meio caminho entre verde e azul ou cianoverde A fotoconversão é a característica principal dos fitocromos Em plântulas cultivadas no escuro ou estioladas o fitocromo está presente na forma que absorve a luz vermelha sendo referido como Pr Essa forma inativa de coloração cianoazul é convertida pela luz vermelha em uma forma que absorve luz vermelho distante chamada de Pfr que é de cor cianoverde pálido e considerada a forma ativa do fitocromo Pfr pode voltar à forma inativa Pr no escuro mas esse processo é relativamente lento No entanto Pfr pode ser rapidamente convertido em Pr por irradiação com luz vermelhodistante Uma série de mecanismos fisiológicos são regulados pelo fitocromo como a germinação das sementes indução do florescimento desenvolvimento do cloroplasto senescência foliar abscisão foliar desenvolvimento do gancho plumular expansão foliar alongamento caulinar e outros No entanto muitos destes processos também envolvem outros fatores como a regulação hormonal e tempo de exposição a luz solar 11 Em relação a fotomorfogênese como se comportam as plantas que crescem em condições de sombreamento e como se explica a germinação de algumas sementes após a abertura de clareira em uma floresta R Graças a existência do fitocromo as plantas podem perceber o sombreamento e ativar mecanismos de evitação da sombra Geralmente plantas que necessitam de luz quando expostas a sombra aumentam o tamanho do caule como resposta elas alocam seus recursos no caule para atingir luminosidade consequentemente conforme aumenta o sombreamento a razão PrPfr diminui Plantas totalmente cultivadas no escuro além do crescimento exagerado do caule estiolamento também apresentam coloração mais clara das folhas pois sem luminosidade a síntese de clorofila fica comprometida Ao retornarem a condições de luminosidade essas plantas retomam seu crescimento normal As sementes podem ser classificadas de acordo com a necessidade de luz para a germinação No caso de sementes fotoblásticas positivas a presença de luz é essencial para que ocorra a germinação Se estas sementes encontramse sob dossel fechado a baixa luminosidade não permitirá a germinação no entanto com a abertura de uma clareira a entrada de luz direta propícia a germinação e posterior desenvolvimento 12 Sementes de fumo germinam na presença de luz natural luz branca luz vermelha mas não germinam no escuro e sob luz vermelhadistante Dessa forma podemos classificar as sementes de fumo como X fotoblástica positiva fotoblástica negativa fotoblástica neutra recalcitrante 13 Qual a classificação das plantas quanto às respostas fotoperiódicas Dê o significado de cada uma R Podem ser classificadas em Plantas de dias curtos PDC que florescem quando o comprimento do dia menor que o comprimento crítico em um ciclo de 24 horas Plantas de dias longos PDL que florescem quando o comprimento do dia excede o comprimento crítico em um ciclo de 24 horas Plantas de dias neutros PDN que não são sensíveis ao comprimento do dia e florescem em qualquer condição de fotoperíodo 14 O que é competência para florescimento R A competência para florescimento é a aquisição das características necessárias para a planta florescer A maioria das plantas necessita passar da fase juvenil para a madura para que os meristemas estejam prontos para iniciar a formação das estruturas florais Esta competência pode também ser induzida através de estímulos lumionosos e de temperatura Possibilitando assim a capacidade da planta de formar suas estruturas reprodutivas 15 As plantas medem o período diurno ou noturno Explique R As plantas monitoram o comprimento do dia pela medição das horas de escuro período noturno O Fitocromo é o responsável pela medição de escuro por meio da quantidade de Fitocromo Pr disponível na planta Além disso existe a teoria dos Ritmos Circadianos que postula a medição das horas de escuro por um ritmo de sensibilidade à luz 16 A sensibilidade ao fotoperíodo é uma característica que pode variar entre os cultivares mas geralmente a soja é considerada uma cultura X de dia curto fotoneutra de dia longo 17 Quais das alternativas a seguir corresponde respectivamente ao comportamento de uma planta de dia curto com fotoperíodo crítico igual a 10 horas e uma planta de dia longo com fotoperíodo crítico igual a 14 horas Tempo de exposição por dia comportamento a 15 horas não floresce floresce b 8 horas floresce não floresce c 9 horas não floresce floresce d 11 horas não floresce floresce e 13 horas floresce não floresce 18 O que é vernalização e suas consequências R A vernalização é o processo de indução ou aceleração da floração através de um tratamento de frio Sem o tratamento de frio as plantas que exigem a vernalização mostram retardo no florescimento ou permanecem vegetativas Em muitos casos essas plantas crescem como rosetas sem qualquer alongamento caulinar O efeito das temperaturas baixas aumenta com a duração do tratamento de frio até que a resposta seja saturada A resposta em geral requer várias semanas de exposição a temperaturas baixas O resfriamento localizado causa o florescimento quando apenas o ápice caulinar é resfriado A vernalização resulta na aquisição da competência do meristema para submeterse à transição floral No entanto a competência para florescer não assegura que o florescimento vá ocorrer uma exigência de um fotoperíodo também é necessária