Fisiologia Vegetal

Universidade Federal da Paraíba\nUniversidade Aberta do Brasil\nUFPB VIRTUAL\nCOORDENAÇÃO DO CURSO DE LICENCIATURA EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS À DISTÂNCIA\nCaixa Postal 5046– Campus Universitário - 58.051-900 - João Pessoa\nFone: 3216-7781 e 8832-6059\nHome-page: portal.virtual.ufpb.br/biologia\n\nUFPB\nReitor\nRómulo Soares Polari\n\nPró-Reitor de Graduação\nValdir Barbosa Bezerra\n\nUFPB Virtual\nCoordenador\nLúdicio dos Anjos Formiga Cabral\n\nCentro de Ciências Exatas e da Natureza\nDiretor\nAntônio José Criação Duarte\n\nDepartamento de Sistemática e Ecologia\nChefe\nJuraci Alves de Melo\n\nCurso de Licenciatura em Ciências Biológicas à Distância\nCoordenador\nRafael Angel Torquemada Guerra\n\nCoordenação de Tutoria\nLucilene Gomes da Silva Medeiros\n\nCoordenação Pedagógica\nIsolda Ayres Viana Ramos\n\nCoordenação de Estágio\nPaulo César Geglio\n\nApoio de Designer Instrucional\nLuizângela da Fonseca Silva\n\nArtes, Design e Diagramação\nRomulo Jorge Barbosa da Silva\n\nApoio Áudio Visual\nEdgard Adelino Ruiz Sibrão\n\nIlustrações\nChristiane Rose de Castro Gusmão C 569 Cadernos Cb Virtual 5 / Rafael Angel Torquemada Guerra ... [Org.]-\nJoão Pessoa: Ed. Universitária, 2010.\n422p.: II.\nISBN: 978-85-7745-536-2\nEducação à Distância. 2. Biologia\nI. Guerra, Rafael Angel\nTorquemada Guerra.\nUFPB/BC\nCDU: 37.018.43\n\nEste material foi produzido pelo curso de Licenciatura em Ciências Biológicas à Distância da Universidade Federal da Paraíba. A reprodução do seu conteúdo está condicionada a autorização expressa da UFPB. Ciências Biológicas\nCadernos\nCB Virtual 5\n\nRafael Angel Torquemada Guerra (Org.)\nAna Carolina Luchiari\nClaudio Bezerra Santos\nLucilene Gomes da Silva Medeiros\nLuiz Carlos Serramo Lopez\nPaulo César Geglio\nSávio Torres de Farias\nZelma Glebya Maciel Quirino Fisiologia Vegetal\nProfª Zelma Gleya Maciel Quirino\n\nUNITADE 1\nRELAÇÕES HÍDRICAS E UTILIZAÇÃO DOS ELEMENTOS MINERAIS NOS VEGETAIS\n\n1. ÁGUA NOS VEGETAIS\n\nA vida organizou-se em ambiente aquático, e a água continua sendo o meio no qual se desenvolvem a maioria das atividades bioquímicas das células, essenciais para a vida. A água funciona como constituinte do protoplasma, como solvente e participa de várias reações, além de desempenhar um papel importante na manutenção do turgor, mantendo o equilíbrio intracelular.\n\nNos vegetais o conteúdo de água pode variar de 85 a 95% em células vivas (lembrando que os vegetais são formados por células mortas também), porém em sementes esse valor pode chegar a somente 5% do peso total, por questões metabólicas as quais serão discutidas na unidade 4.\n\nA água circula nos vegetais, de forma continua através do corpo da planta, desde os pelos radiculares à epidermis das folhas. As plantas absorvem e eliminam continuamente água, e essa troca se deve ao processo de liberação da forma como conhecido como transpiração. Esses processos (absorção e transpiração) são de grande interesse para a fisiologia pelo fator econômico, pois influenciam de maneira direta a água transpirada e o crescimento vegetal como um todo.\n\na \n\n:: FIQUE POR DENTRO!! ::\n\nAs células vegetais acumulam substâncias em seus vacúolos, então acabam absorvendo água por osmose, fazendo com que ocorra um aumento da pressão sobre a parede celular, chamada de pressão de turgor. Toda essa pressão ajuda a manter a célula rígida ou turgida.\n\nA continuidade da água no corpo do vegetal forma um complexo sistema conhecido como solo-água-planta. A descrição deste sistema será abordada a seguir, porém previamente serão descritos alguns conceitos necessários ao seu entendimento.\n\n1.1 PROPRIEDADES DA ÁGUA\n\nA água possui propriedades que permitem atuar como solvente e ser prontamente transportada ao longo do corpo da planta. Essas propriedades são resultantes principalmente da estrutura polar da molécula. Exemplos de três propriedades são: tensão-superficial, solvente, elevado calor específico.\n\nTensão e coesão - A molécula de água possui uma atração intermolecular resultando na formação de pontes de hidrogênio, propriedade conhecida como coesão (Figura 1). Como consequência desta força coesiva, a água acaba apresentando uma tensão superficial. A tensão da água é extremamente elevada quando comparada a outros líquidos, a exceção do mercúrio.\n363 Figura 1. Estrutura da molécula de água. Ligações de hidrogênio entre as moléculas de água (cinza-hidrogênio; preto-oxigênio). Linha pontilhada pontes de hidrogênio.\nFonte: http://pt.wikibooks.org/wiki/Bioqu%C3%ADmica/A%C3%A1gua,_solvente_da_Vida\n\n:: TA NA WEB!!! ::\n\nVídeo com estrutura da molécula de água. http://www.youtube.com/watch?v=5m10DszH8a4\nTexto sobre propriedades da água http://www.uenf.br/uenf/centros/cct/gambiental/ag_propriedades.html\n\n:: SAIBA MAIS... ::\n\nSAIBA MAIS http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/11054/solvente.swf\n\n:: FIQUE DE OLHO!! ::\n\nRELEMBRANDO\nCadernos CB – Virtual 2\nFísica para Ciências Biológicas - Unidade II\nFluidos - Tensão superficial\n364 1.2 POTENCIAL HÍDRICO\n\nA água, assim como demais substâncias, busca se locomover de locais com maior nível de energia para o de menor nível, obedecendo à tendência ao equilíbrio termodinâmico. A energia aqui referida é a capacidade de realizar trabalho, ou seja, o potencial químico da substância. No caso da água é chamado potencial hídrico, representado pela letra grega psi ψ + w (do inglês - water) (ψ w) pode ser definido como a energia necessária para realizar trabalho em uma molécula de 1 mol de água pura. Como o ψ w da água pura é zero, por padronização, este valor é extremamente elevado quando comparado ao de dentro da célula, os demais potenciais hídricos serão sempre inferiores, ou seja, possuirão valores negativos.\n\nNa planta a água encontra-se associada a outras substâncias e sofre influência de vários fatores, como: a gravidade e pressão. Tais fatores interferem na energia disponível ou potencial hídrico.\n\nO valor do potencial hídrico pode ser calculado como o somatório de quatro outros potenciais\n\nPotencial osmótico ψ s – representa o efeito de dissolução de solutos, devido à propriedade da água de se ligar a moléculas de soluto, e, uma de energia destas moléculas é também um potencial, e está relacionado às interações entre a água e outras substâncias.\n\nPotencial de pressão ou turgência ψ p – as modificações da pressão sempre foram consideradas na física, mas uma força sobre uma estrutura de célula, em plantas herbáceas tem grande importância na manutenção do hábito ereto.\n\nPotencial gravitacional ψ g – é ação do campo gravitacional sobre a energia livre da água. É insignificante dentro de raízes ou folhas, mas tem importância em árvores altas.\n\nPotencial matricial ψ m – devido à capacidade de substâncias sólidas ou insolúveis adsorverem moléculas de água, diminuindo assim a energia livre da água. Assim os sólidos ou substâncias insolúveis atraem as moléculas de água, e diminuem seu potencial hídrico. Normalmente é insignificante, a exceção das sementes em germinação.\n\nPotencial Hídrico é resultado do somatório:\n\nΨ W = Ψ S + Ψ P + Ψ G + Ψ M\n\nAs diferenças entre os potenciais hídricos entre dois sistemas é o que indica o sentido de translocação da água, sempre do maior para o de menor potencial. Seguindo este contexto com relação ao meio exterior e interno do vegetal, no qual água é transportada no sentido do maior para o de menor potencial, é formado o modelo que conhecemos como solo-planta-atmosfera (Figura 2). Figura 2. Representação da absorção de água ligada a transpiração. Seguindo valores crescentes de potenciais.\n\nΨ W - Atmósfera\n\nΨ W - folha\n\nΨ W - caule\n\nΨ W - raiz\n\nΨ W - solo\n\n:: ARREGACANDO AS MANGAS!! ::\n\nNA PRÁTICA\n\nhttp://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/17172/propriedadesdaagua.pdf\n\n:: HORA DE TRABALHAR!!! ::\n\nATIVIDADES\n\nhttp://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/10818/ciclodagua.swf\n\n1.2.1. ÁGUA NO SOLO\n\nVocê certamente se lembra de quando estava no ensino fundamental apreendendo sobre as funções das partes da planta: sua professora disse que a raiz era responsável também pela retirada da água no solo. Lembra-se? Agora vamos detalhar um pouco como isto acontece.\n\nA água utilizada pelo vegetal é proveniente do solo e penetra na planta através das raízes e para a manutenção da vida esta absorção deve ser de maneira constante.\n\nNo solo, a água da chuva penetra até o lençol freático. Uma parte da água infiltrada é retida e estocada nos poros do solo. A quantidade de água retida está relacionada com a composição do solo (tipo e tamanho dos poros). A capacidade de armazenamento de água no solo só após infiltração, ou seja, o conteúdo hídrico de um solo saturado é chamado de capacidade de campo (gramas de água retida por 100g de solo). :: FIQUE LIGADO!! ::\n\nA água proveniente da chuva também pode penetrar no vegetal através das células da epiderme foliar, porém esta quantidade é insignificante.\n\nExistem diferentes tipos de solos, porém os que apresentam maior teor de matéria orgânica e de colóides possuem maior capacidade de campo. Em contrapartida existem solos em ponto de murcha permanente, ou seja, nos quais o teor de água retido é baixíssimo.\n\nA planta só consegue retirar água do solo se seu potencial hídrico for abaixo do potencial do solo em contato. Algumas plantas têm capacidade de diminuir o seu potencial hídrico a níveis inferiores ao do solo, ativamente, fazendo com que a água penetre na planta. Por exemplo, à medida que a estação seca se inicia, a quantidade de água no solo vai diminuindo. Assim, a planta procura se adaptar para absorver mais água. Esta função vai estar relacionada diretamente com a quantidade de água perdida por transpiração, como será descrito a seguir.\n\n1.2.2 TRANSPORTE DE ÁGUA NO XILEMA\n\nInicialmente a água penetra nos pêlos radiculares, extensões epidérmicas das células da raiz, as quais aumentam a área de contato com o solo, para facilitar a absorção de água e sais minerais. Após a água ser absorvida por pêlos radiculares, se movimenta radialmente até o xilema, localizado na região no centro do estetos.\n\nExistem três caminhos possíveis: apoplasto (água se move entre as paredes e as membranas), simplasto (através dos plasmodesmos de células adjacentes, ou seja, penetrando à célula e circulo pelo citoplasma), e por autoras, a terceira via é transmembranar (por dentro das células passando pelo vacúolo) (Figura 3 - Banco de Imagens).\n\nIndependentemente da via inicial antes de alcançar o xilema, a água passa pela endoderme, sempre pela via simplasto, porque esta camada possui células com estrias de suberina, nas paredes radiais e transversais, conhecidas como estrias de Caspary. A suberina forma uma espécie de fita e impede a passagem de água via apoplasto. Em algumas células da endoderme existem também as células são denominadas de passagem.\n\nA penetração da água na raiz só é possível pela formação de um gradiente constituído pelo fluxo de água, o qual será sempre decrescente do solo ao xilema. Esse gradiente atua com a pressão negativa devido à transpiração de água pela folha. A água é transportada até as folhas por pressão da raiz, a qual é impulsionada pela folha, através da transpiração, formando uma coluna de água no vegetal.\nTodo esse transporte é estabelecido devido às características das células que compõem o xilema: traqueídes e elementos de vasos, como visto na disciplina Anatomia Vegetal. Ambas possuem paredes secundárias, com lignina, as quais facilitam a passagem de água.\n:: FIQUE DE OLHO!! ::\nRELEMBRANDO\nOs traqueídes são células alongadas e as pontuações são ao longo de toda a parede celular. Os elementos de vasos são mais curtos e possuem uma região na extremidade onde as pontuações se unem formando uma região denominada placa de perfuração. Essas regiões podem formar uma única placa simples, o que facilita a passagem de água de forma rápida, semelhante a um cano.\n\n1.2.3 TEORIA COESÃO-TENSÃO\nNo xilema a água é transportada por capilaridade. A teoria que tenta explicar o movimento da água no xilema é chamada tensão e coesão, descrita por Dixon (1914). De acordo com essa teoria, a evaporação da água causa a diminuição no potencial das folhas provocando a puxada para dentro das células da folha. Assim o xilema agora fica negativo e retira água das regiões onde os potenciais estão maiores. A teoria está fundamentada na afirmação feita no início, no que se refere à existência de uma coluna de água ao longo do corpo da planta.\nEm algumas plantas a interrupção da coluna de água, tenta impedir a formação de bolhas, porém se estas surgem os elementos traqueais não podem conduzir água. A membrana de pontuação procura isolar os possíveis bolhas existentes. Em coniferas, que vivem em regiões temperadas, a água no solo no inverno apresenta-se a forma líquida e a coluna é interrompida por uma membrana de pontuação bastante eficiente, chamada toro.\n\n:: FIQUE DE OLHO!! ::\nRELEMBRANDO\nCadernos CB - Virtual 4. Anatomia Vegetal - Unidade I - Célula Vegetal\n\n1.3 TRANSPIRAÇÃO\nA eliminação de água por evaporação causa a redução do potencial e do movimento da água através do xilema, como indicado anteriormente. A transpiração é um processo essencial na relação água-planta-atmosfera, como observa ao longo do texto. Esse processo ocorre em qualquer parte do corpo vegetal acima do solo.\n368