Transporte nas Plantas PDF

5.1 DISTRIBUIÇÃO DE MATÉRIA NAS PLANTAS Distribuição da matéria ― 5.1 Distribuição de matéria nas plantas ― 5.2 Transporte nos animais Distribuição da matéria Distribuição de matéria nas plantas Distribuição de matéria nas plantas avasculares e nas plantas vasculares ― A água e a l...

5.1 DISTRIBUIÇÃO DE MATÉRIA NAS PLANTAS Distribuição da matéria ― 5.1 Distribuição de matéria nas plantas ― 5.2 Transporte nos animais Distribuição da matéria Distribuição de matéria nas plantas Distribuição de matéria nas plantas avasculares e nas plantas vasculares ― A água e a luz são requisitos básicos, que podem limitar os seres fotossintéticos. ― A colonização do meio terreste pelas plantas permitiu captar mais energia luminosa, mas colocou problemas no acesso à água. ― As plantas mais primitivas como os musgos apresentam junto ao substrato, tecidos sem cloroplastos que são capazes de fixar e absorver a água. ― Estas plantas designam-se avasculares por não possuírem tecidos especializados no transporte de substâncias. ― Na sequência do processo evolutivo surgiram plantas de maiores dimensões com tecidos especializados. Castanheir Musgo Feto Pinheiro o (Briófita (Pteridóf (Pinófita (Magnolióf ) (avasculares e vasculares).) Fig. 1 - Principais grupos de plantas ita) ita) Distribuição da matéria Distribuição de matéria nas plantas Distribuição de matéria nas plantas avasculares e nas plantas vasculares ― Os sistemas de transporte das plantas são constituídos por redes de vasos condutores organizados em tecidos vasculares. ― Estas plantas designam-se de plantas vasculares. Seiva ― Existem dois tipos de fluidos que circulam nos tecidos condutores Seiva xilémica ― Seiva xilémica ou seiva bruta. floémica ― Seiva floémica ou seiva elaborada. ― O movimento da seiva floémica designa-se de translocação. Distribuição da matéria Distribuição de matéria nas plantas Seiva xilémica e seiva floémica Seiva xilémica Constituída por água Seiva (99%) com sais Seiva xilémica minerais dissolvidos. floémica Circula no xilema. Seiva floémica Solução aquosa açucarada com outras moléculas orgânicas. É translocada no floema. Fig. 2 – Seiva xilémica e floémica. Distribuição da matéria Distribuição de matéria nas plantas Tecidos vasculares ― Os tecidos vasculares, xilema e floema, apresentam vários tipos de células especializadas: ― Células especializadas no transporte de substâncias. ― Fibras: células, geralmente mortas, com paredes impregnadas de lenhina que conferem sustentação. ― Células parenquimatosas: células vivas e pouco diferenciadas. Fibras Células de floema Células de xilema Células parenquimat osas Fig. 3 - Tipos de células dos tecidos vasculares, observados aos MOC. Distribuição da matéria Distribuição de matéria nas plantas Tecidos vasculares - Xilema ― As células especializadas no transporte de substâncias do xilema são células mortas com parede lenhificadas e podem ser de dois tipos ― Traqueídos: células alongadas e pontiagudas nos extremos ― Vasos xilémicos: células largas, curtas e com paredes finas. Os topos das células estão destruídos permitindo a circulação da seiva xilémica V V X ― Ambos os tipos de células possuem pontuações X laterais na parede celular que permite a migração da T agua para células vizinhas. T Fig. 4 – Elementos funcionais do xilema: Distribuição da matéria VX – Vasos xilémicos; T - Traqueídos Distribuição de matéria nas plantas Tecidos vasculares - Floema ― As células especializadas na translocação da seiva floémica são os tubos crivosos e as células de companhia. ― São células vivas. T T ― O floema circula nos tubos crivosos que possuem C C P paredes transversais com poros – placas crivosas –C que permitem a passagem da seiva floémica. P C C ― As células de companhia estão ligadas aos tubos crivosos e permitem a passagem de substâncias de eC para os tubos crivosos. C C Fig. 5 – Elementos funcionais do floema: TC – Tubos crivosos; PC – Placas crivosas; CC – Células Distribuição da matéria de companhia. Distribuição de matéria nas plantas Tecidos vasculares ― Os vasos condutores são de baixo calibre e agrupam-se em feixes condutores. ― Os feixes condutores podem ser simples, se forem constituídos apenas por xilema ou floema, ou duplos, se estiverem presentes ambos os tipos de vasos condutores. Feixes duplos e colaterais no caule e nas folhas Feixes simples e alternos na raiz. Fig. 6 – Cortes transversais da folha, do caule e da raiz. Distribuição da matéria Distribuição de matéria nas plantas Absorção de agua e sais minerais pela raiz A Epiderme Córtex Endoderme ― A raiz é o órgão especializado na Cilindro central absorção de água e sais minerais. Pelos radiculares ― Existem 3 zonas distintas na raiz: epiderme, zona cortical ou córtex e Nas células da raiz, o cilindro central. meio é B hipertónico, ou seja, há maior ― A absorção de água na raiz ocorre por osmose. pressão A solução do osmótica. ― A raiz tem de se apresentar hipertónica em solo tem menor relação ao meio que a envolve. concentraçã o de iões. ― Os sais minerais, na sua maioria, entram na raiz por transporte ativo, garantindo a manutenção do gradiente osmótico. Fig. 7 – A – Corte transversal da raiz. Distribuição da matéria B – Absorção num pelo radicular. Distribuição de matéria nas plantas Absorção de agua e sais minerais pela raiz ― O movimento da água e sais minerais até ao xilema da raiz pode ocorrer de três formas diferentes: ― Via apoplástica: através das paredes e espaços intercelulares; ― Via simplástica: de célula em célula através de plasmodesmos; ― Via transmembranar: com entrada e saída de cada célula, atravessando a membrana plasmática. Via apoplástica Via Via simplástica transmembrana r Membran Plasmode a Vacúolo smo plasmáti Parede ca celular Fig. 8 – Transporte a curta distância em tecidos vegetais. Distribuição da matéria Distribuição de matéria nas plantas Epider Córt Cilindro Absorção de agua e sais minerais pela raiz me ex central Membra Via na apoplástic plasmát a ica Pelo da Endoderm raiz e Via Suberina simplástica Via apoplástic Via a simplástica Plasmodes mos Vasos de Fig. 9 – Vias de absorção de água e sais minerais na raiz, até xilema ao cilindro central. Distribuição da matéria Distribuição de matéria nas plantas Transporte de seiva xilémica ― Para explicar o transporte existem dois modelos: modelo da pressão radicular e modelo da adesão-coesão-tensão. Modelo da pressão radicular ― Na raiz, acumulam-se sais minerais no cilindro central, que cria um gradiente de concentração, que permite a entrada de água nos vasos xilémicos. ― Como não há saída de água, esta vai entrando e subindo no xilema em direção ao caule. ― Esta força gerada na raiz designa-se por pressão radicular. Distribuição da matéria Distribuição de matéria nas plantas Modelo da pressão radicular ― Existem 2 fenómenos que podem ser explicados pelo modelo da pressão radicular: Gutaçã Exsudação o caulinar A - Perda de água no B - Saída de seiva xilémica estado líquido nas quando o caule é cortado. margens Fig.das 10 –folhas. A – Gutação numa folha de morangueiro (Fragaria sp.). B – Exsudação caulinar em serralha (Sonchus oleraceus). Distribuição da matéria Distribuição de matéria nas plantas Modelo da pressão radicular ― Embora se pense que a pressão radicular ajuda na ascensão da seiva xilémica, na maioria da plantas este é um mecanismo secundário. ― As pressões geradas são insuficientes para superar a força gravitacional. ― Muitas plantas não apresentam pressão radicular – pinheiros, cedros e sequoias. ― A maioria das plantas não apresentam gutação ou exsudação. Fig. 11 – As árvores mais altas do mundo são as sequoias Distribuição da matéria (Sequoia sempervirens) e não exibem pressão Distribuição de matéria nas plantas Modelo da adesão-coesão-tensão ― Na base deste modelo está o facto de as moléculas de água serem moléculas polares. ― Esta características permite que as moléculas de água estabeleçam ligações ou pontes de hidrogénio entre si, gerando forças de coesão que agregam as moléculas de água, formando uma coluna de água contínua. C A B Fig. 12 – A – A água é uma molécula polar. B – As ligações de hidrogénio estabelecem-se entre polos opostos de duas moléculas de água. C – Cada molécula de água estabelece um máximo de quatro ligações de hidrogénio. ― Esta mesma propriedade permite que as moléculas de água se liguem com a celulose presente nos vasos xilémicos num fenómeno denominado por adesão. Distribuição da matéria  Distribuição de matéria nas plantas Modelo da adesão-coesão-tensão ― Este modelo pressupõe que o transporte de água a longas distâncias no xilema é impulsionado por gradientes de tensão (pressão negativa) gerados pela transpiração foliar. ― Esta tensão é transmitida desde as folhas até à raízes através da coluna de água contínua existente no xilema. ❸ Como as células do ― A saída de agua do mesófilo foliar torna-o hipertónico relativamente ao xilema, ❶ Transpiração mesófilolevando à ficam com O vaporsaída de água do xilema para o mesófilo. de água elevada pressão (pontos azuis da osmótica (e potencial figura) difunde-se a hídrico inferior) devido partir dos espaços ❷ ❸ à transpiração, a água húmidos da folha para do mesófilo foliar vai o ar atmosférico mais ser reposta por água seco, através dos ❷ A transpiração do xilema, por estomas. obriga à saída de água osmose. A tensão das células do ❶ criada faz ascender mesófilo. toda a coluna hídrica Fig. 13 – Transpiração foliar e a consequente tensão que retira água dono xilema, por causa xilema. Distribuição da matéria das forças de coesão e Distribuição de matéria nas plantas Modelo da adesão-coesão-tensão ― A saída de água no mesófilo faz movimentar toda a coluna de água. ― Quanto mais rápida for a transpiração, maior a ascensão de água e mais fácil se torna a absorção na raiz. Fig. 14 – Ascensão da seiva no xilema, de acordo com o modelo da adesão-coesão-tensão. Distribuição da matéria Distribuição de matéria nas plantas Transporte da seiva floémica – modelo do fluxo de massa sob pressão ― Através da fotossíntese as plantas sintetizam glicose e outras produtos orgânicos indispensáveis à sua sobrevivência. ― É necessário que essas substâncias sejam disponibilizadas a todos os tecidos, o que é possível através da translocação da seiva elaborada através do floema. ― Este transporte é feito desde as fontes, órgãos fotossintéticos, até aos sumidouros, células em crescimento ou órgãos de reserva. ― O mecanismo para explicar esta translocação foi proposto por Ernst Münch. ― Segundo este modelo o movimento da seiva elaborada resulta de um gradiente de pressão entre a fonte e o sumidouro. ― Este movimento ocorre por etapas. Distribuição da matéria Distribuição de matéria nas plantas Transporte da seiva floémica – modelo do fluxo de massa sob pressão ❶ Carga do floema Os açúcares produzidos na fotossíntese (sacarose) passam para o tubo crivoso, por transporte ativo. O aumento da pressão osmótica leva à passagem da água do ❷ Fluxo de massa xilema para o floema. Junto à fonte, aumenta a pressão de turgescência, o que força a deslocação da seiva para locais com menor pressão osmótica. Fig. 15 – Transporte da seiva floémica, desde a fonte (folha) até ao sumidouro (neste caso, um fruto em desenvolvimento), segundo o modelo do fluxo de massa sob pressão. Distribuição da matéria Distribuição de matéria nas plantas Transporte da seiva floémica – modelo do fluxo de massa sob pressão ❸ Descarga do floema Ocorre a saída de sacarose para o sumidouro (um fruto em formação, por ❹ Com a diminuição da exemplo), por pressão osmótica, a transporte água ativo. regressa ao xilema. Fig. 15 – Transporte da seiva floémica, desde a fonte (folha) até ao sumidouro (neste caso, um fruto em desenvolvimento), segundo o modelo do fluxo de massa sob pressão. Distribuição da matéria Distribuição de matéria nas plantas Transporte da seiva floémica – modelo do fluxo de massa sob pressão Na fonte, os tubos crivosos recebem sacarose por Fonte (tecido transporte ativo, o que aumenta Xilem Floem a pressão osmótica e, por sua a clorofilino) a vez, leva à entrada de água a Sacar partir do ose xilema, resultando num aumento da pressão de turgescência. Cria-se um fluxo de massa em direção ao sumidouro, que tem menor pressão de turgescência. Nos sumidouros, a sacarose é retirada do floema por Águ Sumidou transporte ativo, baixando a a ro pressão osmótica e de Fig. 16 – Translocação da seiva floémica, evidenciando as zonas de carga turgescência e levando a água a e descarga do floema bem como a relação entre este o regressar ao xilema. Distribuição da matéria Distribuição de matéria nas plantas Transporte da seiva floémica – modelo do fluxo de massa sob pressão ― Ainda assim existem alguns fenómenos que este modelo não consegue explicar tais como: ― A formação da pressão e energia necessária para que o fluxo ultrapasse os poros das placas crivosas em plantas altas; ― A existência de fluxo bidirecional numa única célula crivosa. Distribuição da matéria