As plantas desenvolveram sistemas de transporte para movimentar água, sais minerais e compostos orgânicos por toda a planta. O xilema transporta a seiva bruta contendo água e sais minerais das raízes para as folhas, enquanto o floema transporta a seiva elaborada contendo açúcares e outros compostos das folhas para os demais tecidos. A ascensão da seiva ocorre pela tensão criada pela transpiração nas folhas ou pela pressão gerada nas raízes.

1. Margarida Barbosa Teixeira O TRANSPORTE NAS PLANTAS

2. Necessidade do sistema de transporte As plantas sintetizam compostos orgânicos ao nível das folhas necessitam de um sistema que assegure o transporte de água e sais minerais desde as raízes até às folhas. Posteriormente, há necessidade de distribuir os compostos orgânicos produzidos até aos restantes tecidos vegetais. necessitam de um sistema que assegure o transporte de compostos orgânicos por toda a planta.

3. Evolução das plantas A maior parte das plantas possui sistema de transporte

4. Evolução das plantas A maior parte das plantas possui sistema de transporte As plantas vasculares desenvolveram um sistema condutor formado por dois tipos de vasos: o xilema que transporta essencialmente água (99%) e iões minerais (nitratos, sulfatos, fosfatos, potássio, sódio, cloro....) - seiva bruta . o floema que transporta água (80%) e compostos orgânicos - seiva elaborada.

5. Evolução das plantas A maior parte das plantas possui sistema de transporte Translocação Movimento de solutos orgânicos e de solutos inorgânicos no interior das plantas através de tecidos condutores (xilema e floema).

6. Xilema, lenho ou tecido traqueano Vaso especializado no transporte da água e dos iões minerais que constituem a seiva xilémica ou seiva bruta. Os elementos condutores mais importantes são os vasos xilémicos: cada vaso xilémico é formado por células mortas colocadas topo a topo, cujas paredes transversais desapareceram; as paredes laterais apresentam espessamentos de lenhina com aspectos diferentes.

7. Xilema, lenho ou tecido traqueano

8. Floema, líber ou tecido crivoso Vaso especializado no transporte de água e compostos orgânicos, fundamentalmente sacarose (também contém, aminoácidos, nucleótidos, hormonas, ...), que constituem a seiva floémica ou seiva elaborada . Os elementos condutores são os tubos crivosos, estes são : formados por células crivosas, vivas, alongadas colocadas topo a topo; as paredes transversais, com orifícios, constituem as placas crivosas. Os tubos crivosos são rodeados por células de companhia (vivas).

9. Localização dos tecidos condutores

10. Entrada de água e solutos minerais para a raíz A maior parte da água e de solutos necessários à planta são absorvidos pela epiderme e, particularmente, pelos pêlos radiculares. Os pêlos radiculares – extensões das células da epiderme da raiz - tornam a área de absorção da raiz muito grande. O meio intracelular das células da raiz é hipertónico relativamente à solução do solo.

11. Entrada de água e solutos minerais para a raíz

12. Entrada de água e solutos minerais para a raíz Através de um transporte célula a célula , a água e os solutos atingirão os tecidos vasculares.

13. Como ascende a água na planta? Partindo da impossibilidade de o líquido ascender, que tipo de acção deve ser exercida, sobre o líquido (de sucção = aspiração, ou de pressão = empurrão), em cada um dos locais ( A e B )? Esta situação permite compreender o fundamento de duas hipóteses para explicar o movimento da seiva bruta: A hipótese da tensão-coesão-adesão (as folhas “sugam” ou “aspiram” a seiva bruta contida no xilema). A hipótese da pressão radicular (a raíz “pressiona” ou “empurra” a seiva bruta para cima).

14. Transporte no Xilema Hipótese da pressão radicular A acumulação de iões nas células radiculares (por transporte activo), faz com que a concentração de solutos aumente (as células tornam-se hipertónicas) a água entra na raiz por osmose. A acumulação de água na raiz provoca uma pressão na raiz – pressão radicular - que força a água a subir impele a seiva xilémica a subir A hipótese da pressão radicular postula que existe uma pressão formada na raiz (pressão radicular) que impele a seiva bruta para cima.

15. Transporte no Xilema Hipótese da pressão radicular Nestes casos a pressão radicular é suficientemente elevada, permitindo que a água ascenda e seja libertada quer pelas folhas quer pelo caule seccionado. A hipótese da pressão radicular é suportada pela observação de fenómenos de gutação e de exsudação Gutação Exsudação

16. Transporte no Xilema Hipótese da pressão radicular A figura representa um procedimento experimental em que é seccionado o caule da planta do género Coleus acima da raiz. A pressão radicular faz subir a seiva xilémica no tubo.

17. Transporte no Xilema Hipótese da pressão radicular A pressão radicular medida em várias plantas não é suficientemente grande para elevar a água até ao ponto mais alto de uma árvore grande; A maioria das plantas não apresenta gutação nem exsudação; As plantas das zonas temperadas não apresentam exsudação nos planos de corte, efectuando até, por vezes, absorção de água; Existem determinadas plantas (algumas Gimnospérmicas, denominadas Coníferas) que possuem uma pressão radicular nula. A hipótese da pressão radicular não é suficiente para explicar a subida da seiva xilémica em numerosas espécies vegetais, especialmente nas de grande porte.

18. Transporte no xilema Hipótese da tensão-coesão-adesão A molécula de água é um dipólo.  Formação de pontes de hidrogénio entre as moléculas de água.  Elevada coesão molecular. Elevada adesão às paredes dos vasos xilémicos.  Coluna contínua de água no xilema entre as folhas e a raiz.

19. Transporte no xilema Hipótese da tensão-coesão-adesão Por diminuição do potencial de água nas células clorofilinas do mesófilo, a concentração do soluto nessas células aumenta, aumentando assim a pressão osmótica. As células do mesófilo ficam hipertónicas em relação ao xilema. Nas células do mesófilo cria-se uma pressão negativa (força de sucção) a que se dá o nome de tensão . Novas moléculas de água passam do tecido vascular (xilema) para as células do mesófilo. Quando as células do mesófilo da folha perdem água por transpiração:

20. Transporte no xilema Hipótese da tensão-coesão-adesão A ascensão de água no caule cria um défice de água no xilema da raiz, fazendo com que : a água passe das células da raiz para o xilema da raiz, as células da raiz fiquem hipertónicas (reduzido potencial hídrico), relativamente à solução do solo, ocorra um fluxo de água do solo (onde o potencial de água é elevado) para o interior das células da raiz. Quando as células do mesófilo da folha perdem água por transpiração:

21. Transporte no xilema Hipótese da tensão-coesão-adesão Devido a forças de coesão e de adesão , as moléculas de água mantêm-se unidas umas às outras, formando uma coluna contínua e aderindo às paredes dos vasos xilémicos. Quando as células do mesófilo da folha perdem água por transpiração: O movimento de moléculas de água no mesófilo da folha faz mover toda a coluna hídrica e, quanto mais rápida for a transpiração ao nível das folhas, mais rápida se torna a ascensão da seiva xilémica ao longo do caule.

22. Transporte no xilema Hipótese da tensão-coesão-adesão Quando as células do mesófilo da folha perdem água por transpiração: A saída de água pelas folhas (transpiração) causa uma tensão na parte superior da planta, o que provoca a ascensão de água . As moléculas de água tendem a ligar-se umas às outras , por pontes de hidrogénio – força de coesão . As moléculas de água têm ainda a capacidade de aderir a outras substâncias constituintes das paredes do xilema – adesão .

23. Transporte no xilema Hipótese da tensão-coesão-adesão Relação entre a transpiração e a absorção radicular A teoria da tensão-coesão-adesão explica a absorção radicular e a ascensão da seiva xilémica desde a raiz até às folhas com base na existência de uma transpiração estomática ao nível das folhas.

24. Controlo da transpiração Mecanismo de abertura e fecho dos estomas As plantas possuem estruturas – estomas – que permitem o controlo da transpiração e da quantidade de gases absorvidos e libertados (trocas gasosas).

25. Controlo da transpiração Mecanismo de abertura e fecho dos estomas Quando a célula-guarda está turgida, a água exerce pressão sobre a parede celular, pressão de turgescência. Como a parte da parede celular encostada às células vizinhas é menos espessa do que a que delimita o ostíolo, deforma-se mais facilmente, provocando a abertura do estoma. Se as células guarda perdem água, a pressão de turgescência diminui e o estoma retoma a sua forma original, aproximando-se as células guarda e, em consequência, o ostíolo fecha.

26. Controlo da transpiração Mecanismo de abertura e fecho dos estomas

27. Controlo da transpiração Mecanismo de abertura e fecho dos estomas A enzima fosforilase: em condições alcalinas catalisa a hidrólise do amido (glícido insolúvel) em glicose (glícido solúvel) a célula-guarda fica hipertónica; a entrada de água torna-a túrgida O estoma abre em condições ácidas a fosforilase fica inactiva a concentração de glicose baixa a célula-guarda fica hipotónica a perda de água torna-a plasmolisada O estoma fecha Luz, pH, CO2 e a concentração de iões regulam a turgescência das células-guarda e consequentemente a abertura/fecho dos estomas. A entrada de iões K+ (por transporte activo) nas células guarda, torna-as hipertónicas o que conduz à entrada de água, as células-guarda ficam túrgidas O estoma abre

28. Controlo da transpiração Mecanismo de abertura e fecho dos estomas Luz, pH, CO2 e a concentração de iões regulam a turgescência das células-guarda e consequentemente a abertura/fecho dos estomas.

29. Transporte no Floema Hipótese do fluxo de massa A hipótese da pressão radicular postula que o transporte no floema ocorre devido à existência de um gradiente de concentração de sacarose entre uma fonte onde a sacarose é produzida e um local de consumo ou de reserva . A glicose elaborada nos órgãos fotossintéticos é polimerizada em sacarose; A sacarose passa, por transporte activo, para o floema; (as células companheiras produzem ATP)

30. Transporte no Floema Hipótese do fluxo de massa A sacarose passa, por transporte activo, para o floema; Aumenta a pressão osmótica nas células crivosas, ficando superior à das células envolventes (incluindo as células do xilema); A água desloca-se do xilema para as células vizinhas e destas para as células crivosas; Aumenta a pressão de turgescência nas células crivosas; A seiva atravessa as placas crivosas, passando para as células seguintes (sempre das células com maior pressão osmótica para as células de menor pressão osmótica);

31. Transporte no Floema Hipótese do fluxo de massa A sacarose passa para as células de consumo ou de reserva, possivelmente por transporte activo; Ao diminuir a pressão osmótica nas células crivosas, a água sai das células crivosas, por osmose, para as células vizinhas; Nos órgãos de consumo ou de reserva a sacarose é geralmente convertida em glicose, que pode ser utilizada na respiração ou na construção de novos compostos ou então polimerizar-se em amido, que fica em reserva.

32. Transporte no Floema Hipótese do fluxo de massa À medida que se alimentam, parte da seiva é libertada pelo ânus. Se, quando o afídeo se está a alimentar, se cortar o estilete, verifica-se que a seiva floémica continua a sair durante alguns dias. A seiva floémica encontra-se, nos tubos crivosos, a grande pressão . Os afídeos ou pulgões são insectos que se alimentam de seiva floémica. Introduzem as peças bocais pontiagudas até ao floema, extraindo grande quantidade de substâncias orgânicas.

33. Transporte no Floema Hipótese do fluxo de massa Experimentalmente foi retirado um anel completo à volta de uma árvore. Ao fim de algum tempo apareceu uma tumescência acima do corte. Passadas algumas semanas a árvore morreu. Ao retirar o anel foi retirado o floema, mantendo-se o xilema (mais interno). A seiva floémica ficou retida na tumescência não permitindo que as células da raiz obtivessem alimento. O movimento da seiva floémica faz-se sob pressão.

34. Transporte nas plantas - Síntese