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O TRANSPORTE NAS PLANTAS

          Margarida Barbosa Teixeira
Necessidade do sistema de transporte
2



        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.
Evolução das plantas
    A maior parte das plantas possui sistema de transporte
3
Evolução das plantas
    A maior parte das plantas possui sistema de transporte
4



     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.
Evolução das plantas
    A maior parte das plantas possui sistema de transporte
5




                                           Translocação
                                  Movimento de solutos
                                  orgânicos e de solutos
                                  inorgânicos no interior das
                                  plantas através de tecidos
                                  condutores (xilema e floema).
Xilema, lenho ou tecido traqueano
6


       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.
Xilema, lenho ou tecido traqueano
7
Floema, líber ou tecido crivoso
8


       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).
Localização dos tecidos condutores
9
Entrada de água e solutos minerais para a raíz
10


    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.
Entrada de água e solutos minerais para a raíz
11
Entrada de água e solutos minerais para a raíz
12




     Através de um transporte
     célula a célula, a água e os
     solutos atingirão os tecidos
     vasculares.
Como ascende a água na planta?
13


     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).
Transporte no Xilema
     Hipótese da pressão radicular
14




        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.
Transporte no Xilema
     Hipótese da pressão radicular
15




                       Gutação                 Exsudação

     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
Transporte no Xilema
     Hipótese da pressão radicular
16




     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.
Transporte no Xilema
     Hipótese da pressão radicular
17




        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.
Transporte no xilema
         Hipótese da tensão-coesão-adesão
18




        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.
Transporte no xilema
     Hipótese da tensão-coesão-adesão
19


Quando as células do mesófilo da folha perdem água por transpiração:
                               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.
Transporte no xilema
     Hipótese da tensão-coesão-adesão
20



Quando as células do mesófilo da folha perdem água por transpiração:




     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.

     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.
Transporte no xilema
     Hipótese da tensão-coesão-adesão
21


Quando as células do mesófilo da folha perdem água por transpiração:




     A ascensão de água no caule cria um défice de água no xilema da raiz,
     fazendo com que:
      o   a água passe das células da raiz para o xilema da raiz,
      o   as células da raiz fiquem hipertónicas (reduzido potencial hídrico),
          relativamente à solução do solo,
      o   ocorra um fluxo de água do solo (onde o potencial de água é elevado)
          para o interior das células da raiz.
Transporte no xilema
      Hipótese da tensão-coesão-adesão
22



    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.
Transporte no xilema
     Hipótese da tensão-coesão-adesão
23


      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.
Controlo da transpiração
     Mecanismo de abertura e fecho dos estomas
24




     As plantas possuem estruturas – estomas – que permitem o controlo da
     transpiração e da quantidade de gases absorvidos e libertados
     (trocas gasosas).
Controlo da transpiração
     Mecanismo de abertura e fecho dos estomas
25

                   Quando as células-guarda estão turgidas, 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.
Controlo da transpiração
     Mecanismo de abertura e fecho dos estomas
26
Controlo da transpiração
         Mecanismo de abertura e fecho dos estomas
27

 Luz, pH, CO2 e a concentração de iões regulam a turgescência das
 células-guarda e consequentemente a abertura/fecho dos estomas.
        A enzima fosforilase:

         o   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

         o   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

        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
Controlo da transpiração
     Mecanismo de abertura e fecho dos estomas
28

 Luz, pH, CO2 e a concentração de iões regulam a turgescência das
 células-guarda e consequentemente a abertura/fecho dos estomas.
Transporte no Floema
      Hipótese do fluxo de massa
29


     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)
Transporte no Floema
     Hipótese do fluxo de massa
30


        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);
Transporte no Floema
         Hipótese do fluxo de massa
31



        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.
Transporte no Floema
     Hipótese do fluxo de massa
32



     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.




    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.
Transporte no Floema
     Hipótese do fluxo de massa
33


        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.
Transporte nas plantas - Síntese
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  • 1. O TRANSPORTE NAS PLANTAS Margarida Barbosa Teixeira
  • 2. Necessidade do sistema de transporte 2  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 3
  • 4. Evolução das plantas A maior parte das plantas possui sistema de transporte 4 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 5 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 6  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 7
  • 8. Floema, líber ou tecido crivoso 8  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).
  • 10. Entrada de água e solutos minerais para a raíz 10  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 11
  • 12. Entrada de água e solutos minerais para a raíz 12 Através de um transporte célula a célula, a água e os solutos atingirão os tecidos vasculares.
  • 13. Como ascende a água na planta? 13 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 14  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 15 Gutação Exsudação 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
  • 16. Transporte no Xilema Hipótese da pressão radicular 16 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 17  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 18  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 19 Quando as células do mesófilo da folha perdem água por transpiração:  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.
  • 20. Transporte no xilema Hipótese da tensão-coesão-adesão 20 Quando as células do mesófilo da folha perdem água por transpiração: 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. 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.
  • 21. Transporte no xilema Hipótese da tensão-coesão-adesão 21 Quando as células do mesófilo da folha perdem água por transpiração: A ascensão de água no caule cria um défice de água no xilema da raiz, fazendo com que: o a água passe das células da raiz para o xilema da raiz, o as células da raiz fiquem hipertónicas (reduzido potencial hídrico), relativamente à solução do solo, o ocorra um fluxo de água do solo (onde o potencial de água é elevado) para o interior das células da raiz.
  • 22. Transporte no xilema Hipótese da tensão-coesão-adesão 22  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 23 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 24 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 25  Quando as células-guarda estão turgidas, 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 26
  • 27. Controlo da transpiração Mecanismo de abertura e fecho dos estomas 27 Luz, pH, CO2 e a concentração de iões regulam a turgescência das células-guarda e consequentemente a abertura/fecho dos estomas.  A enzima fosforilase: o 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 o 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  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 28 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 29 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 30  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 31  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 32 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.  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.
  • 33. Transporte no Floema Hipótese do fluxo de massa 33  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 34