O documento discute o papel fundamental da água na vida das plantas, incluindo sua importância para a pressão de turgor, transporte, fotossíntese e outros processos celulares. Explora também as propriedades químicas e físicas da água, como sua polaridade, pontes de hidrogênio, capacidade de solvente e papel na difusão e osmose.
1. Aula 3
Água e células vegetais
Profª Dra. Cleide Nascimento Campos
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
2. Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
3. Parede Celular
Permitem às células vegetais estabelecer grandes
pressões hidrostáticas internas: pressões de
turgor.
Pressão de turgor é essencial: expansão celular,
abertura estomática, transporte no floema e vários
processos de transporte através de
membranas.
Pressão de turgor:
contribui para a rigidez e a estabilidade mecânica de
tecidos vegetais não lignificados.
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
4. A célula vegetal é um osmômetro
Parede
celular
porosa
Vacúolo com
suco celular
Água
destilada
=
Célula
túrgida
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
5. Vida organizou-se no ambiente aquático.
Água
Água: Meio onde ocorre a maioria das reações bioquímicas da célula VIDA
Protoplasto, solvente, reações, manutenção do turgor, equilíbrio intracelular.
Conteúdo nos vegetais: 85 a 90% nas células vivas.
Conteúdo nas sementes: 5% do peso total
Circula livremente, absorvida continuamente e liberada pela transpiração.
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
6. A água desempenha um papel fundamental na vida da planta.
Água
Fotossíntese: Entra CO2 e sai água.
Evitar Dessecação Entra água pelas raízes e é transportada pelo
corpo da planta.
Desequilíbrios = déficit hídrico e funcionamento ineficiente.
Desafio: equilibrar a absorção, o transporte, e a perda de água.
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
7. Pressão de Turgor
Paredes
Celulares
• Enormes pressões hidrostáticas internas.
Absorvida
• Expansão celular
• Abertura estomática
• Transporte no floema
• Transporte através de membranas.
• Rigidez e estabilidade mecânica
de tecidos vegetais não lignificados.
Estresse
Hídrico
• Perda de turgor
• Desidratação intensa
• Morte
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
8. Pressão exercida pelos fluidos contra a parede celular.
Alta pressão de turgor Baixa pressão de turgor
Estado túrgido Estado Flácido
Parede
Celular
Parede
Celular
Pressão de Turgor
Vacúolo
dilatado
Vacúolo
encolhido
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
9. A água na vida das plantas
A água é o recurso mais abundante e, frequentemente o mais limitante.
A prática da irrigação de culturas reflete o fato de que a água é um recurso chave que limita
a produtividade agrícola.
A disponibilidade de água limita a produtividade de ecossistemas naturais.
(Sousa et al., 2010)
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
10. Transpiração
97% da água
Absorvida pelas raízes
Transportada na planta
Evaporada nas folhas
2% crescimento
1% metabolismo
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
11. Intercâmbio da água
Fotossíntese
Perda de
água
Difusão: entrada
de CO2
Transpiração
400H2O/CO2
desempenha
papel-chave
Este intercâmbio
desfavorável teve
grande influência
na evolução da
forma e função da
planta e explica
por que a água
um na
fisiologia vegetal.
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
12. Estrutura e propriedades da água
A distribuição assimétrica de cargas torna a
água uma molécula polar.
A água é uma molécula que forma pontes
de hidrogênio.
Forte atração mútua entre moléculas de
água adjacentes e entre moléculas de água e
algumas moléculas.
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
13. Polaridade da água
A polaridade das moléculas de
água gera as ligações de
hidrogênio entre as moléculas
de água e entre a água e outras
moléculas (com N e O).
Energias das ligações
Forças de van der Waals: 4 kJ/mol
Ligação de Hidrogênio: 20 kJ/mol
Ligações iônica e covalente: 160 a 400 kJ/mol
A duração de uma ligação de
hidrogênio é de 1 a 20
picossegundos (1 ps = 10-12s).
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
14. Características da água
Solvente universal
Aumenta de volume e diminui a densidade
com o congelamento.
A água tem propriedades térmicas
características em relação ao seu tamanho.
Alto poder coesivo.
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
15. Propriedade de solvente
Solvente de largo espectro
-Dissolve a maior quantidade e variedade de substâncias
do que qualquer outro solvente conhecido.
-Natureza polar e pequeno tamanho.
-Bom solvente para substâncias iônicas e para moléculas que contêm resíduos polares
como -OH ou – NH2 comumente encontradas em açúcares e proteínas.
-Quimicamente inerte Meio ideal para difusão e interações químicas de outras
substâncias.
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
16. Propriedade de solvente
Camada de solvatação: neutraliza cargas de
íons e moléculas, circundando-as.
Adsorção: água se liga fortemente às
superfícies dos coloides do solo.
Solo – Planta
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
17. Propriedades térmicas
Alto calor específico
- 4,18 J g-1 ºC-1
-Grande atração intermolecular.
-Ajuda a manter a temperatura das plantas mais ou menos
estável.
Alto ponto de ebulição e calor latente de vaporização
- 100°C e 44 kJ mol-1 a 25°C
- Grande atração intramolecular.
- Causa resfriamento das folhas pela transpiração.
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
18. Coesão
Moléculas de água altamente coesivas – Pontes de hidrogênio
- Na interface ar-água são atraídas pelas moléculas de água vizinhas por pontes de hidrogênio.
- Interação muito mais forte do que com qualquer fase gasosa adjacente.
- A configuração de menor energia é aquela que minimiza a área de superfície da interface ar-água.
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
19. Adesão
Relacionada a adesão
- Atração da água a uma fase solida.
- Parede celular, superfície de vidro.
- Pontes de hidrogênio.
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
20. Tensão Superficial
A energia necessária para aumentar a área de
superfície de uma interface gás-líquido.
A tensão superficial e a adesão nas superfícies de evaporação nas folhas geram as forças físicas que
puxam a água pelo sistema vascular das plantas.
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
21. Capilaridade
Coesão Adesão Tensão Superficial
Manutenção da continuidade de colunas de água no xilema das plantas.
Atração e repulsão onde se observa o contato dos líquidos com
um sólido fazendo com que esse líquido suba ou desça, conforme
molhe ou não a parede.
Fluxo de Massa
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
22. A água em pequenos capilares (vasos do xilema) pode
resistir a tensões mais negativas do que - 20 MPa.
Vasos menos espessos transportam a curtas distâncias.
Para transporte significativo em árvores mais altas o vaso de
xilema deve ser mais espesso.
Capilaridade
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
23. Resistência
Cavitação
-Expansão de bolhas de gás devido à tensão.
-Pode ter um efeito devastador
sobre o transporte de água ao longo do
xilema.
A água tem uma grande resistência à tensão.
-Força máxima por unidade de área que uma coluna
de água pode suportar antes de se romper.
-Evidente na capilaridade.
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
24. Difusão
Os processos celulares dependem do transporte de moléculas tanto para dentro como
para fora da célula.
-Movimento espontâneo de substâncias de regiões de concentração mais alta para regiões de
concentração mais baixa.
-Dominante nas células.
-A difusão é mais efetiva para curtas distâncias.
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34
25. Osmose
Difusão de água por meio de uma barreira seletivamente permeável.
-Membranas Vegetais são semipermeáveis.
-Concentração de solutos > dentro da célula do que na solução que a envolve água se
difundi para o interior da célula.
-Solutos são incapazes de se difundir para fora da célula.
-O volume disponível ao movimento do soluto é restringido pela membrana.
Plasmólise Equilíbrio Turgescência
Licensed to Zuleide Silva de Carvalho - zuleidescarvalho@gmail.com - 995.956.565-34