Curso de Ciências Biológicas - Noturno
Fisiologia do Metabolismo e Transporte em
Plantas
2013
Fisiologia do Metabolismo e Transporte em Plantas
• Professor responsável:
• Victor José Mendes Cardoso
•
(Depto. de Botânica – IB)
• Técnico:
• Monitor:
FISIOLOGIA VEGETAL
• ciência dos processos e funções que
descrevem um sistema vivo, da
célula ao indivíduo.
sistema
Exemplo de sistema...
EVAPORAÇÃO
PRECIPITAÇÃO
CALOR
LATENTE
RADIAÇÃO
SOLAR
seres vivos como sistemas abertos
E
E
Fisiologia e bioquímica
• Geralmente, estudos in vitro causam, em maior ou menor
grau, uma completa perda da “complexidade organizada”
característica do sistema.
• A arte de desenhar experimentos sensíveis em organismos
intactos, ou seja, retendo completamente sua "complexidade
organizada", continua sendo a base da biologia experimental.
• A descrição bioquímica ("molecular") dos elementos do
sistema é significativa quando a relação entre os elementos
desse sistema é estudada em paralelo, enquanto suas
características estão retidas.
•
(Mohr & Schopfer, Plant Physiology, Springer)
Fisiologia
sistemas vivos
sistemas vivos (aptidão)
mais “apta” para caçar
mais energia disponível
Que diferença faz, para a espécie,
se a serpente A ou B tiver mais sucesso?
Que diferença faz, para a vida,
se a espécie A ou B tiver mais sucesso?
mais chances de reprodução
mais descendentes
mais cópias dos seus genes para a próxima geração
sistemas vivos (auto-criação)
= componente ou unidade
rede de interações entre os componentes
Autopoiese = capacidade dos seres vivos de
produzirem a si próprios (Wikipedia).
Por que esse sistema “autopoiético” evolui?
sistemas vivos (semiótica*)
sistema vivo
decodificação
meio
Sinais
reação
*Semiótica = ciência geral dos signos (sinal, símbolo)
estudos de processos ou fenômenos biológicos
COMO ?
Fisiologia
POR QUE ?
Ecologia
HISTÓRIA EVOLUTIVA?
“O filme se repetiria? Até que ponto?
Biologia
fisiologia x ecofisiologia
organismo
DOMÍNIO MORFO-FISIOLÓGICO
DOMÍNIO DAS INTERAÇÕES
(organismo x meio)
meio
M
Quais as relações entre os domínios?
Como o domínio morfo-fisiológico influencia as reações do organismo ?
El-Hani, SN e Videira, AAP (org), 2000 (O que é Vida. Relume-Dumará, Rio de Janeiro)
Metabolismo  acoplamento de reações catabólicas e anabólicas
catabolismo
ADP
NADP
ATP
NADPH
anabolismo
(biossíntese)
classificação metabólica dos seres vivos
organismo
modalidade
fonte de ATP
fonte de NADPH
oxidação de comp.
oxidação de comp.
quimio
fonte de carbono
exemplos
bactérias denitrific.,
CO2
orgânicos
inorg.
luz
água
ferro e sulfo bact.
autotrófico
plantas superiores;
foto
CO2
bactérias fotossint.
oxidação de comp.
oxidação de
quimio
compostos orgânicos
orgânicos
animais
comp. org.
heterotrófico
oxidação de
foto
luz
bactérias não
compostos orgânicos
comp. org.
sulfúricas
El-Hani, SN e Videira, AAP (org), 2000 (O que é Vida. Relume-Dumará, Rio de Janeiro)
Energia
forma
reduzida
forma
oxidada
Energia
El-Hani, SN e Videira, AAP (org), 2000 (O que é Vida. Relume-Dumará, Rio de Janeiro)
A Fisiologia numa base termodinâmica
Fisiologia do Metabolismo e Transporte
Conteúdo programático
Processos
termofísicos
Característica
Fluxos de massa e energia
em nível macroscópico
Exemplos
Transporte de
água e minerais
Processos
quânticos
Processos disparados por um
único quantum de luz
Fotossíntese
Sistemas envolvidos
Células
Tecidos
Órgãos
Indivíduos
Membranas
Pigmentos
Estruturas sub-celulares
Ksenzhek e Volkov, 1998
Programa da disciplina (1)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
I.Teórico
1. Introdução: Sistemas vivos e relações de energia
- A planta como sistema dissipativo
- Energia e aspectos termodinâmicos da difusão o osmose
- Aspectos funcionais da célula vegetal
2. Relações hídricas em plantas
- Potencial químico da água
- Relações hídricas na célula
- Potencial da água e transporte no sistema solo – planta - atmosfera
- Mecanismos de absorção e transporte da água na planta
- Transpiração e mecanismos de controle
3. Nutrição e nutrientes minerais
- Sais minerais no solo
-.Nutrição e nutrientes minerais essenciais
-.Mecanismos de absorção e transporte iônico
-.Fixação do di-nitrogênio
4. Fotossíntese
- Luz e pigmentos vegetais
-.Fase fotoquímica e seus produtos
-.Vias metabólicas C-3, C-4 e MAC
-.Fotorrespiração
-.Influência de fatores bióticos e abióticos na fotossíntese
5. Transporte de solutos orgânicos
- Vias de transporte
- Mecanismos de carregamento, transporte e descarregamento no floema
Programa da disciplina (2)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
II. Prático
Permeabilidade de membranas
Difusão e osmose
Estimativa do potencial de água em tecidos vegetais
Avaliação do potencial de água no sistema solo-planta-atmosfera
Aspectos funcionais da raiz: pressão radicular
Transporte no xilema e floema
Transpiração
Absorção e acúmulo de íons
Nutrição e deficiência mineral
Pigmentos fotossintéticos e espectro de absorção
Demonstração da reação de Hill
Plantas C3, C4 e CAM
III. Método de ensino
- Aulas expositivas.
- Experimentos práticos.
- Estudos dirigidos.
Programa da disciplina (3)
•
•
•
IV. Bibliografia
•
•
•
•
KERBAUY, G.B.(Coord). Fisiologia Vegetal, 2ª Ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. 431p.
TAIZ, L.; ZEIGER, E. Fisiologia Vegetal, 4ª Ed. Porto Alegre: ArtMed, 2009. 819p.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
EPSTEIN, E.; BLOOM, A.J. Nutrição mineral de plantas: Princípios e perspectivas. Londrina: Editora Planta, 2006.
FERRI, M.G. Fisiologia Vegetal. vol. 1. São Paulo: EPU & EDUSP, 1985.
HALL, D.O.; RAO, K.K. Fotossíntese. São Paulo: EPU & EDUSP. 1980
LARCHER, W. Ecofisiologia vegetal. São Paulo: Rima Artes e Textos. 2000.
MARSCHNER, H. Mineral nutrition of higher plants. San Diego: Academic press. 1995.
MOHR, H.; SCHOPFER, P. Plant Physiology. Heidelberg: Springer. 1995. 629 p.
MORE, T.C. Research Experiences in Plant Physiology. Springer-Verlag, Berlin, 1974.
NOBEL, P.S. Physicochemcal and Environmental Plant Physiology. 2o. Ed. San Diego: Academic Press. 1999.
PRADO, R.M. Nutrição de Plantas. São Paulo: Editora Unesp, 2008.
RAVEN, P.H.; EVERT, R.F.; EICHHORN, S.E. Biologia vegetal, 7ª Ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2007.
SALISBURY, F.B.; Ross, C.W. Plant Physiology. Belmont: Wadsworth Pub. Co., 1992.
SUTCLIFFE, J.I. As plantas e a água. São Paulo: EPU & EDUSP, 1980.
básica
complementar
Programa da disciplina (4)
•
V. Critério de avaliação da aprendizagem
•
A. Provas escritas
•
•
Provas escritas semanais (teoria/prática). As três piores notas são descartadas
Haverá provas em grupo (PG), aplicadas no dia da aula, e provas individuais (PI), aplicadas na aula
seguinte, mas tratando do tema anterior. As PG terão um número variável de questões, em geral não mais
do que cinco. As PI terão apenas uma questão.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
B. Outras avaliações
Escolher uma das seguintes opções:
- apresentação de seminário sobre tema atual, envolvendo a Botânica ou a Fisiologia Vegetal
- planejamento e desenvolvimento de um mini-projeto sobre tema dentro da Fisiologia Vegetal.
•
Cálculo da média:
( PGa.2)+( PIa.1,5) + (seminário ou projeto.1)/4,5
a:
dez notas válidas
roteiro de aulas
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
MARÇO
08 -Apresentação: programa, estruturação, avaliação, formação de
grupos.
Domínio da Fisiologia Vegetal. Fisiologia do Metabolismo e
Transporte
15 - Aspectos funcionais da célula: membrana e parede.
Investigações sobre a natureza da membrana
PG 1
22 - PI1
Conceitos básicos termodinâmicos.
Entropia, sistemas dissipativos e organização.
Osmose e pressão osmótica
PG 2
ABRIL
05 - PI2
As plantas e a água
Relações hídricas em nível celular: conceito de potencial da água
Métodos de avaliação do potencial de água em tecidos vegetais
PG 3
12 - PI3
Potencial hídrico e o movimento da água no sistema solo-plantaatmosfera
PG 4
19 - PI4
Mecanismos de absorção e transporte de água no xilema
PG 5
26 - PI5
Estômatos e transpiração
PG 6
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
MAIO
03 - PI6
Nutrição e nutrientes minerais
PG 7
10 - PI7
Mecanismos de absorção iônica
PG 8
17 - PI8
Luz e pigmentos
Extração de pigmentos fotossintéticos
PG 9
24 - PI9
Fotoquímica da fotossíntese
Reação de Hill
PG 10
JUNHO
07 - PI10
Assimilação do carbono
Fotorrespiração
Plantas C-3, C-4 e MAC
PG 11
14 - PI11
Mecanismos de transporte no floema
PG 12
21 - PI12
Fixação e metabolismo do nitrogênio
PG 13
28 - PI13
Apresentação dos seminários, projetos e/ou vídeos
JULHO
05 - outras atividades
MARÇO
08
15
22
ABRIL
05
12
19
26
Apresentação: programa, estruturação, avaliação, formação de grupos.
Domínio da Fisiologia Vegetal. Fisiologia do Metabolismo e Transporte
Aspectos funcionais da célula: membrana e parede.
Investigações sobre a natureza da membrana
PG 1
PI1
Conceitos básicos termodinâmicos.
Entropia, sistemas dissipativos e organização.
Osmose e pressão osmótica
PG 2
PI2
As plantas e a água
Relações hídricas em nível celular: conceito de potencial da água
Métodos de avaliação do potencial de água em tecidos vegetais
PG 3
PI3
Potencial hídrico e o movimento da água no sistema solo-planta-atmosfera
PG 4
PI4
Mecanismos de absorção e transporte de água no xilema
PG 5
PI5
Estômatos e transpiração
PG 6
MAIO
03
10
17
24
JUNHO
07
14
21
28
PI6
Nutrição e nutrientes minerais
PG 7
PI7
Mecanismos de absorção iônica
PG 8
PI8
Luz e pigmentos
Extração de pigmentos fotossintéticos
PG 9
PI9
Fotoquímica da fotossíntese
Reação de Hill
PG 10
PI10
Assimilação do carbono
Fotorrespiração
Plantas C-3, C-4 e MAC
PG 11
PI11
Mecanismos de transporte no floema
PG 12
PI12
Fixação e metabolismo do nitrogênio
PG 13
PI13
Apresentação dos seminários, projetos e/ou vídeos
JULHO
05
outras atividades
• A Ciência... em essência
•
•
Baseado em Felipe A. P. L. Costa (*) La Insignia. Brasil, abril de 2006.
• Sem perguntas, dúvidas e questionamentos não há ciência.
• Por isso, a vida acadêmica deve (ou deveria) ser pautada pela
efervescência de perguntas.