Plantas - diversidade
Objetivos da aula:
• Origem das plantas
• Ciclo de vida
• Corpo da planta
• Germinação
• A célula vegetal
• Tecidos vegetais
Bibliografia:
Raven, P.H., Biologia Vegetal
300 000 espécies de plantas
Algas
verdes
(700*)
Briófita
(450*)
Licófit
a
Pteridofita
Angiospermas
235 000 espécies
(130*)
Gymnospermas
*milhões de anos
Ancestral
• Evolução no Reino Plantae
• Todos descendem de uma alga verde
ancestral (da Ordem Charales)
• As Angiospermas dominam a face da
terra há mais de 100 milhões de anos
O que tem em comum?
• Plano arquitetônico
• Metabolismo básico
Elementos em comum:
o Fotoautotróficos
o Imóveis – devem crescer em direção às suas necessidades
essenciais.
o Desenvolveram mecanismos capazes de evitar a dessecação.
o Estruturalmente reforçados para crescerem.
o Desenvolveram mecanismos de transporte capazes de levar os
produtos da fotossíntese para partes não fotossintetizantes e
água e sais minerais para os locais onde ocorre a fotossíntese.
Reprodução:
Tipo de ciclo de vida de todas as espécies do reino Plantae:
alternância de gerações heteromórficas
redução do gametófito nas plantas
algas filamentosas
briófitas psilotófitas pteridófitas
gimnospermas
angiospermas
independência da água
na fecundação
2n
Ciclo de vida:
esporângeo
células
esporogênicas
alternância de
gerações
heteromórficas
gametófito
masculino
geração predominante:
gametofítica
Ciclo de vida de uma
Bryophyta
esporos
gametófito
feminino
n
geração
esporofítica
Ciclo de vida:
alternância de
gerações
heteromórficas
geração predominante:
esporofítica
Ciclo de vida de uma
Pteridophyta
geração
gametofítica
2n
n
Em angiospermas: a fase
gametofítica é
extremamente reduzida
(microscópica)
antera
gametogênese
esporogênese
saco polínico
(esporângeo)
célula
esporogênica
esporângeo (nucelo)
célula esporogênica
MEIOSE
tegumentos
4 micrósporos
micrósporo
célula
geradora
(gameta)
MITOSE
(nos esporos)
gametófito
masculino
imaturo
(pólem)
célula
do tubo
4 megásporos
antípodas
núcleos polares
oosfera (gameta)
sinérgides
gametófito
feminino
(saco
embrionário)
Ciclo de vida de uma Angiosperma
MEIOSE saco polínico
células
esporogênicas
(2n)
antera
célul
grãos de pólem
(microgametófito, n)
células
grão de pólem
estigma
esporogênicas megagametófito
células espermáticas
célula
(n)
ovário (2n)
do tubo
óvulo
MEIOSE
polínico
carpelo
esporófito
adulto
com flores
tubo
polínico
embrião
endosperma (3n)
alternância
de gerações
heteromórficas
semente
embrião
jóvem
(2n)
formação
de tubo
polínico
megagametófito, n
núcleos polares
fertilização
dupla
oosfera
antípo
Fertilização dupla
célula
geradora
célula
do
tubo
estigma
células espermáticas
estilete
núcleo da célula do tubo
tubo polínico
ovário
óvulo
endosperma
antípodas
núcleos
polares
zigoto
2n
oosfera
sinérgides
fecundação dupla
Nomenclatura:
Vegetais inferiores:
Angiospermas:
microesporângeo
megasporângeo
antera
nucelo
esporo (micrósporo/megásporo)
micrósporo/megásporo (todas heterosporadas)
gametófito masculino
gametófito feminino
pólem
saco embrionário
gameta masculino
gameta feminino (oosfera)
células espermáticas
oosfera
Em Angiospermas o desenvolvimento do gametófito e o início do
desenvolvimento do novo esporófito depende totalmente da geração
esporofítica anterior.
EMBRIOGÊNESE
(início do
desenvolvimetno do
esporófito)
Definidos:
•padrão axial
•padrão radial
•meristemas primários
•tecidos primários
TECIDOS PRIMÁRIOS:
Pd – protoderme
Pc – procâmbio
Gm – meristema fundamental
fase de globular
fase cordiforme
suspensor
zigoto
fase de torpedo
fase de bengala
embrião maduro
C – cotilédone (primeiras folhas)
A – eixo hipocótilo-radicular
SM – meristema apical do caule
RM – meristema apical da raiz
S - suspensor
[Yadegari et al, Fig.8A]
Formação da semente
fase de globular fase cordiforme
zigoto
folhas
feijão
epicótilo
fase de torpedo fase de bengala
embrião maduro
cotilédones
hipocótilo
• A formação do embrião é acompanhada
pelo desenvolvimento da semente.
• Existe um contínuo fluxo de nutrientes
da planta parental (esporófito).
• O crescimento do embrião é retardado
até a germinação, que é dependente de
fatores externos.
radícula
raízes
Maturação estrutural:
divisão, diferenciação e expansão celular
Maturação fisiológica:
alocação de substâncias de reserva, redução do metabolismo e desidratação
Emergência da Plântula
germinação
epígea
(a) feijão
(c) milho
Germinação:
(b) ervilha
raíz germinação
hipógea
• hidratação
• metabolização das substâncias
de reserva
• expansão e divisão celular
rápida às custas das
substâncias de reserva
meristema secundário
(gema lateral)
O corpo
da Planta
(esporófito)
pecíolo
meristema apical
primórdio foliar
flor
entrenó
ramo lateral
folha
nó
sistema caulinar
tecido vascular
sistema radicular
raíz
tecidos
heterotróficos
raíz secundária
raíz primária
FOI SEMPRE ASSIM??
esporófito
monocotiledônea
20 cm
Rhynia
rizoma com
rizóides
http://www.palaeobotany.org/
esporófitos
dicotiledônea
Células e tecidos vegetais
meristema apical do caule
multiplicação
celular
extensão
celular
crescimento
primário:
extensão do corpo
da planta
diferenciação
celular
diferenciação
celular
extensão
celular
meristema apical da raiz
multiplicação
celular
crescimento
secundário:
espessamento do
corpo da planta
Meristemas apicais
• envolvidos com a extensão do corpo da planta
• subdivididos em meristemas primários: protoderme, meristema fundamental e procâmbio
• estes meristemas primários darão origem aos tecidos primários da planta
pelo
1
4
protoderme1
2
3
meristema fundamental2
pró-cambio3
meristema apical4
coifa
meristema apical do caule
meristema apical da raiz
meristemas
apicais
protoderme
meristemas
primários
meristema fundamental
procâmbio
sistema de revestimento:
epiderme
tecidos
primários
sistema fundamental:
parênquima, colênquima,
esclerênquima
sistema vascular:
xilema e floema
Crescimento, morfogênese
e diferenciação
Tecidos primários: sistema de revestimento
• função geral: fornecer proteção mecânica às diferentes partes da planta
• grande variação tanto estrutural como funcional
• ex: células guarda, tricomas (absorção, secreção, reflexão de luz, defesa
para herbivoria)
pêlos radiculares
exemplos de células da epiderme
da parte aérea da planta
exemplos de células da epiderme
da parte subterrânea da planta
Células do parênquima:
Tecidos primários: sistema fundamental
• vivas na maturidade
• retém a capacidade de se dividir
• envolvidas na fotossíntese, armazenamento e secreção
Células do colênquima:
• vivas na maturidade
• retém a capacidade de se dividir – paredes primárias não lignificadas e irregularmente
espessadas
• envolvidas na sustentação de órgãos jovens em crescimento
Células do esclerênquima:
• freqüentemente não apresentam protoplasto na maturidade
• incapazes de se dividir, parede secundária espessa e lignificada
• envolvidas na sustentação de partes da planta que não mais se alongam
colênquima
esclerênquima
parênquima
Tecidos primários: sistema vascular
Xilema:
• tecido condutor de seiva bruta
• dois tipos de células principais:
traqueídes
elementos de vaso
• células mortas quando maduras
Tipos de
elementos
de vasos
placas de perfuração (não há parede
celular)
pontoações (não há parede celular
secundária)
Floema:
• tecido condutor de seiva elaborada
• dois tipos de células (elementos crivados):
células crivadas
elementos do tubo crivado
• células vivas quando maduras, mas sem várias organelas
Semelhanças e diferenças entre células animais e vegetais
Semelhanças:
• Células eucarióticas
• Várias organelas em comum
Diferenças:
• Presença de parede celular
rígida
• Presença de vacúolo(s)
• Presença de plastídeos
A Célula Vegetal
10
2
4
3
5
7
6
9
Membrana plasmática - funções:
-bicamada
de fosfolipídeos
Núcleo - funções:
-semipermeável
-Armazena
a informação
Mitocôndrias
- funções:
-mediar
oda
transporte
de - –
genética
célula
-Organelas
semi-autônomas
Retículo
endoplasmático
substâncias
para
dentro
fora
-Local
transcrição
de egenes
contémde
DNA,
RNA
e- funções:
ribossomas
funções:
Complexo
de Golgi
da
célula
ativos
-Sítio
de –respiração
dase células
-Rugoso
com
-Envolvidos
na- numerosos
síntese
excreção
Microtúbulos
funções:
-receber
e
transmitir
sinais
para
ribossomos
na
sua
superfície
de
polissacarídeos
não
-Coordenam
movimentos
dentro
Ribossomos
funções:
regulação
do- metabolismo
externa
–
secreção
de celular
proteínas
celulósicos
da célula danaparede
-Envolvidos
síntese
de
Plasmodesmas
funções:
celular
-Liso
– geralmente de forma
proteínas
-Protoplasmas
de células
Vacúolo
- funções:
-coordenar
a síntese
depela
tubular
–
responsável
-Abundantes
em
células
adjacentes
estão
interligados
-Envolvido
pelo
tonoplasto
microfibrilas
Cloroplasto
de
funções:
celulose
síntese
de
lipídeos
metabolicamente
ativas;
-Via
deda
transporte
inter-celular
-Armazena
as reservas
delivres
solutos
-Local
fotossíntese
ou
ligados ao RER
da planta
tonoplasto
-Armazena excretas (recicla)
8
célula 1
jóvem
Parede
•forma o apoplasto,
dividida em primária e
secundária.
•contém também enzimas
de absorção, transporte,
secreção e digestão.
•parede primária –
depositada durante a
divisão e crescimento da
célula.
•parede secundária
depositada quando o
*
crescimento cessa.
•ambas contém celulose
*
(componente principal),
hemicelulose e pectina,
*
mas em diferentes
proporções.
•impede que a célula se
*observar a disposição das microfibrilas de celulose
rompa.
Celular
http://www.ccrc.uga.edu/~mao/intro/ouline.htm
Plasmodesmas
• continuidade do citoplasma
entre células vizinhas
(simplasto)
• parte central ocupada pelo
retículo endoplasmático
(desmotúbulo).
• desenvolvem-se durante a
divisão celular ou podem surgir
em paredes celulares préexistentes
• metabólitos e íons difundem
através desses canais.
ER – retículo endoplasmático
PM – membrana plasmática
Vacúolo
água
suco celular
núcleo
prévacúolo parede celular
citoplasma
tonoplasto
com organelas
ocupa 8090%
do volume
celular
íons inorgânicos
metabólitos primários:
açúcares
ácidos orgânicos
amino ácidos
metabólitos secundários
pigmentos
compostos tóxicos
enzimas digestivas
Pré-vacúolos formados a partir do retículo endoplasmático
Peroxissomos
Proteínas de
transporte
2C
O2
2C
3C
3C
CO2
fotorespiração – atividade oxigenase da rubisco
CLOROPLASTO
• Organela aonde ocorre a fotossíntese
• 1 mm2 de folha contém cerca de 500 000 cloroplastos
• Organela semi-autônoma
• nucleóide (DNA)
• ribossomas
FOLHA
corte transversal
epiderme superior
parênquimna
palissádico
parênquimna
lacunoso
epiderme inferior
Estrutura do Cloroplasto
tilacóides do estroma
4-6 µm
estroma
tilacóide
granum
(pilha de
tilacóides)
espaço inter membranas
membrana interna
membrana externa
tilacóides do granum
evoluíram de cianobactérias endosimbiontes
Ciclo de desenvolvimento
dos plastídeos
Pró-plastídeos – sem pigmentos, ocorrem
em células meristemáticas
Cloroplastos – contém o aparato
fotossintético, presente em tecidos
fotossintetizantes
Cromoplastos – acumulam carotenóides
Leucoplastos – sem pigmentos e sistema
de membranas internas elaborado,
acumulam amido
Estioplastos – formados na ausência de
luz, presentes em sementes que
germinam no escuro
Amiloplastos – encontrados em raízes
cloroplast
o
senescente
estioplasto
cloroplast
o
senescente
cloroplasto
proplastídeo
cromoplasto
leucoplasto
amiloplasto
(modificado)
luz
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Fotossíntese
Detalhamento dos processos que
ocorrem no cloropasto