Celula Vegetal

1Marcelo Francisco PompelliDoutor em Fisiologia Vegetal

AULA 1Clula vegetal

e gua

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCOCENTRO DE CINCIAS BIOLGICASDEPARTAMENTO DE BOTNICADISCIPLINA DE ECOFISIOLOGIA

Clula Importncia

Todos os organismos so formados de clulas

A clula a menor unidade da vida

Porm no pode ser visualizada a olho n e necessita de instrumentos especiais osmicroscpios - para serem estudadas

Microscopia ptica e eletrnica

Fonte de eltrons

Lentrecondensadora

Reflector de Feixe luz

Lentes objetivas

Eltrons sobre a superfcie do material a ser visualizado

detector

Gerador do sinal

Tela do computador

ptico

eletrnico de varredura e transmisso

Microscopia ptica

Burk, D. H., et al. Plant Cell 2001;13:807-828

Plos radiculares

Superfcie de uma ptala de rosa

Tricoma

Tricoma

Estmato aberto e a cmara substomtica

Estmato fechado, colorido artificialmente

Microscopia eletrnica de varredura Microscopia eletrnica de transmissoCloroplasto

PeroxissomoMitocndria

1 m

2Clula animal x clula vegetal

Clula animal

rugoso (RER) liso (REL)

centrossomo

CITOESQUELETO

microfilamentos

microtbulos

microvilosidades

peroxissomo

Lisossomo

Complexo de Golgi

ribossomos

nuclolo

cromatina

NCLEO

flagelo

filamentos intermedirios

RETCULO ENDOPLASMTICO (RE)

Mitocndria

envelope nuclear

membrana plasmtica

Clula animal x clula vegetal

CITOESQUELETO

ribossomos (pontos marrons)

vacolo central

microfilamentos

Filamentosintermedirios

microtbulos

retculoendoplasmticorugoso

retculoendoplasmticoliso

cromatina

NCLEO

envelope nuclear

nuclolo

cloroplasto

plasmodesmosparede celular adjacente

Parede celular

Complexo de Golgi

peroxissomo

tonoplasto

centrossomo

membrana plasmtica

mitocndria

Clula vegetal Presente nas clulas vegetais e no nas animais:

Clula animal x clula vegetal

cloroplastosvacolo central e tonoplastoparede celularplasmodesmos

Presente nas clulas animais e no nas vegetais:

lisossomoscentrolosflagelos (em sua grande maioria)

Carbohydrate side chain

Lado externo

Lado interno

Poro hidroflicada membrana

Poro hidrofbicada membrana

fosfolipdios ProtenasMicroscopia eletrnica detransmisso da membranaplasmtica. A membranaplasmtica mostrada aqui a de clulas de hemceas.A membrana aparece aquicomo um par de bandasescuras separadas poruma banda mais clara

0.1 m

Membrana plasmtica e a matriz extracelular

Poro hidroflicada membrana

Matriz extracelular animal

constituida por glicoprotenas e outrasmacromolculas

Colgeno

Fibronectina

Membranaplasmtica

FLUIDO EXTRACELULAR

Micro-filamentos

CITOPLASMA

Integrina

Molculas deolissacardeos

carboidratos

Molcula deproteoglicano

Protenacentral

Integrina

Proteoglicanoscomplexos

interior

exterior

Clula vermelha do sangue

Espectrina:cadeia acadeia b

anquirina

glicoporinaProtena triband

actina

miosina

Matriz extracelular animal

3Matriz extracelular vegetal parede celular

XiloglucanosProtenade juno arabinogalactanosc Protenas extensinas

Celulose

Carpita NC, Gibeaut DM (1993) The Plant Journal 3 (1): 1-30

Parede celular

uma estrutura extracelular exclusiva dos vegetais

Composta por fibras de celulose embebidanuma matriz polissacardica e protenas

Pode possuir diversas camadas

Vacolo central

Membrana plasmtica

Parede celular secundria

Parede celular primria

Lamela mdia

1 m

Citosol

Vacolo central

Membrana plasmtica

Paredes celulares contguas

Plasmodesmos

Parede celular

pectinas

Microfibrilasde celulose

hemicelulose

Protenassolveis

Membrana plasmtica

Paredecelular

primria

Lamela mdia

Parede celular primria Parede celular primria

A parede celular primria basicamente um sistema de duas fases constitudo pormicrofibrilas de celulose includas numa matrizde protenas e de polissardeos de naturezano celulsica

Composta por 90% de carboidrato(principalmente celulose e hemicelulose) e 10% de protenas Extensvel, com pouca ounenhuma lignina;

Circunda as clulas vegetais em crescimento

Todas as plantas superiores, exceto as gramneas, tem paredes celulares com 30-35% de pectina

A parede celular das gramneas apresentam~10% de pectina

4Parede celular secundria

Pouco extensvel;

Circunda clulas vegetais diferenciadas (clulas lenhosas do xilema e outros tecidos secundrios)

Sua estrutura qumica diferenciada geralmente rica em lignina e compostos que conferem-na rigidez

Parede celular

Confere a clula vegetal rigidez para suportar a forma dos tecidos e rgos

Constitui-se numa importante barreira contra patgenos, principalmente por produzir e secretar enzimas digestivas

Eletromicrografia da parede celular, evidenciando a matriz polissacardica

Carpita NC, Gibeaut DM. The Plant Journal 3(1): 1-30, 1993

Celulose

o mais abundante biopolmero do mundo

Polmero de b-1,4 glicose

Formam microfibrilas que so facilmente cristalizveis

O tamanho das microfibrilas varia dependendo do organismo (em geral so em nmero de 36 mas pode chegar a mais de 200)

Celulose

Dissacardeo(Glc b-1,4)

Dissacardeo(Glc b-1,3) Laminaribiose

Glicose

cadeia de glucanos

Paredeprimria

Microfibrilas Macrofibrilas

Paredesecundria

Sntese e excreo da Celulose

As unidades de glicose so sintetizadas no citosol e excretadas para o meio exterior por meio do complexo celulose sintase

PAREDE CELULAR CITOSOL

Subunidades do poro

Subunidade de cristalizao

Microfibrila de celulose

Membrana plasmtica

Microtbulo

Sacarose sintasecelulosesintase

sacarose

frutosesacarose

frutose

Delmer DP, Amor Y. The Plant Cell 7: 987-1000, 1995

Outras organelas que diferenciam a celula vegetal

VACOLO

Parede celular

Cloroplasto

Lamela mdia

encontrado em todas as clulas vegetais

servem como reserva de importantes compostos orgnicos e gua

5 Cloroplastos

so encontrados nas folhas e em outrosrgos verdes e nas algas

Cloroplastos

DNACloroplastdico

RibossomosEstroma

Sistema demembranas

Tilacoides

1 m

Granas


o centroprodutor de energia para a clula vegetal


Peroxissomos

dismutam o H2O2 em gua e oxignio

tm importncia na fotorrespirao das plantas C3

CloroplastosPeroxissomos

Mitocndria

1 m


O citoesqueleto

uma rede de fibras que se estendem portodo o citoplasma

Microtbulos

0.25 m Microfilamentos


Plasmodesmos

So canais que perfuram e interligam paredescelulares contguas

Interiorda clula 1

0.5 m Plasmodesmos Membranasplasmticas

Paredes celulares

Interiorda clula 2

A gua H2O Pontes de Hidrognio

energia intrnseca de 20 kJ mol-1

ligaes covalentes464 kJ mol-1

meia vida = 2 10-10

segundos

GUA - PARTICULARIDADES

pontes de hidrognio

+

+

H

H+

+

d

d

d d

6Pontes de hidrognio no gelo

So mais ordenadas do que na gua lquidatornando-a densa

gua lquida

As pontes so fracas eencontram-se em constante reformao

Gelo

Pontes de hidrognio so estveis

pontes dehidrognio

Constante dieltrica: F = Q1.Q2/4p.E0.Dr2

F = fora de atrao entre duas partculas de carga eltrica oposta

Q1 e Q2 = cargas eltricas dos ons

E0 = constante de proporcionalidade

D = constante dieltrica do solvente

r = distncia entre os ons


SubstnciaguaMetanolEtanolBenzenoHexano

2,31,9

Constante Dieltrica78,433,624,3

Alto calor latente de vaporizao maior do que qualqueroutro lquido conhecido

Alto calor latente de fuso

Alto calor especfico quantidade de energia necessriapara elevar um grau (de 37,8 para 38,8C) a temperatura de um grama de gua


Substncia Frm. Qum. M. Molecular P. de fuso (C) P. de ebulio (C)

Metano CH3 16 -184 -161

Amnia NH3 17 -78 -33

gua H2O 18 0 100Fluoreto de H HF 20 -92 19Sulfeto de H H2S 34 -86 -61

Tenso superficial

a coeso das molculas de gua na interface ar-gua

as foras de atrao entre as molculas de gua adjacentes somaiores que as molculas de gua e ar

essa diferena faz com que as molculas da superfcie sejampuxadas para o interior da gua lquida


molculas de gua

GUA E OS SAIS DISSOLUO GUA E OS SAIS DISSOLUO

As diferentes regies da molcula polar da guapodem interagir com compostos inicos chamadossolutos e ento dissolv-los

As regies negativas dos

oxignios das molculas

da gua interagem com a

poro positiaa de uma

molcula (ction; Na+).

+

+

+

+Cl

Na+As regies positivasinteragem com um nion

(Cl).

++

+

+

Na+

Cl

7Capilaridade

Devido a coeso das molculas de gua, umas as outras, e a tenso, uma coluna de gua pode se formar na interface gua capilar

Ajuda a puxar a gua pelos microscpicosvasos de uma planta

Clulas condutoras de gua

100 m

Coeso Interao gua e protenas

A gua pode interagir com molculas polarescomo as protenas

Este oxignio

atrado por uma fraca

carga positiva na

molcula da lisozima

Este oxignio atrado por uma fraca carga

negativa na superfcie da molcula de lisozima

(a) Molcula de

lisozima em um

ambiente no aquoso

(b) Molcula de lisozima em um

ambiente aquosos como as

lgrimas ou a salina

(c) Regies polares e inicas da superfcie

das protenas atraem as molculas de gua

d+

d

A gua pode se dissociar

em H3O+ e OH-

Mudanas na concentrao destes ions

podem afetar enormemente um organismovivo

H

H3O+

H

OH

H

H

H

H

H

H

+

+

Dissociao das molculas de gua

Parte da Planta Exemplos Contedo Hdrico (%)Raiz Cevada: poro apical 93

Girassol: sistema radicial inteiro 91Caule Aspargo: pontas 88,3

Girassol: caule inteiro 87,5Folhas Alface: folhas internas 94,8

Milho: maduro 77Frutos Tomate 94,1

Melancia 92,1Ma 84

Sementes Milho: secas 11Amendoin 5,1

Contedo de gua nas diferentes partes da planta

Contedo de gua nas diferentes partes da planta

200nm

Importncia fisiolgica da gua

principal constituinte do protoplasma

fonte de eltrons e prtons (reaes oxi-reduo)

solvente protoplasmtico e no transporte de seiva

manuteno da turgidez das clulas vegetais:

movimentos estomticos

movimentos de nastismos das folhas

diviso celular e alongamento

respirao da planta transpirao

distribuio de fitoreguladores

Fisiologia

8Perda gasosa de gua pelas folhas - transpirao Perda lquida de gua pelas folhas - Gutao

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