Célula Importância. Lentes objetivas Marcelo Francisco Pompelli Tela do computador. Estômato aberto e a câmara substomática.

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE BOTÂNICA DISCIPLINA DE ECOFISIOLOGIA Célula Importância Microscopia óptica e eletrônica Todos os organismos são formados de células eletrônico de varredura e transmissão A célula é a menor unidade da vida AULA 1 Célula vegetal e água Fonte de elétrons Porém não pode ser visualizada a olho nú e necessita de instrumentos especiais os microscópios - para serem estudadas Lentre condensadora Gerador do sinal óptico Reflector de Feixe luz Lentes objetivas Marcelo Francisco Pompelli Tela do computador Doutor em Fisiologia Vegetal detector Microscopia óptica Microscopia eletrônica de varredura Elétrons sobre a superfície do material a ser visualizado Microscopia eletrônica de transmissão Cloroplasto Tricoma Peroxissomo Mitocôndria Pêlos radiculares 1 µm Estômato aberto e a câmara substomática Tricoma Superfície de uma pétala de rosa Estômato fechado, colorido artificialmente Burk, D.., et al. Plant Cell 2001;13:

2 Célula animal x célula vegetal Célula animal RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO (RE) envelope nuclear nucléolo NÚCLEO rugoso (RER) liso (REL) cromatina flagelo membrana plasmática centrossomo CITOESQUELETO microfilamentos filamentos intermediários microtúbulos ribossomos microvilosidades Complexo de Golgi peroxissomo Lisossomo Mitocôndria Célula animal x célula vegetal envelope nuclear NÚCLEO nucléolo cromatina centrossomo Complexo de Golgi mitocôndria peroxissomo membrana plasmática parede celular adjacente Célula vegetal retículo endoplasmático rugoso retículo endoplasmático liso ribossomos (pontos marrons) vacúolo central tonoplasto microfilamentos Filamentos CITOESQUELETO intermediários microtúbulos cloroplasto plasmodesmos Célula animal x célula vegetal Presente nas células vegetais e não nas animais: cloroplastos vacúolo central e tonoplasto parede celular plasmodesmos Presente nas células animais e não nas vegetais: lisossomos centríolos flagelos (em sua grande maioria) Membrana plasmática e a matriz extracelular Matriz extracelular animal Matriz extracelular animal Lado externo Carbohydrate side chain É constituida por glicoproteínas e outras macromoléculas interior Célula vermelha do sangue Lado interno 0.1 µm Porção hidrofílica da membrana Porção hidrofóbica da membrana Colágeno Fibronectina FLUIDO EXTRACELULAR Proteoglicanos complexos Moléculas de olissacarídeos carboidratos Proteína central Espectrina: cadeia a cadeia b anquirina miosina actina Microscopia eletrônica de transmissão da membrana plasmática. A membrana plasmática mostrada aqui é a de células de hemáceas. A membrana aparece aqui como um par de bandas escuras separadas por uma banda mais clara Porção hidrofílica da membrana fosfolipídios Proteínas Membrana plasmática Integrina Microfilamentos CITOPLASMA Integrina Molécula de proteoglicano exterior glicoporina Proteína triband 2

3 Matriz extracelular vegetal parede celular Celulose É uma estrutura extracelular exclusiva dos vegetais Vacúolo central Membrana plasmática Composta por fibras de celulose embebida numa matriz polissacarídica e proteínas Vacúolo central secundária primária Pode possuir diversas camadas 1 µm Lamela média Citosol Membrana plasmática Paredes celulares contíguas Xiloglucanos Proteína de junção arabinogalactanosc Proteínas extensinas Plasmodesmos Carpita NC, Gibeaut DM (1993) The Plant Journal 3 (1): 1-30 primária primária Lamela média Parede celular primária Membrana plasmática Proteínas solúveis pectinas Microfibrilas de celulose hemicelulose A parede celular primária é basicamente um sistema de duas fases constituído por microfibrilas de celulose incluídas numa matriz de proteínas e de polissarídeos de natureza não celulósica Composta por 90% de carboidrato (principalmente celulose e hemicelulose) e 10% de proteínas Extensível, com pouca ou nenhuma lignina; Circunda as células vegetais em crescimento Todas as plantas superiores, exceto as gramíneas, tem paredes celulares com 30-35% de pectina A parede celular das gramíneas apresentam ~10% de pectina 3

4 secundária Pouco extensível; Circunda células vegetais diferenciadas (células lenhosas do xilema e outros tecidos secundários) Sua estrutura química é diferenciada geralmente rica em lignina e compostos que conferem-na rigidez Confere a célula vegetal rigidez para suportar a forma dos tecidos e órgãos Constitui-se numa importante barreira contra patógenos, principalmente por produzir e secretar enzimas digestivas Celulose É o mais abundante biopolímero do mundo Polímero de b-1,4 glicose Formam microfibrilas que são facilmente cristalizáveis O tamanho das microfibrilas varia dependendo do organismo (em geral são em número de 36 mas pode chegar a mais de 200) Eletromicrografia da parede celular, evidenciando a matriz polissacarídica Carpita NC, Gibeaut DM. The Plant Journal 3(1): 1-30, 1993 Celulose Síntese e excreção da Celulose Outras organelas que diferenciam a celula vegetal Dissacarídeo (Glc b-1,4) Dissacarídeo (Glc b-1,3) Laminaribiose As unidades de glicose são sintetizadas no citosol e excretadas para o meio exterior por meio do complexo celulose sintase Cloroplasto Parede primária Parede secundária PAREDE CELULAR CITOSOL Glicose cadeia de glucanos Microfibrilas Macrofibrilas Subunidades do poro frutose VACÚOLO Lamela média Subunidade de cristalização sacarose frutose sacarose Microfibrila de celulose celulose sintase Microtúbulo Sacarose sintase Membrana plasmática encontrado em todas as células vegetais servem como reserva de importantes compostos orgânicos e água Delmer DP, Amor Y. The Plant Cell 7: ,

5 Outras organelas que diferenciam a celula vegetal Cloroplastos são encontrados nas folhas e em outros órgãos verdes e nas algas é o centro produtor de energia para a Cloroplastos célula vegetal Outras organelas que diferenciam a celula vegetal Peroxissomos dismutam o 2 O 2 em água e oxigênio têm importância na fotorrespiração das plantas C3 Cloroplastos Peroxissomos Mitocôndria Outras organelas que diferenciam a celula vegetal O citoesqueleto É uma rede de fibras que se estendem por todo o citoplasma Microtúbulos DNA Cloroplastídico Ribossomos Estroma Sistema de membranas Granas 1 µm Tilacoides 1 µm 0.25 µm Microfilamentos Outras organelas que diferenciam a celula vegetal Plasmodesmos São canais que perfuram e interligam paredes celulares contíguas A água 2 O ÁGUA - PARTICULARIDADES Pontes de idrogênio energia intrínseca de 20 kj mol -1 Interior da célula 1 Interior da célula µm Plasmodesmos Paredes celulares Membranas plasmáticas ligações covalentes 464 kj mol -1 meia vida = segundos d d d d pontes de hidrogênio 5

6 Pontes de hidrogênio no gelo São mais ordenadas do que na água líquida tornando-a densa ÁGUA - PARTICULARIDADES Constante dielétrica: F = Q 1.Q 2 /4p.E0.Dr 2 F = força de atração entre duas partículas de carga elétrica oposta Q 1 e Q 2 = cargas elétricas dos íons E 0 = constante de proporcionalidade D = constante dielétrica do solvente r = distância entre os íons ÁGUA - PARTICULARIDADES Alto calor latente de vaporização maior do que qualquer outro líquido conhecido Alto calor latente de fusão Alto calor específico quantidade de energia necessária para elevar um grau (de 37,8 para 38,8ºC) a temperatura de um grama de água Gelo pontes de hidrogênio Pontes de hidrogênio são estáveis Água líquida As pontes são fracas e encontram-se em constante reformação Substância Água Metanol Etanol Benzeno exano Constante Dielétrica 78,4 33,6 24,3 2,3 1,9 Substância Fórm. Quím. M. Molecular P. de fusão (ºC) P. de ebulição (ºC) Metano C Amônia N Água 2 O Fluoreto de F Sulfeto de 2 S ÁGUA - PARTICULARIDADES Tensão superficial é a coesão das moléculas de água na interface ar-água as forças de atração entre as moléculas de água adjacentes são maiores que as moléculas de água e ar essa diferença faz com que as moléculas da superfície sejam puxadas para o interior da água líquida ÁGUA E OS SAIS DISSOLUÇÃO ÁGUA E OS SAIS DISSOLUÇÃO As diferentes regiões da molécula polar da água podem interagir com compostos iônicos chamados solutos e então dissolvê-los As regiões negativas dos oxigênios das moléculas da água interagem com a porção positiaa de uma molécula (cátion; Na ). As regiões positivas interagem com um ânion (Cl). Cl Na Na Cl moléculas de água 6

7 Capilaridade Devido a coesão das moléculas de água, umas as outras, e a tensão, uma coluna de água pode se formar na interface água capilar Coesão Ajuda a puxar a água pelos microscópicos vasos de uma planta Interação água e proteínas A água pode interagir com moléculas polares como as proteínas Este oxigênio é Células condutoras de água d d atraído por uma fraca carga positiva na molécula da lisozima Este oxigênio é atraído por uma fraca carga negativa na superfície da molécula de lisozima (a) Molécula de lisozima em um ambiente não aquoso (b) Molécula de lisozima em um ambiente aquosos como as lágrimas ou a salina (c) Regiões polares e iônicas da superfície das proteínas atraem as moléculas de água 100 µm Dissociação das moléculas de água A água pode se dissociar em 3 O e O - Mudanças na concentração destes ions podem afetar enormemente um organismo vivo 3 O O Conteúdo de água nas diferentes partes da planta Conteúdo de água nas diferentes partes da planta Parte da Planta Exemplos Conteúdo ídrico (%) Raiz Cevada: porção apical 93 Girassol: sistema radicial inteiro 91 Caule Aspargo: pontas 88,3 Girassol: caule inteiro 87,5 Folhas Alface: folhas internas 94,8 Milho: maduro 77 Frutos Tomate 94,1 Melancia 92,1 Maçã 84 Sementes Milho: secas 11 Amendoin 5,1 Fisiologia Importância fisiológica da água principal constituinte do protoplasma fonte de elétrons e prótons (reações oxi-redução) solvente protoplasmático e no transporte de seiva manutenção da turgidez das células vegetais: movimentos estomáticos movimentos de nastismos das folhas divisão celular e alongamento respiração da planta transpiração distribuição de fitoreguladores 200nm 7

8 Perda gasosa de água pelas folhas - transpiração Perda líquida de água pelas folhas - Gutação 8

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