1 FISIOLOGIA VEGETAL

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1 FISIOLOGIA VEGETAL 1

2 2 BIOGRAFIA ROBERTO CEZAR LOBO DA COSTA, filho de José Cândido Filho e Maria Helena Lobo da Costa, nasceu em Limoeiro do Norte, Estado do Ceará, no dia 22 de setembro de Graduou-se em Ciências Biológicas (Biologia), em 1979, pela Universidade Federal do Pará (UFPa). Em março de 1980, ingressou na carreira do magistério superior, lecionando Fisiologia Vegetal para os cursos de Agronomia e Engenharia Florestal da Faculdade de Ciências Agrárias do Pará (FCAP), passando a fazer parte do quadro de professores efetivos do Departamento de Biologia Vegetal e Fitossanidade (DBVF), hoje, Universidade Federal Rural da Amazônia (UFRA), Instituto de Ciências Agrárias (ICA). Em 1986, pós-graduou-se com o título de Magister Scientiae em Fisiologia Vegetal, pela Universidade Federal de Viçosa (UFV), Minas Gerais, com a Tese: EFEITO DE NÍVEIS DE ÁGUA E DE DOSES DE NITROGÊNIO SOBRE O CRESCIMENTO, MORFOLOGIA, PARTIÇÃO DE ASSIMILADOS E TROCA DE CO 2 EM Phaseolus vulgaris L. Em março de 1999, obteve o Título de Doutor em Bioquímica, pela Universidade Federal do Ceará (UFC) com Distinção e Louvor, apresentando a Tese: ASSIMILAÇÃO DE NITROGÊNIO E AJUSTAMENTO OSMÓTICO EM PLANTAS NODULADAS DE FEIJÃO-DE-CORDA [Vigna unguiculata (L.) Walp] SUBMETIDAS AO ESTRESSE HÍDRICO. Belém-Pa, 30 de janeiro de 2006

3 3 TRANSPORTE DE SOLUTOS ATRAVÉS DAS MEMBRANAS CELULARES 1. ESTRUTURA DAS MEMBRANAS CELULARES: A) Estrutura básica: 40%-50% de lipídios e 60%-50% de proteínas. Bicamada lipídica (Fosfolipídios mais abundante e esteróis principalmente estigmaesterol) embebidas com Proteínas Globulares, que se estendem através da membrana lipídica e sobressaem de ambos os lados. B) Proteínas Integrais: B1.) Proteínas Globulares : apresentam duas porções : 1. Porção Hidrofóbica: embebida dentro da bicamada 2. Porção Hidrofílica: de cada lado da membrana B2.) Proteínas Periféricas : ligadas a algumas proteínas que, atravessam membranas e se projetam para a superfície interna. C) Cadeia de Carboidratos (superfície externa): são, principalmente, glicoproteínas e formam uma capa na superfície externa (eucarióticas) e importantes nos processos de ADESÃO célula-célula e no RECONHECIMENTO de moléculas (Hormônios, vírus, antibióticos) que interagem com a célula. 2. CONFIGURAÇÕES BÁSICAS: A) Estrutura Simples em forma de bastonetes: constituída de alfa hélice embebida no interior hidrofóbico, com porções hidrofílicas se projetando para os lados interno e externo. B) Estrutura Complexa (terciárias e quaternárias): Resultam de repetidas passagens através da membrana (série de alfa hélices). OBS. Os Lipídios são de natureza impermeável e fluido e as proteínas que estão ancoradas e podem se deslocar nos mesmos, são responsáveis pela maioria das funções da membrana.(mosaico FLUIDO)

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5 5 3. OUTRAS FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS DAS MEMBRANAS : A) TRANSDUÇÃO DE ENERGIA (mitocôndrias e cloroplastos) algumas são ENZIMAS que catalisam reações associadas às membranas e outras são TRANSPORTADORAS envolvidas com movimentos de moléculas específicas para dentro e para fora da célula ou organela. B) RECEPTORES - recebem ou traduzem sinais químicos do ambiente intra e extracelular. 4. TRANSPORTE DE SOLUTOS. 4.1 DIFUSÃO SIMPLES: moléculas hidrofóbicas (O 2 ) e moléculas polares (CO 2 e H 2 O) podem atravessar membranas celulares livremente por simples difusão. 4.2 MEDIADO POR PROTEÍNAS: é o transporte altamente seletivo (ou um tipo de íon: Ca +2 ou K +, ou um tipo de molécula: açúcar ou aminoácido) e são proteínas integrais do tipo múltiplas alfa-hélices, onde o soluto específico atravessa a membrana sem entrar em contato com o interior da bicamada lipídica.

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7 7 5. CLASSES DE PROTEÍNAS DE TRANSPORTE: 5.1. BOMBAS DE PRÓTONS (H + ) 5.2. TRANSPORTADORES 5.3. CANAIS 5.1. BOMBAS DE PRÓTONS: (enzima H + - ATPase ) são ativadas por energia química (ATP) ou por energia luminosa (hidrolisa o ATP). Ex. células vegetais e fungos TRANSPORTADORES: São proteínas de transporte que se ligam ao soluto específico a ser transportado e passam por ALTERAÇÃO CONFORMACIONAL dessa proteína CANAIS: são as que formam poros cheios de água que se estendem através da membrana e, quando abertas, permitem a passagem por eles de solutos específicos (íons inorgânicos de tamanho e carga conhecidos). OBS: Os Transportadores e os Canais são movidos por energia liberada de gradientes eletroquímicos (gradientes de concentração e gradientes elétricos).

8 8 6. VELOCIDADE DE TRANSPORTE: A) Nas Bombas: é lenta (500 moléculas/proteína/seg.) B) Nos Transportadores: é intermediária ( ) C) Nos Canais: é rápida ( milhões) OBS. A) Quando a molécula é neutra, a direção do transporte é determinada pela diferença na concentração da mesma nos dois lados da membrana (GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO). B) Quando a molécula tem carga definida, a direção do transporte é influenciada tanto pelo GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO, quando pelo GRADIENTE ELÉTRICO (Potencial de membrana): GRADIENTE ELETROQUÍMICO. Ex.Células Vegetais (membrana plasmática, tonoplasto). 7. TRANSPORTE PASSIVO: É quando o transporte é a favor de um gradiente eletroquímico Ex: em todos os CANAIS PROTEICOS e em algumas PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS (DIFUSÃO FACILITADA). COMO AS PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS FUNCIONAM? A) SISTEMA UNIPORTE: São as proteínas que transportam um soluto de um lado para outro da membrana Ex: Proteínas CANAIS e algumas Proteínas TRANSPORTADORAS.

9 9 B) SISTEMA CO-TRANSPORTE: Outras proteínas Transportadoras funcionam como sistema cotransporte, no qual a transferência de soluto depende da TRANSFERÊNCIA SIMULTÂNEA ou SEQÜÊNCIAL de um segundo soluto. B1.) SIMPORTE : quando o segundo soluto é transportado na mesma direção do primeiro. B2.) ANTIPORTE : quando o segundo soluto é transportado na direção oposta ao transporte do primeiro.

10 10 8. TRANSPORTE ATIVO: É a capacidade de mover solutos contra um gradiente de concentração ou gradiente eletroquímico e requer GASTO DE ENERGIA metabólica (ATP) e é sempre mediado por proteínas transportadora (H + - ATPase, que é uma ENZIMA) e localizada na membrana. Esta enzima gera grande potencial elétrico e um gradiente de ph, isto é, gradiente de prótons (íons H + ) que fornece a FORÇA MOTRIZ para a entrada de solutos por todos os sistemas co-transporte associados ao H +. A bomba = transportador primário ativo Co-transportadores = transportador secundário ativo.

11 11 9. TRANSPORTE DE MOLÉCULAS GRANDES (PROTEÍNAS e POLISSACARÍDEOS) As proteínas de transporte envolvidas na transferência de íons ou moléculas através das membranas celulares são INCAPAZES de transportar moléculas grandes (proteínas e polissacarídeos). INGESTÃO E SECREÇÃO DE MACROMOLÉCULAS: formação de VESÍCULAS ligadas a membranas ou estrutura em FORMA DE SACO.

12 12 A) ENDOCITOSE: invaginação da membrana plasmática. A1.) FAGOCITOSE : partículas sólidas (bactérias e resto de células): ocorre através de grandes vesículas derivadas da membrana plasmática. Ex: ameba; fungos (gelatinoso plasmodial e gelatinosos celulares); nódulos radiculares das leguminosas durante a formação dos nódulos (Liberação de Rhizobium nas correntes de infecção). A2.) PINOCITOSE : ingestão de fluidos e solutos através de pequenas vesículas derivadas da membrana plasmática. Apresentam inicialmente uma depressão revestida que se invaginam e se separam para formar as VESÍCULAS REVESTIDAS por complexos proteicos, como a Clarina (complexos proteicos composto de três cadeias grandes e três cadeias pequenas de polipeptídeos que se juntam e formam uma estrutura de 3 pontos TRÍMERO). A) EXOCITOSE: são exportações ou secreções de substâncias das células, através de vesículas (ENDOCITOSE REVERSA). Ex. Vesículas de dictiossomas na formação de parede e placa celeulares.

13 TRANSPORTE VIA PLASMODESMAS: Plasmodesmas são estreitos feixes de citoplasma que fazem a interconecção de células vizinhas no corpo da planta e que fornecem o provável caminho para a passagem de substâncias célula a célula a) SIMPLASTO: termo usado para caracterizar os protoplastos interconectados e seus plasmodesmas (TRANSPORTE SIMPLÁSTICO). b) APOPLASTO: é o continuum da parede celular e dos espaços intercelulares (TRANSPORTE APOPLÁSTICO). c) TRANSCELULAR OU TRANSMEMBRANA: É o transporte através das membranas celulares por difusão simples ou facilitada (proteínas aquaporinas

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15 15 OBS: Transporte por difusão simples ou fluxo de massa: Transporte FONTE DRENO, isso é transporte à longa distância, através dos plasmodesmas (suprimento de nutrientes a longa distância). Prof. Dr. Roberto Cezar Lobo da Costa