19/03/2012 CÉLULA VEGETAL ESTRUTURA E FUNÇÃO. Introdução. Organismo Vegetal: - órgão tecidos- conjunto de células

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE EDUCAÇÃO E SAÚDE CURSO DE BACHARELADO EM FARMÁCIA Organismo Vegetal: Introdução - órgão tecidos- conjunto de células CÉLULA VEGETAL ESTRUTURA E FUNÇÃO Órgãos vegetativos: raiz, caule folhas sobrevivência do indivíduo Profª Júlia Beatriz Pereira de Souza, DSc Disciplina: Farmacobotânica Cuité-PB Órgãos reprodutivos: flores e frutos perpetuação da espécie Teoria Celular Célula: Unidade constitutiva dos seres vivos. Todos os organismos são constituídos por uma ou mais células; As reações químicas de um organismo vivo ocorrem dentro das células; As células originam-se de outras células; Contêm a informação genética dos organismos que lhes originaram e esta é passada para as células filhas. Teoria Celular As células formam os tecidos, estes formarão os órgãos e o conjunto de órgãos forma o corpo do vegetal; Os tecidos vegetais podem ser classificados em simples (ex. parênquima, colênquima), ou complexos (ex. epiderme, xilema). Os sistemas de tecidos existentes são: - dérmico (epiderme e periderme), - vascular (xilema e floema) e -fundamental (parênquima, colênquima e esclerênquima). Teoria Celular Quadro Comparativo entre células de organismos procariontes e eucariontes Diferenças entre célula animal e célula vegetal: plastídeos, parede celular e vacúolo. Célula Procariótica Eucariótica Envoltório Nuclear Ausente Presente Nº de Cromossomos 1 Mais de 1 Configuração Cromossômica Circular Linear Organelas Sem com Citoesqueleto sem com 1

2 Componentes da Célula Vegetal Parede celular e protoplasto (protoplasma) Componentes Protoplasmáticos: citoplasma, núcleo, plastídios, mitocôndrias... Componentes não Protoplasmáticos: vacúolos e diversas substâncias: cristais, gotas de óleos, grão de amido... PAREDE CELULAR: Primaria e/ou secundaria PROTOPLASTO : conteúdo da célula Parede celular (parede primária, parede secundária, lamela média, plasmodesmos, pontuações simples) Protoplasma: Membrana plasmática (plasmalema), núcleo, vacúolo, citoplasma (organelas e citosol) Mitocôndrias, Microcorpúsculos, Retículo endoplasmático liso e rugoso, ribossomos, Complexo de Golgi, microtúbulos, microfilamentos. Plastídios: leucoplastos, cromoplastos, cloroplastos, amiloplastos, proteinoplastos, elaioplastos (lípidios), etioplastos, etc. Substâncias ergásticas Estrutura da Célula Vegetal Estrutura da Célula Vegetal Características e função: Sistema não vivo; Permeável Função crítica no transporte de sustâncias (transporte apoplástico). Rigidez Limita o tamanho do protoplasto Impede a ruptura da membrana plasmática; Determina o tamanho e a forma da célula; Apresenta enzimas; Tem mecanismos de defesa contra patógenos: fitoalexinas, lignina e oligossacarinas; As células podem apresentar uma parede celular primária ou, além da primária, uma parede celular secundária. Composição: Celulose: principal componente, composto por moléculas lineares de glicose, que formam as microfibrilas de celulose. Hemiceluloses: xiloglucanas (nas dicotiledôneas) e xilanas (nas monocotiledôneas) Responsáveis pela expansão celular; Composição: Glicoproteínas: proteínas estruturais Lignina: hidrofóbica. Resistência e rigidez da parede celular; Função mecânica ou de sustentação; Pectinas: moléculas hidrofílicas. Propriedades plásticas ou de flexibilidade da parede celular; 2

3 Cutina, suberina e ceras: Substâncias graxas - função de redução da perda de água pela planta. Presentes na parede das células que formam os tecidos externos protetores, a epiderme (cutina) e a periderme (suberina). Suberina Lamela média: Composta por pectina. Formada durante a divisão celular, quando se forma a placa celular no equador do fuso; Parede celular primária: É a primeira camada de parede celular formada; Está composta sustâncias pécticas, água e proteínas. principalmente de celulose, hemicelulose, Sua deposição acontece antes e durante o crescimento celular; Ocorrência: nas células em divisão ativa e nas células maduras envolvidas em processos metabólicos. Sua presença indica protoplasto ativo; Porção da parede celular entre duas células É a união entre as paredes celulares primárias de duas células adjacentes, chamada de substância cimentante. Quando não há espessamento uniforme na parede formam-se campos de pontoações primários. Parede celular secundária: Parede celular secundária: Deposita-se depois que a célula parou de crescer e não deposita mais a parede primária; É interna a parede primária existente; São muito mais grossas que as primárias e consistem de 41-45% celulose, 30% de hemiceluloses, 22-28% lignina, a qual é um material altamente resistente a deformação e decomposição; Composta por três camadas (S1, S2, S3) com muita deposição de lignina, o que confere à célula grande resistência. Deposita-se nas células especializadas na sustentação e naquelas envolvidas no transporte de água. O protoplasto das células morre; As falhas na parede secundária formam as pontoações, que podem ser simples ou areoladas. Forma-se uma parede celular rígida; 3

4 Estrutura detalhada da Estrutura detalhada da Parede primária (foto MEB) Parede secundária (foto MEB) Primária: Células em divisão ativa; Parede Celulaar Secundária: Células com função de sustentação de transporte Lamela Média: Região de união das paredes primárias de células adjacentes (substânicias pécticas) Comunicações Intercelulares Plasmodesmos Plasmodesmos: filamento citoplasmático que atravessa um poro da parede celular e une, em geral, os protoplastos de células adjacentes Canais, que formam um sistema de comunicação entre as células (entre seus protoplastos); Campos de Pontoação Primária: área mais delgada da parede celular primária, através do qual passam os plasmodesmos; Pontoações: cavidade reeentrante da parede celular e onde a parede secundária não se deposita; Par de Pontoações: duas pontoações opostas + membrana da pontoação (lamela média e as duas paredes primárias) Plasmodesmos na parede celulósica Permitem o transporte de substâncias entre as células. Plasmodesmos Membrana Plasmática São estruturas de transporte de macromoléculas. Uma célula pode ter entre a plasmodesmos. Atuam como canais no transporte via simplasto e permitem a entrada de moléculas de diferentes tamanhos (Açúcares, aminoácidos, nucleotídeos). As paredes primarias tem áreas com pontuações, as quais tem uma alta densidade de plasmodesmos, que se formam ao finalizar a mitose, nos sítios da placa celular. Os plasmodesmos representam canais recobertos por extensões da membrana plasmática. 4

5 Membrana Plasmática Regula o fluxo de sustâncias dissolvidas dentro e fora da célula; Núcleo Bicamada lipídica com uma parte hidrofílica e outra lipofílica; Barreira com permeabilidade seletiva; Funções: Intermediária no transporte de substâncias Coordena síntese e montagem da celulose na parede celular, Recebe e transmite sinais hormonais e do ambiente envolvidos no crescimento celular. Núcleo Vacúolo Tamanho varia, nas células meristemáticas pode ocupar até 2/3 do tamanho da célula; Constituição: membrana dupla (envelope nuclear); cromatina; nucléolo; nucleoplasma; Função: controlar o desenvolvimento celular, armazenar a informação genética da célula; Presente em todas as células vivas, exceto nos tubos condutores de seiva elaborada do floema (os elementos de Tubo Crivado). Vacúolo A membrana é mais delgada que o plasmalema; Tem uma membrana dupla (tonoplasto) que é uma unidade de membrana e o suco vacuolar; Quantidade: depende da idade da célula; Função: digestiva, estocar substâncias, remover metabólitos tóxicos, dar rigidez ao tecido, é o grande responsável pelo aumento do tamanho da célula; Transporta solutos dentro e fora do vacúolo, e controla o potencial hídrico da célula (turgor celular), o qual é muito importante nas células guarda dos estomatos. 5

6 Citoplasma: Organelas e Citosol Mitocôncrias Tem uma forma oval (reniforme) e uma estrutura interna complexa. Membrana dupla, a interna apresenta invaginações, que são as cristas mitocondriais; Se originam por fusão (herança materna). Não forma parte do sistema de endomembranas da célula. Possuem DNA próprio Sintetizam parte de suas proteínas, que por sua vez dependem de proteínas originadas baixo controle nuclear. Função: casas de força da célula, elas convertem moléculas orgânicas em energia, na forma de ATP; A quantidade de mitocôndrias por célula depende da demanda por ATP! Microcorpúsculos A diferem quanto a enzima que sintetizam: Glioxissomos - sintetizam enzimas que transformam lipídios em sacarose Peroxissomos - sintetizam enzimas que atuam na fotossíntese. Apresentam membrana simples e estão espalhados na célula; Possui um sistema de membranas duplas que delimitam espaços; Sua composição é lipoprotéica; Formam um sistema de comunicação dentro da célula, permitindo o transporte de substâncias (proteínas, lipídios). Liso: Formato tubular; Sem ribossomos; Síntese e metabolismo de lipídeos; Rugoso: Apresenta ribossomos na superfície; Síntese protéica; Retículo Endoplasmático Retículo Endoplasmático Morfologia - permite o funcionamento como um sistema de transporte intercelular de açúcar, aminoácidos e ATP aos sítios de uso ou armazenamento. Extensa área superficial permite a distribuição enzimas. Ribossomos São organelas responsáveis pela síntese de proteínas; Podem existir individualmente, ou associados entre si (polirribossomos ou polissomos), as quais estão unidas por uma cadeia de RNA mensageiro. São partículas quase esféricas com igual quantidade de proteína e RNA; Associação com ribossomos - envolvimento na síntese de proteínas. Outra função do RE é a construção da membrana plasmática e da parede celular. São formados por duas subunidades: uma grande e uma pequena; As subunidades produzidas no nucléolo, e liberados no citoplasma, onde são reunidas e formam um ribossomo; 6

7 Ribossomos Complexo de Golgi Podem estar livres no citoplasma ou unidos ao retículo endoplasmático rugoso; Aparecem em grande quantidade nas células em grande atividade. Também existem dentro das mitocôndrias e cloroplastos, já que estes sintetizam suas próprias proteínas Formado por vários sáculos membranosos, discóides, chamados cisternas. Se subdivide em três compartimentos (cis, médio e trans) consistentes em um ou mais cisternas Complexo de Golgi Citoesqueleto Rede de filamentos protéicos Formado por microtúbulos, microfilamentos de actina e filamentos intermediários. Intervem no movimento celular; mobilização das vesículas de transporte, organelas, processos de motilidade e morfogênese. Função: receber produtos elaborados, armazená-los, modificados e transportados ao exterior da célula ou para outros lugares das membranas. Tipo de produtos que recebem ou transportam depende do tipo de célula. Ex. Em algumas células os produtos podem ser compostos da parede celular, em outras podem ser proteínas, etc. O citoesqueleto produz a ciclose (movimento do citoplasma) e está vinculado com outros processos como divisão celular, crescimento e diferenciação Contribuem na forma da célula, e intervem no processo de divisão celular. Citoesqueleto Os filamentos intermediários: compostos por proteínas fibrosas; Elementos relativamente estáticos que suportam tensões, a diferencia dos microfilamentos e microtúbulos Podem organizar-se e desarmar-se rapidamente. Citoesqueleto Microtúbulos: Proteína: tubulina; São estruturas cilíndricas alongadas; Função: orientação da síntese da celulose e deposição orientada na parede celular. São responsáveis pela forma da célula. Microfilamentos: Proteína: actina; Função: controlar a corrente citoplasmática (os movimentos de ciclose). Citoesqueleto observado com microscopio de fluorescencia (Raven et al. 1992) 7

8 Tipos: forma, tamanho e função distintos. Função: fotossíntese, armazenamento de substâncias Existem dois tipos de plastídios com pigmentos: os cloroplastos e os cromoplastos. Membrana dupla Internamente - estroma (matriz) Sistema de membranas, os tilacóides grau de desenvolvimento variável DNA próprio e proteínas Divisão por fissão Os cloroplastos: Sistema de membranas chamado tilacóide associados formando grana no interior do estroma, o líquido interno o cloroplasto. Cromoplastos Síntese e acumulo de pigmentos - oscarotenóides. Localização: flores, frutos, algumas raízes. Função: atrair insetos; são corantes naturais. Surgem de proplastídios (cenoura) ou de cloroplastos (amadurecimento de frutos, folhas no inverno). Classificação: Pigmentados cloroplastos (clorofila e caroteno) cromoplastos (caroteno) Não pigmentados (leucoplastos) amiloplastos (amido) elaioplastos (óleos) proteoplastos (proteínas) Proplastídio: Precursor dos plastídios; Localização: nas células meristemáticas de raízes e folhas; Plastos Etioplastos Protoplastos Características: são organelas muito pequenas, sem cor ou verde claro, têm pouca membrana interna e não têm enzimas para fotossíntese. Cromoplastos Cloroplastos Leucoplastos Na presença de luz transformam-se em cloroplastos. Amiloplastos Elaioplastos Proteinoplastos 8

9 Sem pigmento (leucoplastos) São os plastídios menos diferenciados. Geralmente aparecem em órgãos de armazenamento. Amiloplastos contém amido (batatinha) Elaioplastos contém óleos (semente de girassol, soja) Proteoplastos contém proteínas (mamona, soja) Do grego ergon = trabalho Produto do metabolismo celular, de reserva ou armazenamento; Armazenadas no interior das células ou nos espaços intercelulares. Acumulam na parede celular Vacúolos ou Plastídios. Funções: Atrativos para os seres humanos, animais e insetos - importantes na dispersão de sementes e na polinização. Amiloplastos Proteção da planta contra raios UV, insetos, fungos, vírus e bactérias - ação alelopática. Ação Alelopática Interações planta x planta Competição água, luz, nutrientes Mesma espécie autotoxicidade ou autopatia Idioblasto: é toda célula diferente das demais, seja na forma, no conteúdo, no tamanho ou na função. Por exemplo, uma célula que contêm substâncias ergásticas é um idioblasto. Tipos de : Celulose: polímero mais abundante no reino vegetal, encontrada na parede celular; Amido: formado por amilose e amilopectina que se depositam em torno do hilo. É a maior reserva dos vegetais; Cristais: são reserva de oxalato ou carbonato de cálcio; localizam-se no vacúolo; funcionam como mecanismo de defesa contra predadores; Aparecem na forma de drusas, ráfides, monocristais, cistólitos. Proteínas: presentes no vacúolo; amorfas ou cristalinas ou formando grãos de aleurona; 9

10 Tipos de : Gorduras / óleos: nos plastídios ou dispersos no citoplasma; São a reserva de muitas sementes; Aparecem na forma de corpos sólidos (ceras, cutina ou suberina) ou gotículas; Cristais: a) cristais de oxalato de cálcio Antocianinas: pigmentos depositados no vacúolo; Funcionam como defesa contra predadores; Fenóis (taninos, fitoalexinas): formas de defesa. Resinas, látex: cicatrização. Depósitos de sílica, mucilagem. Eichhornia crassipes Rafideos em Eichhornia Cristal prismático em Tumera Drusas em aerênquima de Myriophyllum Estiloide em Eichhornia Proteínas: Células de endosperma de mamona Ricinus communis Graxas, óleos e ceras Taninos Idioblastos tânicos Substâncias fenólicas 10

11 Carboidratos Célula com parede primária Células de amido Hemicelulose: parede celular Amido: cloroplasto de soja 11