Teoria Celular. Teoria Celular. Organismo Vegetal 18/12/2013 CÉLULA VEGETAL ESTRUTURA E FUNÇÃO
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- João Henrique de Figueiredo Caires
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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE DEPARTAMENTO DE FARMÁCIA FARMACOBOTÂNICA CÉLULA VEGETAL ESTRUTURA E FUNÇÃO Organismo Vegetal organismós (grego) - conjunto => é o conjunto de órgãos que constituem um ser vivo. Órgão - tecidos - conjunto de células Órgãos vegetativos: raiz, caule folhas sobrevivência do indivíduo Órgãos reprodutivos: flores e frutos perpetuação da espécie Prof. Msc. Alex Lucena 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; As 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 meristemas apicais do caule e da raiz são formados durante o desenvolvimento embrionário, que originarão os meristemas primários e a partir destes, os tecidos primários. Os sistemas de tecidos existentes são: - dérmico (epiderme e periderme), - vascular (xilema e floema) -fundamental (parênquima, colênquima e esclerênquima). 1
2 Diferenças entre célula animal e célula vegetal: plastídeos, parede celular e vacúolo. Quadro Comparativo entre células de organismos procariontes e eucariontes Organela Monera Protista Fungos Vegetais Animais Retículo endoplasmático Ausente Presente Presente Presente Presente Ribossomo Presente Presente Presente Presente Presente Complexo de Golgi Ausente Presente Presente Presente Presente Lisossomo Ausente Presente Presente Presente Presente Mitocôndria Ausente Presente Presente Presente Presente Centríolo Ausente Presente Presente Ausente nos vegetais superiores Plastos Ausentes Presentes em algumas formas Presente Ausentes Presente Ausentes Vacúolo Ausente Presente Ausente Presente Ausente Peroxissomo Ausente Presente Presente Podem estar presentes Presente Glioxissomo Ausente Presente Presente Presente Ausente Componentes da célula vegetal: parede celular e protoplasto (protoplasma) Componentes Protoplasmáticos: citoplasma, núcleo, plastídios, mitocôndrias... Célula Vegetal PAREDE CELULAR: primaria e/ou secundaria PROTOPLASTO = conteúdo da célula Componentes não Protoplasmáticos: vacúolos e diversas substâncias: cristais, gotas de óleos, grão de amido... 2
3 ESTRUTURA DA CÉLULA VEGETAL ESTRUTURA DA CÉLULA VEGETAL Parede celular (parede primária, parede secundária, lamela média, plasmodesmos, pontuações simples) Protoplasma: Membrana plasmática (plasmalema), núcleo, citoplasma (organelas e citosol) Plastídios: leucoplastos, cromoplastos, cloroplastos, amiloplastos, proteinoplastos, elaioplastos (lípidios), etioplastos, etc. Substâncias ergásticas Mitocôndrias, Microcorpúsculos, Retículo endoplasmático liso e rugoso, ribossomos, Complexo de Golgi, microtúbulos, microfilamentos. MEMBRANA CELULAR VEGETAL Nos vegetais clorofilados -> dupla Membrana plasmática; Natureza celulósica; MP -> comum vegetais/ animais; PC -> vegetais clorofilados; 3
4 Parede celular: Características e função: Parede celular: Características e função: - Parte integrante da célula e desempenha importante papel. - É um sistema não vivo; - É permeável; - É rígida, limita o tamanho do protoplasto, impedindo a ruptura da membrana plasmática; - Determina o tamanho e a forma da célula; - Apresenta enzimas; - Tem mecanismos de defesa contra patógenos: as fitoalexinas, lignina e oligossacarinas; - As células podem apresentar uma parede celular primária ou, além da primária, uma parede celular secundária. - Tem uma função crítica no transporte de sustâncias (transporte apoplástico). Composição: celulose: principal componente, composto por moléculas lineares de glicose, que formam as microfibrilas de celulose. hemiceluloses: São as xiloglucanas (nas dicotiledôneas) e as xilanas (nas monocotiledôneas), são responsáveis pela expansão celular; Composição: glicoproteínas (proteínas estruturais): lignina: É hidrofóbica. Dá a resistência e a rigidez da parede celular, função mecânica ou de sustentação; pectinas: São moléculas hidrofílicas. Dão as propriedades plásticas ou de flexibilidade da parede celular; 4
5 CUTINA, SUBERINA E CERAS: Substâncias graxas, têm a função de reduzir a perda de água pela planta. Aparecem na parede das células que formam os tecidos externos protetores, a epiderme (cutina) e a periderme (suberina). Lamela média: -Composta por pectina. -É formada durante a divisão celular, quando se forma a placa celular no equador do fuso; - É a união entre as paredes celulares primárias de duas células adjacentes, chamada de substância cimentante. Porção da parede celular entre duas células Suberina Parede celular primária: - É a primeira camada de parede celular formada; Parede celular secundária: -Está composta principalmente de celulose, hemicelulose, sustâncias pécticas, água e proteínas. - 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; -Quando não há espessamento uniforme na parede formam-se campos de pontoações primários. - Deposita-se depois que a célula parou de crescer e não deposita mais a parede primária; - Interna à parede primária - 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; - Forma-se uma parede celular rígida; 5
6 Parede celular secundária: - 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. Composição da parede celular 6
7 Comunicações Intercelulares Parede primária (foto MEB) Parede secundária (foto MEB) Plasmodesmos Plasmodesmos: - São canais, que formam um sistema de comunicação entre as células (entre seus protoplastos); - Permitem o transporte de substâncias entre as células. Plasmodesmos na parede celulósica 7
8 PLASMODESMOS MEMBRANA PLASMÁTICA São estruturas de transporte de macromoléculas. Atuam como canais no transporte via simplasto e permitem a entrada de moléculas de diferentes tamanhos (Açúcares, aminoácidos, nucleotídeos). Uma célula pode ter entre a plasmodesmos. 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. MEMBRANA PLASMÁTICA NÚCLEO Regula o fluxo de sustâncias dissolvidas dentro e fora da célula; É uma bicamada lipídica com uma parte hidrofílica e outra lipofilica; Provem uma 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. 8
9 NÚCLEO 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 Vacúolo OSMOSE EM CÉLULAS ANIMAIS E VEGETAIS SOLUÇÃO ISOTÓNICA SOLUÇÃO HIPOTÓNICA SOLUÇÃO HIPERTÓNICA 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; CÉLULA ANIMAL Célula normal Mantém-se o volume celular. Célula túrgida ou com lise celular Aumento do volume celular, podendo ocorrer rebentamento. Célula plasmolisada Diminuição de volume celular por retracção da célula. Função: digestiva, estocar substâncias, remover metabólitos tóxicos, dar rigidez ao tecido, é o grande responsável pelo aumento do tamanho da célula; Célula normal Célula túrgida Célula plasmolisada 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. CÉLULA VEGETAL Mantém-se o volume celular. Aumento do tamanho dos vacúolos e do volume citoplasmático. A parede celular impede a lise celular. Diminuição do tamanho dos vacúolos, sem alteração do volume celular. Retracção do citoplasma que apenas se liga à parede celular pelos plasmodesmos. 9
10 Citoplasma: organelas e citosol MITOCONDRIAS Tem uma forma oval (reniforme) e uma estrutura interna complexa. Se originam por fusão (herança materna). Não forma parte do sistema de endomembranas da célula. Possuem seu próprio DNA e sintetizam parte de suas proteínas, que por sua vez dependem de proteínas originadas baixo controle nuclear. MITOCONDRIAS - Possuem membrana dupla, a interna apresenta invaginações, que são as cristas mitocondriais; - Contém seu próprio DNA, proteínas e ribossomos; - 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! 10
11 Microcorpúsculos Retículo Endoplasmático - A diferença entre eles está na enzima que sintetizam; - Apresentam membrana simples e estão espalhados na célula; - Os glioxissomos (sintetizam enzimas que transformam lipídios em sacarose) e os peroxissomos (sintetizam enzimas que atuam na fotossíntese). - 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). Pode ser: Liso: - tem formato tubular; - sem ribossomos; - faz síntese e metabolismo de lipídeos; Rugoso: Retículo Endoplasmático - apresenta ribossomos na superfície; - faz síntese protéica; Retículo Endoplasmático A morfologia do RE permite o funcionamento como um sistema de transporte intercelular de açúcar, aminoácidos e ATP aos sítios de uso ou armazenamento. Sua extensa área superficial permite distribuir enzimas. Sua associação com ribossomos indica que está envolvido na síntese de proteínas. Outra função do RE é a construção da membrana plasmática e da parede celular. 11
12 Esquema tridimensional do retículo endoplasmático rugoso, mostrando a síntese de proteínas RIBOSSOMOS São organelas onde ocorre a síntese de proteínas; Estão dispersos no citoplasma ou associados com o Retículo Endoplásmático; 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; São formados por duas subunidades: uma grande e uma pequena; 12
13 RIBOSSOMOS RIBOSSOMOS As subunidades são produzidas no nucléolo, de lá vão para o citoplasma, onde são reunidas e formam um ribossomo; Também existem dentro das mitocôndrias e cloroplastos, já que estes sintetizam suas próprias proteínas Podem estar livres no citoplasma ou unidos ao retículo endoplasmático rugoso; Aparecem em grande quantidade nas células em grande atividade. COMPLEXO DE GOLGI APARELHO DE GOLGI Formado por vários sáculos membranosos, discóides, chamados cisternas. Se subdivide em três compartimentos (cis, médio e trans) consistentes em um ou mais cisternas 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 podiam ser proteínas, etc. 13
14 CITOESQUELETO é uma 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. 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; são elementos relativamente estáticos que suportam tensões, a diferencia dos microfilamentos e microtúbulos, podem organizar-se e desarmar-se rapidamente. 14
15 CITOESQUELETO CITOESQUELETO Microtúbulos: -Proteína: tubulina; Citoesqueleto observado com microscopio de fluorescencia (Raven et al. 1992) -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). PLASTIDIOS ou PLASTOS PLASTIDIOS Os diferentes tipos possuem forma, tamanho e função distintos. Têm membrana dupla. Internamente tem o estroma (matriz) e um sistema de membranas, os tilacóides. O grau de desenvolvimento dos tilacóides varia entre os plastídios. Dividem-se por fissão, tem seu próprio DNA e proteínas. Função: fotossíntese, armazenamento de substâncias 15
16 PLASTIDIOS Cromoplastos Existem dois tipos de plastídios com pigmentos: os cloroplastos e os cromoplastos. Os cloroplastos tem um sistema de membranas chamado tilacóide os quais estão associados formando grana no interior do estroma, o líquido interno o cloroplasto. - fazem a síntese e acumulam pigmentos, os carotenóides. - 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) 16
17 Proplastídio: Plastos - É o precursor dos plastídios; Protoplastos - Localização: nas células meristemáticas de raízes e folhas; Etioplastos - 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 Substância ergásticas: 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; Acumulam na parede celular Vacúolos ou Plastídios. amiloplastos 17
18 SUBSTÂNCIAS ERGÁSTICAS - são produtos de reserva ou metabólitos resultantes das atividades celulares. - são armazenadas no interior das células ou nos espaços intercelulares. - funcionam como atrativos para os seres humanos, animais e insetos, daí são importantes na dispersão de sementes e na polinização. SUBSTÂNCIAS ERGÁSTICAS 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. - protegem a planta contra raios UV, insetos, fungos, vírus e bactérias. Têm ação alelopática. Tipos de substâncias ergásticas: SUBSTÂNCIAS ERGÁSTICAS 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; 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; antocianinas: pigmentos depositados no vacúolo; funcionam como defesa contra predadores; fenóis (taninos, fitoalexinas): formas de defesa. resinas, látex: cicatrização. depósitos de sílica, mucilagem. 18
19 SUBSTÂNCIAS ERGÁSTICAS Cristais: a) cristais de oxalato de cálcio Rafídeos Drusas em aerênquima de Myriophyllum Cristal prismático em Tumera Rafideos em Eichhornia Estiloide en Eichhornia 19
20 SUBSTÂNCIAS ERGÁSTICAS Proteínas: Células de endosperma de mamona Ricinus communis Taninos Idioblastos tânicos Substâncias fenólicas Graxas, óleos e ceras Carboidratos Hemicelulose: parede celular Amido: cloroplasto de soja Célula com parede primária e células de amido 20
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