ESTUDO DIRIGIDO No 11 ASSUNTO: FOTOMORFOGÊNESE 1 – Cite exemplos de processos biológicos que dependem da luz. Fotossíntese, germinação de sementes e o desenvolvimento da plântula culminando c om a formação de novas flores e sementes. 2 – Defina espectro de absorção e espectro de ação. Espectro de Ação – Gráfico que mostra a efetividade da qualidade da luz sobre um determinado processo, plotado como uma função do comprimento de onda. 3 – Dê as características do fitocromo. O fitocromo é sintetizado na forma de Fv (vermelho), o qual se acumula no escuro. Já o Fvd (vermelho distante) é a forma ativa. Além disso, o fitocromo está presente em baixas concentrações. 4 – Esquematize a fotoconversão do fitocromo, identificando a forma ativa que provoca a resposta biológica. 5 – Defina fotoequilíbrio. Como se comporta o valor do fotoequilíbrio nas seguintes situações: • Luz vermelha • Luz vermelha distante • Luz fluorescente branca • Em áreas sob cobertura vegetal
6 – Classifique as respostas controladas pelo fitocromo, com base na taxa de fluência de fótons requerida. 7 – Qual a influência do fitocromo no desenvolvimento de plântulas? 8 – A germinação de sementes fotoblásticas positivas ocorre com a participação do fitocromo. Explique como isso ocorre. ESTUDO DIRIGIDO No 12 ASSUNTO: REPRODUÇÃO EM PLANTAS SUPERIORES 1 – O que é reprodução vegetativa e reprodução sexual? Vegetativa: Nesse tipo de reprodução, uma parte, usualmente multicelular, separa-se da “planta mãe” para dar origem a uma nova planta. Esta nova planta é geneticamente idêntica à planta mãe. Sexual: A reprodução sexual é encontrada em praticamente todas as plantas superiores. Neste tipo de reprodução, o novo organismo tem constituição genética que pode ou não diferir da
constituição genética dos pais. A produção de gametas nas plantas envolve a formação de órgão reprodutivo especializado, a flor. 2 – Que órgãos das plantas superiores estão adaptados à reprodução vegetativa? Dê exemplos. Caules: Muito freqüentemente, novas plantas são originadas a partir de caules. Em muitas cactáceas, partes do caule se quebram, formam raízes quando em contato com o solo e se estabelecem como uma nova planta. Folhas: As folhas podem também servir como órgãos reprodutivos. Em muitas crassuláceas, como Bryophyllum calicynum, a folha possui gemas nas margens, as quais originam muitas novas plantas quando a folha é destacada da planta. Raízes: Em muitas espécies do cerrado, as raízes produzem gemas que podem se desenvolver e formar novas plantas. Flores: As flores e inflorescências podem, em alguns casos, sofrer modificações na sua estrutura, passando a funcionar como órgão de reprodução vegetativa. 3 – Quais as vantagens da reprodução vegetativa? Torna possível uma rápida proliferação das plantas, quando as condições são favoráveis. Na reprodução vegetativa, toda uma população oriunda de uma única planta apresenta a mesma constituição genética (clone). Isto pode ser altamente vantajoso para a espécie, desde que o seu genótipo esteja bem adaptado ao seu meio ambiente. 4 – Por que a reprodução sexual é mais vantajosa para a espécie do ponto de vista genético? A reprodução sexual favorece a diversificação genética das populações por meio de recombinação de genes e também permite que mutações favoráveis se propaguem na população. 5 – Sob o ponto de vista fisiológico, porque a reprodução sexual é considerada também mais vantajosa? O produto final da reprodução sexual é a semente, que representa o estádio de vida das plantas de maior resistência às adversidades climáticas. A produção periódica de sementes é de extrema importância na sobrevivência de muitas espécies, principalmente as de regiões climáticas que apresentam uma ou mais estações desfavoráveis no ano (seca, frio, altas temperaturas). As sementes representam a única forma móvel das plantas, logo processos evolutivos contribuem para uma melhor dispersão. 6 – O que é hidroperiodismo e termoperiodismo? HIDROPERIODISMO: Relação planta-água, na qual a transição de seca para umidade tem um papel decisivo não somente na floração, como também no crescimento de algumas espécies.
(Embora o aumento do potencial hídrico do solo (pela chuva ou irrigação) seja necessário para a antese (abertura da flor), isto somente ocorre se as plantas tiverem sido submetidas previamente a um déficit de água. TERMOPERIODISMO: Em regiões tropicais, onde NÃO há grandes variações de temperatura, algumas plantas desenvolveram uma certa sensibilidade às mudanças de temperatura, a qual age como agente modulador da floração. O termoperiodismo se refere e à resposta de plantas aos diferentes regimes de temperatura diurna e noturna. 7 – Qual a relação, na vegetação do cerrado, entre queimadas e floração? Na vegetação do cerrado tem sido observado o efeito da queimada sobre a floração de muitas espécies (ver Ferri, 1985). Por exemplo, o sapé (Imperata brasiliensis) floresce em qualquer época do ano, desde que a planta seja submetida à queimada. Alguns autores acreditam que o fogo causaria a eliminação de um inibidor da floração e ao mesmo tempo estimularia a síntese de um promotor da floração, por ação térmica ou por gases oriundos da combustão. 8 – O que é fotoperiodismo? A capacidade dos organismos para medir o comprimento do dia é conhecida como FOTOPERIODISMO. Este fenômeno influencia muitos aspectos do desenvolvimento da planta, tais como, desenvolvimento de tubérculos, queda de folhas e dormência. 9 – Qual a classificação das plantas quanto às respostas fotoperiódicas? Dê o significado de cada uma. Plantas de dias curtos (PDC) – Plantas de dias curtos são aquelas que florescem somente em resposta a um determinado valor de comprimento do dia (período de luz) que é menor do que um certo valor crítico, dentro de um período de 24 horas. Plantas de dias longos (PDL) – As plantas de dias longos são aquelas que florescem somente em resposta a um determinado valor de comprimento do dia (período de luz) que é maior do que um certo valor crítico, dentro de um período de 24 horas. Plantas neutras (PN) – plantas que florescem e são indiferentes ao comprimento do dia. 10 – As plantas medem o período diurno ou noturno? Explique. Um ponto importante a ser entendido é que a distinção entre plantas de dias curtos (PDC) e plantas de dias longos (PDL) não é baseada sobre o comprimento absoluto do dia (período de luz). Como descrito acima, a classificação de PDC e PDL depende do comportamento das plantas em relação ao seu fotoperíodo crítico. 11 – Descreva sobre a percepção e indução fotoperiódica. A percepção do fotoperiodismo parece ter o fitocromo como principal fotorreceptor. Os processos que ocorrem na folha, regulados pelo fotoperíodo, e que resultam na
transmissão do estímulo floral para o ápice, são referidos coletivamente como INDUÇÃO FOTOPERIÓDICA. 12 – O que você sabe sobre: a) maturidade para floração; b) indícios da existência de um hormônio específico da floração O fisiologista russo M. Chailakhyan, em 1936, foi o primeiro a sugerir que o estímulo floral poderia ser um hormônio, para o qual ele propôs o nome de FLORÍGENO. 13 – O que é vernalização e desvernalização? O que significa o termo vernalina? Vernalização – ativação ou aceleração do florescimento por tratamento com baixas temperaturas. Por outro lado, a vernalização pode ser revertida se o tratamento de frio for seguido imediatamente por um tratamento de alta temperatura, ou seja, ocorre a desvernalização. 14 – Quais as partes da planta sensíveis a vernalização? O ápice da parte aérea é que percebe o estímulo, embora existam algumas evidências sugerindo que folhas ou mesmo raízes isoladas podem ser susceptíveis, também, ao frio. ESTUDO DIRIGIDO No13 ASSUNTO: FRUTIFICAÇÃO 1 – Descreva o processo de determinação do sexo em flores de angiospermas e comente sobre os fatores que podem alterar a proporção de flores masculinas e femininas. As flores das angiospermas consistem, usualmente, de quatro partes (verticilos): sépalas, pétalas, estames e pistilo. Quando a parte feminina (pistilo) e masculina (estame) são encontradas na mesma flor, ela é denominada hermafrodita ou perfeita. Certas espécies, no entanto, produzem flores unissexuais ou imperfeitas, sendo que se podem encontrar flores masculinas e femininas na mesma planta (monóicas) ou em plantas diferentes (dioicas). As diferentes partes florais afetam diferentemente o crescimento da flor. Remoção dos estames do botão floral provoca redução na mobilização de açúcares para a flor e parada da atividade mitótica do ovário. O ovário, por sua vez, tem importante papel no desenvolvimento da flor, sendo uma rica fonte de auxina. Geralmente, remoção do ovário durante o desenvolvimento da flor provoca a abscisão desse órgão. 2 – Qual o papel da oxidase alternativa (rever CTE) na polinização de espécies da família Aracea? Em membros de Aracea, por exemplo, justamente antes da polinização, os tecidos da inflorescência exibem um dramático aumento na taxa de respiração via oxidase alternativa.
Esse tipo de respiração provoca aumento de temperatura e, como conseqüência, a liberação de compostos voláteis, cujos odores servem como atraentes para insetos. 3 – Comente sobre as reações de incompatibilidade que ocorrem entre o pólen e o gineceu. Em muitos casos, mesmo que ocorra a autopolinização, a autofecundação pode ser evitada por reações de incompatibilidade que ocorrem entre o pólen ou o tubo polínico e as partes do gineceu (estigma, estilete e ovário). Muitas vezes, o ovário inibe a germinação e o crescimento do tubo polínico. Em pólens trinucleados é comum a auto-incompatibilidade por inibição da germinação do pólen. Inibidores no estilete podem, também, evitar o crescimento do tubo polínico, se a germinação de um pólen da mesma planta ocorrer. Mesmo que o tubo polínico cresça, a fertilização pode ser prevenida, podendo o óvulo ser outro local de incompatibilidade. 4 – Como a polinização pode estimular o estabelecimento de frutos? Não se sabe exatamente como a polinização estimula o desenvolvimento inicial do fruto. No entanto, o pólen é uma excelente fonte de auxinas e, é provável que as auxinas produzidas no pólen atuem no estabelecimento do fruto. 5 – Defina maturação e amadurecimento de frutos. Maturação: A maturação de frutos é um processo duplo. Em um o pericarpo (tecido materno) se desenvolve até o seu tamanho final através de divisão e expansão celulares. No outro, os tecidos formados pela união dos gametas do pólen (masculino) e do saco embrionário (feminino), se desenvolvem como embrião e endosperma, os quais formam a semente. Estes dois processos podem ocorrer simultaneamente e, portanto, pode haver competição por nutrientes (orgânicos e minerais). Acredita-se que a coordenação entre esses dois processos é feita pelos fitohormônios. Amadurecimento: No final do período de maturação várias mudanças qualitativas ocorrem dentro do fruto (frutos carnosos). Estas mudanças são coletivamente conhecidas como amadurecimento do fruto. Tais mudanças incluem o amolecimento devido a quebra enzimática da parede celular, hidrólise de amido e de outras macromoléculas, acúmulo de açúcares e redução nos teores de ácidos orgânicos e compostos fenólicos, incluindo tanino. Também se observa degradação de clorofila e acúmulo de outros pigmentos, como carotenóides (nos cromoplastos) e antocianina (nos vacúolos), nas células da epiderme desses frutos. Além disso, é comum a produção de compostos voláteis (ésteres aromáticos, aldeídos, etc.), os quais dão o cheiro característico de cada fruto. 6 – Qual o tipo de curva de crescimento de um fruto simples com caroço? Descreva essa curva. Curva dupla-sigmoide. Período I: Neste período inicial de crescimento rápido, o pericarpo e as sementes aumentam em tamanho e massa.
Período II: A taxa de crescimento, neste período, é muito reduzida, inicia-se um rápido crescimento endurecimento do endocarpo. Período III: Nesta fase final de crescimento rápido, ocorre um aumento em volume celular e de espaços intercelulares na polpa. 7 – Quais as principais diferenças entre o amadurecimento de frutos carnosos e o desenvolvimento final de frutos secos? A parte final do desenvolvimento de frutos secos (muitas vagens, por exemplo) é completamente diferente. Nestes frutos, após a maturação fisiológica ser atingida, se observa o espessamento das paredes celulares e a desidratação dos tecidos. 8 – Defina climatério. Mostre graficamente a relação entre a taxa de respiração e a idade de frutos climatéricos e não climatéricos. Dê exemplos de frutos climatéricos e não climatéricos e diga qual dos dois tipos é estimulado a amadurecer após a colheita? Qual o papel do etileno no amadurecimento de frutos?
Em todos os frutos, a taxa de respiração é alta quando eles são jovens, um período caracterizado pelo rápido crescimento (altas taxas de divisão e expansão celulares). A taxa de respiração então decresce e mantém-se aproximadamente constante durante a maturação e mesmo durante o amadurecimento. Alguns frutos, como citrus, uva, abacaxi e morango seguem esse comportamento. Na realidade, esses frutos (uvas, laranjas, limões, etc.) amadurecem ainda nas árvores. Quando eles são colhidos antes do amadurecimento, a sua respiração continua em uma taxa que decresce gradualmente. Por outro lado, em outras espécies (banana, maçã, tomate, abacate, etc.) não se observa o comportamento descrito acima, sendo observado um nítido aumento na taxa de respiração, antes do amadurecimento, o qual é conhecido como CLIMATÉRIO. Nestes frutos (banana, maçã, tomate e abacate), a colheita acelera ou induz o amadurecimento. Frutas Climatéricas - são aquelas que apresentam um período em que ocorre uma elevação na taxa respiratória, devido à produção autocatalítica de etileno. Esta produção de etileno, ácido ribonuclêico (RNA) e proteínas, juntamente com aumento na taxa respiratória e com a decomposição de certas estruturas celulares, marcam a transição entre a fase de maturação e senescência (Figura 02). Ex.: maçã, abacate, banana, manga, figo, mamão, maracujá, melancia. Frutas Não Climatéricas - são aquelas que não apresentam elevação na taxa respiratória próximo ao final do período de maturação, ou seja, a taxa respiratória apresenta um declínio constante até atingir a fase de senescência (Figura 03). Ex.: abacaxi, morango, lima, laranja, tangerina, cereja, uva, pepino. 9 – Por que o crescimento de frutos durante o período diurno é normalmente menor do que durante o período noturno? As menores taxas de crescimento ocorrem quando a capacidade de evaporação do ar e as
taxas de transpiração são altas. Nestas condições, o movimento de água para os frutos é reduzido e pode-se observar, em casos extremos, encolhimento dos frutos durante o meio dia. 10 – Comente sobre a composição química (amido, frutose, glucose, sacarose, ácidos orgânicos, pigmentos e compostos voláteis) de alguns frutos durante o período de maturação e após o amadurecimento. Em maçãs, a concentração de amido aumenta até um máximo (final da maturação) e então decresce até a colheita, sendo o mesmo convertido para açúcares (durante o amadurecimento). Em maçãs e pêras, a frutose é o principal açúcar que se acumula durante o amadurecimento, embora possam ser encontradas, também, pequenas quantidades de glucose e de sacarose. Já em uvas e cerejas, se observa igual montante de glucose e de frutose, porém praticamente não se detecta a presença de sacarose. Durante o amadurecimento de laranjas, uvas e abacaxis, o conteúdo de ácidos orgânicos (principalmente, ácido málico, ácido cítrico, ácido isocítrico e ácido tartárico) decresce e o de açúcares aumenta, de modo que os frutos tornam-se doces. Em limões, no entanto, o conteúdode ácidos orgânicos aumenta durante o amadurecimento, ocorrendo um decréscimo no pH e o fruto permanece azedo. ESTUDO DIRIGIDO No 14 ASSUNTO: DORMÊNCIA E GERMINAÇÃO 1 – Defina dormência e cite as partes do vegetal em que ela se manifesta. Dormência é quando uma semente viável não germina mesmo que todas as condições ambientais necessárias para o crescimento sejam adequadas. Ela pode se manifestar em sementes, gemas na parte aérea e órgãos subterrâneos. 2 – Descreva de forma sucinta como as gemas vegetativas entram em dormência. O início da dormência de gemas é coincidente com a queda de folhas e aumento na severidade das condições ambientais (frio ou seca). Em plantas de clima temperado, a dormência de gemas parece ser uma típico resposta de dias curtos iniciada pelas dias curtos do outono (frio). Estas respostas, portanto, requerem uma mecanismo sensorial que detecta a mudança ambiental. Nestes casos, o fitocromo está envolvido e a folha é o órgão que percebe o estímulo fotoperiódico. 3 – Explique como, no cerrado, as gramíneas resistem à seca severa e ao fogo. Algumas espécies do cerrado não produzem escamas, sendo as gemas protegidas por folhas jovens compactadas ao redor do ápice. 4 – Descreva e esquematize a estrutura de uma semente de monocotiledônea e de dicotiledônea. O embrião é formado pelo eixo embrionário e por um ou dois cotilédones. Em sementes de dicotiledôneas se observa o eixo embrionário (formado pela radícula, hipocótilo e plúmula) e dois cotilédones. Em monocotiledôneas identificar essas partes é bem mais difícil. Nestas
plantas, um único e pequeno cotilédone é modificado e constitui o escutelo. A parte basal do cotilédone é alongada para formar o coleóptilo e em algumas espécies, o hipocótilo forma o mesocótilo. 5 – Descreva os dois tipos de dormência de sementes. Dormência imposta pela casca ou outros tecidos que circundam o embrião, é também chamada de dormência física. O embrião dessas sementes germina prontamente na presença de água e O2, desde que o tegumento ou outros tecidos que o circundam sejam removidos ou danificados. Dormência do embrião, ou fisiológica, é devido a presença de inibidores (ABA), bem como da ausência de promotores (GAs).
6 – Defina dormência primária e dormência secundária. Primária: Sementes que são liberadas da planta no estado dormente. Secundária: Podem ser induzidas á dormência se as condições para germinação forem desfavoráveis. 7 – Defina germinação e faça a distinção entre uma semente quiescente e uma semente dormente. Diga por que a maioria das plantas cultivadas não estão aptas a sobreviver na natureza? Epígea: Os cotilédones ou o endosperma ficam acima do solo e podem se tornar verdes e fotossintetizantes. Hipógea: Os cotilédones ou o grão permanecem sob o solo e não se tornam fotossintetizantes. 8 – Conceitue e dê exemplos de germinação epígea e hipógea. Esquematize a estrutura de uma plântula de milho e uma de feijão.
9 – Qual a influência da temperatura, do oxigênio e da luz sobre a germinação de sementes? Temperatura: Em geral, temperaturas muito altas ou muito baixas inibem a germinação. Oxigênio: Germinação é um processo que requer energia na qual é fornecida pela respiração das reservas estocadas, um processo que depende da presença de O2.
Luz: As sementes são classificadas em 3 categorias: fotoblástica positiva (a luz estimula o processo de germinação), fotoblástica negativa (a germinação é inibida pela luz) e fotoblástica neutra (germinam na luz ou no escuro) 10 – Construa uma curva de absorção de água em sementes germinando.
11 – Porque a germinação de sementes é considerada um processo anfibólico? Pois envolve tanto reações catabólicas como anabólicas. 12 – Qual a principal reserva encontrada em sementes de soja, milho, amendoim e mamona? Amido 13 – Quais as enzimas que participam da degradação do amido durante o processo de germinação? alfa-amilase, beta-amilase, enzima desramificadora, alfa-glicosidase. 14 – Qual a importância da oxidação de lipídios em sementes oleaginosas, durante o processo de germinação? Pois a completa oxidação de 1,0 gramas de lipídeos pode produzir consideravelmente mais ATP do que a oxidação de 1,0 gramas de amido. 15 – Quais as etapas na conversão de lipídios para açúcares, durante a germinação de sementes oleaginosas? Hidrólise do triacilglicerol, B-oxidação dos ácidos graxos, ciclo do glioxalato, gluconeogênese, translocação. 16 – Qual a principal fonte de reserva mineral encontrada em muitas sementes? Sementes de muitas espécies (aveia, cevada, milho, trigo, algodão, alface, etc.) acumulam ácido fítico, o qual é a principal reserva de P. Este ácido acumula-se formando uma mistura de sais, conhecida como FITINA, a qual é também a principal fonte de macronutrientes catiônicos (K+, Ca2+, Mg2+) em sementes.
