Transporte Nas Plantas

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  • 1. Transporte nas plantas O corpo das plantas vasculares é constituído por um sistema radicular, normalmente subterrâneo, e por uma porção aérea (caule e folhas). As raízes fixam a planta ao solo e retiram deste a água e os sais minerais. As células da epiderme superficial da raiz possuem excrescências longas e tubulares – os pêlos radiculares – que aumentam a superfície de absorção de água por parte da raiz. Esta absorção é contínua uma vez que, cerca de 90% da água obtida é sempre perdida pela inevitável transpiração folear. O caule suporta o seu próprio peso e o das folhas, e conduz a água e os minerais desde as raízes até às folhas e os produtos da fotossíntese desde as folhas até às raízes. As folhas são os principais órgãos fotossintéticos (por vezes os únicos) e podem apresentar a forma de uma agulha, com um único feixe vascular simples (micrófilo), ou dispor de um conjunto de feixes vasculares ramificados (macrófilos). O transporte de substâncias nos seres vivos é indispensável à manutenção das actividades metabólicas que asseguram a vida. Nas plantas, para que todas as células possam receber as substâncias de que necessitam, existem três níveis de transporte que permitem atingir esse objectivo: Transporte a nível celular: Exemplo: entrada e libertação de água e solutos das células (como entidades individuais), como a absorção de água e solutos minerais existentes no meio por parte das células da epiderme da raiz; Transporte a curtas distâncias de substâncias de umas células para as outras ao nível dos tecidos e órgãos: Exemplo: deslocação de glúcidos das células fotossintéticas, localizadas nas folhas, para os tubos do floema; deslocação de água e sais minerais desde as células da epiderme da raiz até aos vasos xilémicos localizados no cilindro central; Transporte a longas distâncias da seiva bruta através do xilema, e da seiva elaborada a nível do floema, ao nível de toda a planta. Transporte a nível celular O transporte para o interior das células depende da permeabilidade selectiva da membrana celular. Esta membrana controla o movimento de solutos entre a célula e a solução extracelular. Os solutos atravessam a membrana plasmática por mecanismos de transporte diferentes, consoante as características físicas e químicas. Assim, podem definir-se
  • 2. diferentes tipos de transporte: difusão simples (transporte não mediada, isto é, não são envolvidos transportadores membranares), difusão facilitada e transporte activo (transportes mediados – envolve transportadores membranares). Transporte a curtas distâncias A forma como os solutos e a água são transportados nos tecidos e nos órgãos das plantas pode ocorrer por três vias: 1. As substâncias movimentam-se de uma célula para outra, atravessando a parede celular e a membrana plasmática; 2. As substâncias , após entrarem nas células, deslocam-se por entre o citoplasma das células, atravessando os plasmodesmos e movendo-se pelos tecidos ou órgãos. Deste modo pode-se dizer que os solutos se movimentam através do simplasto; 3. Por esta via os solutos movimentam-se através dos espaços intercelulares limitados pelas paredes celulares e ao longo destas. As substâncias deslocam-se pelo apoplasto (via extracelular constituída pelas paredes celulares e espaços intercelulares). Absorção de água e solutos do meio através da raiz Toda a superfície da planta pode absorver água, no entanto a raiz é a zona por onde é absorvida praticamente toda a água, tão necessária à vida da planta. A água e as partículas do solo aderem às raízes, essencialmente às paredes celulares dos pêlos radiculares, estruturas estas que aumentam consideravelmente a área de absorção da raiz. A água e os sais minerais entram na planta por osmose, através da epiderme das células da zona absorvente. Movimentando-se por entre as paredes celulares hidrofílicas das células epidérmicas e atravessando livremente pelo apoplasto, as substâncias absorvidas conseguem atravessar todo o córtex e entrar no cilindro central. A partir daqui, irão ser deslocadas para os vasos xilémicos, os quais as distribuírão por toda a planta. No entanto, antes da água entrar no cilindro central, depara-se ainda com uma barreira – as paredes das células da endoderme têm características muito especiais, apresentando, algumas delas, espessamentos na parte interna das paredes radiais – as bandas de Caspary. Conforme a espécie, estes espessamentos apresentam largura e configuração variáveis e são frequentemente suberizados. Verifica-se assim, na passagem pela endoderme, uma diminuição drástica da pressão osmótica. Em consequência do
  • 3. número de substâncias dissolvidas, o transporte da água é feito quer por difusão simples, e os sais minerais entram no cilindro central por difusão facilitada, processo este em que intervêm proteínas especializadas da membrana celular – as permeases. Estas podem intervir sem dispêndio de energia, acelerando a passagem das substâncias através da membrana. Mas podem também utilizar energia, assegurando o transporte de substâncias dissolvidas contra o gradiente de concentração – transporte activo. As permeases, utilizando energia fornecida pelas células, transferem várias substâncias, especialmente iões, no sentido oposto àquele em que se daria a difusão simples. Deste modo impedem que substâncias difusíveis saiam da planta. Através dos mecanismos anteriormente referidos, é assegurada a entrada de água e nutrientes para a planta. Transporte a longas distâncias Nos vegetais superiores, no interior do cilindro central existem tecidos de transporte. Esses tecidos são o xilema (vasos lenhosos) e o floema (vasos liberinos), que transportam respectivamente seiva bruta e seiva elaborada. Xilema O xilema é um tecido condutor constituído por vasos xilémicos. Conduz a água e os sais minerais, dissolvidos na seiva radicular, para cima. Os primeiros vasos xilémicos que se formam resultam da actividade dos meristemas primários laterais e designam-se protoxilema. São células cuja parede apresenta espessamentos constituídos por celulose e lenhina, com arranjos geométricos característicos. Mais tarde, forma-se o metaxilema, que resulta da actividade do câmbio vascular. Durante o desenvolvimento destes vasos, as paredes celulares das extremidades das células que os constituem são destruídas, ficando muitas vezes ausentes, ou reduzidas a pequenas placas perfuradas. Terminado este período de maturação, o conjunto de células assim diferenciadas constitui um tubo oco, com alguns poros laterais. Resumindo, o xilema é constituído por células mortas e ocas, dispostas topo a topo. Estas células podem ser de três tipos: fibras, vasos e traqueídos, dos quais os dois últimos são elementos condutores. As fibras constituem tecidos esqueléticos fundamentais para o suporte do caule, sobretudo nas plantas lenhosas.
  • 4. Os vasos – que só se encontram praticamente nas plantas sem flor – constituem o meio mais eficiente para o transporte de água e formam-se a partir de células embrionárias, cujas paredes se tornam espessas e impregnadas de lenhina. Os traqueídos, mais pequenos, são constituídos por células cujas paredes transversais formam ângulos agudos muito marcados e constituem o único tipo de tecido xilémico das gimnospérmicas. Transporte através do xilema O transporte essencialmente de água e sais minerais desde o ponto de absorção até às partes aéreas da planta realiza-se graças à coesão da água no interior dos elementos xilémicos (ver pág. 7), em resposta à força gerada pela evaporação a nível das folhas. A seiva xilémica, também denominada seiva bruta, pode conter na sua constituição diversos elementos como a água, sais minerais, aminoácidos, glícidos, hormonas vegetais (produzidas pela coifa e pelos meristemas localizados na raiz), herbicidas (quando são aplicados), microrganismos (bactérias e fungos), entre outras substâncias. No entanto, para que a referência às substâncias xilémicas seja mais fácil, por vezes só se referem as principais (as duas primeiras). A água e os sais minerais absorvidos pela raiz formam, como já foi dito, a seiva bruta, que ascenderá pelos vasos condutores (xilema) até às folhas, onde serão utilizadas. A planta utiliza a água no processo de fotossíntese. Os sais minerais servem para fabricar os compostos orgânicos, como as proteínas e os ácidos nucleicos. Um dos mecanismos que ajuda a seiva a ascender é a transpiração, na qual o vapor e água sai para a atmosfera através das folhas (pelos estomas). Ao transpirar, as folhas actuam como ―aspiradores‖, que impulsionam a seiva bruta para cima. Estabelece- se assim um fluxo constante de água que será absorvida pela raiz, transportada pelo xilema e expelida, em parte, para a atmosfera por meio de transpiração. Outra parte da água absorvida é utilizada para a síntese de glicose. Uma das teorias explicativas para a ascensão de água através do xilema é a teoria da pressão radicular. Teoria da pressão radicular A pressão radicular resulta da diferença de concentração existente entre a solução do solo, muito diluída, e a da seiva bruta que circula no xilema. Estas diferenças de
  • 5. concentração provocam uma diferença de pressões nas plantas que obriga o fluido a subir no xilema. Os iões podem entrar através da epiderme das raízes por transporte activo, criando-se, assim, um aumento na concentração iónica das soluções nas células das raízes. Esta situação vai provocar uma pressão osmótica que vai forçar a água e os sais minerais a entrar na raiz. A acumulação de água nestes tecidos provoca, por sua vez, uma pressão que a vai forçar a subir no xilema — pressão radicular. Tecidos vegetais Os tecidos vegetais podem dividir-se em: tecidos de formação ou meristemas e tecidos adultos ou definitivos. Nesta actividade experimental foram estudados os tecidos definitivos. Os tecidos definitivos podem dividir-se em: Tecidos dérmicos: têm funções essencialmente de protecção e de revestimento, como por ex. a epiderme e a endoderme. Tecidos fundamentais: são tecidos constituídos apenas por um tipo de células. São deste tipo a maioria dos tecidos que constituem os órgão vegetais. Tecidos de transporte ou condutores: são bastante complexos, pois são constituídos por diferentes tipos de células especializadas no transporte de água e sais minerais, no caso do xilema, e de substâncias orgânicas sintetizadas ou transformadas, no caso do floema. O xilema e o floema estão associados e constituem feixes condutores. Estes tecidos localizam-se na zona central das raízes e dos caules — zona medular — e nas nervuras das folha Estrutura primária da raiz Epiderme: é uma camada fina apresentando em algumas das suas células pelos radiculares. Zona cortical: nas raízes é bastante desenvolvida, sendo o seu parênquima essencialmente de reserva. A delimitar internamente esta zona do cilindro central encontra-se a endoderme, bem visível, que é constituída por uma só fiada de células. Cilindro central: apresenta um pequeno diâmetro e é limitado externamente pelo periciclo — fiada de células de paredes muito finas junto à endoderme. No parênquima medular encontramos os feixes condutores. O xilema apresenta uma diferenciação centrípeta (os vasos aumentam de diâmetro da periferia para o centro).
  • 6. Estrutura primária do caule Epiderme: reveste o exterior do caule apresentando-se cutinizada e com estomas. Zona cortical: zona pouco desenvolvida; é menos desenvolvida do que na raíz. Como a endoderme raramente é visível, torna-se difícil delimitar a zona cortical do cilindro central. Cilindro central: zona muito desenvolvida. Estrutura da Folha Epiderme: a epiderme das folhas é cutinizada e sem clorofila. Tem estomas que permitem a ocorrência de trocas gasosas. É constituída por uma só camada de células justapostas que revestem as duas páginas da folha. Mesófilo: constituído essencialmente por um parênquima clorofilino. Vasos condutores: são constituídos por vasos de xilema e de floema com disposição dupla e colateral., sendo observáveis nas nervuras do limbo. Existem várias diferenças entre plantas monocotiledóneas e plantas dicotiledóneas, no que respeita à raiz, caule e folhas. Essas diferenças estão especificadas no quadro 1. MONOCOTILEDÓNEAS DICOTILEDÓNEAS Endoderme – com pontuações Endoderme – espaçamento em U RAIZ (pontuações de Caspary) Número de vasos vasculares maior Número de vasos vasculares menor Feixes condutores desorganizados Feixes condutores organizados (em CAULE (dispostos aleatoriamente) círculo) Feixes condutores fechados Feixes condutores abertos Mesófilo simétrico Mesófilo assimétrico Estomas na página superior e inferior Estomas apenas na página inferior FOLHA Nervuras / feixes com igual Existe uma nervura central mais desenvolvimento desenvolvida (feixe vascular) Quadro 1 – Diferenças entre plantas mono e dicotiledóneas As plantas absorvem a água e os sais minerais pela raiz. Essa absorção ocorre essencialmente a nível dos pelos radiculares que são prolongamentos das células epidérmicas que se estendem entre as partículas do solo.