O transporte nas plantasO transporte nas plantas

Nos seres vivos pluricelulares, como a maioria dasplantas e dos animais, as células encontram‐sebastante afastadas das superfícies através dasquais se estabelecem as trocas com o meioexterior.

C é té i h à él l ?Como é que a matéria chega às células?

No sistema de transporte das plantas, os materiaiscirculam da raiz até às folhas, garantindo aelaboração de compostos orgânicos queposteriormente são distribuídos por todas ascélulas da planta.

Evolução das plantasEvolução das plantas

O l i d l d àO sucesso evolutivo das plantas deve‐se à suaadaptação ao meio terrestre, através de mudançasestruturais verificando se ao longo do tempo umestruturais, verificando‐se, ao longo do tempo, umaumento de complexidade e, consequentemente,de diversidade Efectivamente enquanto numde diversidade. Efectivamente, enquanto nummeio aquático os organismos fotossintéticosencontram dissolvidos na água todos os materiaisencontram, dissolvidos na água, todos os materiaisde que necessitam para a fotossíntese, no meioterrestre, a acessibilidade à água torna‐se crítica,, g ,sendo necessário criar sistemas de transporteespecíficos.

As plantas evoluíram a partir de ancestrais aquáticos,provavelmente algas verdes multicelulares. Destes

i i d i di i d lancestrais emergiram dois grupos distintos de plantas:Um grupo ancestral de plantas não vasculares constituído

i dif i d ãpor organismos pouco diferenciados que não apresentam,em regra, tecidos condutores;

Um grupo de plantas vasculares sem semente queUm grupo de plantas vasculares sem semente queapresentam tecidos condutores.

Numa segunda fase da evolução surgiram as plantasNuma segunda fase da evolução surgiram as plantasvasculares com sementes e ainda mais tardeapareceram as plantas vasculares com florapareceram as plantas vasculares com flor.

A l l d l ã óAs plantas vasculares desenvolveram não só umsistema radicular que lhes permite absorver doexterior água e sais minerais mas também um sistemaexterior água e sais minerais, mas também um sistemacondutor formado por dois tipos de vasos ‐ o xilema,que transporta essencialmente água e sais minerais daq p graiz para toda a planta e o floema, que transportaágua, compostos orgânicos e sais minerais da folha

d lpara toda a planta.O movimento de água e solutos no interior da planta 

é d id d d iatravés destes tecidos condutores denomina‐se translocaçãotranslocação.

Onde se localizam os sistemas de transporte das plantas?

Resolva o Doc. 1 das páginas 90 e 91 do manual

Sugestão de resposta ao Doc. 1

Tecidos condutores: xilema e floemaTecidos condutores: xilema e floema

Os elementos que constituem os tecidos condutores (xilema efloema) agrupam‐se em conjuntos designados por feixescondutores os quais ocupam posições relativas diferentes noscondutores, os quais ocupam posições relativas diferentes nosvários órgãos.

RaizRaiz

Simples – os feixes condutores são constituídos apenas por um dostecidos condutores (xilema ou floema).Alt f i d t tã di t lt d tAlternos – os feixes condutores estão dispostos alternadamente.

Caule Caule

Duplos – cada feixe condutor é constituído pelos dois tecidos condutores(xilema e floema).Colaterais os tecidos condutores estão colocados lado a lado (floema naColaterais – os tecidos condutores estão colocados lado a lado (floema naparte externa do feixe e xilema na parte interna).

Folha Folha

Lacunas 

EstomasEstomas

Câmara estomática

Célula da epiderme

Câmara estomática

Absorção de água e de solutos pelas plantasAbsorção de água e de solutos pelas plantas

A maior parte da água e dos solutos necessários paraas actividades da planta são absorvidos pelo sistemaradicular.

A água representa cerca de 85‐95% do peso dasplantas pelo que as suas necessidades diárias em águaã i i d 10 id dsão imensas, mais de 10 vezes a quantidade que umanimal do mesmo peso necessitaria.

Este facto resulta de 90% da água captada apenastransitar pelo corpo da planta, sendo libertada para aatmosfera sob a forma de vapor.

A eficiência na captação de água deve‐se à presençade pêlos radiculares, que aumentam grandemente aárea das células da raiz em contacto com o solo.

Nas células da raiz a solução citoplasmática éhipertónica devido a todos os conteúdos celulareshabituais.

Este facto leva a que haja uma deslocação passiva:q j ç ppor osmose: a água passa do solo para as células daraiz;a ;por difusão simples: alguns solutos (os maisconcentrados no solo) são arrastados pela água, paraconcentrados no solo) são arrastados pela água, paraas células da raiz e daí até ao xilema.

Sabe‐se, no entanto, que as raízes podemacumular iões minerais em concentrações que sãocentenas de vezes maiores do que asconcentrações no solo. Nestas condições, omovimento dos iões contra o gradiente deconcentração requer disponibilidade de energia,entrando nas células da raiz por transporte activo.

O transporte activo de iões faz também com que aO transporte activo de iões faz também com que aágua tenda a passar por osmose até ao xilema.

A água e os solutos, constituídos principalmentepor iões minerais, uma vez chegados ao xilema,podem ascender, constituindo a seiva bruta (ouseiva xilémica).

Esta seiva, ligeiramente ácida, contém cerca de99% de água e numerosos iões dissolvidos99% de água e numerosos iões dissolvidos(nitratos, fosfatos, sulfatos, potássio, sódio ecloro).cloro).

Transporte no xilemaTransporte no xilema

Várias teorias têm sido sugeridaspara explicar o movimento deascensão da água e dos solutos,principalmente iões minerais,uma vez chegados ao xilema.

As teorias desenvolvidasAs teorias desenvolvidasrecorrem à acção de forçasfísicas para explicar essefísicas para explicar essemovimento.

Hipótese da pressão radicularHipótese da pressão radicular

Por pressão radicular entende‐se a pressão quepermite que a água absorvida pela raiz se desloqueaté à extremidade superior da planta. Admite‐seque esta pressão tanto é devida à osmose, desde osolo até ao interior da raiz, como a um transporteactivo em consequência dos sais do xilema quepossibilita um gradiente de concentração quepermite o movimento da água.p g

A ã id l í ã d iA pressão exercida pelas raízes provoca a ascensão da seiva, evidenciada pela subida do nível de mercúrio.

A teoria de pressão radicular também se tornaevidente quando observamos certos fenómenoscomo a exsudação e a gutação.

Exsudação Gutação

Na realidade, a pressão de raiz, ou pressãoradicular, é um fenómeno causado pela contínua eactiva acumulação de iões nas células da raiz, queaumenta a concentração de soluto, o que temcomo consequência o movimento da água porosmose do solo para o interior da planta.

A acumulação de água nos tecidos provoca umapressão radicular que força a água a subir nopressão radicular que força a água a subir noxilema.

E i lEsta teoria apresenta, no entanto, alguns aspectos quenão consegue explicar:

A pressão radicular medida em várias plantas não éA pressão radicular medida em várias plantas não ésuficientemente grande para elevar a água até ao pontomais alto de uma árvore grande.A maioria das plantas não apresenta gutação nemexsudação.As plantas das zonas temperadas não apresentamexsudação nos planos de corte, efectuando até, por vezes,absorção de água.absorção de água.Existem determinadas coníferas que possuem uma pressãoradicular nula.

Hipótese da tensão-adesão-coesãoHipótese da tensão adesão coesão

Esta hipótese explica a ascensãoda seiva bruta desde a raiz até àsfolhas com base na existência deuma relação entre a absorçãoç çradicular e a transpiraçãoestomática ao nível das folhas.

Como são transportados a água e os solutos l l f ?minerais até às células fotossintéticas?

Resolva o Doc. 2 da página 97 do manual

Sugestão de resposta ao Doc. 2

A energia solar é, de uma forma geral, a principalresponsável pela ocorrência de transpiração foliar.De facto, o aumento da temperatura devido àincidência de radiação leva à evaporação de águadas folhas através dos estomas.

A transpiração cria um défice de água originandouma pressão negativa nas folhas a que se dá onome de tensão.

O défice de água provoca um aumento daconcentração de soluto aumentando a pressãoosmótica. Assim, as células do mesófilo ficamhipertónicas em relação ao xilema e por isso, novasmoléculas de água passam do tecido vascular paraessas células.

D id à l id d lé l dDevido à polaridade que apresentam, as moléculas deágua tendem a ligar‐se umas às outras por ligações dehidrogénio Estas forças de coesão permitem que ashidrogénio. Estas forças de coesão permitem que asmoléculas de água se mantenham unidas umas àsoutras, formando uma coluna contínua.,

As moléculas de água têm também grandecapacidade de adesão a outras substâncias eprovavelmente aderem às paredes celulares doxilema.

Assim, o movimento de moléculas de água nomesófilo faz mover toda a coluna hídrica e quantomais rápida for a transpiração ao nível das folhasmais rápida se torna a ascensão da água.

Há assim um fluxo passivo da água das áreas depotencial de água mais elevado para áreas depotencial de água mais elevado para áreas depotencial de água mais baixo.

Esta ascensão cria um défice de água no xilema daraiz fazendo com que a água passe do parênquimacortical para o xilema o que determina a absorção.

ÉÉ devido a forças de tensão‐coesão‐adesão que seestabelece e chamada corrente de transpiração.

Neste sistema a coluna de água tem de se mantercontínua.O movimento brusco das plantas em dias de ventaniapode levar à interrupção dessa coluna, ficandopode e a à te upção dessa co u a, ca dointerpostas bolhas de ar. Quando tal acontece, ou seestabelece novamente a continuidade ou o vasoxilémico deixa de ser funcional.

Controlo da transpiraçãoControlo da transpiração

A dif ã d CO d d f lh (A difusão de CO2 para dentro das folhas (para quepossa ocorrer fotossíntese) e a difusão de vapor deágua para fora das folhas (processo daágua para fora das folhas (processo datranspiração) é controlada através de estruturasque se localizam na epiderme da folha e que seque se localizam na epiderme da folha e que sedenominam estomas. Estoma aberto

Estoma fechado

O funcionamento dos estomas ainda não é bemconhecido mas pensa‐se que o seu fecho e abertura

ã l i d d d l óli destão relacionados com o estado de plasmólise ou deturgescência das células‐guarda, respectivamente.

As células‐guarda dos estomas são estruturalmentediferentes das restantes células epidérmicas: possuemcloroplastos e as suas paredes celulares nãoapresentam sempre a mesma espessura: são mais

j d í l j despessas junto do ostíolo e menos espessas junto dascélulas de companhia.

As zonas mais finas das paredes celulares dascélulas‐guarda possuem maior elasticidade o quelhes permite reagir de forma diferente à pressãode turgescência e, assim, abrir ou fechar o estoma.

Q d áá él l d ifiQuando entraentra águaágua nas células‐guarda, verifica‐se umaumento do seu volume; a sua pressão de turgescênciaaumenta e as células ficam túrgidasaumenta e as células ficam túrgidas.A sua parede celular junto às células de companhiaonde é menos espessa e por isso mais elásticaonde é menos espessa e por isso mais elásticadistende‐se mais do que a parede junto ao ostíolo,pelo que o estomaestoma abreabre.p q

Quando as células‐guarda perdemperdem águaágua, verifica‐se uma diminuição do seu volume, a sua pressãode turgescência diminui e as células ficamplasmolisadas.

As células‐guarda regressam à sua forma originalaproximando‐se, e o estomaestoma fechafecha.aproximando se, e o estomaestoma fechafecha.

Transporte no floemaTransporte no floema

C i i tComo vimos, o movimentoxilémico garante o transporte deágua e sais minerais até àsf ífolhas, para aí se produziremsubstâncias orgânicas, peloprocesso fotossintético.pNo entanto, como a fotossíntesenão ocorre em todas as células,as substâncias produzidas nasas substâncias produzidas nasfolhas têm que sertransportadas para as restantesél l d l t At é dcélulas da planta. Através deexperiências, concluiu‐se queeste transporte é efectuado pelofloema.

Como é transportada a seiva floémica?Q l ?Qual a sua constituição?

Resolva o Doc. 3 das páginas 100 e 101 do manual

Sugestão de resposta ao Doc. 3

Experiência de Marcello MalpighiExperiência de Marcello Malpighi

Malpighi retirou um anel à volta de uma árvore e reparou que com o passar dot l ti i t ê i i di t t itempo ela continuava viva, mas pareceu uma tumescência imediatamente acimado corte. Passadas algumas semanas a árvore morreu.

A l i b á áA planta continuou a absorver água e a transportá‐la para as folhas onde foi utilizada na fotossíntese.Os compostos orgânicos produzidos, seriamtransportados para a raiz mas a falta do floemai di d l ã l d àimpediu essa deslocação, levando à suaacumulação no bordo superior da zona de corte.C l ãConclusão:AA ausênciaausência dede floemafloema impediuimpediu queque osos compostoscompostos

â iâ i ff d idd id tété àà ii t dt d fi dfi dorgânicosorgânicos fossemfossem conduzidosconduzidos atéaté àà raiz,raiz, tendotendo ficadoficadoacumuladosacumulados nana zonazona dodo cortecorte..

Experiências com afídiosExperiências com afídios

Os estudos iniciais sobre aconstituição da seiva floémicaforam realizados com a ajuda depequenos afídios (pulgões), já queas células vivas do floema sãoextremamente frágeis, podendoser afectadas pela introdução deinstrumentos exteriores.

Quando um afídio está a absorver o conteúdo dofloema, é possível cortar‐lhe o estilete, de modo aobservar‐se a seiva floémica que este exsudou,durante vários dias, através desse estilete. Estaexperiência possibilitou o conhecimento directoseiva floémica.

A áli d i l éA análise desta seiva revelou que éuma solução de concentraçãorelativamente elevadarelativamente elevada.

Cerca de 10% a 30% do seu conteúdoé constituído por açúcar, sendo namaior parte a sacarose o únicoaçúcar presente. Possui ainda outrassubstâncias, como nucleótidos,

i á id iõ â iaminoácidos, iões orgânicos ehormonas.

Quando um afídio atinge o floema a pressão daseiva floémica força o fluido a sair da planta,entrando no tubo digestivo do animal. Por vezes, apressão é tão elevada que o fluido sai pelaextremidade do tubo digestivo, o que evidencia aexistência de uma pressão de turgescência nointerior do floema.

Hipótese do fluxo de massaHipótese do fluxo de massa

E hi ó bé h id fl dEsta hipótese, também conhecida por fluxo depressão ou teoria de Münch, é uma das maisaceites relativamente ao transporte floémico Estaaceites relativamente ao transporte floémico. Estahipótese admite que o movimento da seivaelaborada ocorre graças a um gradiente naselaborada ocorre graças a um gradiente nasconcentrações de sacarose. Este gradiente éestabelecido entre uma fonte (região da plantaestabelecido entre uma fonte (região da plantaonde a sacarose entra no floema) e o local deconsumo (região da planta onde a sacarose sai do( g pfloema).

Que mecanismos estão envolvidos no transporte d fl ?da seiva floémica?

Resolva o Doc. 4 da página 102 do manual

Sugestão de resposta ao Doc. 4

A glicose elaborada nos órgãos fotossintéticos éconvertida em sacarose.

A sacarose passa por transporte activo para ofloema.

O aumento da concentração da sacarose no floemafaz com que a pressão osmótica aumenterelativamente às células envolventes.

O aumento da pressão osmótica no floema faz comque a água se movimente das células envolventespara o floema, aumentando a sua pressão deturgescência.

O aumento da turgescência faz com que oconteúdo dos tubos crivosos atravesse as placascrivosas e passe para os elementos seguintes dostubos crivosos.

Há assim um movimento dasregiões de alta pressão osmóticapara as regiões de baixa pressãoosmótica.

Chegando ao local onde o alimento é utilizado ouarmazenado, a sacarose sai do floema portransporte activo.

Nos órgãos de consumo ou de reserva, a sacaroseé convertida em glicose.

ÀÀ medida que a sacarose sai dos tubos crivosos, apressão osmótica diminui e a água sai por osmosepara as células que os rodeiam.