1 Ciências Naturais e suas Tecnologias AULA DIGITAL BIOLOGIA 78. Controle e Integração.

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2 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 2 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Índice Os Hormônios Vegetais Giberelinas Citocininas Ácido Abscísico (ABA) Gás Etileno (C 2 H 4 ) Auxinas Principais Efeitos das Auxinas

3 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 3 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Controle e Integração Em princípio, o crescimento e desenvolvimento das plantas é semelhante ao dos animais. Desde a fecundação, o desenvolvimento de um indivíduo passa por diversos estágios nos quais se realizam a multiplicação e a diferenciação celulares. Desde o estágio embrionário até o adulto, ocorre a formação de tecidos especializados que, uma vez organizados em órgãos vegetativos (raiz, caule e folhas), formam o corpo do indivíduo adulto. Formam-se também os órgãos reprodutivos (flores, sementes e frutos), que devem aparecer após o indivíduo atingir um estágio mínimo de maturidade dos órgãos vegetativos.

4 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 4 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Controle e Integração Em muitas plantas, os órgãos reprodutivos são renováveis, ou seja, a cada período são produzidos e eliminados, para que um novo ciclo se inicie. As plantas ajustam seu crescimento e desenvolvimento a fatores ambientais dinâmicos, como as variações climáticas. Esse ajuste é importante para que cada tipo de planta se adapte da melhor maneira possível às condições ambientais do território em que está instalada. Atualmente, sabemos que boa parte do crescimento, desenvolvimento e outras reações das plantas são controladas por hormônios vegetais, também chamados fitormônios.

5 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 5 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Os Hormônios Vegetais Hormônios são substâncias produzidas por células de diversas partes do corpo vegetal, geralmente em concentrações muito pequenas, e transportadas para os demais tecidos do indivíduo, provocando múltiplos efeitos. Os primeiros trabalhos científicos que sugerem a existência dos fitormônios são da autoria de Charles Darwin e de seu filho Francis, no livro The Power of movement in Plants, publicado em 1881. Desde então, os pesquisadores já identificaram vários grupos de hormônios, entre os quais destacaremos as giberelinas, as citocininas, o ácido abscísico, o gás etileno e as auxinas.

6 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 6 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Os Hormônios Vegetais Giberelinas Esse grupo de hormônios foi descrito pela primeira vez no Japão, a partir de um fungo da espécie Gibberella fujikuroi, que infestava as plantações de arroz, provocando um alongamento excessivo do caule, resultando em sua quebra e inutilizando a planta. Em 1926, foi identificada uma substância secretada pelo fungo que provocava esse efeito, e que foi chamada de giberelina. Na década de 1950, demonstrou-se que as plantas também produzem giberelinas. A partir de então, sua estrutura química e seus efeitos foram sendo gradativamente descritos. Atualmente, são conhecidos muitos tipos de giberelinas (moléculas com 19 a 20 carbonos). As giberelinas são sintetizadas principalmente nas folhas jovens, na raiz e nas sementes em germinação, sendo transportadas pelo xilema e floema.

7 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 7 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Os Hormônios Vegetais Giberelinas Seus principais efeitos são:  estimulação do crescimento longitudinal do caule, pelo aumento da elasticidade da parede celular e pressão osmótica das células, com aumento da absorção e retenção de água: a distensão celular;  germinação de sementes por meio do estímulo à digestão das reservas de polissacarídeos do endosperma em açúcares assimiláveis pelas células do embrião, quebrando a dormência das sementes;  estimulação da produção de frutos carnosos, sendo um dos hormônios utilizados na produção de frutos sem sementes (partenocarpos), como as conhecidas uvas thompson, por exemplo.

8 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 8 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Os Hormônios Vegetais Citocininas São hormônios produzidos nas gemas das raízes e transportados pelo xilema para as outras partes da planta. Sua composição química inclui bases nitrogenadas, geralmente púricas (adenina e guanina). Seu principal efeito é estimular a multiplicação celular e, assim, o crescimento da planta. As citocininas interagem de modo antagônico às auxinas com relação à germinação das gemas laterais responsáveis pela ramificação do caule (produção de galhos). As auxinas são produzidas nas gemas apicais do caule e transportadas pelo floema, no sentido oposto ao das citocininas. As auxinas inibem a germinação das gemas laterais; as citocininas, ao contrário, estimulam seu crescimento. Quando na poda se eliminam as gemas apicais dos ramos caulinares, há consequente queda na produção de auxinas, o que acentua o efeito estimulante das citocininas e as plantas respondem produzindo mais ramos laterais.

9 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 9 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Os Hormônios Vegetais Citocininas As citocininas inibem a senescência (envelhecimento da planta): muitos agricultores borrifam soluções de citocininas sobre flores e outros produtos vegetais (como brócolis e couve-flor) para aumentar sua durabilidade; alguns pesquisadores têm alertado que o uso abusivo desses hormônios em alimentos pode provocar efeitos na saúde humana, como o aumento do risco de câncer.

10 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 10 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Os Hormônios Vegetais Ácido Abscísico (ABA) É um hormônio produzido nas folhas maduras, na coifa da raiz e no caule e é transportado pelo sistema de condução das plantas. Os efeitos do ABA podem ser descritos como inibidores do crescimento e do desenvolvimento da planta em momentos em que o ambiente é desfavorável, protegendo a planta e preservando suas sementes ao reduzir suas atividades metabólicas e, portanto, seu consumo de água e nutrientes.

11 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 11 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Os Hormônios Vegetais Ácido Abscísico (ABA) Em épocas de estresse hídrico (secas momentâneas ou prolongadas), a concentração de ABA aumenta nas folhas:  provocando o fechamento dos estômatos e favorecendo a retenção de água;  inibindo o crescimento dos órgãos vegetativos, desestimulando o crescimento das gemais laterais e o alongamento do caule, levando a uma redução do consumo de água e de outros nutrientes;  provocando a dormência das sementes, impedindo sua germinação (em muitas plantas, a germinação das sementes só ocorre após períodos em que a chuva as lava, removendo o ácido abscísico nelas acumulado). As primeiras descrições do ácido abscísico relacionavam-no à abcisão das folhas (queda das folhas em plantas caducidófilas). Embora se tenha descoberto posteriormente que esse não é um de seus efeitos, seu nome não foi alterado.

12 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 12 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Os Hormônios Vegetais Gás Etileno (C 2 H 4 ) É um hormônio gasoso (nomenclatura oficial: eteno). É produzido em diversas partes da planta, principalmente em folhas maduras, frutos em maturação e demais tecidos maduros. Difunde-se pelos espaços intercelulares do vegetal. Seu principal efeito é acelerar o amadurecimento dos frutos por meio do estímulo:  à quebra das moléculas de clorofila armazenadas em sua superfície, o que leva o fruto a perder gradativamente a cor verde e adquirir outras cores relacionadas com outras substâncias presentes;  à quebra parcial das paredes das células do fruto, o que o torna mais suculento;  à transformação de ácidos orgânicos e polissacarídeos insolúveis (como o amido) em açúcares solúveis (como a sacarose), aumentando seu sabor adocicado.

13 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 13 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Os Hormônios Vegetais Gás Etileno (C 2 H 4 ) O gás etileno pode ser produzido pela queima de matéria orgânica. Por isso, é frequente comerciantes de frutas queimarem pó de madeira em câmeras de armazenamento fechadas, para acelerar o amadurecimento de frutas como bananas e tomates. Em casa, é comum as pessoas envolverem frutas compradas ainda verdes em recipientes fechados para acelerar sua maturação, uma vez que o gás etileno liberado pelos próprios frutos fica retido, em vez de se difundir pelo ar.

14 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 14 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Os Hormônios Vegetais Gás Etileno (C 2 H 4 ) Outro efeito importante do gás etileno é participar da abcisão de folhas em conjunto com as auxinas. Em resposta a certas variações ambientais (temperatura, disponibilidade de água etc.), certas plantas reduzem a produção de auxina em suas folhas, o que provoca a formação da camada de abcisão no seu pecíolo, uma camada de tecido frouxo formada por células que desidratam e produzem etileno, o qual acelera a degeneração das células, acentuando a fragilidade da camada de abcisão, que quebra espontaneamente, causando a queda das folhas. Esse tipo de reação é bem conhecido em plantas das florestas temperadas, que perdem suas folhas durante o outono, como forma de reduzir o seu metabolismo durante o inverno gelado que se aproxima.

15 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 15 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Os Hormônios Vegetais Auxinas São hormônios de natureza ácida, produzidos a partir do aminoácido triptofano. A principal auxina produzida nos vegetais é o ácido indolacético (AIA), cuja produção ocorre principalmente na gema apical e nas folhas jovens, podendo ocorrer também em sementes a partir das células do embrião. Seu transporte ao longo do corpo vegetal é polar, isto é, do caule para a raiz, principalmente através de parênquimas próximos aos tecidos de condução. Embora possa haver simples difusão entre células vizinhas, a maior parte desse hormônio é transportado ativamente, com gasto de ATP. Mesmo que, experimentalmente, uma planta seja virada ao contrário e fique com a raiz no alto, ainda assim as moléculas de AIA continuam a ser transportadas do caule para a raiz: essa direção prevalece, independentemente da posição da planta. Há várias auxinas de produção sintética, como o ácido naftalenoacético (ANA) ou o ácido 2,4- diclorofenoxiacético (2,4-D), muito utilizadas na agricultura.

16 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 16 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Os Hormônios Vegetais Principais Efeitos das Auxinas As auxinas foram os primeiros fitormônios a serem pesquisados e identificados em laboratório. Seus efeitos são múltiplos e sua interação com outros hormônios é habitual. De maneira geral, o AIA atua por meio de seus efeitos celulares mais importantes, que são o estímulo ao crescimento e diferenciação celular: esses hormônios estimulam o crescimento da planta e a diferenciação de células recém produzidas para a formação de novos tecidos especializados. A sensibilidade às auxinas varia em diferentes partes da planta. Dependendo da concentração, esse mesmo hormônio pode também inibir seu crescimento. Por exemplo, o caule tem sensibilidade menor ao hormônio do que a raiz, o que resulta no fato de que concentrações maiores de AIA estimulam o crescimento do caule e inibem o crescimento da raiz. Já em concentrações mais baixas, a raiz é estimulada a crescer, enquanto o caule sofre inibição.

17 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 17 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Principais Efeitos das Auxinas As auxinas inibem o crescimento das gemas laterais, ou seja, inibem a ramificação do caule. As concentrações que estimulam o alongamento do caule são, ao mesmo tempo, inibidoras do crescimento das gemas laterais. Isso significa que as gemas laterais mais próximas do ápice (gema apical), principal produtor de AIA das plantas, estão mais inibidas do que aquelas mais distantes, que recebem menor quantidade do hormônio. Dominância Apical

18 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 18 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Principais Efeitos das Auxinas Com base no efeito de dominância apical, existe uma técnica empregada no cultivo de plantas de jardim ou agricultura que se chama poda produtiva e que consiste basicamente em cortar uma parte das gemas apicais da planta para reduzir a produção de AIA. Enquanto novas gemas apicais não são produzidas, as gemas laterais crescem, aumentando a ramificação do caule. Dominância Apical

19 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 19 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Os Hormônios Vegetais Principais Efeitos das Auxinas

20 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 20 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Principais Efeitos das Auxinas Produção de Raízes Adventícias As auxinas estimulam a produção de novas raízes em partes do caule, chamadas raízes adventícias. A técnica de plantação de mudas ou estacas, como já vimos, consiste em fincar pedaços de caule de uma planta para que, por regeneração, um clone seja produzido. A sobrevivência e crescimento do clone dependem do rápido enraizamento da estaca para prover água e sais minerais, fundamentais para a sobrevivência da nova planta. Agricultores costumam tratar estacas com auxinas sintéticas, como o ANA, para acelerar o enraizamento. Com a utilização dessa técnica, o número de estacas plantadas que não pega (que morrem por falta de enraizamento) é bastante reduzido.

21 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 21 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Principais Efeitos das Auxinas Efeito Herbicida Para certas plantas dicotiledôneas de folhas largas as auxinas são tóxicas. Nas culturas de monocotiledôneas (como o milho), a aplicação de auxinas sintéticas é realizada periodicamente, para exterminar dicotiledôneas que se comportam como ervas daninhas, principalmente porque, se não forem controladas, passam a competir pelos nutrientes do solo com a planta de cultura, reduzindo seu crescimento e sua produção. Entretanto, a utilização excessiva desses hormônios pode trazer sérios riscos à saúde humana, ou seja, este valioso recurso para a preservação da produtividade agrícola deve ser empregado dentro de parâmetros rigorosamente controlados e fiscalizados por órgãos governamentais e pelos próprios agricultores.

22 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 22 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL Principais Efeitos das Auxinas A auxina produzida em sementes (provavelmente pelo embrião) ativa a transformação de tecidos do ovário, resultando na produção de frutos. Auxinas sintéticas (ANA e 2,4-D) podem ser borrifadas em flores de plantas cuja fecundação foi inibida para a produção de frutos sem sementes: os partenocarpos. Essa técnica tem sido empregada em muitos frutos produzidos comercialmente, como variedades de tomate, limão, laranja, uva. A venda de frutos sem sementes apresenta como uma de suas principais vantagens evitar que pessoas ou empresas possam cultivar novas variedades de plantas que chegam ao mercado simplesmente comprando os frutos no mercado e cultivando as sementes. Assim, as empresas ou pessoas que investiram na pesquisa e no desenvolvimento dessas novas variedades resguardam seus direitos de exploração comercial dos novos produtos agrícolas que venham a oferecer ao mercado. Produção de Frutos

23 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 23 BIOLOGIA Capítulo 78 AULA DIGITAL