Curso de Ciências Biológicas - Noturno Fisiologia do Metabolismo e Transporte em Plantas 2013.

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1 Curso de Ciências Biológicas - Noturno Fisiologia do Metabolismo e Transporte em Plantas 2013

2 Fisiologia do Metabolismo e Transporte em Plantas Professor responsável: Victor José Mendes Cardoso (Depto. de Botânica – IB) Técnico: Monitor:

3 FISIOLOGIA VEGETAL ciência dos processos e funções que descrevem um sistema vivo, da célula ao indivíduo.

4 sistema

5 Exemplo de sistema... EVAPORAÇÃO PRECIPITAÇÃO CALOR LATENTE RADIAÇÃO SOLAR

6 seres vivos como sistemas abertos E E

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8 Fisiologia e bioquímica Geralmente, estudos in vitro causam, em maior ou menor grau, uma completa perda da “complexidade organizada” característica do sistema. A arte de desenhar experimentos sensíveis em organismos intactos, ou seja, retendo completamente sua "complexidade organizada", continua sendo a base da biologia experimental. A descrição bioquímica ("molecular") dos elementos do sistema é significativa quando a relação entre os elementos desse sistema é estudada em paralelo, enquanto suas características estão retidas. (Mohr & Schopfer, Plant Physiology, Springer)

9 Fisiologia sistemas vivos

10 sistemas vivos (aptidão) mais “apta” para caçar mais energia disponível mais chances de reprodução mais descendentes mais cópias dos seus genes para a próxima geração Que diferença faz, para a espécie, se a serpente A ou B tiver mais sucesso? Que diferença faz, para a vida, se a espécie A ou B tiver mais sucesso?

11 sistemas vivos (auto-criação) = componente ou unidade rede de interações entre os componentes Por que esse sistema “autopoiético” evolui? Autopoiese = capacidade dos seres vivos de produzirem a si próprios (Wikipedia).

12 sistemas vivos (semiótica * ) sistema vivomeio Sinais decodificação reação *Semiótica = ciência geral dos signos (sinal, símbolo)

13 estudos de processos ou fenômenos biológicos COMO ? POR QUE ? HISTÓRIA EVOLUTIVA? Fisiologia Ecologia Biologia “O filme se repetiria? Até que ponto?

14 M organismo meio DOMÍNIO MORFO-FISIOLÓGICO DOMÍNIO DAS INTERAÇÕES (organismo x meio) Quais as relações entre os domínios? Como o domínio morfo-fisiológico influencia as reações do organismo ? El-Hani, SN e Videira, AAP (org), 2000 (O que é Vida. Relume-Dumará, Rio de Janeiro) fisiologia x ecofisiologia

15 Metabolismo  acoplamento de reações catabólicas e anabólicas catabolismoanabolismo (biossíntese) ADP NADP ATP NADPH

16 classificação metabólica dos seres vivos organismomodalidadefonte de ATPfonte de NADPHfonte de carbonoexemplos autotrófico quimio oxidação de comp. orgânicos oxidação de comp. inorg. CO 2 bactérias denitrific., ferro e sulfo bact. fotoluzáguaCO 2 plantas superiores; bactérias fotossint. heterotrófico quimio oxidação de comp. orgânicos oxidação de comp. org. compostos orgânicosanimais fotoluz oxidação de comp. org. compostos orgânicos bactérias não sulfúricas El-Hani, SN e Videira, AAP (org), 2000 (O que é Vida. Relume-Dumará, Rio de Janeiro)

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18 forma reduzida forma oxidada Energia El-Hani, SN e Videira, AAP (org), 2000 (O que é Vida. Relume-Dumará, Rio de Janeiro)

19 A Fisiologia numa base termodinâmica

20 Fisiologia do Metabolismo e Transporte Conteúdo programático Ksenzhek e Volkov, 1998

21 I.Teórico 1. Introdução: Sistemas vivos e relações de energia - A planta como sistema dissipativo - Energia e aspectos termodinâmicos da difusão o osmose - Aspectos funcionais da célula vegetal 2. Relações hídricas em plantas - Potencial químico da água - Relações hídricas na célula - Potencial da água e transporte no sistema solo – planta - atmosfera - Mecanismos de absorção e transporte da água na planta - Transpiração e mecanismos de controle 3. Nutrição e nutrientes minerais - Sais minerais no solo -.Nutrição e nutrientes minerais essenciais -.Mecanismos de absorção e transporte iônico -.Fixação do di-nitrogênio 4. Fotossíntese - Luz e pigmentos vegetais -.Fase fotoquímica e seus produtos -.Vias metabólicas C-3, C-4 e MAC -.Fotorrespiração -.Influência de fatores bióticos e abióticos na fotossíntese 5. Transporte de solutos orgânicos - Vias de transporte - Mecanismos de carregamento, transporte e descarregamento no floema Programa da disciplina (1)

22 Programa da disciplina (2) II. Prático Permeabilidade de membranas Difusão e osmose Estimativa do potencial de água em tecidos vegetais Avaliação do potencial de água no sistema solo-planta-atmosfera Aspectos funcionais da raiz: pressão radicular Transporte no xilema e floema Transpiração Absorção e acúmulo de íons Nutrição e deficiência mineral Pigmentos fotossintéticos e espectro de absorção Demonstração da reação de Hill Plantas C3, C4 e CAM III. Método de ensino - Aulas expositivas. - Experimentos práticos. - Estudos dirigidos.

23 IV. Bibliografia básica KERBAUY, G.B.(Coord). Fisiologia Vegetal, 2ª Ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. 431p. TAIZ, L.; ZEIGER, E. Fisiologia Vegetal, 4ª Ed. Porto Alegre: ArtMed, 2009. 819p. complementar EPSTEIN, E.; BLOOM, A.J. Nutrição mineral de plantas: Princípios e perspectivas. Londrina: Editora Planta, 2006. FERRI, M.G. Fisiologia Vegetal. vol. 1. São Paulo: EPU & EDUSP, 1985. HALL, D.O.; RAO, K.K. Fotossíntese. São Paulo: EPU & EDUSP. 1980 LARCHER, W. Ecofisiologia vegetal. São Paulo: Rima Artes e Textos. 2000. MARSCHNER, H. Mineral nutrition of higher plants. San Diego: Academic press. 1995. MOHR, H.; SCHOPFER, P. Plant Physiology. Heidelberg: Springer. 1995. 629 p. MORE, T.C. Research Experiences in Plant Physiology. Springer-Verlag, Berlin, 1974. NOBEL, P.S. Physicochemcal and Environmental Plant Physiology. 2o. Ed. San Diego: Academic Press. 1999. PRADO, R.M. Nutrição de Plantas. São Paulo: Editora Unesp, 2008. RAVEN, P.H.; EVERT, R.F.; EICHHORN, S.E. Biologia vegetal, 7ª Ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2007. SALISBURY, F.B.; Ross, C.W. Plant Physiology. Belmont: Wadsworth Pub. Co., 1992. SUTCLIFFE, J.I. As plantas e a água. São Paulo: EPU & EDUSP, 1980. Programa da disciplina (3)

24 Programa da disciplina (4) V. Critério de avaliação da aprendizagem A. Provas escritas Provas escritas semanais (teoria/prática). As três piores notas são descartadas Haverá provas em grupo (PG), aplicadas no dia da aula, e provas individuais (PI), aplicadas na aula seguinte, mas tratando do tema anterior. As PG terão um número variável de questões, em geral não mais do que cinco. As PI terão apenas uma questão. B. Outras avaliações Escolher uma das seguintes opções: - apresentação de seminário sobre tema atual, envolvendo a Botânica ou a Fisiologia Vegetal - planejamento e desenvolvimento de um mini-projeto sobre tema dentro da Fisiologia Vegetal. Cálculo da média:  (  PG a.2)+(  PI a.1,5) + (seminário ou projeto.1)  /4,5 a : dez notas válidas

25 roteiro de aulas MARÇO 08 -Apresentação: programa, estruturação, avaliação, formação de grupos. Domínio da Fisiologia Vegetal. Fisiologia do Metabolismo e Transporte 15 - Aspectos funcionais da célula: membrana e parede. Investigações sobre a natureza da membrana PG 1 22 - PI1 Conceitos básicos termodinâmicos. Entropia, sistemas dissipativos e organização. Osmose e pressão osmótica PG 2 ABRIL 05 - PI2 As plantas e a água Relações hídricas em nível celular: conceito de potencial da água Métodos de avaliação do potencial de água em tecidos vegetais PG 3 12 - PI3 Potencial hídrico e o movimento da água no sistema solo-planta- atmosfera PG 4 19 - PI4 Mecanismos de absorção e transporte de água no xilema PG 5 26 - PI5 Estômatos e transpiração PG 6 MARÇO 08 -Apresentação: programa, estruturação, avaliação, formação de grupos. Domínio da Fisiologia Vegetal. Fisiologia do Metabolismo e Transporte 15 - Aspectos funcionais da célula: membrana e parede. Investigações sobre a natureza da membrana PG 1 22 - PI1 Conceitos básicos termodinâmicos. Entropia, sistemas dissipativos e organização. Osmose e pressão osmótica PG 2 ABRIL 05 - PI2 As plantas e a água Relações hídricas em nível celular: conceito de potencial da água Métodos de avaliação do potencial de água em tecidos vegetais PG 3 12 - PI3 Potencial hídrico e o movimento da água no sistema solo-planta- atmosfera PG 4 19 - PI4 Mecanismos de absorção e transporte de água no xilema PG 5 26 - PI5 Estômatos e transpiração PG 6 MAIO 03 - PI6 Nutrição e nutrientes minerais PG 7 10 - PI7 Mecanismos de absorção iônica PG 8 17 - PI8 Luz e pigmentos Extração de pigmentos fotossintéticos PG 9 24 - PI9 Fotoquímica da fotossíntese Reação de Hill PG 10 JUNHO 07 - PI10 Assimilação do carbono Fotorrespiração Plantas C-3, C-4 e MAC PG 11 14 - PI11 Mecanismos de transporte no floema PG 12 21 - PI12 Fixação e metabolismo do nitrogênio PG 13 28 - PI13 Apresentação dos seminários, projetos e/ou vídeos JULHO 05 - outras atividades

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27 A Ciência... em essência Baseado em Felipe A. P. L. Costa (*) La Insignia. Brasil, abril de 2006.La Insignia Sem perguntas, dúvidas e questionamentos não há ciência. Por isso, a vida acadêmica deve (ou deveria) ser pautada pela efervescência de perguntas.