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2.1. Transporte nas plantas

 

Translocação - movimento de água e de substâncias inorgânicas e orgânicas nas plantas.

Plantas avasculares -  não necessitam de estruturas especializadas para transportar substâncias, são plantas simples. As substâncias deslocam-se por processos de osmose entrada da água nas células, e os nutrientes por difusão simples. Todas as células estão em contacto com a luz e a proximidade entre as células permite a passagem dos nutrientes.

Plantas vasculares - (espécies mais evoluídas/complexas) possuem um sistema de transporte, ou seja, dois tecidos especializados, organizados em feixes em todos os órgãos da planta (raiz, caule e folhas) e que lhes permite a troca de substâncias entre o meio e a planta, e dentro desta, a comunicação entre células.

 

Estes dois tecidos são:

- o xilema (seiva bruta) -  transporta água e sais minerais de baixo para cima – sentido ascendente – está organizado em feixes, apresenta uma constituição heterogénea e possui 4 tipos de células: traqueídos, elementos de vaso, fibras lenhosas e parênquima lenhoso. As 2 primeiras são os vasos lenhosos ou vasos xilémicos. Com exceção do parênquima lenhoso, são células mortas impregnadas por lenhina e reforçadas com celulose. Os vasos xilémicos são formados por células mortas colocadas topo a topo e em que nos traqueídos as paredes transversais estão presentes e as células contatam entre si através de poros. Nos elementos de vaso (de maior calibre), as paredes transversais desaparecem e forma cordões celulares da raiz até à folha cujas paredes laterais apresentam um espessamento de lenhina, conferindo rigidez. Fibras lenhosas – são células mortas e alongadas, bastante lignificadas e cuja função principal é suporte dos feixes xilémicos. Parênquima lenhoso – as células são as únicas vivas do tecido xilémico e exercem funções de reserva.

 

- o floema (seiva elaborada) - transporta os produtos da fotossíntese desde as folhas onde tiveram origem  a todos os restantes órgãos da planta. Existem 4 tipos de células: elementos dos tubos crivosos, células companhia, fibras e células parênquimosas. Todas as células, à exceção das fibras, são constituídas por células vivas. Elementos de tubos crivados – as células são anucleadas e alongadas, as paredes transversais possuem vários poros (crivos), formando a placa crivosa, por onde passa a seiva elaborada de uma célula para a outra. Células companhia – estão ligadas às células dos tubos crivosos e fornecem energia a estas células. Fibras – são células mortas alongadas que conferem resistência e suporte à planta. Células parênquimosas – têm função de reserva.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Órgãos da planta:

            - raiz: assegura a fixação ao solo e capta a matéria-prima (água e sais minerais). A eficiência da captação de água e sais minerais deve-se à existência de pelos radiculares que aumentam a área da raiz em contacto com o solo.

            - caule: faz a comunicação entre a captação da matéria-prima e os órgãos de produção de matéria orgânica, as folhas. Assegura o correta transporte.

            - folha: estrutura fotossintética, local onde há produção de matéria orgânica e onde se dá a troca gasosa. Na superfície externa está a epiderme onde se localizam os estomas que asseguram as trocas. Na estrutura interna, para além dos tecidos condutores (xilema e fluema), têm um tecido clorofilino constituído por células fotossintéticas, o mesófilo.

 

 

Estomas: 

São estruturas por onde o dióxido de carbono entra na célula e que controlam a quantidade de água que cai/é

perdida na transpiração. São formadas por 2 células guarda, constituídas por uma parede que é mais espessa no local

em que revestem o ostíolo, que é um orifício. Quando as células estão turgidas (cheias de água nos seus vacúolos),

deformam-se, expandem-se, no sentido das paredes mais finas das células guarda, pressão de turgescência, fazendo

com que o ostíolo abra. Quando a pressão de turgescência diminui, os vacúolos diminuem de volume e fecha-se o ostíolo.

 

 

 

 

 

 

 

2.1.1. Transporte no xilema

 

O xilema é o tecido que realiza o transporte da água e dos sais minerais da raiz até às folhas, onde são utilizados. Para chegar ao xilema, a água tem de entrar através da superfície externa da raiz e atravessar várias camadas de células..A água desloca-se através de membranas celulares, sempre que existem diferenças na pressão osmótica, entre o meio extracelular e o intracelular (do meio hipotónico para o hipertónico). As células da raiz podem acumular iões que levam à entrada de água através de osmose. A absorção de água é facilitada pelo aumento da superfície externa da raiz, devido à existência de pelos radiculares.

Os sais minerais dissolvidos na água penetram na raiz mediante 2 processos:

- por difusão (a favor do gradiente de concentração).

- por transporte ativo (sempre que ocorre contra o gradiente de concentração).

 

Uma vez no interior do cilindro central, a água e os sais minerais circulam pelos espaços intercelulares até ao xilema, onde constituem a seiva bruta ou seiva xilémica - 99% água e iões dissolvidos (fosfatos, nitratos, sulfatos, potássio, sódio e cloro).

(Água entra na raiz por osmose. Os sais minerais penetram na raiz por difusão ou transporte ativo.)

 

Como se explica a subida da água no xilema?

 

• Teoria/Hipótese da Pressão Radicular: Segundo esta teoria, a elevada concentração de iões na raiz provoca a entrada de água. A acumulação de água gera uma pressão na raiz (pressão radicular), obrigando a água a subir no xilema. O efeito da pressão radicular pode ser observado pela exsudação - saída de água de um corte de caule perto da raiz; gutação - gotas de água saem pelas folhas quando a pressão radicular é muito elevada. Esta teoria apresenta, no entanto, alguns problemas: não consegue explicar a subida de água numa árvore de grande porte - a pressão radicular não é suficientemente forte para elevar a água até ao ponto mais alto, sendo que a pressão radicular é nula em algumas coníferas; a maioria das plantas não apresenta gutação ou exsudação.

 

Imagem da gutação:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Manutenção de um gradiente de concentração de solutos entre o solo e a raiz provoca uma pressão osmótica que força a água a entrar na raiz. A pressão de água nestes tecidos provoca uma pressão que vai forçar a subir no xilema por capilaridade. A deslocação da água e sais minerais, da epiderme da raiz para o xilema faz por 2 vias:

- Via simplasto ou intracelular: movimento através dos citoplasmas das células, segundo um contínuo estabelecida ao longo dos plasmodesmos.
- Via apoplasto ou extracelular: movimentos através da matriz formada pelas paredes celulares e pelos espaços intercelulares. Esta via coloca menor resistência à deslocação das soluções. Verifica-se uma deslocação dos solutos do meio extracelular para o meio intracelular, passando pelo interior das células da endoderme, que controla os solutos que entram no xilema.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Teoria/Hipótese da Tensão-coesão-adesão:

 

Esta teoria explica a subida da seiva bruta desde a raiz até às folhas com base na relação entre a

absorção radicular e a transpiração estomática (nas folhas).

1) Há perda de água por transpiração, que ocorre nos estomas. Com esta perda gera-se

um défice de água e origina uma força de sucção, fraca força de tensão que se transmite

ao xilema e deste até às células da raiz, fazendo com que haja absorção de água por este

órgão.

2) As moléculas de água unem-se por pontes de hidrogénio, à custa da polaridade da

molécula e devida a forças decoesão e as moléculas mantêm-se unidas entre si, o que

vai facilitar a subida de água em coluna.

3) As moléculas de água formam ligações com as paredes dos vasos xilémicos por forças

adesão e facilitam a ascensão da coluna de água.

4) A água sobe e forma uma coluna contínua. Esta hipótese funciona apenas se houver

uma coluna de água contínua. Quando existem bolhas de ar na coluna, ou quando há

descida de temperatura, a água não sobe e a planta recorre à pressão radicular. Se a

pressão não for suficiente, a coluna de água deixa de funcionar.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.2. Transporte no floema

 

As substâncias produzidas nos órgãos fotossintéticos (seiva elaborada) vão ser transportados a todas as células dos restantes órgãos da planta pelos vasos floémicos. A seiva elaborada é constituída por sacarosa, nucleótidos, hormonas, aminoácidos e iões orgânicos.

 

Experiência de Malpighi

Para compreender onde e como circulam os compostos orgânicos, Marcelo Malpighi fez a seguinte

experiência no século VXII:

- Seccinou uma planta em forma de anel, tendo o cuidado de extrair todos os tecidos à volta do xilema,

incluindo o floema. Retirou todas as folhas abaixo do corte.

- Passado alguns dias verificou que a planta na parte superior ao corte ainda estava viçosa e que no

corte, no bordo superior, havia um inchaço cicatrizado e no bordo inferior não existia.

Às folhas da planta na parte superior do corte era fornecida a água e sais minerais, substâncias

necessárias à produção de matéria orgânica, isto porque Malpighi não seccionou o xilema.

 

As plantas elaboravam a seiva elaborada que é enviada para o floema na parte superior do corte,

quando este ao descer encontra obstrução e acumula-se, provocando o inchaço - entumescimento

(aumento de volume no bordo superior).

 

A experiência permitiu concluir que o floema é o tecido onde circulam os compostos orgânicos, que

em conjunto com outras substâncias formam a seiva elaborada/floémica. Enquanto a parte da planta

inferior ao corte ainda tiver reservas de compostos orgânicos, a planta vive. Quando as reservas

acabam, as raízes deixam de absorver a água e os sais minerais e a planta morre.

 

 

 

 

 

Experiência de Zimmermann

Para conhecer a composição do floema, no século XX,  Zimmermann anestesiou um pulgão que se alimentava e cortou-lhe o estilete (armadura bucal) de forma a que este ficasse preso na planta. Observou que o floema estava sempre a sair da planta, retirou uma amostra do fluido e estudou a sua composição. Verificou que as substâncias que o compunham eram: sacarose, nucleótidos, hormonas, aminoácidos e iões orgânicos. Com esta experiência, para além de se conhecer a sua composição, pode-se concluir que o floema está sob pressão.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Experiência de Munch

Munch utilizou 2 recipientes, um com uma solução concentrada em sacarose, mergulhado no frasco A, e outro recipiente com uma solução de sacarose mais diluída, mergulhado no frasco B. Ambos tinham membranas permeáveis à água e impermeáveis à sacarose. Os recipientes estavam ligados por tubo de vidro.

Verificou que havia passagem de água do frasco B (meio hipotónico) para o A (meio hipertónico), criando uma pressão que obrigou a solução a deslocar-se de A para B. A água do recipiente B desloca-se para o A e a sacarose passa para o frasco B. O fluxo para quando as concentrações se igualam nos recipientes A e B. Se se adicionar sacarose ao frasco A, nunca para.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Elevada concentração de sacarose -> Aumento da pressão osmótica -> Entrada de água -> Deslocação da solução aquosa de sacarose a favor do gradiente de concentração -> Saída de água, armazenamento de sacarose.

 

 

 

 

Teoria do Fluxo de Massa

A Teoria do Fluxo de Massa explica o transporte de matéria orgânica no floema,

dos locais de produção para os locais de consumo ou armazenamento.

1) A glicose, resultante da fotossíntese, é convertida em sacarose.
2) Sacarose desloca-se do mesófilo (na epiderme) para as células de companhia e depois

para as células do tubo crivoso. Este transporte, porque contraria os gradientes de

concentração, é transporte ativo - consome ATP.
3) À medida que a sacarose vai entrando nas células do tubo crivoso, estas elevam a sua

concentração, o que provoca um acréscimo da pressão osmótica. Como consequência, e

porque o floema se situa ao lado do xilema, ocorre um movimento de água do xilema para

o floema.
4) A entrada de água das células no tubo crivoso provoca um aumento da pressão de

turgescência, o que obriga o seu conteúdo a deslocar-se, atravessando as placas crivosas para

onde o gradiente de concentração é menor.
5) O processo continua até se atingir um órgão de consumo ou de armazenamento, onde a

sacarose é retirada por transporte ativo o que faz diminuir a pressão osmótica e a água

regressa às células vizinhas e ao xilema por osmose.
6) A passagem da sacarose a todas as células será feita posteriormente através de transporte

citoplasma a citoplasma. É depois degradada em glicose e utilizada para a respiração celular,

ou polimeriza-se e forma amido.