Transporte nas plantas
Biologia e Geologia
10º ano
Transporte nas plantas
As plantas sintetizam compostos orgânicos ao nível das folhas (por fotossíntese). Como tal necessitam de um sistema que assegure o transporte de água e sais minerais (matéria inorgânica) até aos órgãos fotossíntéticos …
Há que distribuir os compostos orgânicos por todos os tecidos da planta!!!
DEPOIS…
Transporte nas plantas
Algas e plantas aquáticas obtêm o dióxido de carbono, água e sais minerais diretamente do meio envolvente – não necessitam de tecidos de transporte.
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As primeiras plantas terrestres - os musgos - por apresentarem pequenas dimensões e viverem em ambientes húmidos, também não necessitam de sistemas de transporte (quase todas as células realizam a fotossíntese e as substâncias são distribuídas por difusão/osmose),
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… Ao longo dos tempos, as plantas tornaram-se mais complexas e atingiram dimensões consideráveis … A osmose e a difusão são processos insuficientes e demasiados lentos para que as substâncias sejam transportadas em tempo útil!!
SURGEM OS TECIDOS DE TRANSPORTE!!
Transporte nas plantas
As plantas precisam de distribuir a água os compostos orgânicos a todos os órgãos… e fazem-no através de dois tecidos de transporte: o xilema e o floema.
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Plantas simples de pequenas dimensões não necessitam de sistemas de transporte - são plantas avasculares (não possuem tecidos condutores)
Plantas mais evoluídas, de grandes dimensões, necessitam de tecidos de transporte –plantas vasculares (possuem tecidos condutores: xilema e floema)
Transporte nas plantas
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Ao movimento de água e solutos nas plantas dá-se o nome de translocação
VASOS CONDUTORES
São tecidos complexos, formados por diferentes tipos de células especializadas, que se estendem desde as raízes, passando pelo caule, até às folhas.
Lenho ou tecido traqueano
Líber ou tecido floémico ou crivoso
Transporta SEIVA BRUTA (xilémica): água e substâncias inorgânicas (das raízes até às folhas) – movimento ascendente.
Transporta SEIVA ELABORADA (floémica): água e substâncias orgânicas (sacarose, aminoácidos, hormonas … (das folhas até aos outros órgãos das plantas).
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Os vasos de XILEMA e FLOEMA, agrupam-se em feixes vasculares.
Corte de um talo vegetal evidenciando os vasos condutores.
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As nervuras das plantas e os anéis de crescimento correspondem aos vasos condutores.
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XILEMA
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XILEMA
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FLOEMA
Constituído por quatro tipos de células:
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FLOEMA
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Disposição
dos tecidos condutores
Xilema
Floema
Raíz
Feixes simples (só um tipo de tecido) e alternos
Xilema
Floema
Caule
Feixes duplos e colaterais
Os vasos condutores agrupam-se em feixes. A sua distribuição varia com os órgãos da planta e com as espécies.
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Disposição
dos tecidos condutores
Folha
Feixes duplos
Xilema
Floema
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Movimento da água desde os pelos radiculares até aos vasos xilémicos situados no cilindro central da raiz.
A raíz é o órgão da planta especializado na absorção de água e minerais e também na fixação da planta.
Apresenta-se organizada em três zonas.
Captação de água e solutos do meio: ABSORÇÃO RADICULAR
Epiderme
Cilindro central
Cortex
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Células epidérmicas da raiz
Pêlo radicular
As plantas acumulam uma grande quantidade de sais minerais no seu interior, que são captados por transporte ativo
Células da epiderme da raiz ficam HIPERTÓNICAS em relação ao solo, logo haverá tendência para a entrada de água por osmose).
Captação de água e solutos do meio: ABSORÇÃO RADICULAR
A osmose ocorre, sobretudo através de pelos radiculares que aumentam a superfície de absorção.
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Entrada de iões por transporte ativo
Há um gradiente de concentração entre as células da epiderme e as do cilindro central criando-se um gradiente osmótico, levando a água a ser absorvida pela raiz e a deslocar-se para o cilindro central.
Captação de água e solutos do meio: ABSORÇÃO RADICULAR
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A água e os sais minerais podem atravessar a raiz por três vias:
Simplasto
Através do citoplasma das células, por plasmodesmos. (canais citoplasmáticos que atravessam as paredes celulares).
Característica:
A água passa de célula em célula sem sair do citoplasma.
Controlado pela membrana plasmática na entrada.
Captação de água e solutos do meio: ABSORÇÃO RADICULAR
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A água e os sais minerais podem atravessar a raiz por três vias:
Transmembranar
A água e solutos entram e saem continuamente das células atravessando múltiplas membranas plasmáticas.
Envolve o transporte através de aquaporinas.
É uma via mais lenta e mas permite maior controlo seletivo.
Captação de água e solutos do meio: ABSORÇÃO RADICULAR
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A água e os sais minerais podem atravessar a raiz por três vias:
Apoplasto
Através dos espaços intercelulares, Não entrando no citoplasma das células.
Mais rápido que a via simplasto, porque não encontra resistência até chegar à endoderme.
Interrompido ao nível da endoderme, devido à faixa de Caspari, obrigando a entrada no simplasto.
Captação de água e solutos do meio: ABSORÇÃO RADICULAR
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TRANSLOCAÇÃO NO XILEMA
Chegado ao xilema, água e sais minerais – seiva bruta – terão de efetuar um movimento ascendente (contra a força da gravidade). Se as plantas forem de pequeno porte podem subir por capilaridade
Mas como explicar estes movimentos no xilema em plantas que têm dezenas de metros de altura …?
No caso dos animais existe uma bomba que põe os fluidos a circular – o coração … mas e nas planta?
Transporte nas plantas
Uma única árvore adulta, com cerca de 15 metros de altura, pode ter cerca de 177 000 folhas, com uma área de superfície foliar total de 675 m2.
Durante um dia de Verão, essa árvore perde para a atmosfera 220 litros de água por hora, por evaporação nas folhas.
Para evitar o murchamento, a cada hora o xilema precisa de transportar 220 litros de água das raízes para as folhas.
TRANSLOCAÇÃO NO XILEMA
Transporte nas plantas
TRANSLOCAÇÃO NO XILEMA
Transporte nas plantas
TEORIA DA PRESSÃO RADICULAR
Segundo esta teoria, a ascensão da seiva bruta no xilema deve-se à existência de uma pressão na raiz.
A pressão radicular impele a água e solutos nela dissolvidos e deve-se à constante entrada de água por osmose devido ao gradiente de solutos da raíz.
TRANSLOCAÇÃO NO XILEMA
Transporte nas plantas
Evidenciada em dois fenómenos
EXSUDAÇÃO CAULINAR
GUTAÇÃO
“choro” das plantas
Ao cortar a extremidade de uma planta, observa-se a saída de um líquido (seiva bruta).
Formação de pequenas gotas* nas margens das folhas – a água ascendeu até lá devido a forças que se geraram nos órgãos inferiores (raízes).
*Existem células especializadas nas folhas que conseguem expelir a água em excesso – os hidátodos.
TEORIA DA PRESSÃO RADICULAR
TRANSLOCAÇÃO NO XILEMA
COMO SE GERA ESTA PRESSÃO?
Transporte nas plantas
TEORIA DA PRESSÃO RADICULAR
TRANSLOCAÇÃO NO XILEMA
CRÍTICAS
CONCLUSÃO:
a pressão radicular não é o principal fenómeno responsável pela subida da água no xilema.
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TEORIA DA PRESSÃO RADICULAR
TRANSLOCAÇÃO NO XILEMA
Transporte nas plantas
Transporte nas plantas
Pressupõe que a transpiração e a absorção estão relacionadas.
TRANSPIRAÇÃO
TRANSLOCAÇÃO NO XILEMA
TEORIA DA TENSÃO-ADESÃO-COESÃO
Transporte nas plantas
TEORIA DA TENSÃO-ADESÃO-COESÃO
DURANTE A NOITE …
… A transpiração excede a absorção.
DURANTE O DIA …
…A absorção excede a transpiração.
Assim, durante o dia, gera-se um défice de água.
… uma “pressão” negativa.
… uma tensão nas células foliares.
TRANSLOCAÇÃO NO XILEMA
Que fenómenos são desencadeados pela perda de água nas folhas por transpiração?
Ao perder água por transpiração gera-se um défice de água nas folhas, o que diminui o seu potencial hídrico (aumenta o potencial de soluto, bem como a pressão osmótica).
As células das folhas ficam hipertónicas e, por isso, a água passa do xilema para o mesófilo foliar!
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Transporte nas plantas
TRANSLOCAÇÃO NO XILEMA
TEORIA DA TENSÃO-ADESÃO-COESÃO
Toda uma coluna de água sobe pelo xilema (existe uma pressão negativa – tensão - “força que suga” – devido ao défice de água nas folhas)
As moléculas de água formam uma coluna contínua que ascende no Xilema
Por fim, ocorre absorção de água ao nível da raiz.
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Transporte nas plantas
TRANSLOCAÇÃO NO XILEMA
TEORIA DA TENSÃO-ADESÃO-COESÃO
A transpiração põe em movimento uma coluna contínua e ascendente de água e soluto através de toda a planta!
(A seiva bruta é “sugada” a partir das folhas, favorecendo absorção radicular) …
Como a molécula de água é polar, facilmente se criam ligações químicas (pontes de hidrogénio) entre várias moléculas de água, o que as mantém unidas umas às outras (coesão) e “agarradas” às paredes do xilema (adesão).
PORQUÊ??
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TRANSLOCAÇÃO NO XILEMA
TEORIA DA TENSÃO-ADESÃO-COESÃO
Deste modo, a evaporação ao nível da folha causa o movimento de toda a coluna de água, tão mais rapidamente quanto maior for a taxa de transpiração!!!
O processo apenas funciona se a corrente não for quebrada, o que pode acontecer por interposição de bolhas de ar. Se a corrente não for reestabelecida, o vaso xilémico deixa de ser funcional. Neste caso a seiva bruta pode passar para outros elementos dos vasos ou traqueídos e o transporte contínua!
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TRANSLOCAÇÃO NO XILEMA
TEORIA DA TENSÃO-ADESÃO-COESÃO
EFEITO DE CAPILARIDADE
A ausência de conteúdo celular dos vasos xilémicos não cria obstáculos ao movimento da coluna de água; e o diâmetro reduzido dos elementos dos vasos facilita a adesão, a coesão e a capilaridade
EFEITO DE CAPILARIDADE
Quanto mais reduzido for o diâmetro dos vasos, mais alta é a coluna de água que sobe naturalmente.
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TRANSLOCAÇÃO NO XILEMA
TEORIA DA TENSÃO-ADESÃO-COESÃO
A fotossíntese não ocorre em todas as células, pelo que as substâncias orgânicas produzidas nos órgãos fotossintéticos têm de ser transportados pelo floema para as restantes células da planta!!
Por difusão o processo é demasiado lento.
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TRANSLOCAÇÃO no Floema
Teoria do Fluxo de Massa
Malphigi retirou um anel à volta de uma árvore, nas condições indicadas na figura, e reparou que, com o passar do tempo, ela continuava viva, mas apareceu uma tumescência imediatamente acima do corte. Passadas algumas semanas a àrvore morreu.
• Em qual (A ou B) ocorreu a interrupção na translocação da seiva floémica?
• A figura C corresponde ao esquema A ou B?
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TRANSLOCAÇÃO no Floema
Teoria do Fluxo de Massa
Apesar da interrupção do fluxo floémico a parte inferior da planta sobrevive algum tempo, graças às reservas de alimento aí localizadas, mas quando essas reservas se esgotam, acaba por morrer.
O floema tem uma posição periférica, relativamente ao xilema. Ao ser cortado o anel foi removido o floema mas não xilema – a planta continuou a absorver água e a conduzi-la até às zonas aéreas através do xilema, onde foi usada para a realização da fotossíntese. Daí resultarem açúcares, que não chegaram à raiz porque o “trânsito” estava interrompido.
Sem eles, a planta morre!!
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TRANSLOCAÇÃO no Floema
Teoria do Fluxo de Massa
O estudo do transporte da seiva elaborada é difícil, pois a sua translocação ocorre em células vivas do floema. Qualquer introdução mecânica ou artificial perturba aquelas células.
Recorre-se, por isso a pulgões.
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TRANSLOCAÇÃO no Floema
Teoria do Fluxo de Massa
A análise da relação de parasitismo entre pulgões e plantas permitiu concluir que:
A seiva circula sobre pressão: entrou no tubo digestivo dos afídeos e saiu pelo seu ânus – existe uma pressão de turgescência no floema!!
A seiva elaborada, além da água e dos açúcares. Pode ainda conter, em menores concentrações, hormonas, iões, aminoácidos, lípidos!!
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TRANSLOCAÇÃO no Floema
Teoria do Fluxo de Massa
MODELO FÍSICO de MÜNCH
Devido à maior concentração de sacarose, entra maior quantidade de água em A do que em B – aumenta a pressão em A e a solução desloca-se até ao recipiente B arrastando consigo a sacarose! No floema acontece um fenómeno semelhante!!!
MAS DE ONDE VEM ESTA ÁGUA??
XILEMA
Floema
Órgãos
fotossintéticos
Órgãos de reserva
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TRANSLOCAÇÃO no Floema
Teoria do Fluxo de Massa
Elevada concentração de sacarose
Baixa concentração de sacarose
O transporte no floema deve-se a um gradiente de concentração de açúcares que se estabelece entre uma fonte (órgão da planta onde o açúcar é produzido) e um local de consumo (órgãos da planta onde o açúcar será consumido ou permanece em reserva.
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TRANSLOCAÇÃO no Floema
Teoria do Fluxo de Massa
A glicose é transformada em sacarose antes de entrar nas células companheiras por transporte ativo, passando depois para o floema, onde será transportada dos locais de produção para os locais de consumo.
A sacarose entra no floema aumentando a concentração de soluto (diminui o potencial hídrico e aumenta a pressão osmótica nas células floémicas) e, por isso, a água (vinda do xilema) entra para o seu interior por osmose – aumentando a pressão de turgescência.
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Transporte ativo da sacarose das células do mesófilo para o floema
Transporte nas plantas
TRANSLOCAÇÃO no Floema
Teoria do Fluxo de Massa
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O aumento da pressão de turgescência faz com que o conteúdo dos tubos crivosos (FLUXO DE MASSA) atravesse as placas crivosas ocorrendo um movimento das zonas de maior pressão para as de menor pressão de turgescência (daí a seiva circular sob pressão, tal como se previu com a análise dos afídeos).
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A sacarose sai do floema (por transporte ativo ou difusão facilitada e passa para as células dos órgãos de reserva onde é convertida em amido ou glicose. A água também sai do floema e diminui a pressão de turgescência.
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TRANSLOCAÇÃO no Floema
Teoria do Fluxo de Massa
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TRANSLOCAÇÃO no Floema
Teoria do Fluxo de Massa
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