CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO AMAZONAS / CEFET-AM GERÊNCIA DO ENSINO SUPERIOR CURSO DE LICENCIATURA EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
REGULANDO CRESCIMENTO E O DESENVOLVIMENTO: OS HORMÔNIOS VEGETAIS
MANAUS – AM 2006
REGULANDO CRESCIMENTO E O DESENVOLVIMENTO: OS HORMÔNIOS VEGETAIS • • • • • •
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O Desenvolvimento normal depende da interação entre numerosos fatores internos e externos Fatores internos regulam o crescimento e desenvolvimento das plantas – são de natureza química Fatores externos afetam o crescimento do vegetal – são por exemplo a luz, temperatura, comprimento do dia e força da gravidade Os hormônios ou fitormônios são substâncias orgânicas que desempenham a principal função no regulamento do crescimento Palavra hormônio vem do grego horman que significa “estímulo” É mais fácil considerar como reguladores químicos e não apenas estimulantes Um mesmo hormônio pode produzir respostas diferentes em tecidos ou em diferentes fazes do desenvolvimento num mesmo tecido
AUXINAS
Charles Darwin e Francis fizeram observações sistemáticas do envergamento ou curvatura das plantas na direção da luz. Eles descobriram que a curvatura não ocorria se cobrissem a porção superior do coleóptilo; daí concluíram ... “quando as plântulas são livremente expostas a uma luz lateral, alguma influência é transmitida da parte superior para a inferior, causando a curvatura da última”. •
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A principal auxina de ocorrência natural é o ácido indol-3acético, sendo sintetizar principalmente a partir do triptofano. Os locais de biossíntese são primariamente nos primórdios foliares e folhas jovens e nos sementes em desenvolvimento. O seu transporte é de célula a célula (unidirecional “polar”) sempre na direção da base (basípeto) nos caules e folhas e na direção do ápice (acrópeto) nas raízes.
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Sementes em desenvolvimento são fontes de auxina se o estrito anel de semente é retirado o fruto forma uma cinta nas áreas das sementes. Se a auxina for aplicada ao receptáculo sem sementes, o crescimento prossegue normalmente. A primeira aplicação prática da auxina envolve seu efeito promotor na iniciação de raízes adventícias em estacas. Auxinas sintéticas como o ácido 2,4-diclorofenoxiacetico tem sido usadas extensivamente para o controle de ervas daninhas na agricultura. Em termos econômicos este é o principal uso prático para os reguladores do crescimento vegetal. Como esses herbicidas matam as ervas daninhas ainda não é completamente elucidado. O composto em si não é degradado nas plantas tão prontamente como são as auxinas naturais, e a resultante manutenção artificial de altos níveis de compostos similares as auxinas certamente contribui para os efeitos letais.
CITOCININAS
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Em 1941, Johannes van Overbeek descobriu que a água de coco (Cocos nucifera) contém um potente fator de crescimento diferente de tudo conhecido até então. A descoberta de Van Overbeek teve dois efeitos: deu ímpeto aos estudos de tecidos vegetais isolados e lançou a pesquisa por outros grupos de reguladores de crescimento vegetal. No começo da década de 50, Folke Skoog e colaboradores mostraram que um segmento de caule de tabaco (Nicotiana tabacum) crescia inicialmente no meio de cultura que consistia em açúcar, vitaminas e vários sais, mas seu crescimento tornava-se rapidamente lento ou parava.
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Contudo, quando a água de coco era adicionada ao meio, as células começavam a se dividir e o caule de tabaco reassumia o crescimento. • Skoog e seus colaboradores após muitos anos de esforço, conseguiram produzir fator de crescimento purificado mil vezes, mas não o puderam isolar. • Porém, Carlos O. Miller conduziu á descoberta de que um produto da quebra do DNA continha material que era altamente ativo na promoção da divisão celular. • Subseqüentemente Miller, Skoog e seus colaboradores conseguiram isolar o fator de crescimento a partir da preparação de DNA e identificaram sua natureza química. • Eles chamaram essa substância de cinetina e deram nome ao grupo de reguladores de crescimento ao qual ela pertence de citocininas.
A Razão Citocinina/Auxina Regula a Produção de Raízes e Caules na Cultura de Tecidos: •
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Aparentemente, uma célula vegetal indiferenciada pode seguir duas rotas: ela tanto pode crescer, dividir-se, crescer e dividir-se novamente quanto pode alongar-se, sem que ocorra divisão celular. A célula que se divide repetidamente mantém-se essencialmente indiferenciada enquanto as células que se alongam irão se diferenciar. A cinetina sozinha tem pouco ou nenhum efeito, mas AIA mais cinetina resulta em uma rápida divisão celular, de modo que é formado um grande número de células relativamente pequenas e indiferenciadas.
As Citocininas Atrasam a Senescência das Folhas: • •
Na maioria das espécies vegetais, as folhas começam a ficar amarelas assim que são removidas das plantas. Esse amarelecimento, que é devido à perda de clorofila, pode ser atrasado pelas citocininas. Com a adição de cinetina à folhas arrancadas de árvores, muito da cor verde e da aparência fresca da folha e mantida.
ÁCIDO ABSCÍSICO •
Sobrevivência das plantas: crescimento
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Atividade reprodutiva;
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Paul Wareing (1949): gemas (batatas e freixo) → dormina;
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Frederick Addicott (1960): folhas e frutos → abscisão → abscísina;
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Abscísina e dormina: quimicamente iguais;
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Ácido Abscísico ou ABA;
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Pequeno efeito de abscisão;
ÁCIDO ABSCÍSICO •
PRODUÇÃO: folhas, coifa e caule;
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TRANSPORTADO: tecido condutor (folhas → floema)
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FUNÇÕES: 1. Induz a dormência de gemas no caule; 2. Provoca a queda (abscisão de folhas e frutos); 3. Inibidor de germinação; 4. Ação antagônica.
GIBERELINAS •
HISTÓRIA: cientistas japoneses, Kurosawa (1926);
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FUNGO: Gibberella fujikuroi → Arroz (Oryza sativa: “plantinhas loucas”)
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Têm atuação complementar à das auxinas;
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< 84 giberelinas (isoladas e identificadas)
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GA3 → Ácido giberélico
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Seus principais efeitos são: 1. Acentuado elongação de caules e ramos, principalmente de plantas anãs, que passam a crescer até o tamanho que
seria o normal da espécie. 2. Provocam a quebra da dormência e aceleram a germinação de muitas sementes.
3. Fazem com que as plantas que só florescem quando os dias são longos, floresçam mesmo com dias de duração mais curta.
4. Provocam a formação de frutos partenocárpicos com a mesma eficiência das auxinas.
Locais de produção das giberelinas no vegetal •
As giberelinas são produzidas em tecidos jovens do sistema caulinar e sementes em desenvolvimento. É incerto se sua síntese ocorre também nas raízes. Após a síntese, as giberelinas são provavelmente transportadas pelo xilema e floema.
Giberelinas e os mutantes anões •
Aplicando giberelina em plantas anãs, verifica-se que elas se tornam indistinguíveis das plantas de altura normal (plantas não mutantes), indicando que as plantas anãs (mutantes) são incapazes de sintetizar giberelinas e que o crescimento dos tecidos requer este regulador.
Giberelinas e as sementes •
Em muitas espécies de plantas, incluindo a alface, o tabaco e a aveia selvagem, as giberelinas quebram a dormência das sementes, promovendo o crescimento do embrião e a emergência da plântula. Especificamente, as giberelinas estimulam o alongamento celular, fazendo com que a radícula rompa o tegumento da semente.
Giberelinas e desenvolvimento de frutos •
Giberelinas, assim como auxinas, podem causar o desenvolvimento de frutos partenocárpicos (sem sementes), incluindo maçã, abóbora, berinjela e groselha. A maior aplicação comercial das giberelinas é na produção de uvas para a mesa. O ácido giberélico promove a produção de frutos grandes, sem sementes, soltos entre si.
ETILENO •
O Etileno tem um grande efeito nas plantas.
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Dimitry Neljubov( 1901)demonstrou que o etileno era o componente ativo no gás de iluminação.
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Crescimento e desenvolvimento do vegetal (tecidos, maturação dos frutos, abscisão de frutos e folhas).
O Etileno Pode Inibir ou Promover a Expansão Celular •
Possue um efeito inibitório na expansão celular(plântulas de ervilhas crescidas no escuro).
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Crescimento do caule de algumas espécies semi- aquáticas.
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Inundação mediada por etileno em plantas mesófilas.
O Etileno Desempenha um Papel no Amadurecimento de Frutos •
Envolve várias mudanças (amadurecimento de frutos).
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A clorofila é degradada (frutos carnosos) parte dele amolece como resultado da digestão enzimática da pectina.
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Tomates, abacates e pomos como maçãs e pêras são amadurecidos devido grande aumento no consumo do oxigênio, conhecida essa fase como climatério.
O Etileno Aparentemente Desempenha um Papel na Expressão Sexual de Cucurbitáceas
• Determinação do sexo das flores em algumas plantas monóicas (plantas contendo flores masculinas e femininas nascendo no mesmo indivíduo). • Família Cucurbitaceae (pepino, abóbora) são associados com a masculinidade, mas o tratamento com etileno muda a expressão do sexo para a feminilidade. Estudo mostra que nos pepinos os botões femininos produziram maior quantidade de etileno do que os masculinos.
Base Molecular da Ação Hormonal A sinalização celular é o mecanismo que permite que uma célula exerça influência sobre a outra.
Célula Sinalizadora
Mensageiros
+ Neurotransmissor + Mediadores químicos + HORMÔNIOS
Célula Alvo
O desenvolvimento de uma planta começa com uma célula totipotênte..........
célula do mesofilo
Porém para que o desenvolvimento ocorra simultaneamente em toda a planta, essas células precisam se comunicar umas com as outras célula do córtex
Essa comunicação entre células vegetais muitas vezes é atribuída aos hormônios Os hormônios atuam semelhante a mecânica chave-fechadura A resposta só ocorre se houver o receptor especifico.
Se a resposta for intracelular dependerá de um segundo mensageiro intracelular
Nem todas as células serão afetadas
Mecanismo da Ação Hormonal Hormônio X (Mensageiro) Parede celular MP Proteínas Intermediarias
Receptor
Proteínas Intermediarias
Parede celular MP Proteínas Intermediarias
Receptor
A ligação entre o hormônio com o receptor pode ativar 2 mecanismos de resposta.
Resposta que utiliza a comunicação intracelular Parede celular MP Proteínas Receptor Intermediarias
Proteínas sinalizadoras intracelulares (mensg secund)
Esses mensageiros secundários podem interagir diretamente com a seqüência regulatórias do DNA para estimular a transcrição de um determinado genes o que levaria a uma RESPOSTA
Resposta com a participação de co-fatores Ca 2+
Parede celular
Ca 2+ Parede celular
MP Receptor
Ca 2+ Ca2+
Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+
Receptor
Co-fator das proteínas quinases Tem o papel também de amplificação a RESPOSTA
Obrigado!