UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO

AGRONOMIA

DISCIPLINA: BIOQUÍMICA

DOCENTE: KALIENE DA SILVA CARVALHO

CÉLULAS VEGETAIS

SUMÁRIO

Pág.

1. INTRODUÇAO:............................................................................................03

2. MEMBRANA PLASMÁTICA:...................................................................04

3. NÚCLEO:.......................................................................................................05

4. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO:...........................................................06

5. COMPLEXO DE GOLGI:...........................................................................07

6. VACÚOLO:...................................................................................................08

7. MITOCÔNDRIA E CLOROPLASTO:......................................................08

8. PLASTÍDEOS:..............................................................................................09

9. MICROCORPOS:.........................................................................................10

10. CITOSOL:....................................................................................................11

11. DIVISÃO CELULAR:................................................................................11

12. PLASMODESMAS:....................................................................................12

13. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:.....................................................12

14. SITES CONSULTADOS:...........................................................................12

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1. INTRODUÇAO:

Segundo TAIZ & ZEIGER, 2009, o termo CÉLULA deriva-se do latim cella, cujo

significado é despensa ou câmara. Foi empregado na biologia em 1665, pelo botânico inglês

Robert Hooke, para descrever as unidades individuais de uma estrutura do tipo favos de mel

que ele observou em microscópio primitivo. As “células”que Hooke observou eram, na

verdade, lumes vazios de células mortas, delimitadas por paredes celulares; mas a expressão é

apropriada, pois as células são as unidades básicas que definem a estrutura do vegetal.

As células são as unidades fundamentais da vida em estrutura e função. Os menores

organismos são constituídos por uma única célula. Os maiores são constituídos por bilhões de

células, cada uma das quais apresenta ainda uma existência parcialmente independente.

(RAVEN et al., 2007).

A grande diversidade de tamanhos e de formas vegetais é familiar a todos nós. Os

vegetais variam, em tamanho, de menos de 1 cm até mais do que 100 m de altura. A

morfologia também é surpreendentemente diversa, todos os vegetais executam processos

similares e estão baseados no mesmo plano arquitetural. Entre os principais elementos que

caracterizam os vegetais podemos citar que eles são os produtores primários da Terra, as algas

verdes captam a energia da luz solar, convertendo a energia luminosa em energia química. Os

vegetais desenvolveram a capacidade de crescer em busca dos recursos essenciais (luz, água e

nutrientes minerais) durante todo o seu ciclo de vida. As plantas terrestres são estruturalmente

reforçadas para dar suporte a sua massa, perdem água por evaporação para evitar a dessecação

além de apresentarem mecanismos para transportar água e sais minerais do solo para os locais

de fotossíntese e de crescimento, bem como transportar os produtos da fotossíntese para os

tecidos e órgãos não-fotossintetizantes. A estrutura do vegetal, apresenta o mesmo plano

básico de todas as espermatófitas, o corpo vegetativo é composto de três órgãos: a folha, o

caule, e a raiz com respectivamente funções de fotossíntese, sustentação, fixação e absorção

de água e de minerais. Os nós ligam as folhas ao caule, denominando-se entrenó a região

localizada entre os nós. Há duas categorias de espermatófitas as gimnospermas (do grego,

sementes nuas) e as angiospermas (também do grego, “sementes em recipiente”, ou sementes

contidas em uma urna). As células vegetais são delimitadas por paredes celulares rígidas

sendo esta uma diferença fundamental entre os vegetais e os animais. Há dois tipos de parede:

primária e secundária. As paredes celulares primárias são tipicamente finas (menos de 1

µm), caracterizando células jovens e em crescimento. As paredes celulares secundárias,

mais espessas e resistentes que as primárias, são depositadas quando a maior parte do

crescimento está concluído. As paredes secundárias devem sua resistência e rigidez à lignina.

(TAIZ & ZEIGER, 2009).

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Segundo RAVEN et al., 2007 a parede celular é rígida e, por essa razão, limita o

tamanho do protoplasto, evitando a ruptura da membrana plasmática quando o protoplasto

aumenta pela entrada de água na célula. A parede celular determina em grande parte o

tamanho e a forma da célula, a textura do tecido e a forma final do órgão vegetal. Os tipos

celulares são frequentemente identificados pela estrutura de suas paredes, refletindo íntima

relação entre a estrutura da parede e a função da célula. Além disso, a parede celular pode

desempenhar um papel ativo na defesa contra bactérias e fungos patogênicos, recebendo e

processando informação da superfície do patógeno e transmitindo essa informação à

membrana plasmática da célula vegetal.

Segundo TAIZ & ZEIGER, 2009, o crescimento vegetal está concentrado em regiões

especificas de divisão celular chamadas meristemas, onde ocorrem quase todas as divisões

nucleares (mitose) e celulares (citocinese). Os meristemas apicais são os mais ativos e estão

localizados nos ápices do caule e da raiz. Há meristemas apicais também nas gemas axilares

para os ramos laterais. As raízes laterais surgem do periciclo, um tecido meristemático

interno. O crescimento vegetal é primário e secundário. O crescimento primário resulta da

atividade dos meristemas apicais, nos quais a divisão celular é seguida pela progressiva

expansão celular, normalmente por alongamento. Uma vez concluído o alongamento em uma

determinada região, pode ocorrer o crescimento secundário, o qual envolve dois meristemas

laterais: o câmbio e o felogênio. Os vegetais são organismos multicelulares, constituídos de

milhões de células com funções especializadas. Todas apresentam a mesma estrutura básica

de organização eucariótica: possuem núcleo, um citoplasma e organelas subcelulares, estando

envoltas por uma membrana que define seus limites.

2. MEMBRANA PLASMÁTICA:

A membrana plasmática ou plasmalema permite que a célula absorva e retenha certas

substâncias, enquanto exclui outras. Elas delimitam as organelas internas da célula e regulam

os fluxos de íons e metabólitos para dentro e para fora de tais compartimentos. De acordo com

o modelo do mosaico fluido elas consistem de uma dupla camada (bicamada) de fosfolipídeos

ou, no caso dos cloroplastos, de glicosilglicerídeos, na qual proteínas estão embebidas. Os

fosfolipídeos constituem uma classe de lipídeos na qual dois ácidos graxos são

covalentemente unido a um grupo fosfato. Também ligado a esse grupo fosfato encontra-se

um componente variável, denominado grupo de cabeça, como a serina, a colina, o glicerol ou

o inositol. Os grupos da cabeça são altamente polares (hidrofílicos) e as cadeias

hidrocarbonadas não polares dos ácidos graxos são hidrofóbicas, logo as moléculas de

fosfolipídeos são anfipáticas. As cadeias dos ácidos graxos são variáveis no comprimento,

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mas em geral consistem de 14 a 24 carbonos. Há a presença de ligações duplas cis que cria

uma flexão na cadeia, o que evita o empacotamento dos fosfolipídeos na bicamada.

Resultando assim no aumento da fluidez da membrana. As proteínas associadas à bicamada

lipídica são de três tipos: integrais, periféricas e ancoradas. As proteínas integrais são

embebidas ou seja atravessam completamente a bicamada lipídica . Já as periféricas são

ligadas à superfície da membrana por ligações não covalentes, como as iônicas ou as de

hidrogênio, podendo ser dissociadas da membrana com soluções altamente salinas. Enquanto

que as proteínas ancoradas estão covalentemente ligadas à superfície da membrana por meio

das moléculas de lipídeos. (TAIZ & ZEIGER, 2009) (Figura 01).

Figura 01: (A) Membrana Plasmática, o retículo endoplasmático e outras endomembranas

consistem de proteínas embebidas em uma bicamada fosfolipídica. (C) Estruturas químicas e

modelos de espaço preenchido com fosfolipídeos. Fonte: Taiz & Zeiger 2009.

3. NÚCLEO:

Segundo TAIZ & ZEIGER, 2009, o núcleo é a organela que contêm a informação

genética responsável pela regulação do metabolismo, crescimento e diferenciação da célula.

Coletivamente, tais genes e suas seqüências interpostas são referidos como o genoma

nuclear. A informação genética restante da célula está contida em duas organelas semi-

autônomas os cloroplastos e as mitocôndrias. O núcleo é limitado por uma dupla membrana

denominada envoltório nuclear, sendo o espaço entre as duas membranas denominado

espaço perinuclear e as duas membranas do envoltório unem-se em determinados pontos

formando os poros nucleares. O núcleo é o local de armazenamento e replicação dos

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cromossomos, constituídos de DNA e suas proteínas associadas sendo este complexo

conhecido como cromatina. O núcleo contém uma região densamente granular, denominada

nucléolo (sítio de síntese dos ribossomos) onde os genes do RNA ribossômico estão

agrupados, formando uma região chamada de organizadora do nucléolo. Os ribossomos são

os sítios da síntese protéica que se inicia com a transcrição – a síntese de uma molécula de

RNA que possui uma seqüência de bases complementar a um gene específico. Na tradução

ocorre a síntese de uma proteína específica a partir de aminoácidos, de acordo com a

seqüência codificada pelo RNA mensageiro. Segundo RAVEN et al., 2007 o núcleo é a

estrutura mais proeminente nas células eucarióticas. Ele desempenha duas importantes

funções: (1) controla as atividades que estão ocorrendo na célula, determinando quais

moléculas protéicas são por ela produzidas e quando devem ser produzidas; (2) armazena a

maior parte da informação genética da célula, passando-a para as células filhas no curso da

divisão celular. (Figura 02).

4. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO:

Segundo TAIZ & ZEIGER, 2009, o retículo endoplasmático (RE) é uma rede de

endomembranas, cujas membranas são bicamadas lipídicas típicas com proteínas integrais e

periféricas intercaladas. Tais membranas formam sáculos achatados ou tubulares, as

cisternas. Há dois tipos de retículo: o liso e o rugoso. O RE rugoso (RER) difere do liso por

apresentar ribossomos na sua superfície, os quais estão relacionados à síntese de proteínas,

além disso, o RER tende a ser lamelar, enquanto o liso tende a ser tubular, embora possa ser

observada uma transição gradual entre os dois tipos, em quase todas as células. (Figura 03).

Quanto às diferenças funcionais podemos observar que o RE Liso (REL) atua como o

principal sítio de síntese de lipídeos e formação de membranas. Já o rugoso é o local de

síntese de proteínas de membrana e proteínas a serem secretadas para o exterior da célula ou

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Envoltorio nuclearEnvoltorio nuclear

Figura 02: Núcleo

Fonte:www.maristas.org.br/colegios/assuncao/

pags/site_colegio/espaco/célula_vegetal/

texto1.htm.

Figura 04: Complexo de Golgi. Fonte: http://www.biologia.edu.ar/ plantas/cell_vegetal.htm

Figura 03: Retículo Endoplasmático. Fonte: http://www.biologia.edu.ar/plantas/ cell_vegetal.htm

para os vacúolos. A secreção de proteínas pelas células inicia no retículo endoplasmático

rugoso, as proteínas destinadas à secreção atravessam a membrana do RER e entram no lume

do retículo. Está é a primeira etapa na rota de secreção, que envolve também o complexo de

Golgi e as vesículas que se fusionam à membrana plasmática.

5. COMPLEXO DE GOLGI:

O complexo de Golgi (Figura 04) consiste de uma ou mais pilhas de três a dez sáculos

membranosos achatados, ou cisternas, e uma rede irregular de túbulos e vesículas denominada

rede trans do Golgi (RTG). Cada pilha individual é chamada de corpo de Golgi ou

dictiossomo, este apresenta regiões distintas: as cisternas próximas à membrana plasmática

são denominadas face trans e as cisternas próximas ao centro da célula chamam-se de face

cis. As cisternas medianas localizam-se entre as cisternas trans e as cis. A rede trans do Golgi

está situada na face trans. A estrutura completa é estabilizada pela presença de elementos

intercisternas, que são ligações cruzadas de proteínas que mantêm as cisternas unidas. O

complexo de Golgi desempenha um papel fundamental na síntese e na secreção de

polissacarídeos complexos (polímeros compostos de diferentes tipos de açúcares) e na adição

de cadeias laterais de oligossacarídeos nas glicoproteínas. Nas células vegetais, o Golgi

desempenha um papel importante na formação da parede celular. Nessa organela, são

sintetizados os polissacarídeos não-celulosicos da parade celular (hemicelulose e pectina) e

várias glicoproteínas são processadas, incluindo as glicoproteínas ricas em hidroxiprolina. As

vesículas secretoras derivadas do Golgi transportam os polissacarídeos e as glicoproteínas

até a membrana plasmática, com a qual as vesículas fusionam-se e esvaziam seus conteúdos

na região da parede celular. (TAIZ & ZEIGER, 2009)

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Figura 05: Vacúolo. Fonte:www.maristas.org.br/colegios/assuncao/pags/site_colegio/espaco/célula_vegetal/texto1.htm

6. VACÚOLO:

Segundo TAIZ & ZEIGER, 2009, as células vegetais vivas e maduras apresentam

grandes vacúolos centrais, que podem ocupar de 80 a 90% do seu volume total. Cada vacúolo

é delimitado por uma membrana vacuolar ou tonoplasto. O vacúolo contém água e íons

inorgânicos dissolvidos, ácidos orgânicos, açúcares, enzimas e vários metabólicos

secundários, os quais, muitas vezes, exercem funções na defesa vegetal. O acúmulo ativo de

solutos produz uma força osmótica para a absorção de água pelo vacúolo, que é necessária

para a expansão da célula vegetal. A pressão de turgor gerada por essa absorção de água

proporciona a rigidez estrutural necessária para manter uma planta herbácea ereta. Suas

enzimas de degradação passam para o citoplasma à medida que a célula entra em senescência,

auxiliando, assim, a reciclagem de nutrientes valiosos para a parte viva da planta. Segundo

CAMPBELL, 2000 uma importante função dos vacúolos é a de isolar substâncias residuais

tóxicas para a célula, produzidas em quantidades maiores do que a planta é capaz de secretar

para o ambiente. Tais produtos residuais podem ser tóxicos ou pelo menos não

suficientemente aceitáveis para desencorajar a sua ingestão por herbívoros, podendo, assim,

constituir um mecanismo de defesa para o vegetal.

7. MITOCÔNDRIA E CLOROPLASTO:

Segundo TAIZ & ZEIGER, 2009, uma célula vegetal típica apresenta dois tipos de

organelas produtoras de energia: as mitocôndrias e os cloroplastos. Ambos os tipos estão

separados do citosol por uma dupla membrana (uma interna e outra externa), contêm seu

próprio DNA e a maquinaria para síntese protéica. Evoluíram de bactérias endossimbiontes e

são organelas semi-autônomas visto que embora possuam seus próprios genomas e possam se

dividir independentemente da célula ambas dependem do núcleo para a grande parte das suas

proteínas. As mitocôndrias (Figura 06) são os sítios celulares da respiração, um processo no

qual a energia liberada pelo metabolismo do açúcar é usada para a síntese de ATP (trifosfato

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de adenosina) a partir do ADP (difosfato de adenosina) e do Pi (fosfato inorgânico). As

mitocôndrias variam de forma esférica a tubular, mas todas apresentam uma membrana

externa lisa e uma membrana interna altamente convoluta. Tais invaginações da membrana

interna são denominadas cristas. O compartimento delimitado pela membrana interna, a

matriz mitocondrial, contêm as enzimas da rota do metabolismo intermediário, denominado

ciclo de Krebs. A membrana interna da mitocôndria apresenta quase 70% de proteína e

contém alguns fosfolipídeos que são únicos da organela. As proteínas localizadas sobre a

membrana ou nela embebidas apresentam atividades especiais de transporte e enzimáticas. A

membrana interna é altamente impermeável à passagem de H+, ou seja, ela atua como uma

barreira de movimento de prótons. Tal característica permite a formação de gradientes

eletroquímicos. A dissipação desses gradientes pela enzima transmembrana ATP sintase está

associada à fosforilação do ADP para formar ATP. O ATP pode, então, ser disponibilizado

para outras regiões celulares, onde a energia é necessária para a realização de reações

específicas. Os cloroplastos (Figura 07) são organelas envolvidas por uma dupla membrana,

denominadas plastídeos. As membranas do cloroplastos são ricas em glicosilglicerídeos

contêm clorofila e suas moléculas associadas constituem o sitio da fotossíntese. Além das

membranas interna e externa, os cloroplastos têm um terceiro sistema de membranas, os

tilacóides. Uma pilha de tilacóides forma um granum (plural, grana). As proteínas e os

pigmentos (clorofilas e carotenóides), que atuam nos eventos fotoquímicos da fotossíntese,

estão embebidos na membrana do tilacóide. O compartimento fluido que circunda os

tilacóides, o estroma, é análogo à matriz mitocondrial. Os grana adjacentes estão conectados

por membranas, as lamelas do estroma. Durante a fotossíntese, as reações de transferência de

elétrons desencadeadas pela luz resultam em um gradiente de prótons pela membrana do

tilacóide. Assim como na mitocôndria, o ATP é sintetizado quando o gradiente de prótons é

dissipado pela ATP sintase.

8. PLASTÍDEOS:

Os plastídeos que contêm maiores concentrações de pigmentos carotenóides do que de

clorofila são chamados de cromoplastos. Eles são um dos responsáveis pelas cores amarela,

laranja ou vermelha de muitos frutos e flores, assim como das folhas no outono. Os plastídeos

sem pigmentos são os leucoplastos. O tipo mais importante de leucoplasto é o amiloplasto,

um plastídeo de reserva de amido. (TAIZ & ZEIGER, 2009).

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Figura 06: (A) Diagrama de uma mitocôndria, incluindo a localização da H+-ATPase relacionada à síntese de ATP na membrana interna. (B) Uma eletromicrografia da mitocôndria de uma célula da folha da grama Bermuda. Fonte: Taiz & Zeiger (2009).

9. MICROCORPOS:

As células vegetais também apresentam microcorpos, uma classe de organelas

esféricas envoltas por uma única membrana e especializadas para uma das várias funções

metabólicas. Os dois tipos principais de microcorpos são os peroxissomos e os glioxissomos.

Os peroxissomos são encontrados em todos os organismos eucariontes, estando presentes nas

células fotossintéticas dos vegetais. Os peroxissomos têm função na remoção de hidrogênios

de substratos orgânicos, consumindo O2 no processo, de acordo com a seguinte reação: RH2 +

O2 R + H2O2 onde R é o substrato orgânico. O peróxido, potencialmente prejudicial,

produzido nessas reações é degradado nos peroxissomos pela enzima catalase, conforme

mostra a reação a seguir: H2O2 H2O + ½ O2, havendo consumo líquido de todo o

oxigênio. O glioxissomo está presente nas sementes que armazenam óleos. Os glioxissomos

contêm as enzimas do ciclo do glioxilato que auxiliam na conversão dos ácidos graxos

armazenados em açúcares, os quais podem ser translocados pela planta jovem para produzir

energia para o crescimento. Os oleossomos são organelas de reserva de lipídeos, os óleos

acumulam-se nessas organelas também conhecidas como corpos lipídicos ou esferossomos,

eles são os únicos entre as organelas que são envolvidos por uma “meia unidade de

membrana” ou seja, uma monocamada fosfolipídica derivada do RE. As proteínas oleosinas

estão presentes na meia unidade de membrana. Uma das funções das oleosinas parece ser a

manutenção de cada oleossomo como uma organela distinta, evitando a sua fusão. As

oleosinas podem também auxiliar a ligação de outras proteínas à superfície da organela.

(TAIZ & ZEIGER, 2009).

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Figura 07: (C) Uma vista tridimensional de pilhas de grana e lamelas do estroma, apresentando a complexidade da organização. (D) Diagrama de um cloroplasto. Fonte: Taiz & Zeiger (2009).

10. CITOSOL:

O citosol está organizado em uma rede tridimensional de proteínas filamentosas, o

citoesqueleto. Essa rede proporciona uma organização espacial para as organelas e serve

como um arcabouço para os movimentos das organelas e de outros componentes do

citoesqueleto. Também apresenta um papel fundamental nos processos de mitose, meiose,

citocinese, depósito da parede, manutenção da forma celular e diferenciação celular. Três

tipos de elementos do citoesqueleto foram identificados nas células vegetais: microtúbulos,

microfilamentos e estruturas semelhantes aos filamentos intermediários.(Figura 08 e 09). Os

microtúbulos são cilindros ocos com diâmetro externo de 25 nm; são compostos de

polímeros da proteína tubulina. Os microfilamentos são sólidos, com diâmetro de 7 nm,

compostos de uma forma especial encontrada no músculo : a actina globular ou actina-G. Os

filamentos intermediários constituem um grupo diverso de elementos fibrosos helicoidais de

10 nm de diâmetro, compostos de monômeros polipeptídicos lineares de vários tipos. Os

microtúbulos apresentam função na mitose e na citocinese. Os microfilamentos estão

envolvidos na corrente citoplasmática e no crescimento apical. Os filamentos intermediários

ocorrem no citosol e no núcleo das células vegetais. (TAIZ & ZEIGER, 2009).

11. DIVISÃO CELULAR:

O ciclo de divisão celular, ou ciclo celular, é o processo pelo qual ocorre a reprodução

da célula e do seu DNA. As quatro fases do ciclo celular são designadas G1, S, G2 e M. O

DNA nuclear é preparado para a replicação em G1 pela organização de um complexo pré-

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Figura 08: Microtúbulos e filamentos de actina. Fonte: Raven et al.,(2007)

Figura 09: Modelo atual de formação de filamentos intermediários a partir de monômeros proteícos. Fonte: Taiz & Zeiger (2009).

replicação nas origens de replicação ao longo da cromatina. O DNA é replicado durante a fase

S é as células em G2 preparam-se para a mitose. (TAIZ & ZEIGER, 2009).

12. PLASMODESMAS:

Os plasmodesmas são extensões tubulares da membrana plasmática, de 40 a 50 nm de

diâmetro, que atravessam a parede celular e conectam os citoplasmas das células adjacentes.

Visto que a maioria das células vegetais é interconectada dessa maneira, os citoplasmas

formam um continuum, referido como simplasto. O transporte intercelular de solutos por

intermédio dos plasmodesmas é, então, chamado de transporte simplástico. Existem dois

tipos de plasmodesmas: o primário e o secundário. Os plasmodesmas primários formam-se

durante a citocinese, quando as vesículas derivadas do Golgi, que contêm os precursores da

parede celular, fusionam-se com a placa celular (a futura lamela média). O desenvolvimento

dos plasmodesmas primários proporciona a continuidade direta e a comunicação entre as

células que são relacionadas pela origem clonal. Os plasmodesmas secundários formam-se

entre as células, após suas paredes terem sido depositadas. Eles originam-se pela evaginação

da membrana na superfície da célula ou por ramificação dos plasmodesmas primários. Além

do aumento da comunicação entre as células relacionadas pela origem clonal, os

plasmodesmas secundários permitem a continuidade simplástica entre as células de origens

diferentes. (TAIZ & ZEIGER, 2009).

13. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

CAMPBELL, M. K. Bioquímica. 3ª edição. Porte Alegre: Artmed, 2000. 752 p.

TAIZ, L; ZEIGER, E. Fisiologia Vegetal. 4a edição. Porte Alegre: Artmed, 2009. 848 p.

RAVEN, P.H; EVERT,R.F; EICHHORN, S.E. Biologia Vegetal. Rio de Janeiro,

Guanabara Koogan, 2007.830p.

14. SITES CONSULTADOS:

Disponível em:

http://www.biologia.edu.ar/plantas/cell_vegetal.htm. Acesso:17/01/2009. 10:30 horas.

Disponível em:

http://www.maristas.org.br/colegios/assuncao/pags/site_colegio/espaco/celula_vegetal/

texto1.htm.Acesso:17/01/2009. 11:00 horas.

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