Curso de Ciências Biológicas - Noturno

Fisiologia do Metabolismo e Transporte em Plantas

2013

Fisiologia do Metabolismo e Transporte em Plantas

• Professor responsável: • Victor José Mendes Cardoso• (Depto. de Botânica – IB)

• Técnico:

• Monitor:

FISIOLOGIA VEGETAL

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

sistema

Exemplo de sistema...

EVAPORAÇÃOPRECIPITAÇÃO

CALORLATENTE

RADIAÇÃOSOLAR

seres vivos como sistemas abertos

E E

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)

Fisiologia

sistemas vivos

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?

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).

sistemas vivos (semiótica*)

sistema vivo meio

Sinaisdecodificação

reação

*Semiótica = ciência geral dos signos (sinal, símbolo)

estudos de processos ou fenômenos biológicos

COMO ?

POR QUE ?

HISTÓRIA EVOLUTIVA?

Fisiologia

Ecologia

Biologia“O filme se repetiria? Até que ponto?

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

Metabolismo acoplamento de reações catabólicas e anabólicas

catabolismo anabolismo (biossíntese)

ADPNADP

ATPNADPH

classificação metabólica dos seres vivos

organismo modalidade fonte de ATP fonte de NADPH fonte de carbono exemplos

autotrófico

quimiooxidação de comp.

orgânicos

oxidação de comp.

inorg.CO2

bactérias denitrific.,

ferro e sulfo bact.

foto luz água CO2

plantas superiores;

bactérias fotossint.

heterotrófico

quimiooxidação de comp.

orgânicos

oxidação de

comp. org.compostos orgânicos animais

foto luzoxidação 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)

formareduzida

formaoxidada

Energia

EnergiaEl-Hani, SN e Videira, AAP (org), 2000 (O que é Vida. Relume-Dumará, Rio de Janeiro)

A Fisiologia numa base termodinâmica

Fisiologia do Metabolismo e Transporte Conteúdo programático

Característica Exemplos Sistemas envolvidos Processos termofísicos

Fluxos de massa e energia em nível macroscópico

Transporte de água e minerais

Células Tecidos Órgãos Indivíduos

Processos quânticos

Processos disparados por um único quantum de luz

Fotossíntese Membranas Pigmentos Estruturas sub-celulares

Ksenzhek e Volkov, 1998

• 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)

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.•

• 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)

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:• ( PGa.2)+( PIa.1,5) + (seminário ou projeto.1)/4,5• • a: dez notas válidas

•

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

• 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

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

• A Ciência... em essência • • Baseado em Felipe A. P. L. Costa (*) La Insignia. Brasil, abril de 2006.

• Sem perguntas, dúvidas e questionamentos não há ciência.

• Por isso, a vida acadêmica deve (ou deveria) ser pautada pela efervescência de perguntas.