Em formação

9.2: Introdução à anatomia da folha - Biologia


As folhas são órgãos especializados para realizar a fotossíntese. Em geral, as folhas adaptadas a ambientes secos são pequenas e grossas, com uma área de superfície muito menor para a relação de volume.

Observação

Há um experimento no final deste laboratório que você deve ler e fazer planos para a classe no início do laboratório.


Anatomia da folha Mangifera indica Dicot | Biologia

1. Uma camada epidérmica está presente nas superfícies superior e inferior.

2. As camadas epidérmicas superior e inferior de uma espessura celular consistem em células compactamente dispostas em forma de barril.

3. Uma cutícula espessa está presente nas paredes externas das células epidérmicas. Comparativamente, a cutícula espessa está presente na epiderme superior.

4. Os estômatos estão presentes apenas na epiderme inferior.

5. É claramente diferenciado em parênquima em paliçada e esponjoso.

6. A paliçada fica no interior da epiderme superior e é composta de células alongadas dispostas em duas camadas.

7. As células da região da paliçada são compactadas e preenchidas com cloroplastos. Em alguns lugares, as células estão dispostas de maneira solta e deixam espaços intercelulares pequenos e grandes.

8. As células da paliçada estão dispostas em um plano em ângulo reto com a epiderme superior, e o cloroplasto nelas está disposto ao longo de suas paredes radiais.

9. As células parenquimatosas estão presentes acima e abaixo dos grandes feixes vasculares. Essas células interrompem as camadas da paliçada e são chamadas de extensões da bainha do feixe.

10. A região do parênquima esponjoso está presente logo abaixo da paliçada e se estende até a epiderme inferior.

11. As células do parênquima esponjoso são dispostas frouxamente, cheias de muitos cloroplastos e deixam grandes espaços intercelulares.

12. Muitos feixes vasculares grandes e pequenos estão presentes.

13. Os feixes vasculares são conjuntos, colaterais e fechados.

14. Cada feixe vascular é circundado por uma bainha de feixe.

15. A bainha do feixe é parenquimatosa e, no caso de feixes grandes, se estende até a epiderme com o auxílio de células parenquimatosas de paredes finas.

16. O xilema está presente em direção à epiderme superior e consiste em vasos e parênquima do xilema. O protoxilema está presente na epiderme superior, enquanto o metaxilema está presente na epiderme inferior.

17. O floema está situado em direção à epiderme inferior e consiste em tubos de peneira, células companheiras e parênquima do floema.

(a) 1. Presença de porção expandida ou lâmina.

3. A bainha do pacote está presente. (Folha)

(b) 1. As camadas epidérmicas superior e inferior são claramente distinguíveis.

2. O mesofilo é claramente diferenciado em parênquima em paliçada e esponjoso.


HL Tópico 9: Biologia vegetal

Esse tema tem 14% de ocorrência nos artigos 1 e 2.
Abaixo você encontra os subtópicos do Tópico 9 e a porcentagem de quantas vezes eles aparecem nos exames dos últimos anos.

9.1 Transporte no xilema das plantas
SubTopic muito comum

Concentre-se mais nestes entendimentos, aplicações e habilidades:

  • A transpiração é a consequência inevitável das trocas gasosas na folha
  • As plantas transportam água das raízes para as folhas para repor as perdas por transpiração
  • A propriedade coesiva da água e a estrutura dos vasos do xilema permitem o transporte sob tensão
  • A propriedade adesiva da água e da evaporação geram forças de tensão nas paredes das células foliares
  • A absorção ativa de íons minerais nas raízes causa a absorção de água por osmose
  • Adaptações de plantas em desertos e em solos salinos para conservação de água
  • Projeto de um experimento para testar hipóteses sobre o efeito da temperatura ou umidade nas taxas de transpiração

As perguntas relacionadas a estes são:

  • Descreva o processo de transpiração.
  • Descreva os principais fatores que afetam a transpiração.
  • Identifique as adaptações de plantas desérticas e salinas.

9.2 Transporte no floema de plantas
Subtópico menos comum

Concentre-se mais nestes entendimentos, aplicações e habilidades:

  • Identificação de xilema e floema em imagens microscópicas de caule e raiz
  • Análise de dados de experimentos que medem as taxas de transporte do floema usando estiletes de pulgões e dióxido de carbono marcado radioativamente

As perguntas relacionadas a estes são:

  • Ser capaz de identificar xilema e floema em imagem microscópica.
  • Analise como os estilos de pulgões e o dióxido de carbono marcado radioativamente são usados ​​para determinar a taxa de transporte do floema.

9.3 Crescimento em plantas
Subtópico menos comum

Concentre-se mais nestes entendimentos, aplicações e habilidades:

  • Os hormônios vegetais controlam o crescimento no ápice do caule
  • Os brotos das plantas respondem ao ambiente por tropismos
  • As bombas de efluxo de auxina podem configurar gradientes de concentração de auxina no tecido da planta
  • Auxina influencia as taxas de crescimento celular, alterando o padrão de expressão do gene
  • Micropropagação de plantas usando tecidos do ápice do caule, gel de ágar nutriente e hormônios de crescimento

As perguntas relacionadas a estes são:

9.4 Reprodução em plantas
SubTopic muito comum

Concentre-se mais nestes entendimentos, aplicações e habilidades:

  • A floração envolve uma mudança na expressão gênica no ápice do caule
  • A mudança para a floração é uma resposta à duração dos períodos de luz e escuridão em muitas plantas
  • O sucesso na reprodução das plantas depende da polinização, fertilização e dispersão de sementes
  • A maioria das plantas com flores usa relações mutualísticas com polinizadores na reprodução sexual
  • Métodos usados ​​para induzir plantas de dias curtos a florescer fora da estação
  • Projeto de experimentos para testar hipóteses sobre fatores que afetam a germinação

As perguntas relacionadas a estes são:

  • Dispersão de sementes de contorno
  • Explique o processo de fertilização.
  • Descreva o papel do fitocromo na floração.
  • Explique como diferentes fatores afetam a germinação.

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Introdução

A estrutura e o funcionamento das plantas, mesmo o de árvores maciças de 100 metros de altura, dependem da estrutura e dos processos que ocorrem nas células microscópicas. Neste livro, examinamos as principais organelas nas células, a variedade de tipos de células nas plantas e como elas são combinadas em tecidos para criar folhas funcionais e outros órgãos.

Algumas células são especializadas em resistência, outras são especializadas em proteção, armazenamento, troca gasosa, transporte ou fotossíntese. Essas propriedades são auxiliadas por diferenças na construção das paredes celulares, diferenças nas formas das células e variação no conteúdo de organelas.

Somos apresentados à combinação de células para criar tecidos vegetais e sistemas de tecidos. O sistema de tecido dérmico oferece proteção para as superfícies expostas da planta. É especializado para permitir trocas gasosas e controlar a desidratação. O sistema de tecido vascular permite o transporte de água e nutrientes a longa distância das raízes até os brotos, e o transporte de açúcares por toda a planta. O terceiro sistema de tecido, o sistema de tecido básico, é importante para a fotossíntese e armazenamento.

Os sistemas de tecido, por sua vez, criam os caules, folhas, raízes e órgãos reprodutivos das plantas.

Este livro foi criado para apoiar o ensino de uma unidade introdutória à fisiologia ambiental de plantas na Charles Darwin University. Faz uso de várias imagens de células e tecidos para apresentar e ilustrar a variedade de organelas, células, tecidos e órgãos das plantas.


Anatomia da folha de Acacia Moniliformis | Biologia

1. Uma única fileira de células epidérmicas está presente nas superfícies superior e inferior.

2. A parede externa das células epidérmicas é espessamente cuticularizada.

3. A epiderme é interrompida por muitos estômatos afundados, cada um com uma câmara subestomática transparente.

4. As células da epiderme têm forma retangular, mas duas extremidades da seção possuem células alongadas radialmente.

5. Logo abaixo da epiderme estão presentes algumas camadas de paliçada.

6. As células da paliçada são radialmente alongadas e preenchidas com muitos cloroplastos.

7. Muitos espaços intercelulares também estão presentes na região.

8. Próximo à paliçada está a região do parênquima, que é bem desenvolvida e em posição central.

9. A região consiste em células arredondadas de paredes finas com muitos espaços intercelulares.

10. Os feixes vasculares são muitos e dispostos abaixo da paliçada.

11. Existem dois grandes feixes vasculares no centro, voltados para o xilema um do outro. Um grande feixe vascular está presente em cada canto. Muitos feixes vasculares menores estão presentes no interior da paliçada.

12. Os feixes vasculares centrais e de canto são maiores em tamanho e permanecem circundados por esclerênquima bem desenvolvido.

13. Feixes vasculares menores são circundados por uma camada de células de paredes finas.

14. Os feixes vasculares são compostos de xilema e floema.

15. O xilema em cada feixe vascular está voltado para o centro e consiste em traqueídeos, vasos e parênquima do xilema.

16. O floema consiste em tubos de peneira, células companheiras e parênquima do floema, e está voltado para o lado externo ou epiderme.


Resumo do capítulo

As células se comunicam por sinalização inter e intracelular. As células de sinalização secretam ligantes que se ligam às células alvo e iniciam uma cadeia de eventos dentro da célula alvo. As quatro categorias de sinalização em organismos multicelulares são sinalização parácrina, sinalização endócrina, sinalização autócrina e sinalização direta através de junções comunicantes. A sinalização parácrina ocorre em distâncias curtas. Os sinais endócrinos são transportados por longas distâncias através da corrente sanguínea pelos hormônios, e os sinais autócrinos são recebidos pela mesma célula que enviou o sinal ou por outras células próximas do mesmo tipo. As junções de lacuna permitem que pequenas moléculas, incluindo moléculas de sinalização, fluam entre as células vizinhas.

Receptores internos são encontrados no citoplasma da célula. Aqui, eles se ligam a moléculas de ligante que cruzam a membrana plasmática, esses complexos receptor-ligante se movem para o núcleo e interagem diretamente com o DNA celular. Os receptores da superfície celular transmitem um sinal de fora da célula para o citoplasma. Os receptores ligados ao canal iônico, quando ligados a seus ligantes, formam um poro através da membrana plasmática, através do qual certos íons podem passar. Os receptores ligados à proteína G interagem com uma proteína G no lado citoplasmático da membrana plasmática, promovendo a troca de GDP ligado por GTP e interagindo com outras enzimas ou canais iônicos para transmitir um sinal. Os receptores ligados à enzima transmitem um sinal de fora da célula para um domínio intracelular de uma enzima ligada à membrana. A ligação do ligante causa a ativação da enzima. Pequenos ligantes hidrofóbicos (como esteróides) são capazes de penetrar na membrana plasmática e se ligar a receptores internos. Ligantes hidrofílicos solúveis em água são incapazes de passar pela membrana, em vez disso, eles se ligam a receptores de superfície celular, que transmitem o sinal para o interior da célula.

9.2 Propagação do Sinal

A ligação do ligante ao receptor permite a transdução do sinal através da célula. A cadeia de eventos que transporta o sinal através da célula é chamada de via de sinalização ou cascata. As vias de sinalização costumam ser muito complexas devido à interação entre diferentes proteínas. Um dos principais componentes das cascatas de sinalização celular é a fosforilação de moléculas por enzimas conhecidas como quinases. A fosforilação adiciona um grupo fosfato aos resíduos de serina, treonina e tirosina em uma proteína, mudando suas formas e ativando ou inativando a proteína. Moléculas pequenas como nucleotídeos também podem ser fosforiladas. Os segundos mensageiros são moléculas pequenas, não proteicas, usadas para transmitir um sinal dentro de uma célula. Alguns exemplos de segundos mensageiros são íons de cálcio (Ca 2+), AMP cíclico (cAMP), diacilglicerol (DAG) e trifosfato de inositol (IP3).

9.3 Resposta ao Sinal

O início de uma via de sinalização é uma resposta a estímulos externos. Esta resposta pode assumir muitas formas diferentes, incluindo a síntese de proteínas, uma mudança no metabolismo da célula, crescimento celular ou mesmo morte celular. Muitas vias influenciam a célula, iniciando a expressão gênica, e os métodos utilizados são bastante numerosos. Algumas vias ativam enzimas que interagem com fatores de transcrição do DNA. Outros modificam proteínas e induzem-nas a mudar sua localização na célula. Dependendo do estado do organismo, as células podem responder armazenando energia como glicogênio ou gordura, ou disponibilizando-a na forma de glicose. Uma via de transdução de sinal permite que as células musculares respondam às necessidades imediatas de energia na forma de glicose. O crescimento celular é quase sempre estimulado por sinais externos chamados fatores de crescimento. O crescimento celular descontrolado leva ao câncer, e as mutações nos genes que codificam os componentes das proteínas das vias de sinalização são frequentemente encontradas nas células tumorais. A morte celular programada, ou apoptose, é importante para remover células danificadas ou desnecessárias. O uso da sinalização celular para organizar o desmantelamento de uma célula garante que moléculas nocivas do citoplasma não sejam liberadas nos espaços entre as células, pois estão em morte descontrolada, necrose. A apoptose também garante a reciclagem eficiente dos componentes da célula morta. O término da cascata de sinalização celular é muito importante para que a resposta a um sinal seja apropriada tanto no tempo quanto na intensidade. A degradação das moléculas de sinalização e a desfosforilação dos intermediários fosforilados da via pelas fosfatases são duas maneiras de encerrar os sinais dentro da célula.

9.4 Sinalização em organismos unicelulares

Leveduras e organismos multicelulares têm mecanismos de sinalização semelhantes. As leveduras usam receptores de superfície celular e cascatas de sinalização para comunicar informações sobre o acasalamento com outras células de levedura. A molécula sinalizadora secretada pelas leveduras é chamada de fator de acasalamento.

A sinalização bacteriana é chamada de detecção de quorum. As bactérias secretam moléculas de sinalização chamadas autoindutores, que são pequenas moléculas hidrofóbicas ou sinais baseados em peptídeos. Os autoindutores hidrofóbicos, como o AHL, ligam-se a fatores de transcrição e afetam diretamente a expressão gênica. As moléculas baseadas em peptídeos ligam quinases e iniciam cascatas de sinalização nas células.


Introdução

O camaleão da folha (Brookesia Micra) foi descoberto no norte de Madagascar em 2012. Com pouco mais de uma polegada de comprimento, é o menor camaleão conhecido. (crédito: modificação do trabalho de Frank Glaw, et al., PLOS)

A evolução animal começou no oceano há mais de 600 milhões de anos, com criaturas minúsculas que provavelmente não se parecem com nenhum organismo vivo hoje. Desde então, os animais evoluíram para um reino altamente diverso. Embora mais de um milhão de espécies de animais existentes (atualmente vivas) tenham sido identificadas, os cientistas estão continuamente descobrindo mais espécies à medida que exploram ecossistemas ao redor do mundo. O número de espécies existentes é estimado entre 3 e 30 milhões.

Mas o que é um animal? Embora possamos identificar facilmente cães, pássaros, peixes, aranhas e vermes como animais, outros organismos, como corais e esponjas, não são tão fáceis de classificar. Os animais variam em complexidade - de esponjas do mar a grilos e chimpanzés - e os cientistas enfrentam a difícil tarefa de classificá-los dentro de um sistema unificado. Eles devem identificar características que são comuns a todos os animais, bem como características que podem ser usadas para distinguir entre grupos de animais relacionados. O sistema de classificação animal caracteriza os animais com base em sua anatomia, morfologia, história evolutiva, características de desenvolvimento embriológico e composição genética. Este esquema de classificação está em constante desenvolvimento à medida que novas informações sobre as espécies surgem. Compreender e classificar a grande variedade de espécies vivas nos ajuda a entender melhor como conservar a diversidade da vida na Terra.


Introdução à Estrutura Vascular da Planta

Imagem de destaque. Seções de anatomia vegetal. Esquerda: seção transversal de uma raiz poliarca de Aeglopsis chevalieri, uma planta da família dos cítricos (Rutaceae) das angiospermas. Centro: seção transversal de uma haste lenhosa de kenaf (Hibisicus cannabinus, uma angiosperma). À direita: epiderme de uma folha de redgal (Morinda royoc, uma angiosperma). Créditos: Aeglopsis chevalieri Swingle (SV422), Hibiscus cannabinus L. (C8), e Morinda Roioc (F24) (Coleção de referência da anatomia da planta Swingle da Universidade de Miami, não protegida por direitos autorais nos Estados Unidos). Imagens modificadas de originais.

O que são plantas vasculares (traqueófitos)?

A maioria das plantas terrestres são traqueófitos, ou plantas vasculares. Sua característica definidora é a presença de tecido vascular, ou tecido especializado que conduz os alimentos (floema) e água (xilema) Quando considerados em um contexto filogenético ou no registro fóssil, os traqueófitos podem ser mais especificamente definidos pela origem de um tipo de célula condutora de água conhecida como traqueídeo. A primeira evidência de traqueídeos aparece no registro fóssil do período Siluriano. Posteriormente, os traqueófitos se diversificaram estruturalmente, com muitas inovações importantes surgindo no final do período Devoniano, como folhas e madeira. O estágio de vida dominante na maioria das plantas vasculares é o esporófito, ou a planta diplóide, produtora de esporos.

Tecido vascular. Esquerda: seção transversal de um feixe vascular na haste do trevo (Trifolium, uma angiosperma) mostrando floema condutor de alimento e xilema condutor de água. À direita: Detalhe da porção dos traqueídeos em pinho (Pinus, uma conífera) madeira, seção radial (seção longitudinal no raio do eixo) observe as fossas circulares características típicas de traqueídeos de coníferas. Créditos: Cortex e medula em Trifolium talos e poços circulares com bordas em Pinus wood (Fayette A. Reynolds M.S./Berkshire Community College Bioscience Library, via flickr, CC0 1.0 / Public Domain Dedication).

Traqueófitos vivos pertencem a um dos dois principais grupos irmãos: 1) O licófitas (musgos e parentes) e 2) O eufilófitas (samambaias, cavalinhas e plantas com sementes). As licófitas, samambaias e cavalinhas são plantas vasculares de esporas livres (sem sementes), às vezes chamadas coletivamente pteridófitas. Essas plantas compartilham certas características plesiomoróficas ou ancestrais estruturais e de desenvolvimento. Assim, às vezes é útil ao discutir a estrutura esporófita comparativa de plantas vasculares para contrastar as pteridófitas parafiléticas com as pteridófitas monofiléticas espermatófitas, ou plantas com sementes. Além disso, enquanto angiospermas (plantas com flores) são um grupo de plantas com sementes, elas têm muitas de suas próprias características estruturais únicas que as distinguem de gimnospermas (o grupo formado por plantas com sementes não angiospérmicas).

Relações entre os principais grupos de plantas terrestres existentes. Esta árvore filogenética mostra as relações relativas entre as plantas terrestres existentes, com ênfase nos grupos de plantas vasculares. Observe que os relacionamentos entre os grupos de gimnospermas existentes são mostrados como não resolvidos. Análises filogenéticas moleculares recentes indicam que as gimnospermas existentes são monofiléticas, o que contradiz a visão tradicional de que as gimnospermas existentes são um grupo parafilético. Independentemente disso, as gimnospermas são parafiléticas quando grupos extintos são incluídos. Crédito: E.J. Hermsen (NEGÓCIO).

Visão geral da estrutura esporófita

O estudo da estrutura da planta inclui morfologia, o estudo da forma, e anatomia, o estudo da estrutura interna (células, tecidos, etc.). A paleobotânica usa ambas as disciplinas para analisar plantas fósseis.

Órgãos e sistemas de órgãos do corpo da planta

O esporófito da planta vascular (doravante, simplesmente chamado de planta) inclui três categorias básicas de não reprodutivo, ou vegetativo, órgãos. Estas são as raízes, caules e folhas. As raízes são órgãos que normalmente ocorrem abaixo do solo e fixam a planta no solo. Eles também funcionam na absorção de água e às vezes no armazenamento. Os caules são frequentemente (embora nem sempre) estruturas acima do solo. Os caules carregam as folhas e também servem como canais entre as raízes e as folhas. Finalmente, as folhas são apêndices laterais do caule. Sua principal função é a fotossíntese. Um caule e suas folhas juntos são conhecidos como um atirar.

Os órgãos das plantas podem ser agrupados em dois sistemas orgânicos. Todos os brotos (caules e folhas) de uma planta são conhecidos como o sistema de tiro, enquanto todas as raízes juntas compreendem o sistema radicular. Sporangia (estruturas produtoras de esporos) são carregadas em folhas ou brotos modificados, portanto, os órgãos com esporângio também podem ser considerados parte do sistema de brotos.

Órgãos vegetativos e sistemas de órgãos do esporófito da planta vascular. O sistema de rebentos inclui todos os caules, folhas e estruturas reprodutivas (esporângios, cones, flores, etc.). O sistema radicular inclui todas as raízes. Crédito: E.J. Hermsen (NEGÓCIO).

Crescimento

Crescimento é o processo pelo qual uma planta aumenta de tamanho (comprimento, altura ou circunferência) por meio da divisão celular (adição de novas células) e expansão celular. A divisão celular ativa é normalmente concentrada em regiões conhecidas como meristemas. À medida que as células se distanciam dos meristemas por um novo crescimento, elas começam a se diferenciar. Diferenciação é o processo pelo qual uma célula assume uma identidade e função específicas no corpo da planta. Uma vez que uma célula é totalmente diferenciada, ou maduro, muitas vezes não divide - e em muitos casos não pode - dividir ainda mais.

Os esporófitos vasculares das plantas têm duas categorias principais de meristemas que contribuem para o crescimento: apical e lateral. No entanto, outros tipos de meristemas podem contribuir para o crescimento dos caules e expansão das folhas (por exemplo, meristemas intercalares, meristemas marginais).

Meristemas apicais

Os meristemas apicais são meristemas nas pontas das raízes e caules que adicionam comprimento a esses órgãos. O crescimento a partir dos meristemas apicais é conhecido como crescimento primário. O crescimento primário também produz as folhas. o meristemas primáriosprotoderma, meristema do solo, e procâmbio—Inclui células parcialmente diferenciadas. Os meristemas primários podem ser encontrados em regiões ainda em crescimento entre o meristema apical próprio e os tecidos totalmente maduros do caule, folha e raiz. Eles correspondem aos três sistemas de tecido de plantas vasculares (discutido abaixo).

Meristemas apicais e primários. Esquerda: seção longitudinal do ápice caulinar do colo (Plectranthus, uma angiosperma), mostrando o meristema apical do caule e os meristemas primários, os projetos em forma de chifre para ambos os lados do meristema apical são folhas em desenvolvimento. À direita: seção longitudinal do ápice da raiz do trigo (Triticum) o meristema apical da raiz está imediatamente acima da capa da raiz. Créditos: ponta do caule do colo e ponta da raiz do trigo (BlueRidgeKitties, via flickr, CC BY-NC-SA 2.0). Imagens modificadas de originais.

Meristemas laterais (câmbio)

Meristemas laterais, também chamados Cambia ou meristemas secundários, estão localizados dentro de raízes e caules e aumentam o diâmetro dessas estruturas. O crescimento do câmbio é conhecido como crescimento secundário. As pteridófitas vivas não têm crescimento secundário. As plantas com sementes podem ou não ter crescimento secundário, dependendo do táxon.

Um caule ou raiz lenhoso tem duas grandes regiões concêntricas Madeira está rodeado por latido. Em uma planta com semente lenhosa típica, dois tipos de meristemas laterais contribuem com células para essas regiões. o câmbio vascular é uma camada de células que se dividem entre a madeira e a casca. Produz tecido vascular para o seu interior (xilema) e para o seu exterior (floema), contribuindo assim para o crescimento da madeira e da casca. o câmbio de cortiça desenvolve-se dentro da casca e mais notavelmente adiciona camadas de proteção cortiça para a casca.

A casca abrange toda a região fora do câmbio vascular. Além dos tecidos produzidos pelo câmbio, também pode incluir tecidos produzidos pelo crescimento primário. A madeira é composta inteiramente de xilema (mais especificamente, xilema secundário ou xilema produzido por crescimento secundário).

Câmbio vascular. Seção transversal de um pinheiro lenhoso (Pinus) tronco. O câmbio vascular é uma camada de células em divisão localizada entre a madeira e a casca. Observe que o câmbio vascular produz células tanto em seu interior quanto em seu exterior, as células são produzidas em fileiras ordenadas. Neste caule jovem, ainda existe muito tecido primário na casca e não existe uma camada de cortiça bem desenvolvida. Para um bom exemplo de cortiça, consulte a seção transversal da erva de nascimento (Aristolochia) periderme abaixo. Crédito: quatro anos Pinus (Fayette A. Reynolds M.S./Berkshire Community College Bioscience Image Library, via flickr, CC0 1.0 / Public Domain Dedication). Imagem modificada do original.

Tecidos e sistemas de tecido

Os tecidos são regiões de células no corpo da planta que estão funcional e fisicamente conectadas umas às outras. Existem duas categorias básicas de tecidos no corpo da planta, simples e complexo. Os tecidos simples são compostos por um tipo de célula, enquanto os tecidos complexos incluem mais de um tipo de célula. Os tecidos também podem ser classificados como tecidos primários ou tecidos secundários. Os tecidos primários são produzidos pelo crescimento a partir dos meristemas apicais e primários, enquanto os tecidos secundários são produzidos pelo crescimento a partir do câmbio.

Os tecidos podem ainda ser agrupados em sistemas de tecidos. Os sistemas de tecido podem incluir mais de um tipo de tecido. Os três sistemas de tecidos e seus tecidos são:

Sistema de tecido dérmico

O sistema de tecido dérmico cobre a superfície externa do corpo da planta. O tecido dérmico primário é o epiderme, que amadurece a partir do protoderma. A epiderme tem normalmente uma camada de células de espessura e é composta principalmente de epidérmico células. O tecido dérmico secundário é o periderme, que é produzida pelo câmbio da cortiça e faz parte da casca das plantas lenhosas. Periderm consiste em várias camadas de células, incluindo camadas externas de proteção cortiça células (que estão mortas quando maduras), o câmbio da cortiça e uma zona interna tipicamente delgada de células vivas. Os tecidos dérmicos são complexos (compostos por mais de um tipo de célula).

Sistema de tecido vascular

O sistema de tecido vascular (menos freqüentemente chamado de sistema de tecido fascicular) conduz alimentos e água através do corpo da planta. Os dois tipos de tecido vascular são floema, ou tecido condutor de alimentos, e xilema, ou tecido condutor de água. O floema e o xilema são tecidos complexos e incluem células condutoras e outros tipos de células. As células condutoras são elementos de peneira no floema e elementos traqueais no xilema (um traqueídeo é um tipo de elemento traqueal). O tecido vascular pode ser primário ou secundário, dependendo de sua origem. Se amadurece a partir do procâmbio, é primário; se se desenvolve a partir do câmbio vascular, é secundário.

Nas folhas, o tecido vascular é frequentemente organizado em um ou mais veias ou feixes vasculares (fios) que podem formar redes complexas. As veias são circundadas por uma região de tecido básico (discutida abaixo) chamada de mesofilo.

Disposição de tecido vascular em uma folha. Esquerda: Diagrama de uma folha, com o pecíolo (talo) e as nervuras em roxo toda a porção expandida da folha na qual as nervuras estão inseridas é a lâmina. A linha pontilhada indica onde a folha seria cortada para fazer uma seção transversal. À direita: seção transversal da lâmina foliar mostrando os feixes vasculares embutidos no mesofilo. Crédito: E.J. Hermsen (NEGÓCIO).

No caule, o arranjo do tecido vascular primário varia. Pode ser arranjado, por exemplo, em um cilindro sólido (protostele), um cilindro oco em torno de uma medula central (sifonostele), ou em feixes vasculares separados em torno de uma medula (eustele) O tecido vascular primário da raiz geralmente assume a forma de um protostele (cilindro sólido) com uma fita central de xilema e floema lobados entre os lobos do xilema.

Disposição do tecido vascular primário em eixos (caules e raízes). Os diagramas acima mostram os eixos (raízes ou caules) em seção transversal (seção transversal). Esquerda: Protostele, tecido vascular sólido sem medula, este arranjo é típico de raízes e caules de licófitas. Centro: Sifonostele, tecido vascular em um anel ao redor de uma medula, este arranjo é típico de caules de samambaia. À direita: Eustele, tecido vascular em feixes ao redor de uma medula - esse arranjo é típico de hastes de plantas com sementes. Crédito: E.J. Hermsen (NEGÓCIO).

Em caules e raízes com crescimento secundário, o xilema secundário normalmente forma um anel contínuo interno a um anel contínuo do floema secundário. O xilema e o floema são separados por um fino câmbio vascular ou camada de células em divisão indiferenciada. O xilema secundário também é conhecido como madeira. Todos os tecidos externos ao câmbio vascular fazem parte da casca. Assim, o floema secundário faz parte da casca.

Arranjo relativo de tecidos secundários em um caule lenhoso maduro. Este diagrama mostra o arranjo relativo dos tecidos secundários em um caule de uma planta com semente madura em seção transversal. Observe que alguns dos tecidos primários são retidos no centro do caule lenhoso. As setas amarelas mostram as direções da divisão celular que adicionam células ao floema secundário e ao xilema secundário. Uma raiz lenhosa seria semelhante em anatomia, exceto que o centro do caule seria feito de uma fita lobulada de xilema primário sem medula. Em hastes lenhosas jovens, alguns tecidos primários podem ser retidos entre o floema secundário e a periderme (veja a seção transversal de uma haste jovem de pinheiro acima nesta página para um exemplo). Estes são frequentemente esmagados e destruídos / descamados à medida que o caule envelhece. Crédito: E.J. Hermsen (NEGÓCIO).

Sistema de tecido de base

O sistema de tecido básico (também chamado de sistema de tecido fundamental) preenche os espaços no corpo da planta entre os tecidos dérmico e vascular que se desenvolve a partir do meristema básico. O tecido básico é tipicamente um tecido primário. Ele pode ser encontrado principalmente nas seguintes regiões do corpo da planta:

  • Córtex: A região entre a epiderme e o tecido vascular no caule e na raiz.
  • Pith: A região no centro da haste, interna ao tecido vascular (nem sempre presente).
  • Mesofilo: Ocorre entre e ao redor dos feixes vasculares da folha.

Além disso, o tecido moído ocorre entre os feixes vasculares em hastes com feixes vasculares separados, como hastes com eusteles.

Existem três tipos de tecido básico: parênquima, colênquima, e esclerênquima. Eles são tecidos simples. As células que compõem esses tecidos compartilham o nome de seu respectivo tipo de tecido: células do parênquima, células de colênquima, e células esclerenquimatosas. As células do parênquima geralmente têm paredes celulares finas, enquanto as células do colênquima e do esclerênquima têm paredes celulares mais espessas. O colênquima adiciona suporte a caules e folhas não lenhosas, enquanto as células do esclerênquima rígido freqüentemente funcionam como suporte ou proteção. O parênquima é versátil e funciona na fotossíntese, armazenamento, cura, etc.

Nota: as células do parênquima e as células do esclerênquima não ocorrem apenas no sistema de tecido básico. Eles também podem ser encontrados no tecido vascular.


Larry Rockwood é professor de Biologia e Ciência e Política Ambiental e presidente do Departamento de Biologia da George Mason University em Fairfax, Virginia, EUA. Ele ganhou seu B.S. graduação em Biopsicologia e seu Ph.D. Graduado em Biologia pela University of Chicago. Suas primeiras pesquisas foram conduzidas na Costa Rica, onde estudou padrões de forrageamento em formigas cortadeiras. Mais recentemente, ele colaborou em uma variedade de projetos, desde conflitos homem-coiote até aspectos da ecologia aviária e ecologia vegetal. Ele tem ensinado ecologia introdutória, ecologia populacional e ecologia tropical por quase 40 anos. In 2014 Dr Rockwood was presented with the David J. King Award in recognition of &ldquooutstanding contributions to enhancing teaching and learning&rdquo by George Mason University.

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9.2 Propagation of the Signal

Ao final desta seção, você será capaz de fazer o seguinte:

  • Explain how the binding of a ligand initiates signal transduction throughout a cell
  • Recognize the role of phosphorylation in the transmission of intracellular signals
  • Evaluate the role of second messengers in signal transmission

Once a ligand binds to a receptor, the signal is transmitted through the membrane and into the cytoplasm. Continuation of a signal in this manner is called signal transduction . Signal transduction only occurs with cell-surface receptors, which cannot interact with most components of the cell such as DNA. Only internal receptors are able to interact directly with DNA in the nucleus to initiate protein synthesis.

When a ligand binds to its receptor, conformational changes occur that affect the receptor’s intracellular domain. Conformational changes of the extracellular domain upon ligand binding can propagate through the membrane region of the receptor and lead to activation of the intracellular domain or its associated proteins. In some cases, binding of the ligand causes dimerization of the receptor, which means that two receptors bind to each other to form a stable complex called a dimer. A dimer is a chemical compound formed when two molecules (often identical) join together. The binding of the receptors in this manner enables their intracellular domains to come into close contact and activate each other.

Binding Initiates a Signaling Pathway

After the ligand binds to the cell-surface receptor, the activation of the receptor’s intracellular components sets off a chain of events that is called a signaling pathway , sometimes called a signaling cascade. In a signaling pathway, second messengers–enzymes–and activated proteins interact with specific proteins, which are in turn activated in a chain reaction that eventually leads to a change in the cell’s environment (Figure 9.10), such as an increase in metabolism or specific gene expression. The events in the cascade occur in a series, much like a current flows in a river. Interactions that occur before a certain point are defined as upstream events, and events after that point are called downstream events.

Conexão Visual

In certain cancers, the GTPase activity of the RAS G-protein is inhibited. This means that the RAS protein can no longer hydrolyze GTP into GDP. What effect would this have on downstream cellular events?

You can see that signaling pathways can get very complicated very quickly because most cellular proteins can affect different downstream events, depending on the conditions within the cell. A single pathway can branch off toward different endpoints based on the interplay between two or more signaling pathways, and the same ligands are often used to initiate different signals in different cell types. This variation in response is due to differences in protein expression in different cell types. Another complicating element is signal integration of the pathways, in which signals from two or more different cell-surface receptors merge to activate the same response in the cell. This process can ensure that multiple external requirements are met before a cell commits to a specific response.

The effects of extracellular signals can also be amplified by enzymatic cascades. At the initiation of the signal, a single ligand binds to a single receptor. However, activation of a receptor-linked enzyme can activate many copies of a component of the signaling cascade, which amplifies the signal.

Link para aprendizagem

Observe an animation of cell signaling at this site.

Methods of Intracellular Signaling

The induction of a signaling pathway depends on the modification of a cellular component by an enzyme. There are numerous enzymatic modifications that can occur, and they are recognized in turn by the next component downstream. The following are some of the more common events in intracellular signaling.

Fosforilação

One of the most common chemical modifications that occurs in signaling pathways is the addition of a phosphate group (PO4 –3 ) to a molecule such as a protein in a process called phosphorylation. The phosphate can be added to a nucleotide such as GMP to form GDP or GTP. Phosphates are also often added to serine, threonine, and tyrosine residues of proteins, where they replace the hydroxyl group of the amino acid (Figure 9.11). The transfer of the phosphate is catalyzed by an enzyme called a kinase . Various kinases are named for the substrate they phosphorylate. Phosphorylation of serine and threonine residues often activates enzymes. Phosphorylation of tyrosine residues can either affect the activity of an enzyme or create a binding site that interacts with downstream components in the signaling cascade. Phosphorylation may activate or inactivate enzymes, and the reversal of phosphorylation, dephosphorylation by a phosphatase, will reverse the effect.

Second Messengers

Second messengers are small molecules that propagate a signal after it has been initiated by the binding of the signaling molecule to the receptor. These molecules help to spread a signal through the cytoplasm by altering the behavior of certain cellular proteins.

Calcium ion is a widely used second messenger. The free concentration of calcium ions (Ca 2+ ) within a cell is very low because ion pumps in the plasma membrane continuously remove it by using adenosine-5'-triphosphate (ATP). For signaling purposes, Ca 2+ is stored in cytoplasmic vesicles, such as the endoplasmic reticulum, or accessed from outside the cell. When signaling occurs, ligand-gated calcium ion channels allow the higher levels of Ca 2+ that are present outside the cell (or in intracellular storage compartments) to flow into the cytoplasm, which raises the concentration of cytoplasmic Ca 2+ . The response to the increase in Ca 2+ varies and depends on the cell type involved. For example, in the β-cells of the pancreas, Ca 2+ signaling leads to the release of insulin, and in muscle cells, an increase in Ca 2+ leads to muscle contractions.

Another second messenger utilized in many different cell types is cyclic AMP (cAMP) . Cyclic AMP is synthesized by the enzyme adenylyl cyclase from ATP (Figure 9.12). The main role of cAMP in cells is to bind to and activate an enzyme called cAMP-dependent kinase (A-kinase) . A-kinase regulates many vital metabolic pathways: It phosphorylates serine and threonine residues of its target proteins, activating them in the process. A-kinase is found in many different types of cells, and the target proteins in each kind of cell are different. Differences give rise to the variation of the responses to cAMP in different cells.

Present in small concentrations in the plasma membrane, inositol phospholipids are lipids that can also be converted into second messengers. Because these molecules are membrane components, they are located near membrane-bound receptors and can easily interact with them. Phosphatidylinositol (PI) is the main phospholipid that plays a role in cellular signaling. Enzymes known as kinases phosphorylate PI to form PI-phosphate (PIP) and PI-bisphosphate (PIP2).

The enzyme phospholipase C cleaves PIP2 to form diacylglycerol (DAG) and inositol triphosphate (IP3) (Figure 9.13). These products of the cleavage of PIP2 serve as second messengers. Diacylglycerol (DAG) remains in the plasma membrane and activates protein kinase C (PKC), which then phosphorylates serine and threonine residues in its target proteins. IP3 diffuses into the cytoplasm and binds to ligand-gated calcium channels in the endoplasmic reticulum to release Ca 2+ that continues the signal cascade.


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