Em formação

Existe algum processo (químico) ocorrendo dentro de uma semente enquanto ela está em um estado dormente?


Se uma semente estivesse em um frasco de vidro sem chance de germinação, há algum processo (químico) ocorrendo dentro da semente enquanto ela permanece lá?

Minha intuição me diz que não, pois meu entendimento sobre a dormência das sementes me diz que a dormência serve como um mecanismo de retardo para aumentar as chances de sobrevivência da planta.

Eu dedutivamente raciocino que a dormência impede a germinação pausando todas as reações (processos) em uma semente até que uma combinação de condições desencadeie o processo que inicia a germinação.

Fiz algumas pesquisas online, mas não consigo encontrar nada que apóie a parte "pausando todas as reações" da minha declaração que responda à minha pergunta.


Podemos considerar dois processos com os quais uma semente pode se preocupar:

(1) Reações químicas comuns que acontecem apenas no citoplasma das células-semente. É muito difícil parar a química! Mesmo no freezer, as reações químicas ocorrem (lentamente). É por isso que o armazenamento de longo prazo de espécimes biológicos é geralmente em um freezer ultracongelado (-80C). As reações químicas podem degradar o DNA e as proteínas e impedir a germinação das sementes, portanto, as sementes tomam medidas como a secagem para reduzir a química em curso. Mas, claramente, isso apenas retarda as reações, pois as sementes de todos os tipos perdem gradualmente sua capacidade de germinar (algumas mais rápido do que outras). Bactérias formadoras de esporos são os organismos mais bem-sucedidos nesse sentido: elas desidratam drasticamente o interior do esporo e o envolvem com uma camada altamente protetora, e há evidências de que algumas podem permanecer literalmente viáveis ​​por milhões de anos.

(2) Metabolismo da semente: reações enzimáticas e a bioquímica normal da célula. "Dormência" significa em parte que as células-semente desligam processos como transcrição e tradução e minimizam seu metabolismo. Mas, a pesquisa sugere que a atividade metabólica das sementes não é zero - entre outras coisas, existem enzimas ativas que estão envolvidas na reparação de danos ao DNA e às proteínas.


Plantas dormentes em seu jardim

Na jardinagem, o termo "dormência" refere-se ao estado de inatividade metabólica temporária ou atividade mínima de uma planta perene. As plantas geralmente ficam dormentes em resposta a condições adversas de crescimento, como quando as árvores ou plantas perenes do jardim ficam dormentes durante os meses frios de inverno ou quando o gramado fica dormente em um gramado durante um período de calor intenso ou seca. É importante lembrar que as plantas não morrem neste momento, mas estão simplesmente em animação suspensa. Embora as folhas externas e a folhagem acima do solo possam morrer, a vida ainda se esconde nas raízes e no núcleo da planta perene. O termo "dormência" não costuma ser usado para descrever plantas anuais com um ciclo de vida de uma única estação de cultivo. Sua biologia não inclui o mecanismo de adormecimento.

O que é uma planta perene?

Ao contrário das plantas anuais, que completam seu ciclo de vida em uma estação de cultivo, as plantas perenes podem viver por mais de dois anos. Eles são capazes de viver por um longo período de tempo devido à sua capacidade de permanecerem dormentes antes de florescerem novamente.

Durante a dormência, as plantas param de crescer e conservam energia até que melhores condições culturais se apresentem. Isso acontece naturalmente conforme as estações e o clima mudam. E também pode ser controlado artificialmente para armazenar plantas para remessa ou para fazê-las florescer em feriados específicos. Bulbos de tulipa e narciso, por exemplo, podem ser resfriados artificialmente para colocá-los em dormência e, em seguida, retirados da dormência no momento desejado para forçá-los a florescer quando necessário, como para vasos de plantas no Dia dos Namorados ou exibições de lírios da Páscoa.

Para plantas perenes no solo, existe um perigo potencial se uma planta quebrar a dormência muito cedo. Muitas plantas perenes foram perdidas para a estação de crescimento, quando um período de calor incomum fez com que a planta quebrasse a dormência e gerasse uma vegetação verde, que então seria morta quando o clima voltar a esfriar. Para evitar isso, é recomendável que o solo seja mantido coberto com cobertura morta na primavera, para evitar os dramáticos ciclos de degelo e congelamento que podem causar esse problema.


CBSE Classe 11 Biologia Capítulo 15 Materiais de estudo de crescimento e desenvolvimento de plantas

Todos os órgãos das plantas são constituídos por vários tipos de tecidos que ocupam locais específicos dentro de um órgão e desempenham funções designadas específicas. Assim, o desenvolvimento de uma planta segue um padrão muito preciso, durante este período se forma uma complexa organização corporal, ou seja, produz raízes, folhas, galhos, flores, frutos, sementes que finalmente morrem.

Tópico 1: Crescimento, Diferenciação e Desenvolvimento

A vida de uma planta começa a partir de uma única célula chamada zigoto. Todas as estruturas das plantas, como raízes, caules, folhas, flores, frutos e sementes surgem de uma única célula em uma sequência muito ordenada.

Crescimento
É considerada uma característica essencial, fundamental e uma das características mais marcantes de um ser vivo. O crescimento pode ser definido como um aumento dinâmico, irreversível e permanente no tamanho de um órgão, de suas partes ou mesmo de uma célula individual.
O crescimento é geralmente acompanhado por processos metabólicos, ou seja, reações anabólicas e catabólicas que ocorrem em um organismo (principalmente síntese de proteínas). Assim, o crescimento em organismos vivos é um fenômeno intrínseco (ao contrário de organismos não vivos em que o crescimento é extrínseco).
O crescimento da planta geralmente é indeterminado
O crescimento das plantas é único, pois elas retêm a capacidade de crescimento ilimitado ao longo de sua vida. Nas plantas, o crescimento é geralmente confinado apenas aos tecidos meristemáticos presentes em determinados locais do corpo. Os meristemas da planta possuem certas células que têm a capacidade de se dividir e se autoperpetuar.
As novas células, produzidas pela ação de divisão das células meristemáticas, logo perdem a capacidade de se dividir e compor o corpo da planta.
A forma de crescimento na qual células recém-produzidas são sempre adicionadas ao corpo da planta pela atividade de meristemas é chamada de forma aberta de crescimento.
I Se o meristema nunca parar de se dividir, o crescimento da planta não ocorrerá e eles podem passar por um período de dormência j dependendo das mudanças sazonais no clima.
Regiões de Crescimento
Apical, lateral e intercalar são as regiões especiais, onde o crescimento está localizado nas plantas.
No ápice de cada raiz e caule meristemas apicais estão presentes, os quais são responsáveis ​​pelo alongamento da planta ao longo de seu eixo. Isso é conhecido como crescimento primário da planta.
Observação:
* Um tecido meristemático consiste em um grupo de células, que permanecem em estado ativo e contínuo de divisão, e mantêm seu poder de divisão. Consiste em imaturos, vivos,
células de paredes finas, que são ricas em citoplasma.
* Na planta madura, o meristema também é encontrado nas regiões intercalares e laterais. .
Os meristemas laterais, câmbio vascular e câmbio da cortiça aparecem mais tarde em plantas dicotiledôneas e gimnospermas e são responsáveis ​​pelo aumento da circunferência do caule. Este aumento na circunferência é conhecido como crescimento secundário da planta.

O crescimento é mensurável
Como afirmado que a nível celular, o crescimento é consequência do aumento da quantidade de protoplasma. É difícil medir o aumento do protoplasma diretamente, então geralmente pode ser medido medindo-se alguma quantidade dele que seja mais ou menos proporcional a ele.
Portanto, o crescimento pode ser facilmente medido por uma variedade de parâmetros, como
(i) Peso seco (ii) Peso fresco
(iii) Comprimento (iv) Área
(v) Volume (vi) Número de celular
O crescimento pode ser expresso em termos de aumento no número de células, por exemplo, Meristema apical de raiz única em milho que dá origem a mais de 17.500 novas células por hora.
Também pode ser expresso como um aumento no tamanho da célula, por exemplo, Células em melancia aumentam cerca de 3,50.000 vezes por hora.
O crescimento pode ser medido em termos de seu comprimento, por exemplo, tubo de pólen e também pode ser medido em termos de área de superfície, por exemplo, em uma folha dorsiventral.
Fases de crescimento
Em condições favoráveis, o crescimento da planta mostra um curso característico. O período de crescimento é geralmente dividido em três fases.
Todas as três fases podem ser facilmente compreendidas, tomando o exemplo da ponta da raiz.
eu. Fase Meristemática
As células que se dividem constantemente, ou seja, tanto no ápice da raiz quanto no caule, representam a fase meristemática de crescimento.
Os recursos mostrados por esta fase são
* rico em protoplasma.
* tem grandes núcleos conspícuos.
* paredes celulares são de natureza primária.
um fino, celulósico, tem conexões plasmodesmatal.
Esta fase também é conhecida como fase de divisão.
ii. Fase de alongamento
Esta fase encontra-se logo atrás das partes crescentes, ou seja, atrás das zonas meristemáticas longe da ponta.
Os recursos mostrados por esta fase são
* aumento da vacuolização.
* alargamento da célula.
* deposição de nova parede celular.
O alargamento da célula durante esta fase ocorre em todas as direções. O alongamento máximo é observado em tecidos e fibras condutores.

iii. Fase de Maturação
Logo atrás da fase de alongamento, ocorre uma fase de maturação. Ocorre mais longe do ápice, ou seja, mais próximo da fase de alongamento.
Os recursos mostrados por esta fase são
* as células atingem o espessamento máximo de sua parede.
* as modificações protoplasmáticas são máximas.
Taxa de crescimento
A taxa de crescimento é definida como o aumento do crescimento por unidade de tempo. A taxa de crescimento pode ser expressa matematicamente. Mostra um aumento que pode ser de natureza aritmética ou geométrica.
eu. Crescimento Aritmético
O número de células somáticas aumenta devido à mitose. Nesse tipo de crescimento, após a divisão celular mitótica, apenas uma célula filha continua a se dividir, enquanto outras seguem a diferenciação e atingem a maturidade.

A expressão do crescimento aritmético pode ser exemplificada por um alongamento da raiz a uma taxa constante. Uma curva linear é obtida ao traçar o comprimento da raiz em relação ao tempo.

ii. Crescimento Geométrico
Em organismos vivos, durante o tipo geométrico de taxa de crescimento, o padrão segue três fases importantes
(a) Fase de atraso (fase inicial ou de início) É principalmente caracterizada por um crescimento muito lento.
(b) Fase Log (fase exponencial) É a fase intermediária do sistema e é caracterizada pelo crescimento muito rápido e rápido do corpo da planta. Após o início do crescimento, aumenta rapidamente a uma taxa exponencial.
Durante esta fase, ambas as células da progênie submetidas à divisão celular mitótica retêm a capacidade de se dividir e continuar a se dividir até que a próxima fase apareça até o momento em que o suprimento de nutrientes seja apropriado.
(c) Fase estacionária (fase estacionária) Esta fase ocorre quando a planta atinge a maturidade ou o suprimento de nutrientes se torna limitado. Devido a esses fatores mencionados, o crescimento da planta desacelera até parar.

Em condições favoráveis, o curso característico de crescimento é observado. Assim, se traçarmos o parâmetro da taxa de crescimento em relação ao tempo, a forma típica, uma curva sigmóide é vista.
Ele mostra uma característica de todos os organismos vivos que crescem em um ambiente natural. Esta curva é típica para todas as células, tecidos e órgãos de uma planta.

e, r - taxa de crescimento relativo que mede a capacidade da planta de produzir novo material vegetal, conhecido como índice de eficiência.
O tamanho final (W1) depende do tamanho inicial (W0).
Comparações quantitativas da taxa de crescimento As comparações quantitativas entre o crescimento dos sistemas vivos são feitas de duas maneiras
eu. Taxa de crescimento absoluta
É conhecido por ser a medição e comparação do crescimento total por unidade de tempo.
ii. Taxa de crescimento relativo
É o crescimento do sistema dado por unidade de tempo expresso em uma base comum, por exemplo, parâmetro inicial por unidade.

As folhas A e B mostradas na figura cresceram 5 cm2 em um dia. Embora seus tamanhos sejam diferentes, ou seja, 5 cm2 e 50 cm2 respectivamente, mas ambos mostram aumento absoluto na área no tempo dado para dar as folhas A e B, ou seja, 5 cm2 em ambos os casos. Destes dois, a taxa de crescimento relativo é maior ou mais rápida na folha A.
Condições ou fatores para crescimento
O crescimento de uma planta é influenciado por uma variedade de fatores externos e internos. O crescimento da planta envolve a síntese de protoplasma, divisão celular, aumento e diferenciação celular.
Alguns dos fatores pelos quais o crescimento das plantas é influenciado são mencionados abaixo
eu. Água
É o primeiro e o principal requisito das plantas para o alargamento da célula, mantendo a turgidez das células em crescimento, para extensão do crescimento. Ele também atua como um meio para muitas atividades enzimáticas. Em condições de estresse hídrico, o crescimento das plantas parece ser retardado.
ii. Oxigênio
Ele ajuda na liberação de energia metabólica essencial para as atividades de crescimento.
iii. Nutrientes
Estes atuam como (macro e micro nutrientes essenciais) principais matérias-primas para a síntese protoplasmática e também atuam como fonte de energia. No entanto, em condições de deficiência de nutrientes, o crescimento da planta é afetado.
Os detalhes de cada um dos nutrientes essenciais já foram estudados no capítulo 12.
4. Luz
A exigência da luz às plantas para seu crescimento é chamada de fotoperíodo. Ajuda na síntese de alimentos. Também determina o crescimento da raiz e do rebento. Junto com a luz, a gravidade também serve como um sinal ambiental de arte que afeta certas fases / estágios de crescimento.
v. Temperatura
Para o crescimento normal e apropriado da planta, a faixa de temperatura ideal é necessária, ou seja, 25-30 ° C (isso acontece porque as reações enzimáticas são muito rápidas na faixa de temperatura ideal).
Diferenciação, Desdiferenciação e Rediferenciação
Diferenciação
Durante o crescimento, a célula meristemática se divide por divisão mitótica para formar células-filhas. As células do meristema apical da raiz e do caule, câmbio ou outros meristemas tendem a se diferenciar e amadurecer para desempenhar funções específicas. Esse ato que leva à maturação é conhecido como diferenciação.
por exemplo, a célula tende a perder seu protoplasma, a fim de formar o elemento traquear. Essas células também desenvolvem uma parede celular secundária lignocelulósica, elástica e muito forte, a fim de transportar água para longas distâncias, mesmo em condições extremas.
Desdiferenciação
As células diferenciadas vivas também mostram outro fenômeno interessante durante o qual elas recuperam a capacidade de se dividir mitoticamente sob certas condições. A célula desdiferenciada pode atuar como um meristema, por exemplo, Formação de meristemas-câmbio interfasicular e câmbio da cortiça a partir de células do parênquima totalmente diferenciadas.
Rediferenciação
Os produtos das células desdiferenciadas ou tecido, quando perdem a capacidade de se dividir, mas amadurecem funções específicas de forma cônica, são conhecidos como rediferenciação, por exemplo, córtex secundário e cortiça.
As células do parênquima que se dividem para formar calos sob condições controladas de laboratório são exemplos de tecido desdiferenciado. A partir da discussão acima, é muito claro que o crescimento das plantas é aberto, apesar da diferenciação mostrada por elas.
É assim porque as células / tecidos que surgem de um único ou do mesmo meristema apresentam estruturas diferentes após atingir a maturidade. Assim, a estrutura final na maturidade de uma célula / tecido proveniente do mesmo tecido também é determinada pela localização das células, por exemplo, as células posicionadas longe dos meristemas apicais da raiz se diferenciam como células da capa da raiz, enquanto aquelas que são empurradas para o a periferia se desenvolve e amadurece como epiderme.
Desenvolvimento
É o processo que inclui uma série de mudanças pelas quais um organismo passa durante seu ciclo de vida, ou seja, desde a germinação até a senescência.

Em termos gerais, o desenvolvimento é a soma total do crescimento e da diferenciação nas plantas.
O processo de desenvolvimento, de crescimento e diferenciação é controlado por vários fatores intrínsecos e extrínsecos
(i) Fatores intrínsecos incluem fatores intracelulares (genéticos) ou intercelulares (como reguladores de crescimento de plantas).
(ii) Fatores extrínsecos incluem luz, temperatura, água, oxigênio, nutrição, etc.
Plasticidade
A plasticidade se refere a um fenômeno no qual as plantas seguem caminhos diferentes em resposta ao ambiente ou fases da vida formando diferentes tipos de estruturas, por exemplo, Heterofilicamente, o fenômeno em plantas pelo qual mais de dois tipos de folhas ocorrem na mesma planta.

Tópico 2 Reguladores de crescimento de plantas

Foi sugerido a partir de evidências suficientes que as plantas possuem certas substâncias químicas, que auxiliam no controle do mecanismo de crescimento da planta.
Os reguladores de crescimento de plantas são descritos de várias maneiras como substâncias de crescimento de plantas, hormônios vegetais ou fitohormônios. Essas são as moléculas orgânicas pequenas e simples de composição química diversa, produzidas naturalmente em plantas superiores, que controlam o crescimento e outras funções fisiológicas. Estes são necessários em uma quantidade muito pequena pela planta.
Classificação de reguladores de crescimento de plantas
Os reguladores de crescimento de plantas se enquadram nas seguintes categorias
(i) Compostos de indol, por exemplo, ácido indol acético (IAA)
(ii) Derivados de adenina, por exemplo, forfuril amino purina, cinetina
(iii) Derivados de carotenóides, por exemplo, ácido abscísico (ABA)
(iv) Terpenos, por exemplo, ácido giberélico (principalmente)
(v) Gases, por exemplo, etileno.
Com base nas junções que atuam em um corpo de planta viva em termos gerais, os PGRs são divididos em dois grupos
1. Promotores de crescimento vegetal
PGRs que mostram atividades de promoção de crescimento, como divisão celular, aumento celular, crescimento trópico, formação de padrões, floração, frutificação, formação de sementes, etc., são chamados de promotores de crescimento de plantas, por exemplo, auxinas, giberelinas e citocininas.
2. Inibidores de crescimento de plantas
Estes desempenham funções em resposta a feridas e tensões, isto é, de origem biótica e abiótica. Estes também estão envolvidos em várias atividades de inibição do crescimento, como dormência e abscisão, por exemplo, ácido abscísico.
A forma gasosa de PGR, isto é, etileno, pode se enquadrar em qualquer uma das categorias e pode funcionar como promotor e inibidor. Mas em grande parte funciona como um inibidor das atividades de crescimento.
Descoberta de reguladores de crescimento de plantas
É interessante saber que a descoberta de todos os cinco grupos principais de reguladores de crescimento de plantas foi feita acidentalmente. Tudo isso ajuda na compreensão do fenômeno de desenvolvimento e comportamento anormal nas plantas.
1. Descoberta de Auxin
Este foi o primeiro hormônio do crescimento a ser descoberto. Ele passou a existir através da observação de Charles Darwin e seu filho Francis Darwin.
Eles observaram os coleópteis de capim-canário que respondiam à iluminação unilateral crescendo em direção à fonte de luz (fenômeno conhecido como foto-periodismo).
Depois de realizar uma série de experimentos, eles chegaram à conclusão de que a ponta do coleóptilo era o local que tinha a propriedade de influência transmissível devido à qual a curvatura do coleóptilo completo era causada. O primeiro PGR, isto é, a auxina foi isolada por FW Went em 1928, a partir da ponta do coleóptilo de mudas de aveia.

2. Descoberta de giberelinas
No início do século 20. O bakane (mudas tolas), foi relatado como sendo causado por um fungo patógeno Gibberella fujikuroi, os sintomas apresentados pela planta foram hastes alongadas, pouca ou nenhuma produção de grãos e a planta tornou-se fraca, portanto, foi posteriormente identificado que a substância ativa era giberélica ácido.
O fitopatologista japonês E Kurosawa relatou o aparecimento de sintomas da doença em mudas de arroz não infectadas quando tratadas com filtrado estéril de fungo.
3. Descoberta de citocininas
F Skoog e seus colegas de trabalho, ao estudar as necessidades nutricionais da cultura de tecidos derivados dos segmentos internodais dos caules do tabaco, observaram que a partir desses segmentos internodais, um calo (ou seja, uma massa de células indiferenciadas) proliferou, apenas quando o meio nutriente contendo auxina foi complementado com o extrato de tecidos vasculares ou fermento ou leite de coco (água de endosperma de coco) ou DNA.
Posteriormente, descobriu-se que as substâncias ativas eram uma forma modificada de adenina que foi cristalizada e identificada como cinetina. Além disso, os compostos que exibiram propriedades do tipo cinetina foram denominados como citocininas.
4. Descoberta de ácido abscísico
Com a progressão da pesquisa sobre reguladores de crescimento de plantas, três pesquisadores independentes relataram a purificação e caracterização química de três tipos diferentes de inibidores (em meados de 1960), ou seja, inibidor B, abscisão II e dormin. Mais tarde, três provaram ser quimicamente idênticos na natureza e foram chamados de Ácido Abscísico (ABA).
5. Descoberta de etileno
Cousins ​​(1910), confirmou a liberação de uma substância volátil de laranjas amadurecidas que melhora o amadurecimento de bananas não amadurecidas armazenadas. Esta substância volátil foi posteriormente identificada como um regulador gasoso do crescimento das plantas, ou seja, o etileno.
Efeitos fisiológicos de reguladores de crescimento de plantas
Todas as cinco categorias de reguladores de crescimento de plantas discutidas acima são descritas abaixo com seus efeitos fisiológicos sobre o crescimento da planta
1. Auxinas
Auxina (Gk. Auxeína para crescer) foi inicialmente isolada da urina de humanos, mas mais tarde, sua presença também foi encontrada em plantas e provou ser o primeiro PGR conhecido. A auxina da planta real é quimicamente conhecida como ácido indol-3-acético (IAA).
O termo também é aplicado a outros compostos naturais e sintéticos com várias propriedades de regulação do crescimento. A produção de auxinas geralmente ocorre na região dos ápices em crescimento dos caules e raízes de onde elas migram para o local de sua ação.
As auxinas podem mover-se apenas de uma célula para outra por difusão, ou seja, não podem se mover através dos tecidos vasculares.
Tipos de Auxinas
Geralmente, existem duas categorias básicas em que as auxinas são divididas
uma. Auxinas naturais
Ocorre naturalmente em plantas e fungos, por exemplo, ácido indolácido (IAA) e ácido indol butírico (IBA).
b. Auxinas Sintéticas
Estes são preparados a partir de compostos sintéticos que causam várias respostas ao IAA. Eles podem se mover facilmente em todas as direções dentro das plantas, por exemplo, Ácido Naftaleno Acético (NAA), ácido 2-4-diclorofenoxiacético (2, 4-D).
Todos esses tipos de auxinas são amplamente usados ​​em práticas agrícolas e hortícolas.
Observação:
* Os compostos, que podem ser convertidos em auxinas, são chamados precursores de auxina, por exemplo, IAA é sintetizado a partir do hormônio triptofano.
* Os compostos, que inibem as ações das auxinas, são denominados anti-auxinas.
* O ácido indol-3 acético é um derivado de um aminoácido triptofano.
Funções de Auxins
Auxins executa várias funções, estas são as seguintes
(a) Elongação celular Auxin estimula o alongamento de células de brotos.
(b) Iniciação das raízes Em contraste com o caule, a maior concentração de auxina inibe o alongamento dos brotos, mas inicia mais ramos laterais das raízes.
(c) Inibição da abscisão As auxinas naturais retardam a abscisão de frutos jovens e folhas e também são usadas para controlar a queda de frutos antes da colheita.
(d) Dominância Apical A presença de auxina em maior concentração (em plantas superiores) no ápice caulinar, promove dominância apical. É comumente observado em muitas plantas vasculares, que a presença de botões apicais não permite o crescimento dos botões laterais. Eles só começam a se desenvolver em ramos quando o botão apical é removido.

(e) Promove a floração A presença de auxina ajuda a promover a floração em lichia de abacaxi, etc.
(f) As auxiliares partenocarpia são utilizadas para o pistilo não polinizado e fazem com que se desenvolvam em partenocarpos, que apresentam um melhor valor de mercado.
(g) Metabolismo A aplicação de auxina pode aumentar o metabolismo devido à mobilização de recursos vegetais.
Aplicações de Auxinas
Conforme declarado, o uso de auxinas sintéticas é amplamente aceito hoje em dia em várias práticas agrícolas e hortícolas.
A seguir estão as aplicações de auxinas
(a) Erradicação de ervas daninhas As auxinas são usadas como ervas daninhas e herbicidas. A aplicação de ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) é amplamente realizada para matar ervas daninhas dicotiledôneas. Isso não afeta as plantas monocotiledôneas maduras.
O crescimento dos botões laterais em ramos após a decapitação.
(b) Ajuda na divisão celular Além do alongamento celular, a auxina também pode estar ativa na divisão celular.
(c) Controla a diferenciação do xilema e do floema A auxiliar controla a diferenciação do xilema e do floema em caules e raízes. Existem evidências de que a baixa concentração de auxina induz a diferenciação do floema, enquanto a maior concentração de auxina é responsável pela diferenciação dos tecidos do xilema e do floema.
2. Giberelinas
Estes são outro tipo de reguladores de crescimento de plantas, que são conhecidos por serem hormônios de crescimento fracamente ácidos. Existem mais de 100 giberelinas diferentes relatadas de organismos amplamente diferentes, como fungos e plantas superiores. Todos eles são conhecidos por serem de natureza ácida. assim, eles são denominados como Adições Giberélicas (ou seja, „GA, GA1 , GA2 e assim por diante). No entanto, GA3 é o ácido giberélico mais importante que foi descoberto pela primeira vez. Foi amplamente estudado.
Funções de giberelinas
As giberelinas apresentam vários efeitos fisiológicos importantes
(a) Alongamento dos entrenós: alonga os entrenós de modo a aumentar a altura da planta. Eles causam um aumento no comprimento do eixo e também são usados ​​no aumento do comprimento dos caules das uvas.
(b) Alongamento de plantas geneticamente anãs Foi visto que se as giberelinas forem administradas a uma planta anã (ervilha, milho, etc.), isso pode ajudar a superar o nanismo. Também faz com que as frutas se alongem e melhorem sua forma, por exemplo, em maçãs, etc.
(c) Peneiramento e floração As giberelinas também ajudam a promover o peneiramento (alongamento do entrenó) imediatamente antes de sua fase reprodutiva ou floração. Isso é visto em plantas de roseta como beterraba e repolho, pois essas plantas apresentam crescimento internodal retardado e desenvolvimento abundante de folhas.
As plantas de roseta requerem longos dias ou noites frias para o processo de peneiramento e para o início da floração.
(d) Quebrando a dormência Também ajuda a superar a dormência natural de botões, tubérculos, sementes, etc., e permite que eles cresçam.
Semente Dormência
O estado da semente é considerado o estado dormente quando permanece seca e sem germinação. Assim, por "quebrar a dormência da semente", queremos dizer simplesmente, fazer a semente germinar.
(e) Floração Também pode ser induzida em plantas de dia longo pela ação das giberelinas.
Aplicações de giberelinas
As giberelinas, além de apresentarem efeitos fisiológicos variados, também têm inúmeras aplicações.
Estes são os seguintes
(a) Retarda a senescência As giberelinas podem atrasar o amadurecimento de frutas, como frutas cítricas, maçãs, etc. Isso também pode ser usado para o armazenamento seguro e prolongado das frutas.
(b) Processo de maltagem O processo de maltagem na indústria cervejeira pode ser acelerado pelo uso de GA3 .
(c) Rendimento de açúcar Como o carboidrato é armazenado na forma de açúcar nas hastes da cana-de-açúcar. Assim, se a safra de cana é borrifada com giberelinas. Isso resulta em aumento do comprimento do caule. Isso, aumentar, aumenta o rendimento da cana-de-açúcar em até 20 toneladas por acre.
(d) A produção precoce de sementes como e quando pulverizada em coníferas juvenis, acelera o período de maturação delas levando à produção precoce de sementes.
Citocininas
Esses são promotores de crescimento de natureza básica. Eles têm efeitos específicos na citocinese (divisão do citoplasma) e foram descobertos como cinetina (uma forma modificada de adenina, uma purina).
Lethometal (1964) enquanto procurava por uma substância com atividade semelhante à citocinina isolou Zeatin de grãos de milho e leite de coco. Atualmente, várias citocininas de ocorrência natural e alguns compostos sintéticos com atividades de promoção da divisão celular foram identificados após a descoberta de Zeatin.
Região de Síntese de Citocininas
As citocininas naturais são conhecidas por serem sintetizadas nas regiões onde ocorre a divisão celular rápida, por exemplo, ápice da raiz, brotos em desenvolvimento, frutos jovens, etc., dessas raízes são a principal fonte de síntese de citocininas, de onde elas se movem para cima através do xilema.
Citocininas de ocorrência natural
Fator do leite de coco O endosperma líquido do coco é conhecido como leite de coco. Este contém alguns fatores, que mostram atividade semelhante à cinetina e potencializam, estimulam o crescimento em muitos tecidos vegetais (in vitro). Todos esses fatores são chamados coletivamente de "fator do leite de coco". Isso representa um exemplo de citocininas de ocorrência natural?
Zeatina É também uma citocinina de ocorrência natural, isolada dos grãos de milho. É notavelmente conhecido por ser mais ativo do que qualquer outra citocinina.
Funções das citocininas
As citocininas têm os seguintes efeitos fisiológicos notáveis
(a) Promove a divisão celular Este é um dos efeitos biológicos mais comuns e importantes da cinetina nas plantas, isto é, induzir a divisão celular na presença de uma quantidade suficiente de auxina (IAA).
(b) Reduz a dominância apical Eles promovem o crescimento de botões laterais quebrando a dominância apical.
(c) Morfogênese A diferenciação ou morfogênese dos tecidos / órgãos das plantas está sob controle, se a proporção de citocininas e auxinas for proporcional.
(d) Resistência Eles também aumentam a resistência das plantas a altas ou baixas temperaturas e doenças.
(e) Retarda a senescência Isso também ajuda a retardar a senescência (envelhecimento) das folhas e outros órgãos, controlando a síntese de proteínas e a mobilização de recursos ou nutrientes.
Aplicações de citocininas
(a) Cultura de tecidos As citocininas são essenciais para a cultura de tecidos, além da divisão celular, elas também estão envolvidas na morfogênese.
(b) Prazo de validade A administração de citocininas para colher frutas e vegetais os mantém frescos por vários dias e aumenta sua vida útil.
A vida útil de flores e brotos cortados também pode ser aumentada com o uso de citocinas.
4. Etileno
É um regulador de crescimento de planta gasoso simples, que é sintetizado a partir do aminoácido metionina. Em plantas, a síntese de etileno ocorre em quase todas as partes da planta, ou seja, raízes, folhas, flores, sementes, frutos, etc. O efeito mais importante do etileno é a promoção de alterações senescentes na planta. Assim, é sintetizado em grandes quantidades pelos tecidos que passam pela senescência e também pelo amadurecimento dos frutos devido a essa propriedade também é conhecido como hormônio do amadurecimento dos frutos.
Como o etileno é uma substância volátil, sua produção em uma planta pode influenciar o crescimento de outras plantas próximas a ela.
Funções do etileno
O etileno mostra vários efeitos fisiológicos importantes
(a) Em mudas de torrão, o etileno influencia o crescimento horizontal da muda, o inchaço do eixo e a formação do gancho apical.
(b) É altamente eficaz no amadurecimento de frutas. Também aumenta a taxa de respiração. Esse aumento na frequência respiratória é denominado climatério respiratório.
(c) Ajuda a quebrar a dormência de sementes e botões.
(d) O início da germinação em sementes de amendoim e a brotação de tubérculos de batata também se deve ao
produção de eteno nas plantas.
(e) Em plantas de arroz de águas profundas, o etileno promove o alongamento rápido do pecíolo entre os entrenós.
(f) Mostra-se útil para aumentar a superfície de absorção das plantas, promovendo o crescimento da raiz e a formação de pelos da raiz.
(g) Também estimula a floração de frutas como abacaxi, manga e outras plantas relacionadas.
O etileno, além de tantas respostas positivas, também tem feedback negativo. A liberação de etileno geralmente inibe a síntese de auxinas.
Aplicações de Etileno
Como o etileno auxilia na regulação desses diversos processos fisiológicos nas plantas. É conhecido por ser o PGR mais amplamente utilizado no campo agrícola.
Ethephon É o composto mais amplamente utilizado como fonte de etileno. Isso tende a ser rapidamente absorvido em uma solução aquosa e transportado dentro da planta. Isso libera etileno lentamente.
(a) Ethephon é conhecido por controlar o amadurecimento de frutas (em tomates e maçãs).
(b) Também auxilia na aceleração da abscisão em flores e frutas (causa afinamento de frutas como algodão, cereja, noz, etc).
(c) Ajuda a promover o aumento das flores femininas, o rendimento dos frutos, por exemplo, Pepino.
5. Ácido abscísico
É a hormona do crescimento ligeiramente ácida que funciona como um inibidor do crescimento ao interagir com outras hormonas do crescimento mencionadas, i.e., auxinas, giberelinas e citocininas.
Assim, como outros PGR, o ácido abscísico também tem uma ampla gama de efeitos no crescimento e desenvolvimento das plantas.
Como sua produção é estimulada sob estresse (condições desfavoráveis ​​como seca, acamamento de água, temperatura excessiva, etc). Assim, é conhecido como hormônio do estresse. Atua de forma antagônica ao ácido giberélico.
Esse hormônio é transportado para todas as partes das plantas por meio do processo de difusão por canais condutores.
Funções do ácido abscísico
O ácido abscísico mostra vários efeitos fisiológicos importantes
(i) Tem um papel principal na regulação da abscisão e dormência de botões e sementes. Ao induzir a dormência, ajuda as sementes a resistir à dessecação e outros fatores relacionados ao crescimento desfavorável.
(ii) Atua como um inibidor geral do crescimento das plantas e também inibe o metabolismo das plantas.
(iii) Tem seu papel na inibição da germinação das sementes.
(iv) Também desempenha um papel importante no desenvolvimento e maturação das sementes.
(v) O ácido abscísico estimula o fechamento dos estômatos.
O ácido abscísico também é conhecido como dormin, pois promove vários tipos de dormência nas plantas.
O Mecanismo de Stomatai Ciosmg por ABA
O ABA se liga aos receptores da membrana plasmática na superfície das células-guarda.
Os receptores, por sua vez, ativam várias vias de interconexão, o que causa um aumento no pH do citosol, promovendo a transferência de Ca +2 do vacúolo para o citosol.
Tudo isso faz com que os estômatos se fechem, e a abertura dos estômatos ocorre quando as condições são simplesmente reversas.
Interação entre reguladores de crescimento
Para a regulação de todas as fases de crescimento, ou seja, para processos de diferenciação e desenvolvimento em plantas, dois ou mais fitohormônios estão intimamente relacionados um com o outro. Estes podem agir de forma sinérgica ou antagônica.
Assim, cada PGR tem uma ou outra função a cumprir. Da mesma forma, há também um número de eventos na vida de uma planta onde mais de um PGR também está envolvido para afetar aquele evento específico a ocorrer, por exemplo,
(i) A dormência de sementes e botões é principalmente devida ao ácido abscísico, embora seja decomposta pelas giberelinas.
(ii) As auxinas e citocininas atuam de forma antagônica no controle da dominância apical, ou seja, as auxinas causam a dominância apical, enquanto as citocininas ajudam a superá-las.
(iii) A senescência é evitada por auxinas e citocininas, enquanto sua estimulação é feita pelo ácido abscísico.
(iv) Auxinas e citocininas atuam sinergicamente na promoção da divisão celular.


Cinco classes principais de dormência de sementes são atualmente reconhecidas (Tabela 1), embora em alguns casos estas sejam divididas em subníveis (Baskin & Baskin 2004b Baskin & Baskin 2004c Gama-Arachchige et al. 2013). A dormência fisiológica (DP) é a forma mais comum de dormência das sementes em todo o mundo, ocorrendo em gimnospermas e em todos os principais clados de angiospermas (ou grupos de espécies que evoluíram de um ancestral comum) (Baskin & Baskin 2003b Finch-Savage & Leubner-Metzger 2006 Willis et al. 2014). O embrião de sementes com DP está totalmente desenvolvido (Fig. 1, Tabela 1), mas tem baixo potencial de crescimento. Devido a este baixo potencial de crescimento, o embrião não pode superar as restrições mecânicas dos tecidos circundantes (por exemplo, endosperma, tegumento da semente ou casca da fruta) sem receber sugestões do ambiente circundante. Essas pistas iniciam a sinalização química interna (resultante de mudanças na proporção e sensibilidade dos hormônios internos da semente), que promove a perda de dormência e a germinação (Baskin & Baskin 2004b). A DP é freqüentemente aliviada por períodos de estratificação fria ou quente ou pós-amadurecimento quente e seco. Três níveis de PD são reconhecidos: profundo, intermediário e não profundo (Baskin & Baskin 2014).

Classe de dormência de sementes Características da Semente Exemplos de famílias de plantas contendo espécies com uma classe de dormência de sementes conhecida
Não-morosidade (ND) As sementes absorvem água e germinam prontamente (dentro de 4 semanas) ao longo da mais ampla gama de condições ambientais possíveis para a espécie Amaranthaceae, Asteraceae, Begoniaceae, Brassicaceae, Bromeliaceae, Dipterocarpaceae, Fagaceae, Lauraceae, Pinaceae, Rubiaceae, Velloziaceae, Xyridaceae
Dormência fisiológica (PD) As sementes absorvem água e possuem embriões totalmente desenvolvidos com baixo potencial de crescimento, às vezes em combinação com uma restrição mecânica das camadas de cobertura de sementes / frutos Aceraceae, Amaranthaceae, Asteraceae, Balsaminaceae, Brassicaceae, Byblidaceae, Caryophyllaceae, Commelinaceae, Cucurbitaceae, Cupressaceae, dioncophyllaceae, Droseraceae, Drosophyllaceae, Ephedraceae, Ericaceae, Euphorbiaceae, Fagaceae, Iridaceae, Lamiaceae, Lauraceae, Lentibulariaceae, melastomatáceas, Myrtaceae, Nymphaceae, Oleaceae, Pinaceae, Plantaginaceae, Poaceae, Rosaceae, Rubiaceae, Rutaceae, Sapindaceae, Solanaceae, Ulmaceae, Urticaceae, Violaceae, Vitaceae
Dormência física (PY) A semente ou o tegumento do fruto são impermeáveis ​​(evitando a absorção de água) Anacardiaceae, Biebersteiniaceae, Bixaceae, Cannaceae, Cistaceae, Convolvulaceae, Cucurbitaceae, Dipterocarpaceae, Fabaceae, Geraniaceae, Lauraceae, Malvaceae, Nelumbonaceae, Rhamnaceae, Sapindepaceae, Sarcolaenaceae, Sarcolaenaceae,
Dormência combinacional (PY + PD) A semente ou o tegumento do fruto são impermeáveis ​​(evitando a absorção de água) e os embriões da semente estão fisiologicamente dormentes Anacardiaceae, Fabaceae, Geraniaceae, Rhamnaceae, Sapindaceae
Dormência morfológica (DM) As sementes absorvem água prontamente; no entanto, os embriões são subdesenvolvidos, mas diferenciados e precisam de tempo para crescer antes da germinação Annonaceae, Apiaceae, Arecaceae, Aristolochiaceae, Campanulaceae, Caprifoliaceae, Cycaceae, Gentianaceae, Iridaceae, Lentibulariaceae, Papaveraceae, Ranunculaceae, Rubiaceae, Sarraceniaceae, Vitaceae
Dormência morfofisiológica (MPD) As sementes absorvem água prontamente, mas têm embriões subdesenvolvidos e / ou indiferenciados e fisiologicamente dormentes Allicaceae, Annonaceae, Apiaceae, Araliaceae, Ericaceae, Gentianiaceae, Ginkgoaceae, Lentibulariaceae, Liliaceae, Magnoliaceae, Papaveraceae, Primulaceae, Ranunculaceae, Taxaceae, Zamiaceae

A superfície externa da fruta ou tegumento de sementes fisicamente dormentes (PY) é tipicamente coberta por pelo menos uma (geralmente ≤200 μM) camada de células em paliçada (ou semelhantes a paliçada) (Fig. 2). Essas camadas impermeáveis ​​da paliçada são constituídas por células esclereídicas que possuem paredes secundárias lignificadas espessas, que resistem à penetração de água na semente (Langkamp 1987 Baskin et al. 2000 Gama-Arachchige et al. 2013). O PY é liberado quando a camada impermeável à água é degradada ou danificada a ponto de ocorrer absorção de água (embebição). Em condições naturais, essa degradação geralmente ocorre em uma área especializada da semente, chamada de “lacuna de água” (Baskin & Baskin 2014).

Sementes com dormência combinatória (PY + PD) têm uma semente impermeável à água ou casca de fruta e um embrião fisiologicamente dormente (Baskin et al. 2000 Baskin & Baskin 2004a). Esta classe de dormência é relativamente incomum (Baskin & Baskin 2003b). O alívio da dormência de PY + PD é um processo de duas etapas. Primeiro, requer que a camada de células impermeáveis ​​da paliçada seja comprometida para permitir a embebição de água na semente. Em segundo lugar, as sementes devem receber um sinal ambiental para promover o crescimento do embrião suficiente para superar a restrição mecânica dos tecidos circundantes (Baskin & Baskin 2014).

Embriões de sementes morfologicamente dormentes (MD) não estão totalmente desenvolvidos na maturidade (subdesenvolvidos e pequenos em relação ao tamanho do endosperma) e devem crescer / amadurecer antes da germinação (Baskin & Baskin 2004c Baskin & Baskin 2014). Os embriões podem ser indiferenciados (sem estrutura clara Fig. 3) ou subdesenvolvidos, mas diferenciados com algumas estruturas rudimentares visíveis (isto é, radícula e cotilédones Fig. 4). Em sementes com MD, a germinação pode ser particularmente lenta, mesmo dadas as condições ideais de germinação, devido ao período necessário de desenvolvimento / crescimento do embrião antes da emergência da radícula (Baskin & Baskin 2004b Baskin & Baskin 2004c Erickson et al. 2016).

Sementes com dormência morfofisiológica (MPD) têm embriões subdesenvolvidos (ou indiferenciados) que também estão fisiologicamente dormentes e requerem um sinal ambiental para estimular o crescimento do embrião como um precursor para o desenvolvimento final (Baskin & Baskin 2004b da Silva et al. 2007). MPD é uma classe de dormência complexa, subdividida em nove níveis com base nas condições ambientais necessárias para o crescimento do embrião (Baskin & Baskin 2014). O componente fisiológico adicional para dormência significa que a emergência da radícula requer significativamente mais tempo do que a das sementes com DM sozinho (Baskin & Baskin 2004c Scholten et al. 2009 Baskin & Baskin 2014 Erickson et al. 2016 Dalziell et al. 2018).


Quarta-feira, 13 de setembro de 2006

As sementes ortodoxas sofrem dessecação de maturação e algumas permanecem na planta-mãe por algum tempo em uma fruta ou cone. Eventualmente, entretanto, todas as sementes são liberadas da planta-mãe e dispersas pelos elementos ou por outros seres vivos. É na aparência da semente que a planta é mais resistente ao estresse externo. Por exemplo, é possível pegar sementes ortodoxas desidratadas de muitas espécies e imergi-las em nitrogênio líquido (-196 C), retirá-las após um minuto ou década, aquecê-las, regá-las e completam a germinação normalmente! Sua natureza resistente permite que as sementes resistam a períodos de perturbação ambiental desfavorável e sustentam a vida até que surjam condições mais favoráveis ​​à germinação e estabelecimento. O que é germinação? Estritamente falando, a germinação começa quando uma semente embebe água e termina assim que alguma parte do embrião (geralmente a radícula) emerge das coberturas da semente (por exemplo, testa, nucelo, perisperma, endosperma). O uso inapropriado do termo para também descrever o estabelecimento de mudas levou a uma confusão considerável e necessita cobrir eventos de GERMINAÇÃO e PÓS-GERMINAÇÃO separadamente para dar ênfase.

Anidrobiose: Sementes maduras e dessecadas podem ter um teor de umidade de menos de 5% em peso e, ainda assim, estão vivas, respiram, embora seja difícil de medir porque ocorre a uma taxa tão reduzida. Se as sementes são capazes de completar a germinação mediante o fornecimento de luz, calor, água e condições atmosféricas favoráveis, quando desidratadas são consideradas quiescente. Se eles são incapazes de completar a germinação ao entrar em condições favoráveis ​​devido a algum impedimento interno à protrusão da radícula, eles são considerados dormente. Discutiremos a dormência das sementes e suas implicações na próxima aula.

Absorção de água: A captação da água da semente pode ser dividida em três etapas (Fig. 1). Imbibição, o primeiro estágio, geralmente é rápido, começando com a semente sendo colocada na água, onde rapidamente hidrata as células e seus constituintes. Isso é seguido pelo fase de atraso de captação de água, onde há muito pouco ganho líquido de água. Isso não quer dizer que a água não seja absorvida pela semente. Na realidade, existe um estado estacionário alcançado entre a quantidade de água perdida pela semente devido à evaporação e aquela absorvida pela semente de seu entorno. Em condições naturais, a quantidade de água perdida por uma semente que é colocada na superfície do solo pode, na verdade, exceder a quantidade que ela retira do solo e limita a germinação. Finalmente, a terceira fase de captação de água é de hidratação rápida para apoiar o expansão do embrião à medida que completa a germinação e emerge da semente (Fig. 1). Devido à impermeabilidade da testa ou de outras coberturas, algumas sementes não podem absorver água livremente quando colocadas em contato com ela, mas devem aguardar que ocorra alguma abrasão física ou degradação química parcial antes de serem embebidas.

O papel antagônico de ABA e GA na germinação de sementes: Martin Koornneef e outros geneticistas isolaram muitos mutantes envolvidos no desenvolvimento e germinação de sementes. Duas dessas famílias mutantes incluem uma série de deficientes em ácido abscísico (aba) ou mutantes insensíveis (abi) e vários mutantes afetados em sua capacidade de sintetizar (ga) ou perceber (gai) ácido giberélico. Esses mutantes foram fundamentais para elucidar o papel fundamental que a interação desses dois potentes hormônios vegetais tem no desenvolvimento e na germinação das sementes.

O ABA está presente na semente durante o desenvolvimento, com pico de concentração durante o período de acúmulo máximo de reserva armazenada. Atualmente, acredita-se que o ABA regula quando e em que extensão as proteínas de armazenamento são sintetizadas no milho. Esta teoria surge do comportamento do deficiente ABA ( vp5) e insensível a ABA (vp1) mutantes de milho que não acumulam uma globulina específica (proteína de armazenamento). Nem a proteína nem seu mRNA estão presentes em qualquer mutante durante o desenvolvimento. Após a aplicação de ABA exógeno, a produção de globulina pode ser estimulada no vp5 mutante, mas não o vp1. Estranhamente e provavelmente parcialmente baseado nas diferenças nas características do promotor do gene da proteína de armazenamento, nem a arabidopsis deficiente em ABA ( aba) nem tomate (sente-se w ) os mutantes têm deficiências no acúmulo de proteínas de armazenamento. No entanto, os mutantes de arabidopsis, incluindo aqueles insensíveis a ABA (abi1, 2, 3) estão com algum vazamento e o abi todos os mutantes têm concentrações de ABA mais altas do que o normal, portanto, a falta de acúmulo anormal de proteína de armazenamento pode ser devido à presença de algum ABA e / ou à sensibilidade parcial do embrião a ele. Recentemente, um novo mutante insensível a ABA, abi3-3 foi isolado que é totalmente insensível ao ABA e este mutante não acumula as proteínas de armazenamento 12S ou 2S (S = Svedberg Unit, a taxa de sedimentação de uma macromolécula em um campo centrífugo). ABA também é conhecido por prevenir a germinação precoce de embriões em sementes em desenvolvimento. Quando removidos da semente, muitos embriões em desenvolvimento que atingiram peso seco máximo ou próximo a ele podem completar a germinação no meio se tiverem sido ligeiramente dessecados (perda de 5-10% do peso fresco). Acredita-se que o ABA na semente evite que isso ocorra na Vivo até que a semente comece a dessecação da maturação, ponto em que não há água suficiente disponível para a semente para permitir a conclusão da germinação.

GA é um hormônio estimulador potente para a germinação de sementes. O fato de que mutantes deficientes graves de GA em arabidopsis (ga) e tomate (gib-1) não completará a germinação sem um suprimento exógeno de GA indica o quão crucial esse hormônio é para a germinação da semente. A sabedoria atual é que ainda há ABA suficiente presente na semente madura desidratada para inibir a germinação. O GA recém-sintetizado feito durante a fase de latência da captação de água substitui essa inibição de ABA ou acelera o metabolismo de ABA para o ácido fásico metabólito biologicamente inativo, permitindo a protrusão da raiz. No entanto, os tratamentos que previnem o metabolismo ABA, como a iluminação com luz vermelha distante (730 nm), inibem a conclusão da germinação. A adição de ABA exógeno às sementes também evita o término da germinação, aparentemente superando o efeito estimulador provocado pela biossíntese de GA ou impedindo a síntese de GA por completo.

Esta não é toda a história. Resultados recentes do laboratório de Peter McCourt mostraram que tanto o etileno quanto o brassinosteróide agem para dessensibilizar o embrião, pelo menos, ao ABA. As sementes que produzem etileno requerem menos GA para superar a inibição ABA da protrusão da radícula do que as sementes que não sintetizam etileno. Este também é o caso dos brassinosteriods. Este fato ajuda a explicar por que semente mutante deficiente em GA de arabidopsis (ga) que geralmente requerem GA para completar a germinação, eram capazes de fazê-lo sem GA exógeno se fossem expostos ao etileno. Usando a figura 2, você pode entender por que as sementes deficientes de GA completaram a germinação em etileno?

Eventos celulares durante a germinação da semente O original (e persistente) caixa preta : A resposta para a música infantil acima ainda é “NÃO!”. Mas estamos progredindo. Aqui está uma sinopse geral do que deve ocorrer durante o evento de germinação (consulte também a Figura 1 abaixo). Após a fase I de absorção de água, as células dentro da semente devem reconstituir suas membranas lipídicas, reparar os danos ao DNA e à proteína ocorridos durante a fase quiescente, substituir as membranas extensamente danificadas, retomar a transcrição, tradução e respiração e começar a instituir a maquinaria sensorial para possibilitar o monitoramento de seu ambiente externo para determinar se as condições são favoráveis ​​ao estabelecimento ou não.

figura 1 : Curso de tempo de absorção de água por uma semente ortodoxa que descreve os três estágios de embebição (fase 1), atraso (fase 2) e conclusão da germinação (fase 3), bem como os eventos celulares que se acredita ocorrerem em cada fase (Redesenhado e alterado de Bewley 1997, The Plant Cell, 1055-1066).

Figura 2 : A relação antagônica entre GA e ABA durante a germinação da semente e subsequente protrusão da radícula. Essa relação é ainda mais complicada pela capacidade do etileno ou do brassinosteróide de dessensibilizar o embrião ao ABA endógeno.

Sementes dessecadas contêm um ambiente intracelular no qual os conteúdos citoplasmático e organelar são extremamente concentrados. A alta concentração de sal, um longo período de desidratação e a rápida embebição agrava a quebra do DNA, a perda da integridade da membrana e a inativação da enzima. Durante a germinação, um sistema capaz de orquestrar reparos consideráveis ​​para uma variedade de macromoléculas é invocado. O mecanismo de reparo natural (NRM) inclui mecanismos de reparo de DNA e proteínas. Esse reparo deve ser efetuado em um ponto do ciclo de vida da planta quando a energia, o redutor e o carbono estrutural estão pouco disponíveis, uma vez que estão imobilizados em materiais de armazenamento. Além disso, as mitocôndrias não são eficientes durante a parte inicial da germinação, uma vez que suas membranas também sofreram comprometimento. Todas essas limitações exigem o tipo de reparo, se houver, que o NRM pode realizar.

Apesar de toda a atividade para reparar danos e preparar a semente para a conclusão da germinação, não há uma única mudança exterior visível discernível entre a semente viva e a morta, a desidratada e a embebida! Mesmo no nível ultraestrutural, muito poucas mudanças são detectáveis ​​durante a germinação da semente e aquelas apenas algumas horas antes do término da germinação. Existem, no entanto, três mudanças que pode ser discernido em muitas sementes que são prestes a completar a germinação mas ainda não o fiz. São eles: 1) o diferenciação do cilindro de provascular do embrião em xilema e floema 2) alguns muito mobilização limitada de reservas armazenadas na ponta da radícula e (sementes endospérmicas apenas) nas células do endosperma micropilar, e 3) (novamente apenas em sementes endospérmicas) desmontagem parcial da parede celular das células do endosperma micropilar à frente da radícula.

A diferenciação das provas em xilema e floema é necessária para conduzir os metabolitos das reservas armazenadas localizadas nos cotilédones ou no endosperma para a radícula e hipocótilo em crescimento. Além disso, isso permite que o embrião conduza a água retirada do solo imediatamente após a conclusão da germinação para apoiar a expansão contínua das células por todo o embrião. Não se esqueça de que, após a conclusão bem-sucedida da germinação em epígea (em que os cotilédones são transportados pelo hipocótilo acima da superfície do solo, em oposição ao hipógeno onde os cotilédones ficam abaixo da superfície do solo) mudas, os cotilédones são elevados da superfície do solo, perdendo qualquer chance de absorver água por difusão e, portanto, dependem da vasculatura em funcionamento para o abastecimento de água. o ABA insensível mutante ( abi 3-4) e mutação da embriogênese cotilédone frondoso ( lec 1-2) ambos diferenciam prematuramente sua vasculatura enquanto o embrião está se desenvolvendo.

A hidrólise limitada das reservas armazenadas na ponta da radícula e no endosperma micropilar adiciona energia e blocos de construção de carbono e nitrogênio à radícula em crescimento ativo antes e durante o início do crescimento. Normalmente, isso substitui as reservas de oligossacarídeos da família de sacarose e rafinose (RFOs) que foram exauridos durante os primeiros estágios de germinação (Fig. 1). Deve-se enfatizar que esta mobilização de proteínas e carboidratos / lipídios está em uma parte muito limitada da semente e a grande maioria das reservas armazenadas de proteínas e carboidratos / lipídios permanecem desmobilizados até que a radícula se projete da semente (ou seja, é um evento pós-germinativo, veja abaixo)!

A desmontagem parcial da parede celular da região do endosperma ou outras coberturas opostas à radícula tem sido estudada extensivamente em sementes endospérmicas. As enzimas candidatas que hidrolisam os componentes hemicelulósicos ou de pectina da parede celular que foram estudados a este respeito incluem endo-b-mananase que cliva aleatoriamente polímeros de manose em qualquer lugar ao longo da espinha dorsal em fragmentos mais curtos, xilo-glucanases que clivam aleatoriamente polímeros de xiloglucano, expansinas que simplesmente desassocia os polímeros de hemicelulose de microfibrilas de celulose para-cristalina sem clivagem, endotransglicosilases de xilo-glucano que clivam e, em seguida, recolimerizam polímeros de xiloglucano e poligalacturonases que clivam porções de ácido galacturônico simples das extremidades não redutoras de ácido galacturônico de polímeros de pactina . Todas essas hidrolases, transglicosilases e expansinas provavelmente desempenham um papel interativo no enfraquecimento da resistência do endosperma ou outras coberturas à punção pela radícula. Conseqüentemente, torna-se cada vez mais fácil para o embrião passar por entre as células das capas e emergir. Esta diminuição na resistência à punção foi demonstrada para muitas sementes de angiospermas e uma conífera. Na verdade, a necessidade de enfraquecimento do endosperma para permitir a protrusão da radícula, em sementes endospérmicas, é uma das poucas facetas da germinação da semente que é absolutamente conhecida por meio de medições diretas de resistência à punção usando um instron (instrumento capaz de medir forças extremamente pequenas). Além disso, o mutante pleiotrópico deficiente em ácido giberélico em ambas arabidopsis ( ga) e tomate (gib-1) não completa a germinação a menos que as sementes sejam fornecidas com ácido giberélico exógeno ou a testa e a capa do endosperma sejam removidas cirurgicamente. A capa de endosperma do tomate gib-1 mutante não enfraquece como o tipo selvagem faz, a menos que GA exógeno seja aplicado.

Trabalhe nos mutantes insensíveis ao GA com germinação pobre sonolento e espirituoso descobriu uma série de 5 proteínas (GA-INSENSITIVE (GAI), REPRESSOR OF GA (RGA), REPRESSOR OF GA-LIKE1 (RGL1), RGL2 e RGL3). Essas proteínas são chamadas coletivamente de proteínas DELLA porque todas possuem esta combinação de aminoácidos pentamérica altamente conservada em seu terminal amino. Todos são inibidores da ação do GA, incluindo a germinação das sementes. Na presença das proteínas DELLA, o GA não estimula o metabolismo celular, levando à conclusão da germinação. Esses reguladores negativos da resposta GA (proteínas DELLA) devem ser ativamente marcados e degradados. Isso é realizado em sementes normais pelas proteínas SLEEPY e SNEEZY. SLEEPY e SNEEZY são "proteínas F-box". As proteínas F-box podem se anexar às proteínas alvo, levá-las ao complexo de poli-ubiquitinação e posicioná-las de modo que as ubiquitina ligases do complexo possam poliubiquinar a proteína alvo. Isso indica a proteína alvo para destruição pelo proteassoma 26S. Sem SLEEPY e / ou SNEEZY as proteínas DELLA persistem nas células da semente, interferindo na capacidade do GA de estimular a germinação.

A não germinação pode ser devida simplesmente à falta de energia suficiente. O açúcar é um sinal potente para muitos processos de desenvolvimento, incluindo a germinação de sementes. Os componentes do sistema de repressão catabólica (levedura) não fermentadora de sacarose (SNF) foram identificados em plantas e mostraram interagir com componentes do sistema de levedura in vitro. Os genes SNF1 do arroz são transcritos durante o desenvolvimento da semente e acredita-se que o sistema SNF seja conservado em todos os eucariotos e, portanto, provavelmente funcional nas plantas, controlando a troca entre anabolismo e catabolismo. Há uma mudança fundamental nos processos metabólicos primários que ocorrem nas sementes entre o desenvolvimento e a germinação. Durante o desenvolvimento, a maior parte do assimilado que chega é colocado em reservas de armazenamento (anabolismo), de modo que a semente sintetiza principalmente compostos a partir de moléculas menores. Durante a germinação, esse processo é revertido, onde os grandes polímeros de armazenamento são catabolizados em uma parte da semente e usados ​​para produzir energia e moléculas estruturais em outras. A desrepressão do catabolismo na semente em germinação é absolutamente necessária para a protrusão da raiz. Embriões excisados ​​de sementes não germináveis ​​de cevada ainda eram viáveis, capazes de completar a germinação e formar plantas autotróficas se recebessem uma fonte de carbono metabolizável.

Um exemplo da importância da capacidade de mobilizar reservas armazenadas para a conclusão da germinação foi fornecido pelo mutante apropriadamente denominado comatoso . o comatoso (cts) mutante não responde ao GA, assim como o sonolento e espirituoso mutantes mencionados acima. o CTS O gene codifica um transportador de acil CoA situado no peroxissomo, onde orquestra o transporte de acil CoAs (produzidos no corpo lipídico por meio da quebra do lipídeo de armazenamento) para o peroxissomo para produção de energia e esqueleto de carbono. Na ausência de um transportador funcional, a semente de armazenamento de lipídios (Arabidopsis neste caso) literalmente não tem energia suficiente para germinar e, portanto, stala antes de completar a germinação.

Um papel alternativo para as hidrolases da parede celular (em oposição à quebra das paredes celulares do endosperma para permitir que a radícula atravesse) é a proteção da semente do ataque de patógenos. A germinação das sementes ocorre dentro ou sobre um solo repleto de micróbios que podem infectar e destruir a semente. Isso apresenta um dilema. Enquanto a semente está intacta, a testa geralmente fornece uma barreira eficaz contra infecções. Mas o próprio embrião deve penetrar nas coberturas da semente por dentro para completar a germinação, expondo assim o ambiente interno da semente, úmido e rico em nutrientes, aos micróbios do solo. Existem mecanismos invocados pelas sementes que evitam a infecção antes e depois da protrusão da radícula. Foi demonstrado que as enzimas com um papel putativo na proteção da infecção (relacionadas à patogênese, proteínas PR) se acumulam nas células da capa do endosperma de sementes em germinação e algumas dessas proteínas PR são hidrolases da parede celular. Então, talvez, as hidrolases da parede celular não estejam presentes nas paredes das células da semente para enfraquecer essas paredes celulares, mas para inibir o ataque microbiano.

Shen-Miller, J., et al. 1995. Longevidade excepcional da semente e crescimento robusto: Ancient Sacred Lotus da China. American Journal of Botany 82 (novembro): 1367-1380.


Energia de ativação

Há outro conceito importante que deve ser considerado em relação às reações endergônicas e exergônicas. Mesmo as reações exergônicas requerem uma pequena quantidade de entrada de energia antes de poderem prosseguir com suas etapas de liberação de energia. Essas reações têm uma liberação líquida de energia, mas ainda requerem alguma energia no início. Esta pequena quantidade de entrada de energia necessária para que todas as reações químicas ocorram é chamada de energia de ativação (ou energia livre de ativação) e é abreviada como EUMA ([ligação]).

Por que uma reação ∆G negativa, com liberação de energia, realmente requer alguma energia para prosseguir? A razão está nas etapas que ocorrem durante uma reação química. Durante as reações químicas, certas ligações químicas são quebradas e outras novas são formadas. Por exemplo, quando uma molécula de glicose é quebrada, as ligações entre os átomos de carbono da molécula são quebradas. Como essas ligações armazenam energia, elas liberam energia quando quebradas. No entanto, para colocá-los em um estado que permita a quebra das ligações, a molécula deve estar um tanto contorcida. Uma pequena entrada de energia é necessária para atingir esse estado contorcido. Esse estado contorcido é chamado de estado de transição e é um estado instável de alta energia. Por este motivo, as moléculas reagentes não duram muito em seu estado de transição, mas muito rapidamente avançam para as próximas etapas da reação química. Os diagramas de energia livre ilustram os perfis de energia para uma determinada reação. Se a reação é exergônica ou endergônica determina se os produtos no diagrama existirão em um estado de energia inferior ou superior do que os reagentes e os produtos. No entanto, independentemente desta medida, o estado de transição da reação existe em um estado de energia mais alto do que os reagentes e, portanto, EUMA é sempre positivo.

Assista a uma animação da passagem do estado de energia livre para o estado de transição neste site.

De onde vem a energia de ativação exigida pelos reagentes químicos? A fonte da energia de ativação necessária para impulsionar as reações é normalmente a energia térmica das redondezas. A energia térmica (a energia total de ligação dos reagentes ou produtos em uma reação química) acelera o movimento das moléculas, aumentando a frequência e a força com que elas colidem, também move os átomos e as ligações dentro da molécula ligeiramente, ajudando-as a atingir seu estado de transição. Por esse motivo, aquecer um sistema fará com que os reagentes químicos desse sistema reajam com mais frequência. Aumentar a pressão em um sistema tem o mesmo efeito. Uma vez que os reagentes tenham absorvido energia calorífica suficiente de seus arredores para atingir o estado de transição, a reação continuará.

A energia de ativação de uma determinada reação determina a taxa na qual ela ocorrerá. Quanto maior a energia de ativação, mais lenta será a reação química. O exemplo da ferrugem do ferro ilustra uma reação inerentemente lenta. Esta reação ocorre lentamente ao longo do tempo devido ao seu alto EUMA. Além disso, a queima de muitos combustíveis, que é fortemente exergônica, ocorrerá em uma taxa desprezível, a menos que sua energia de ativação seja superada por calor suficiente de uma faísca. Assim que começam a queimar, no entanto, as reações químicas liberam calor suficiente para continuar o processo de queima, fornecendo a energia de ativação para as moléculas de combustível circundantes. Como essas reações fora das células, a energia de ativação para a maioria das reações celulares é muito alta para que a energia térmica supere a taxas eficientes. Em outras palavras, para que reações celulares importantes ocorram em taxas apreciáveis ​​(número de reações por unidade de tempo), suas energias de ativação devem ser reduzidas ([link]) isso é conhecido como catálise. Isso é muito bom no que diz respeito às células vivas. Macromoléculas importantes, como proteínas, DNA e RNA, armazenam energia considerável e sua degradação é exergônica. Se as temperaturas celulares sozinhas fornecessem energia térmica suficiente para essas reações exergônicas superar suas barreiras de ativação, os componentes essenciais de uma célula se desintegrariam.

Se nenhuma energia de ativação fosse necessária para quebrar a sacarose (açúcar de mesa), você seria capaz de armazená-la em um açucareiro?


Ramificando-se

Embora à primeira vista o processo de germinação das sementes pareça muito simples, como vimos, parece que é muito mais complexo do que "apenas adicionar água". Muitas sementes dependem de animais para se dispersarem e germinarem e, por sua vez, esses animais dependem de sementes (assim como das frutas ao redor) para se alimentar. Os ciclos de vida das plantas também estão intimamente relacionados às condições ambientais - coisas como incêndios florestais, que nós, humanos, tendemos a pensar como indesejáveis, inconvenientes ou simplesmente prejudiciais. Então, da próxima vez que você amaldiçoar formigas irritantes em um piquenique, lembre-se de que, como tantas coisas em nosso mundo natural, elas fazem parte de um sistema maior, que precisamos entender melhor para garantir a sobrevivência da diversa e fascinante flora de nosso mundo e fauna.


Uma característica chave do estilo de vida perene nas plantas é a capacidade de cessar a atividade do meristema e estabelecer um estado dormente no qual o meristema se torna insensível aos sinais de promoção de crescimento por algum tempo antes de ser liberado e poder retomar o crescimento. O ciclo sazonal entre o crescimento e a dormência tem recebido pouca atenção, apesar de sua importância para o comportamento perene. Nesta revisão, reconsideramos os ciclos sazonais de crescimento e dormência em vista de uma nova definição de dormência como um estado dentro do meristema, juntamente com os recentes desenvolvimentos interessantes no estudo de plantas perenes, particularmente a identificação de intermediários de sinalização comuns entre o período de floração e o crescimento. cessação nas árvores.

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Geodos falsos

Tal como acontece com a maioria dos objetos populares ou valiosos, “geodos” falsos foram fabricados por pessoas e colocados à venda como objetos formados naturalmente. Se você é um colecionador que está pagando muito por um geodo espetacular, precisa saber o suficiente sobre geodos e os materiais minerais que ocorrem neles para localizar uma falsificação. Gemologistas especializados, colecionadores de minerais, paleontólogos e outros que compram espécimes caros são regularmente enganados por falsificações.

A foto anexa mostra um geodo falso comprado em Marrakesh, Marrocos. Estava sendo oferecido como um geodo cheio de galena. No entanto, o corpo do geodo foi feito de um material de cerâmica com uma camada de finos cristais de galena colados para simular uma drusa. Muitos artistas altamente qualificados em Marrocos ganham a vida produzindo minerais de imitação e espécimes fósseis.

Oregon Thundereggs: Exemplos de thundereggs serrados para exibir seu interior. Os dois primeiros são metades de um único ovo com cerca de sete centímetros de diâmetro. É preenchido com calcedônia cinza com ágata cinza e quartzo escuro no centro. O fundo é um meio ovo de cerca de quinze centímetros de diâmetro, com ágata cinza em faixas ao redor do lado de fora, ágata branca no centro e uma cavidade de quartzo opaco no centro. Saiba mais sobre as gemas do Oregon aqui.

Diamante de Herkimer em um vug: Um vug é uma cavidade sem forro que não permanecerá quando a rocha que o contém se desintegrar. Os famosos cristais de quartzo com terminação dupla, conhecidos como "Herkimer Diamonds", ocorrem dentro de vugs em Little Falls Dolostone, no condado de Herkimer, em Nova York. A rocha na foto tem cerca de 18 centímetros de diâmetro.


Princípios da função hormonal

Freqüentemente, dois ou mais hormônios atuam em sinergia. Em um experimento clássico de 1957, Skoog e Miller forneceram evidências de que auxinas e citocininas trabalham juntas na diferenciação dos órgãos das plantas. Usando cultura de tecido de tabaco, eles mostraram que quando um meio de cultura de tecido contém baixas concentrações de auxina e níveis ideais de citocinina, então a formação de brotos é favorecida. Em contraste, quando o meio de cultura é fornecido com concentrações ótimas de auxina combinadas com baixas concentrações de citocininas, a formação de raízes é favorecida.

Os hormônios às vezes funcionam de forma antagônica. Apical dominância é um processo em que lateral os botões dos caules permanecem dormentes enquanto o ápice do caule permanecer intacto. Foi demonstrado que a auxina produzida no ápice do caule é responsável por manter a dormência dos botões laterais, fazendo com que as células nos botões laterais produzam outro hormônio, o etileno, que é um inibidor do crescimento. Durante o início da primavera, as pontas das raízes de crescimento rápido geram uma alta concentração de citocinina que neutraliza o efeito do etileno nos botões laterais do caule. Os botões laterais liberados da dormência pelas citocininas podem então começar a crescer por conta própria.


Os Princípios da Vida

Os Princípios da Vida
por Tibor G & aacutenti
Oxford University Press, 2003, 201 páginas, Hardback.
com comentários de James Griesemer & amp E & oumlrs Szathm & aacutery.

revisado por Gert Korthof, 29 de dezembro de 2003, atualizado em 10 de dezembro de 2020


Lendo Os Princípios da Vida foi uma revelação. Pela primeira vez na vida tive a sensação de que realmente entendia o que é a essência da vida e qual é a origem do problema da vida, apesar de ler muitos livros sobre a origem da vida. Pela primeira vez, tenho uma resposta satisfatória e estimulante para a pergunta 'o que é a vida?' pergunta. G & aacutenti deu um grande passo em frente na definição da vida. Mais que isso. Ele vida definida. O que pode ser uma questão mais fundamental e mais importante em biologia do que “O que é vida?”. As idéias centrais deste livro devem ser incluídas no primeiro curso de cada estudante de biologia, química, física e filosofia. A definição de vida deve estar no primeiro capítulo de todo livro didático de biologia, evolução e filosofia da biologia. Eu gostaria de ter G & aacutenti como professor. Ele tem ideias originais e é um divulgador da ciência talentoso.
Este livro é uma tradução da edição húngara de 1971 e torna as percepções de G & aacutenti pela primeira vez disponíveis para o resto do mundo (23). O fato surpreendente sobre o trabalho superior de G & aacutenti é que ele o desenvolveu sem acesso à literatura científica inglesa. Suas idéias não estão desatualizadas por causa dos desenvolvimentos modernos. Pelo contrário. Cientistas que lutam com problemas na definição de vida podem encontrar soluções que G & aacutenti descobriu décadas atrás. Os comentários e notas de rodapé dos editores (15) aumentam significativamente o valor do livro e o atualizam quando necessário. Espero que uma edição em brochura deste importante trabalho seja publicada em breve, especialmente porque o livro foi escrito para o especialista e o não especialista. Foi uma experiência gratificante comparar G & aacutenti com o que outros disseram sobre a definição e a origem da vida.


Tibor Ganti (1933 & ndash 2009) Obituário por E & oumlrs Szathm & aacutery

Tibor G & aacutenti,
O Princípio da Vida,
Omikk, Budapeste 1987


Conteúdo:

Notas (verifique a nota mais recente para atualizações desta revisão)

Critérios de vida

  1. vivo
  2. potencialmente vivos, mas não mortos (sementes em repouso, microrganismos secos ou congelados)
  3. morto (mudança irreversível de um estado vivo para um não vivo)
  4. não vivo (sistemas físicos e químicos)
  1. Critérios de vida real (absoluta)
    1. Um sistema vivo deve ser inerentemente uma unidade individual
      Um sistema é uma unidade quando não pode ser subdividido sem perder suas propriedades. O sistema possui propriedades que suas partes não possuem. Um sistema vivo, por exemplo uma célula, é uma unidade, porque não pode ser subdividido sem perder propriedades vivas. (GK: igual a limite?)
    2. Um sistema vivo tem que realizar o metabolismo
      Metabolismo é a entrada de material e energia no sistema que os transforma por processos químicos em seus próprios constituintes internos (34), (35). Os produtos residuais também são produzidos e, eventualmente, deixam o sistema (42), (59). Decorre diretamente deste critério que os vírus não vivem porque os vírus não têm metabolismo próprio (19), (32), (37), (38), (47), (49), (53) embora possam evoluir (veja a figura abaixo). Possíveis exceções: (16). As bactérias podem estar em um estado dormente temporário denominado cisto microbiano. Um endosporo é uma estrutura enxuta, dormente, resistente e não reprodutiva produzida por alguns endosporos de bactérias que podem sobreviver sem nutrientes (65). As sementes não têm metabolismo, mas são 'vida dormente' (31), assim como as células persistentes semelhantes a esporos (33) e a rã-americana congelada (55). Animais em hibernação dificilmente apresentam metabolismo (62). Da mesma forma, muitos animais têm diapausa (63). Por que um sistema vivo deve ter metabolismo? (48)
    3. Um sistema vivo deve ser inerentemente estável
      O sistema permanece ele mesmo, apesar das mudanças no ambiente externo. A semente dormente ou a cultura de tecidos congelados ou protozoários secos são estáveis, não estão mortos, mas não estão funcionando. Eles não estão reagindo a nenhum estímulo interno ou externo. Inerentemente estável inclui homeostase e excitabilidade (36).
    4. Um sistema vivo deve ter um subsistema contendo informações úteis para todo o sistema
      Cada sistema vivo carrega consigo as informações necessárias para sua origem, desenvolvimento e função. Os livros carregam informações, mas não sobre a construção do livro em si (3). A presença de subsistemas portadores de informação é característica de todo sistema vivo, sem exceção, e é um critério indispensável para o desenvolvimento do mundo vivo. A informação codificada em um sistema torna-se informação real somente se existir outro subsistema capaz de ler e usar esta informação codificada.
      [GK: Eu prefiro as palavras 'informação necessária para sua origem, desenvolvimento e função' (que é uma descrição perfeita) acima: 'útil para todo o sistema' ('útil' é muito fraco). Observações gerais: (4)]
    5. Os processos em sistemas vivos devem ser regulados e controlados
      Os processos que ocorrem no sistema devem ser regulamentados para garantir sua existência contínua. Em sistemas vivos, isso ocorre por meios químicos. Processos irreversíveis como crescimento, multiplicação, diferenciação, desenvolvimento e evolução não estão incluídos na regulamentação. Portanto, um sistema (uma célula) que não se diferencia ou se multiplica ainda está vivo.
    1. Um sistema vivo deve ser capaz de crescimento e reprodução
      Animais e plantas estéreis não podem se reproduzir, mas estão vivos. Animais velhos não se reproduzem, mas ainda estão vivos. A reprodução não é necessária nem suficiente para o estado de vida do indivíduo. No entanto, a reprodução é uma condição necessária para a sobrevivência de uma espécie e para a evolução.
      • GK: para um organismo multicelular, o crescimento significa multiplicação de suas células. Porque o crescimento e a reprodução não precisam estar presentes em um sistema vivo, este critério não é um critério absoluto (1), (5). A maioria de nossas células cerebrais não se divide, mas não estão mortas. Algumas células em um organismo multicelular estão em um estado inativo, denominado senescência, no qual estão vivas, mas pararam de se dividir permanentemente. Portanto, a distinção entre critérios de vida absolutos e potenciais é importante (20)].
    2. Um sistema vivo deve ter a capacidade de mudança hereditária e, além disso, de evolução, ou seja, a propriedade de produzir formas cada vez mais complexas e diferenciadas ao longo de uma série muito longa de gerações sucessivas
      O critério de reprodução inclui a hereditariedade, portanto, a hereditariedade não é um critério separado. No entanto, a capacidade de mutação é um critério separado. A hereditariedade não deve ser perfeita, caso contrário a evolução não poderia ocorrer. A capacidade de mudança hereditária é uma condição necessária, mas provavelmente insuficiente para a evolução.
      • Szathm & aacutery: a evolução não é propriedade de um indivíduo, mas sim de uma população.
      • GK: É concebível que a hereditariedade produza apenas cópias idênticas de indivíduos. Esses indivíduos ainda estariam vivos e se reproduzindo. Em princípio, a cópia do DNA pode ser 100% perfeita e a mutação não precisa estar presente (1). Por outro lado, se a cópia do DNA das primeiras células ou animais fosse 100% perfeita, não estaríamos aqui (51).
      • Griesemer: diferenças hereditárias devem ter um valor de sobrevivência diferente para causar evolução.
    3. Os sistemas vivos devem ser mortais
      Os sistemas não vivos não podem morrer, então a morte é característica da vida. Sem morte, os organismos seriam imortais. A divisão celular produz dois novos indivíduos, a célula original deixa de existir, mas não morre.
      • GK: células germinativas de animais, células-tronco embrionárias, células tumorais e linhas celulares imortalizadas são potencialmente imortais, enquanto as células do corpo são mortais (12). As bactérias são potencialmente imortais. Portanto, ser mortal não é um critério de vida absoluto (2). Observe o conflito com A-3.

    A teoria do quimioton

Qual é o sistema mais simples que ainda pode ser chamado de sistema vivo? Plantas e animais são compostos de células. As células são os blocos de construção da vida. Portanto, precisamos nos concentrar nas células (7). Mas os organismos unicelulares ainda são muito complexos. Eles podem ser simplificados ainda mais e ainda serem chamados de vivos. A entidade que é despojada de todas as propriedades desnecessárias e ainda está viva é 'vida mínima' (22). G & aacutenti construiu um modelo abstrato que capturou o mínimo de vida. É um modelo abstrato porque nenhuma molécula específica faz parte do modelo (45). Ele o chamou de modelo Chemoton. É composto por 3 subsistemas (57), (60):

  1. Sistema motor químico: um sistema de auto-reprodução química suave capaz de sintetizar substâncias químicas para si mesmo, bem como para os outros dois sistemas
    [ metabolismo. Exemplo: proteínas ]
  2. Sistema de fronteira química: um sistema químico macio que é capaz de separação espacial, de ser seletivamente permeável a substâncias químicas e de crescer na presença de suas matérias-primas
    [ membrana. Exemplo: lipídios ] (11) , (39) , (54)
  3. Sistema de informação química: um sistema químico que é capaz de se auto-reproduzir na presença das matérias-primas apropriadas
    [ em formação. Exemplo: RNA? DNA? ]
  • Nota: os 3 componentes parecem superficialmente com as três partes da célula procariótica ou eucariótica: citoplasma, membrana, núcleo. No entanto, o modelo quimioton não é um modelo da célula procariótica ou eucariótica, mas um modelo muito geral para a vida, a vida mais simples possível.

O modelo de quimioton não contém enzimas. É um metabolismo sem enzimas (46). Como não existem enzimas, não há necessidade de DNA, proteínas e código genético (26). Isso simplifica o modelo de quimioton significativamente. "G & aacutenti se libertou do fardo do código genético", diz Szathm & aacutery. Um candidato adequado para o sistema de informação química seria RNA (40), (41).

O modelo de quimioton cumpre os 5 critérios de vida absolutos. O quimioton é uma unidade, porque a exclusão de um de seus subsistemas o reduz a um sistema químico. O motor químico é equivalente ao metabolismo. O motor químico é inerentemente estável (descrito no livro). O quarto critério é atendido pelo subsistema de transporte de informações e o controle do programa está presente no quimioton (descrito no livro).

A beleza do modelo de quimioton é que os 3 subsistemas são sistemas autocatalíticos não vivos e químicos. Eles podem se originar independentemente de matéria não viva e, quando somados, formam um sistema vivo. Portanto, é difícil atribuir G & aacutenti à escola do “primeiro metabolismo” ou “primeiro da replicação” da origem da vida. O modelo quimioton descreve a vida mínima (22) e é a base para um modelo da origem e da criação da vida. As enzimas e o código genético podem ser adicionados posteriormente (58).


Assista o vídeo: VIDEO AULA PROCESSO DE FORMAÇÃO DA SEMENTE (Janeiro 2022).