Experimento 08
Nutrição
Além de luz, as plantas necessitam de água e certos elementos químicos para o metabolismo e crescimento. Ao contrário do que ocorre com os animais, a demanda nutricional das plantas é relativamente simples. Sob condições ambientais favoráveis, a maioria das plantas verdes pode usar a energia luminosa para transformar CO2 e H2O em compostos orgânicos usados como fonte de energia. Elas também podem sintetizar todos os seus aminoácidos e vitaminas usando nutrientes inorgânicos extraídos do ambiente.
A nutrição das plantas envolve a absorção de todos os materiais brutos do ambiente necessários para os processos bioquímicos essenciais à distribuição desses materiais dentro da planta e à sua utilização no metabolismo e crescimento. Foi estabelecido que pelo menos 10 dos elementos químicos presentes nas plantas são essenciais para o crescimento normal. Um elemento essencial é definido como aquele cuja ausência impede uma planta de completar seu ciclo de vida, quando este elemento é específico e não pode ser substituído e ainda quando está envolvido diretamente no metabolismo da planta, fazendo parte de um constituinte essencial (por exemplo, uma enzima) ou exigido para um passo metabólico específico (por exemplo, numa reação enzimática).
Se as plantas recebem esses elementos, assim como energia da luz solar, elas podem sintetizar todos os compostos de que necessitam para um crescimento normal. Na ausência de qualquer desses elementos, as plantas podem exibir anomalias características de crescimento ou sintomas de deficiência, além da não reprodução normal dessas plantas. Quando os sintomas de deficiência aguda são relacionados a um elemento essencial em particular, uma pista importante é a extensão em que um elemento pode ser reciclado de folhas mais velhas para folhas mais jovens. Se um elemento essencial é móvel, sintomas da deficiência tendem a aparecer primeiro nas folhas mais velhas. A deficiência de um elemento essencial imóvel vai tornar-se evidente primeiro em folhas mais jovens.
A concentração de elementos específicos nas plantas varia numa ampla faixa. As necessidades de elementos minerais mudam ao longo do crescimento e do desenvolvimento de uma planta. Com base na concentração usual nas plantas, os nutrientes essenciais podem ser divididos em: macronutrientes, que são elementos necessários em grandes quantidades (potássio, nitrogênio, fósforo) e micronutrientes, ou elementos-traço, que são necessários em pouca quantidade (ferro, cloro, cobre, zinco).
Alguns pesquisadores propuseram a classificação dos elementos essenciais de acordo com seu papel bioquímico e sua função fisiológica, dividindo-se em quatro grupos:
O primeiro, formado pelos compostos orgânicos (com C) das plantas. As plantas assimilam esses nutrientes por meio de reações bioquímicas envolvendo oxidações e reduções. O segundo, importante em reações de armazenagem de energia ou manutenção da integridade estrutural. Os elementos deste grupo estão comumente presentes em tecidos vegetais sob forma de fosfato, borato e ésteres silicato, em que o grupo alimentar está ligado ao grupo hidroxila de uma molécula orgânica. O terceiro, presente no tecido vegetal como íons livres ou ligados a substâncias tais como ácidos pécticos, presentes na parede celular vegetal. Apresentam importância por aturarem como cofatores enzimáticos e na regulação de potenciais osmóticos. E o quarto, que desempenha importantes funções em reações envolvendo transporte de elétrons.
Vídeo - Nutrição Vegetal: desenvolvimento de plântulas com diferentes soluções nutritivas
Roteiro experimentação nutrição
Objetivo: Observar o desenvolvimento de plantas sob diferentes deficiências nutritivas.
Material: sementes de tomate / milho, areia lavada com água destilada, vasos plásticos com perfurações na base, soluções nutritivas de Clark
Procedimento:
Colocar as sementes para germinar nos vasos com areia. Ao emergir as plântulas, começar a irrigação, considerando os seguintes tratamentos:
a) solução nutritiva completa
b) solução nutritiva sem nitrogênio
c) solução nutritiva sem fósforo
d) solução nutritiva sem potássio
** A irrigação com as diferentes soluções nutritivas deverá ser feita duas vezes por semana, colocando água destilada entre os intervalos, quando o solo apresentar-se muito seco.
Ao final de aproximadamente 60 dias, observar o desenvolvimento das plantas mantidas com cada tratamento. Observar o aparecimento de alterações morfológicas nas plantas sob deficiência nutricional, relacionando-os com aspectos fisiológicos.
Responder:
a) Qual o aspecto das plantas sob deficiência de nitrogênio, fósforo ou potássio?
b) Como ocorreu o crescimento das plantas?
c) Compare as características das plantas com diferentes tratamentos, observando: altura da planta, tamanho e número das folhas, coloração, tamanho das raízes ou o seu volume, entre outras.
d) Explique, com base na fisiologia, as alterações que ocorreram nas plantas sob deficiência de N, P ou K, qual a importância destes elementos no crescimento e desenvolvimento da planta.
e) Explique porque não houve necessidade de colocar a solução nutritiva durante a germinação das sementes? Como as plântulas desenvolveram-se sem a necessidade de adubação?
ETAPAS GERAIS: semeadura em vasos plásticos com areia lavada e preparo da solução nutritiva.
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Solução |
PM |
Estoque |
g/litro p/estoque |
Volume em ml para 1 litro |
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MgCl2 6H2 O |
203,2 |
1M |
203,2 |
1,0 |
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Ca(NO3 )2 4H2 O |
236,08 |
1M |
236,08 |
2,6 |
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NH4 NO3 |
80 |
1M |
80 |
1,0 |
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KCl |
74,55 |
1M |
74,55 |
1,0 |
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MgSO4 7H2 O |
246,36 |
0,5M |
123,18 |
1,0 |
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KH2 PO4 |
136,07 |
0,07M |
9,52 |
3,0 |
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Micronutrientes |
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1,0 |
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Fe-EDTA |
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0,5 |
Experimento 09
Amido
É o principal carboidrato de reserva energética das plantas. É estável e insolúvel e está presente em quase todas as plantas. Nas células vegetais, o amido é armazenado na forma de grânulos insolúveis em água. No caso das folhas, é sintetizado e armazenado nos cromoplastos ou nos amiloplastos, a partir da polimerização da glicose, resultante da fotossíntese.
Nos cloroplastos, o amido é sintetizado a partir da triose fosfato gerada pelo ciclo de Calvin, durante o período fotossintético, sendo rapidamente metabolizado durante o período noturno. Os amiloplastos são encontrados em vários tecidos e órgãos não fotossintetizantes, como parênquima de raízes e caules, tubérculos, endosperma ou cotilédones de sementes.
Vídeo - Presença de Amido de folhas variegadas de Coleus sp.
Roteiro experimentação amido
OBJETIVO: Detectar a presença de amido nas folhas
MATERIAL: Folhas de Coleus sp., béquer, placa de Petri, bastão de vidro, banho–maria, I2 (iodo), KI (iodeto de potássio), álcool etílico 80%, pinça
PROCEDIMENTOS:
1) Prepare um volume de 100ml utilizando 0,1g de iodo e 0,5g de iodeto de potássio diluído em 80ml de álcool etílico e 20ml de agua destilada (solução de Lugol)
2) Observe folha variegada onde se encontram as partes mais claras e desenhe.
3) Coloque a folha em água fervente até ficar clara (ausência de pigmentos).
4) Em outro béquer coloque álcool para que seja eliminada totalmente os pigmentos.
5) Coloque a folha em placa de Petri com água em temperatura ambiente a fim de hidratar.
6) Retire a folha coloque em outra placa e adicione a solução de Lugol.
7) Observe as parte mais escuras e compare com o desenho.
Responda:
Em quais partes da folha a cor marrom ficou mais intensa?
Por que ocorreu este processo?
Fisiologia Vegetal
A fisiologia vegetal estuda os fenômenos vitais que acontecem nas plantas. Estes fenômenos podem referir-se ao metabolismo, desenvolvimento, crescimento e reprodução vegetal. Considerando-se que as plantas são organismos dinâmicos, em fisiologia vegetal estudamos todos os processos e estruturas que contribuem para a vida da planta.
A fisiologia vegetal se inter-relaciona com diversas áreas, entre elas: genética, bioquímica, física, química, biofísica, microbiologia.
Passe o mouse por sobre os experimentos listados e veja como reproduzi-los.
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EXPERIMENTO 01: Hormônio - Etileno Os hormônios vegetais são substâncias orgânicas que desempenham uma importante função na regulação do crescimento. O hormônio etileno é um gás, cuja biossíntese ocorre em muitos tecidos em resposta ao estresse, especialmente em tecidos submetidos à senescência ou amadurecimento. |
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O termo gutação é empregado para as gotículas líquidas presentes nas margens das folhas de plantas que desenvolvem pressão na raiz. A saída das gotículas líquidas ocorre através dos hidatódios. A gutação é mais perceptível quando a transpiração é suprimida e a umidade relativa do ar e do solo é alta, o que geralmente ocorre durante a noite. |
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Plasmólise é a condição em que o protoplasto se desprende da parede celular, devido à saída de água do protoplasto por osmose. Este fenômeno é observado quando a célula vegetal é colocada em uma solução com potencial hídrico relativamente baixo. |
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Geotropismo ou gravitropismo é o crescimento das plantas em resposta à gravidade. Os amiloplastos (estatólitos), presentes em muitas células vegetais, servem como sensores à gravidade. As células especializadas em perceber o estímulo gravitacional nas quais eles ocorrem são chamadas estatócitos. |
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EXPERIMENTO 05: Pigmentos (Clorofila) A clorofila é o pigmento que ocorre em todos os organismos fotossintetizantes. A absorção de luz da clorofila ocorre nos comprimentos de onda violeta e azul bem como no vermelho. A absorção da luz azul excita a clorofila a um estado energético mais elevado que a absorção de luz vermelha, pois a energia dos fótons é maior quando seus comprimentos de onda são menores. |
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EXPERIMENTO 06: Fotoperiodismo Fotoperiodismo representa uma resposta biológica a mudança nas proporções de luz e escuro num ciclo diário de 24horas. A classificação das plantas de acordo com suas respostas fotoperiódicas está baseada no florescimento, sendo agrupadas em três tipos gerais, plantas de dias longos, plantas de dias curtos e plantas neutras. |
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Germinação refere-se ao conjunto de processos associados à fase inicial ou de retomada do crescimento de uma estrutura da planta. O crescimento do embrião é o mesmo que a germinação da semente. De acordo com o critério fisiológico, a germinação é completa quando uma parte do embrião, em geral a radícula, penetra e trespassa os tecidos que o envolvem. |
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A nutrição vegetal envolve a absorção de todos os materiais necessários para os processos bioquímicos essenciais a serem utilizados no seu metabolismo e crescimento. Um elemento essencial é definido como aquele cuja ausência impede a planta de completar seu ciclo de vida, quando este elemento é específico e não pode ser substituído e ainda quando está envolvido diretamente no metabolismo da planta. |
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Amido é o principal carboidrato de reserva energética das plantas. É armazenado nas células vegetais na forma de grânulos insolúveis em água. No caso das folhas, é sintetizado e armazenado nos cromoplastos ou nos amiloplastos, a partir da polimerização da glicose, resultante da fotossíntese. |
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EXPERIMENTO 10: Xilema e Floema O xilema é um tecido vascular complexo por onde a maior parte da água e sais minerais são conduzidos, a partir do sistema radicular até as partes aéreas dos vegetais. O floema é o principal tecido condutor de seiva elaborada das plantas vasculares. É responsável por translocar os produtos da fotossíntese e das folhas maduras para as áreas de crescimento e armazenagem, incluindo as raízes. |
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Experimento 10
Xilema e Floema
O sistema vascular das plantas apresenta basicamente dois componentes: o floema, sistema pelo qual o alimento fabricado nas folhas ou outras regiões fotossintetizantes é transportado pelo vegetal e o xilema, através do qual a agua ascende pelo corpo da planta. Esse sistema de transporte originou o maior grupo vegetal, denominado plantas vasculares. As duas rotas de transporte de longa distância – o floema e o xilema – estendem-se por toda a planta
O floema é o principal tecido condutor de seiva elaborada das plantas vasculares. Esse tecido é, em geral, encontrado na face externa dos tecidos vasculares, primário e secundário. Nas plantas com crescimento secundário, o floema constitui a casca viva. É responsável por translocar os produtos da fotossíntese e das folhas maduras para as áreas de crescimento e armazenagem, incluindo as raízes. Ele também redistribui a água e os vários compostos através do corpo da planta. As células do floema que conduzem açúcares e outros compostos orgânicos através da planta são chamadas de elementos crivados. Em alguns casos, o tecido do floema também inclui fibras e esclereides. Porém apenas os elementos crivados estão envolvidos diretamente na translocação.
O xilema é um tecido vascular complexo por onde a maior parte da água e sais minerais são conduzidos a partir do sistema radicular até as partes aéreas dos vegetais. Trata-se do principal tecido condutor de água nas plantas vasculares e na maioria das plantas, constitui a porção mais longa da rota de transporte de água. É também envolvido na condução de minerais, substâncias de reserva e sustentação. Junto com o floema, o xilema forma um sistema continuo de tecido vascular que se estende pelo corpo da planta.
O xilema é caracterizado pela presença de elementos traqueais, suas principais células condutoras. As células condutoras tem uma anatomia especializada que lhes permite transportar grandes quantidades de água com grande eficiência. Existem dois tipos importantes de elementos traqueais no xilema: traqueídes e elementos de vaso. Elementos de vaso são encontrados somente em um pequeno grupo de angiospermas e talvez em algumas pteridófitas. Traqueídes estão presentes tanto em angiospermas quanto em gimnospermas, assim como em pteridófitas e outros grupos de plantas vasculares.
A maturação tanto de traqueídes quanto de elementos de vaso envolve a “morte” da célula. Assim, células condutoras de agua funcionais não tem membranas e organelas. O que permanece são paredes celulares lignificadas e grossas, que formam tubos ocos através dos quais a agua pode fluir com resistência relativamente baixa.
Em teoria, os gradientes necessários para mover agua por meio do xilema poderiam resultar da geração de pressões positivas na base da planta ou de pressões negativas no topo da planta. Algumas raízes podem desenvolver pressões hidrostáticas positivas em seus xilemas – a chamada pressão de raiz. Em vez disso, a água no topo de uma árvore desenvolve uma grande tensão (pressão hidrostática negativa), a qual puxa a água pelo xilema. Esse mecanismo é chamado de teoria coesão-tensão de ascensão da seiva, por requerer as propriedades de coesão da água para suportar grandes tensões nas colunas de agua do xilema.
O floema transporta metabolitos da parte aérea para a raiz e o xilema transporta água e solutos para a parte aérea. O floema desenvolve-se mais rapidamente que o xilema, evidenciando o fato de que a função do floema é crítica junto ao ápice radicular. Grandes quantidades de carboidratos devem fluir através do floema em direção às zonas apicais em crescimento, para sustentar a divisão e o alongamento celular. É na zona de maturação o local onde o xilema desenvolve a capacidade de transportar quantidades substanciais de água e solutos para a parte aérea.
Vídeo - Vasos de condução: Xilema e Floema
Roteiro experimentação xilema e floema
Objetivo: Observar a ascensão de diferentes soluções coradas em caule de Cucurbitaceae.
Material: 2 frascos erlenmeyer (ou béquer), solução de azul de metileno (0,1 %), solução de eosina (0,1 %), lâmina de barbear, água destilada, microscópio, caule de Cucurbitaceae.
Procedimento:
1) Colocar num erlenmeyer um pouco de solução de azul de metileno e no outro de eosina.
2) Cortar 2 pedaços do caule de Cucurbitaceae, aproximadamente 10 cm, colocando-os verticalmente na água destilada.
3) Corte longitudinalmente uma das extremidades de cada caule.
4) Coloque um dos caules no azul de metileno e o outro na eosina.
5) Observar a ascensão das soluções. Responda:
Qual das duas soluções sobe mais rapidamente?
Observação: Sabe-se que a celulose em contato com a água apresenta carga elétrica negativa (-) na sua superfície. O azul de metileno tem carga elétrica negativa (-) e a eosina carga elétrica positiva (+).
Considerando estes fatos, explique porque ocorre diferença de velocidade na ascensão das soluções usadas.
Faça cortes transversais e longitudinais nos caules utilizadas, e observe ao microscópio para comparação da ascensão.
Identifique os vasos condutores das soluções coradas (eosina e azul de metileno).
Introdução
O Instituto de Ciências Biológicas - ICB, da Universidade Federal do Rio Grande - FURG, tem como filosofia o incentivo e a realização de atividades de geração, integração e difusão de conhecimentos, bem como a formação e capacitação de recursos humanos em Ciências Biológicas.
Ciências Biológicas é uma grande área do conhecimento, representada por diversas matérias, entre elas a matéria Botânica. No prédio da Botânica, estão localizados os laboratórios onde os professores e técnicos administrativos em educação desenvolvem suas atividades.
Nestes laboratórios são desenvolvidos trabalhos de pesquisa dos alunos de diversos cursos de graduação e pós-graduação da FURG. Entre os cursos de graduação atendidos, temos: Arqueologia, Ciências Biológicas Bacharelado, Ciências Biológicas Licenciatura, Oceanologia e Tecnologia em Toxicologia Ambiental. Entre os cursos de pós-graduação atendidos, temos: o Mestrado Biologia de Ambientes Aquáticos Continentais e a Especialização em Diversidade Vegetal.
A matéria Botânica também presta acessoria a professores da rede municipal e estadual de ensino, pesquisadores de outras instituições e a comunidade em geral, através de permuta de informações e material do acervo pertencente ao Herbário HURG.
As linhas de pesquisa desenvolvidas nos laboratórios de Botânica envolvem as áreas de anatomia, morfologia, fisiologia e sistemática vegetal. Estas atividades envolvem professores, técnicos administrativos em educação, discentes de graduação e discentes de pós-graduação.
São professores da Botânica: profa. Dra. Claudia Giongo, profa. Dra. Claudete Miranda Abreu, prof. Dr. Danilo Giroldo, profa. Dra. Ioni Gonçalves Colares, profa. Dra. Luciana da Silva Canêz, profa. Dra. Sonia Marisa Hefler, prof. Dr. Ubiratã Jacobi.
Técnicos Administrativos em Educação: Caroline Igansi Duarte, Eonice Soares Lacerda, Guilherme Ceolin.
O principal objetivo deste site está em contribuir para a melhoria do ensino de Botânica na FURG por meio da organização e ampliação de coleções didáticas, utilizando recursos da web.
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