Modulo1 Botanica

222
Projeto Universidade para Todos Secretaria da Educação do Estado da Bahia BIOLOGIA MÓDULO I 1 BOTÂNICA As plantas são organismos eucariontes, fotossintetizantes (autótrofos), multicelulares e com diferenciação de tecidos. O ramo da biologia que estuda as plantas é a Botânica. A história da evolução das plantas na conquista do ambiente terrestre tem com ancestral as algas verdes (clorofíceas). Por mais de 500 milhões de anos as algas ficaram limitadas a água, devido ao processo de reprodução ser dependente dela. Para ganhar o ambiente terrestre muitas estruturas foram providenciada para evitar a dessecação e a exposição a radiação ultravioleta, tais como a presença de celulose e a presença de clorofila a como pigmento fotossintetizante, clorofila b e carotenóides como pigmentos acessórios. Ao ocuparem o meio terrestre, os vegetais sofreram muitas adaptações morfológicas necessárias à sua sobrevivência, a saber: Cutícula, relativamente impermeável, nas superfícies externas para evitar a perda excessiva de água; Presença de estômatos, que são células epidérmicas modificadas, responsáveis por manter as trocas gasosas (CO 2 ; H 2 O e O 2 ) entre o interior da planta e o ambiente. Domínio da fase diplóide sobre a haplóide, dependente de água. Estrutura de suporte, os tecidos vasculares (xilema e floema), que permitiriam o crescimento vertical das plantas no ambiente terrestre, resultando hoje nas árvores. Presença de sementes. Este fato foi responsável pela adaptação da prole ao ambiente terrestre, uma vez que seu embrião fica dentro de um meio desidratado rico em alimento e envolvido por um revestimento protetor, ficando inativo até que as condições do meio sejam favoráveis a germinação. No final do século XIX, as plantas foram divididas em dois grandes grupos: criptógamas e fanerógamas. O termo Criptógamas (do grego kryptos = escondido e gamos = gametas) significa “órgãos reprodutivos escondidos”. Já o termo fanerógamo (do grego phaneros = visível e gamos = gametas) significa “órgãos reprodutivos evidentes”. As plantas Fanerógamas são também conhecidas como Espermatófitas (do grego sperma = sementes e phyton = planta) que significa plantas com sementes, que são divididas em dois grupos: Gimnospermas, plantas de sementes nuas e desprovidas de frutos e Angiospermas que são plantas que as sementes estão contidas (protegidas) dentro dos frutos. As plantas são também classificadas conforme a presença de vasos condutores de seiva, sendo denominadas de avasculares, isto é, sem vasos condutores, como é o caso das briófitas e as vasculares, que apresentam os vasos condutores. AS PLANTAS E OS CICLOS DE VIDA O ciclo de vida das plantas inicia com o esporófito diplóide que sofre meiose para produzir esporos haplóides (fique atento que não são gametas!). A meiose ocorreu anteriormente nas estruturas denominadas de esporângios, onde as células mãe-de-esporos (diplóide) após sofrem sucessivas divisões produziram cada uma quatro esporos haplóides. Os esporos dividem-se por mitose, produzindo um gametófito, haplóide multicelular. Nessa fase conhecida como gametofítica são produzidos gametas haplóides por mitose que fundem-se formando o zigoto e posteriormente o embrião (diplóide). Este transforma-se em esporófito haplóide, produzindo o esporângio, também haplóide por meiose, voltando ao início do ciclo (figura1). Figura 1 - Ciclo de vida das plantas com alternância de gerações (haplóide e diplóide). Apesar das plantas apresentarem um ciclo haplodiplobionte, a geração haplóide é responsável pela maior parte do ciclo de vida em musgos, ao contrário do que

description

modulo sobre botanica

Transcript of Modulo1 Botanica

MDULO IProjeto Universidade para Todos

BOTNICAAs plantas so organismos eucariontes, fotossintetizantes (auttrofos), multicelulares e com diferenciao de tecidos. O ramo da biologia que estuda as plantas a Botnica. A histria da evoluo das plantas na conquista do ambiente terrestre tem com ancestral as algas verdes (clorofceas). Por mais de 500 milhes de anos as algas ficaram limitadas a gua, devido ao processo de reproduo ser dependente dela. Para ganhar o ambiente terrestre muitas estruturas foram providenciada para evitar a dessecao e a exposio a radiao ultravioleta, tais como a presena de celulose e a presena de clorofila a como pigmento fotossintetizante, clorofila b e carotenides como pigmentos acessrios. Ao ocuparem o meio terrestre, os vegetais sofreram muitas adaptaes morfolgicas necessrias sua sobrevivncia, a saber: Cutcula, relativamente impermevel, nas superfcies externas para evitar a perda excessiva de gua; Presena de estmatos, que so clulas epidrmicas modificadas, responsveis por manter as trocas gasosas (CO2; H2O e O2) entre o interior da planta e o ambiente. Domnio da fase diplide sobre a haplide, dependente de gua. Estrutura de suporte, os tecidos vasculares (xilema e floema), que permitiriam o crescimento vertical das plantas no ambiente terrestre, resultando hoje nas rvores. Presena de sementes. Este fato foi responsvel pela adaptao da prole ao ambiente terrestre, uma vez que seu embrio fica dentro de um meio desidratado rico em alimento e envolvido por um revestimento protetor, ficando inativo at que as condies do meio sejam favorveis a germinao. No final do sculo XIX, as plantas foram divididas em dois grandes grupos: criptgamas e fanergamas. O termo Criptgamas (do grego kryptos = escondido e gamos = gametas) significa rgos reprodutivos escondidos. J o termo fanergamo (do grego phaneros = visvel e gamos = gametas) significa rgos reprodutivos evidentes. As plantas Fanergamas so tambm conhecidas como Espermatfitas (do grego sperma = sementes e phyton = planta) que significa plantas com sementes, que so divididas em dois grupos: Gimnospermas, plantas de sementes nuas e desprovidas de frutos e Angiospermas que so plantas que as sementes esto contidas (protegidas) dentro dos frutos. Apesar das plantas apresentarem um ciclo haplodiplobionte, a gerao haplide responsvel pela maior parte do ciclo de vida em musgos, ao contrrio do queFigura 1 - Ciclo de vida das plantas com alternncia de geraes (haplide e diplide).

As plantas so tambm classificadas conforme a presena de vasos condutores de seiva, sendo denominadas de avasculares, isto , sem vasos condutores, como o caso das brifitas e as vasculares, que apresentam os vasos condutores.

AS PLANTAS E OS CICLOS DE VIDAO ciclo de vida das plantas inicia com o esporfito diplide que sofre meiose para produzir esporos haplides (fique atento que no so gametas!). A meiose ocorreu anteriormente nas estruturas denominadas de esporngios, onde as clulas me-de-esporos (diplide) aps sofrem sucessivas divises produziram cada uma quatro esporos haplides. Os esporos dividem-se por mitose, produzindo um gametfito, haplide multicelular. Nessa fase conhecida como gametoftica so produzidos gametas haplides por mitose que fundem-se formando o zigoto e posteriormente o embrio (diplide). Este transforma-se em esporfito haplide, produzindo o esporngio, tambm haplide por meiose, voltando ao incio do ciclo (figura1).

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

1

BIOLOGIA

MDULO IProjeto Universidade para Todos

BIOLOGIA

ocorre com as gimnospermas e angiospermas. Nos musgos, hepticas e samambaias, o gametfito o que se v a olho nu, sendo responsvel pela fotossntese. Na maioria das plantas vasculares os gametfitos so muito menores que o esporfito. Em plantas com sementes, os gametfitos so dependentes dos esporfitos, ou seja, quando observamos uma gimnosperma ou angiosperma o que vemos um esporfito, responsvel pela nutrio ( fotossntese e absoro de gua e nutrientes) do gametfito.

Ciclo reprodutivo das brifitasO ciclo reprodutivo das brifitas inicia com duas brifitas adultas que apresentam a capacidade de produzir gametas, por isso so chamadas de gametfitos. Existe um gametfito masculino e outro feminino. No pice do gametfito masculino encontra-se o anterdio, uma estrutura responsvel por formar os gametas masculinos, denominados de anterozides. No momento que o anterdio est maduro ele se rompe e libera os anterozides (haplides), que so biflagelados e se deslocam em meio aquoso na direo do gameta feminino, a oosfera. No pice do gametfito feminino encontra-se uma estrutura responsvel pela formao dos gametas feminino, que o arquegnio. Esse arquegnio produz uma substncia qumica que atrai os anterozides para a oosfera (que haplide). Esse processo denominado de Quimiotactismo positivo. Quando ocorre a fuso do anterozide com a oosfera, formar uma clula ovo ou ZIGOTO (2n), que dividi-se por mitose e desenvolve-se o ESPORFITO que apresenta em seu pice uma cpsula, que por meiose formar os esporos. Quando o esporngio est maduro, rompe o oprculo e libera os esporos, que caindo no solo mido germina, formando filamento verde, o PROTONEMA, que se desenvolve dando origem a um novo gametfito (Figura. 2).

BRIFITASExistem cerca de 24.700 brifitas, sendo o grupo composto por organismos bem simples. No possui vasos condutores, o que limita o seu porte, que bastante pequeno e no ultrapassa 7cm de altura. Os gametfitos so mais evidentes que os esporfitos e em algumas vezes apresentam a cor acastanhada ou cor de palha na maturidade (detalhe da figura 2). Esses organismos so encontrados em meio aqutico doce e terrestre mido, sendo abundantes nas regies tropicais e temperadas. Assim como as algas, o corpo das brifitas um talo, mas com duas diferenas bsicas: Nas brifitas os talos apresentam tecidos simples e organizados, mas com a ausncia do tecido condutor; Suas clulas apresentam muitos cloroplastos, enquanto que nas algas geralmente existe um por clula. As brifitas so classificadas em trs divises: 1) as hepticas (diviso Hepatophyta); 2) antceros (diviso Anthocerotophyta) e musgos (diviso Bryophyta) no entanto todas so vulgarmente chamadas de brifitas. Estes vegetais no possuem razes, caule e folhas verdadeiras, mas apresentam estruturas morfologicamente semelhantes raiz (rizides) que consiste de vrias clulas que absorvem a gua por osmose, as folhas (filides) que apesar aparncia superficial verde e a lmina achatada esses filides tm pouco em comum com as folhas verdadeiras, pois no apresentam feixe vascular ou estmatos, sendo formadas por clulas haplides. Por fim, temos o caule denominado de caulide (detalhe figura 2). A reproduo das brifitas apresenta alterao de geraes. Na fase inicial: sexuada GAMETOFTICA- ocorre formao dos gametas. Esta fase permanente ou duradora, que sucedida por uma fase assexuada ESPOROFTICA- ocorre a formao de esporos. Esta a fase transitria.

2

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

MDULO IProjeto Universidade para Todos

Figura 2. Ciclo reprodutivo das brifitas, no detalhe o musgo do gnero Polytrichum (As folhas pertencem ao gametfito. As hastes marrom-amarelada e a cpsula juntos formam o esporfito, enquanto apenas a cpsula o esporngio). Raven e Johnson (livro Biology,2002).

PTERIDFITASAs pteridfitas foram s primeiras plantas vasculares, sendo a maioria representada pelas samambaias, com cerca de 12.000 espcies vivas. O registro fssil indica que elas se originaram durante o perodo Devoniano, cerca de 350 milhes de anos atrs e tornou-se abundante e variada no perodo Carbonfero at o presente momento. Segundo Raven, no seu livro de Biologia Vegetal, h cerca de 11.000 espcies de samambaias atuais, sendo o mais diverso grupo depois das angiospermas. Isso ocorre devido presena de tecidos de sustentao que permitiu que elas se mantivessem eretas e possibilitou o aparecimento de espcies com porte arbustivo. A existncia de vasos (xilema e floema) possibilitou tambm o transporte mais eficiente de gua e sais minerais at as folhas, e de seiva elaborada das folhas para as demais partes da planta. Nas samambaias, o esporfito apresenta um caule horizontal, denominado de rizomas, cujas razes emergem aos lados. As folhas geralmente se desenvolvem na ponta dos rizomas, sendo enroladas quando jovens. A maioria das samambaias so homosporadas, ou seja, produzem distintos esporngios, geralmente aglomerados e denominados de soros, encontrados normalmente na face adaxial das folhas. Os soros muitas vezes durante o seu desenvolvimento so protegidos por uma pelcula transparente, que a princpio pode ser confundido com um infeco na planta.

Ciclo reprodutivo das pteridfitasO ciclo reprodutivo das pteridfitas comea com um adulto que apresenta raiz, caule (rizoma) e folha. Essa pteridfita adulta produz esporos por meiose em uma estrutura chamada de esporngio. Quando os esporngios sofrem a ruptura liberam os esporos que caem no solo mido e germinam. Cada esporo germinado d origem a uma lmina verde em forma de folha, que o PROTALO. O protalo ir formar gametas, portanto, denominado de gametfito. Na fase inferior do protalo encontra-se o anterdio, que a estrutura responsvel pela formao do gameta masculino, o anterozide. Na regio mais acima do anterdio encontrase o arquegnio, que a estrutura responsvel por formar o gameta feminino, a oosfera. Quando ocorre a fuso do anterozide com a oosfera forma o zigoto (2n), que originar o esporfito, que desenvolve retirando os nutrientes do solo. Com isso, a medida que o esporfito se desenvolve o protalo regride progressivamente e desaparece ficando apenas um novo esporfito adulto (figura 3). Observe no ciclo de vida que tanto o gametfito quanto o esporfito so fotossinttica ativa e podem viver de forma independente. A gua necessria a fertilizao, pois os gametas so liberados na parte inferior do gametfito e nadam no solo mido para os gametfitos vizinhos.

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

3

BIOLOGIA

MDULO IProjeto Universidade para Todos

BIOLOGIAFigura 3. Ciclo de vida da pteridfita, tendo com modelo a samambaia.

GIMNOSPERMASA conquista definitiva do ambiente terrestre pelas plantas ocorreu quando elementos que permitiram a independncia da gua para a reproduo, isso devido ao surgimento dos gros de plen, dos vulos e das sementes. As primeiras traquefitas (plantas dotadas sistemas vasculares, com tecidos condutores especializados: xilema e floema, que asseguram a circulao interna de gua, nutrientes e produtos do metabolismo fotossinttico) que apresentaram essa condio foram as Gimnospermas. H quatro divises das Gimnospermas com representantes atuais: Cycadophyta (cicadceas), Ginkgophyta, (ginkgo) Coniferophyta (confe-

ras) e Gentophyta (gentfitas). O nome Gimnosperma significa semente nua. Essa uma das principais caractersticas das plantas pertencentes a essas quatro divises. A mais conhecida das gimnospermas so os pinheiros do gnero Pinus que esto amplamente distribudos pela Amrica do Norte, sia e todo o hemisfrio Sul. Segundo Raven (2007) h cerca de 90 espcies de Pinus entre as conferas atuais que apresentam um arranjo foliar nico, cuja forma muito semelhante agulhas. Esse formato das folhas de Pinus assim como de outras conferas so adaptaes para crescer em condies de estresse hdrico, devido ao solo congelado na maior parte do ano. As folhas e outras partes do esporfito tm canais em que em torno das clulas

4

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

MDULO IProjeto Universidade para Todos

so secretadas resinas que impedem a perda de gua, ataque de insetos e fungos. No Brasil, as Matas de Araucrias, comuns nas regies mais frias do Brasil, como Paran, Santa Catarina e Rio Grande do Sul, apresentam uma das mais valiosas espcies da famlia Araucariaceae, pois at recentemente eram conhecidos apenas dois gneros sobreviventes da famlia Agathis e Araucaria, sendo a exemplar brasileira conhecida como de pinheiro-do-paran (Araucaria angustifolia). Nos Estados Unidos a espcie de confera que chama ateno pela altura, recebendo o ttulo de espcie vegetal mais alta do planeta, com 115 metros de altura a Sequoia sempervirens.Outros filos importantes de gimnospermas so as Cycadophyta, Ginkgophyta e Gnetophyta. As Cycadophyta so plantas semelhantes a palmeiras, encontradas nas regies tropicais e subtropicais, apresentam um crescimento lento devido ao crescimento secundrio a partir do cmbio vascular. As cicadfitas atuais esto representadas por 11 gneros e 140 espcies. Essas gimnopermas,normalmente, abrigam cianobcterias e desempenham um papel importante na fixao de nitrognio nos locais de ocorrncia, como por exemplo jardins ( Figura 4a). No filo Ginkgophyta o nico membro vivo a espcie Ginkgo biloba (Figura 4c). O Ginkgo uma rvore diica, isto , que apresenta as estruturas de reproduo masculina e feminina em indivduos separados, com crescimento lento atingindo a altura de aproximadamente 30 metros ou mais; suas folhas apresentam uma colorao dourada antes da senescncia, que ocorre no outono. Segundo o Raven (2007) provvel que no haja nenhuma populao natural de Ginko em nenhuma parte do mundo, sendo introduzida em parques e jardins, principalmente por ser uma espcie resistente poluio area. Por fim, temos o filo Gnetophyta que compreende trs gneros: Gnetum, Ephedra e Welwitschia. O gnero Gnetum apresenta cerca de 30 espcies encontradas nos trpicos midos, sendo representado por rvores e trepadeiras com folhas grandes e coriceas. Cerca de 35 espcies do gnero Ephedra so constitudas por arbustos com folhas pequenas e escamiformes, habitando regies ridas e semi-ridas do mundo. O ltimo gnero, Welwitschia apresenta as espcies mais estranhas, pois ficam enterradas nos solos arenosos, deixando apenas exposta na superfcie um disco macio e lenhoso de onde parte duas folhas com forma de fita que se prolonga pelo cho com o passar dos anos (Figura 4b). Apesar da relao existente entre os gneros do filo

Gnetophyta eles diferem entre si pelas suas caractersticas, como supracitada. No entanto, esses gneros apresentam muitas caracterstica semelhantes as angiospermas, tais como: similaridades dos estrbilos com as inflorescncias das angiospermas, presena de elementos de vaso anlogos aos do xilema e ausncia de arquegnio em Gnetum e Welwitschia. Embora as semelhanas com angiospermas, estudos recentes, afirmam que nesses grupos as caractersticas derivaram de maneira independente ao longo do processo evolutivo.

Figura 4.

Encephalartos transvenosus, uma Cycadophyta africana

(A); Welwitschia mirabilis, uma espcie dos trs gneros da Gnetophyta (B); Ginkgo biloba, o nico exemplar vivo que representa o filo Ginkgophyta (C). Imagens retiradas do livro Biologia Vegetal, Raven (2007).

CICLO REPRODUTIVO DAS GIMNOSPERMASNas Gimnospermas, os elementos relacionados reproduo sexuada (gros de plen e vulos) encontram-se em estruturas denominadas de estrbilos. H os estrbilos femininos que abrigam os vulos e os estrbilos masculinos onde desenvolvem os gros de plen. Os esporos femininos so denominados de megsporos e os masculinos de micrsporos. O ciclo reprodutivo da maioria das gimnospermas leva apenas um ano, exceto pelas espcies do gnero Pinus. Assim, para a maioria das espcies de conferas as sementes so produzidas na mesma estao em que os vulos so fecundados, sendo que o tempo entre a polinizao e a fecundao varia entre trs dias a trs ou quatro semanas, em vez de 15 meses aproximadamente, como visto no ciclo da figura 5. O ciclo reprodutivo das Gimnospermas comea com uma planta adulta, denominada de ESPORFITO (2n). Nela encontra-se o estrbilo masculino (microstrbilos) e o estrbilo feminino (megastrbilos). Os microstrbilos so geralmente pequenos com 1 a 2 cm de comprimento e so conhecidos popularmente como pinho.Nele observamse os microsporfilos, que uma estrutura espiralada , onde so produzidos os microsporngios ou clulas-me

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

5

BIOLOGIA

MDULO IProjeto Universidade para Todos

BIOLOGIA

de micrsporos. Na primavera os microsporcitos sofrem meiose e cada microsporcitos se desenvolve num gro de plen alado, constitudo de quatro clulas, sendo duas clulas protalares, uma clula geradora e uma clula do tubo. Esse gro de plen corresponde ao gametfito masculino, que ser liberado e dissipado pelo vento. Os megastrbilos dos pinheiros so muito maiores quando comparado ao masculino e popularmente so conhecidos como pinha. No megastrbilo tem-se a escama ovulfera cada uma portando dois vulos na sua parte superior e uma escama bracteal estril, que fica localizada na poro inferior. Cada vulo consiste em um megasporngio rodeado por um tegumento macio com uma abertura, a micrpila. Cada Megasporngio contm um s megasporcito ou clula-me de megsporo, que sofre meiose, dando origem a quatro megsporo. Contudo, somente um desses megsporo funcional; e os outros trs mais prximos da micrpila logo degeneram. O megsporo funcional se divide por sucessivas mitoses originando o megagametfito, onde se diferenciam os arquegnios, geralmente em nmero de dois ou trs por vulo. Com a formao do tubo polnico h uma diviso mittica da clula generativa, que ir originar a

clula estril e a clula espermatognica. E, seguida, pouco antes de o tubo polnico atingir o gametfito feminino, a clula espermatgena dividi-se por mitose e origina as duas clulas espermticas, completando assim o amadurecimento do gametfito masculino. Com a polinizao, o tubo polnico atinge a oosfera e suas membranas fundem-se. Uma das clulas espermticas degenera, e o ncleo da outra se funde ao ncleo da oosfera. Normalmente so fecundadas as oosferas de todos os arquegnios presentes no megagametfito e dois ou trs zigotos comea, a se desenvolver. Na maioria das vezes, ocorre apenas de um embrio conseguir completar o desenvolvimento, nutrido pelas clulas do gametfito feminino ao seu redor. O tegumento do vulo consiste de trs camadas celulares, uma das quais endurece e origina a casca da semente. Quando esta semente amadurece, o embrio em seu interior j apresenta primrdios de raiz, caule e oito folhas embrionrias, denominadas de cotildones. Nesse estgio, a semente desprende-se do estrbilo feminino e cai no solo, onde germinar.

Figura 5- Ciclo de vida das gimnospermas, tendo com modelo o pinheiro (gnero Pinus)

6

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

MDULO IProjeto Universidade para Todos

ANGIOSPERMASO androceu (do grego andros, homem, e oikos, Com a maior diversidade de espcies e maior distribuio na vegetao mundial, as Angiospermas (do grego angion = vaso, e sperma = semente) so caracterizadas pela presena de flores e frutos. Ao longo da histria evolutiva, as Angiospermas so um grupo de plantas com sementes que apresentam caractersticas peculiares: flores, frutos e caracterstica no seu ciclo de vida que so prprias do grupo. Acredita-se que as Angiospermas atuais so todas descendentes de um ancestral comum, possivelmente um antigo integrante das Gimnospermas. H duas grandes, as Monocotiledneas, com cerca de 90.000 espcies e as Eudicotiledneas, com pelo menos 200.000 espcies. As monocotiledneas incluem plantas como gramas, lrios, ris, orqudeas e palmeiras. Enquanto, as eudicotiledneas so mais diversificadas e incluem aproximadamente todas as rvores e arbustos que conhecemos, exceto pelas conferas estudas acima. Assim como as Pteridfitas e Gimnospermas, as Angiospermas tambm possuem o esporfito como fase duradoura, a planta em si. Os gametfitos reduzidos, assim como nas Gimnospermas, tambm se desenvolvem sobre o esporfito, s que agora em estruturas reprodutivas especializadas as flores. As flores exibem uma diversidade de formas, tamanhos, texturas. H ainda as que esto A diversidade de formas das flores permitiu mecanismos diversificados de polinizao. Provavelmente o grande sucesso das Angiospermas est ligado co-evoluo entre as flores e os polinizadores. Enquanto, nas Gimnospermas a polinizao ocorre apenas pelo vento, nas Angiospermas, alm da polinizao pelo vento (anemofilia) ou pela gua (hidrofilia), tem-se a polinizao feita pelos animais como insetos (entomofilia), aves principalmente os beija-flores (ornitofilia) e morcegos (quiropterofilia). H tambm muitas espcies hermafroditas, que possibilita a autofecundao. Contudo, h tambm muitas espcies vegetais que Verticilos externos protetores ou Verticilos Internos reprodutores ou desenvolveram mecanismo dificultam a autofecundao, como a formao de gros de plen e oosferas em pocas distintas, isso possibilita a fecundao cruzada, ou seja, entre flores diferentes, e normalmente, as plantas polinizadas por animais apresentam ptalas. agrupadas de diversas formas, formando verdadeiros buqus naturais, sendo denominados de inflorescncias. O eixo da inflorescncia, que a conecta com o caule denominado de pednculo, enquanto que os eixos das flores individuais de uma inflorescncia conhecido como pedicelo.. A flor uma estrutura especializada muitas possuem folhas frteis produtoras de esporngios e folhas estries, que no produzem esporos. Uma flor completa apresenta quatro conjuntos de folhas especializadas, cada um deles constituindo um verticilo. Os verticilos florais so:Figura 6. Diagrama floral de uma angiosperma.

casa) o conjunto e folhas frteis formadoras do gro de plen. Ele formado por unidades denominadas de estames. Cada estame consta de duas partes: Filete um filamento longo que fixa na base da flor; Antera uma dilatao na ponta do filete e onde so produzidos os gros de plen. O gineceu formado pela fuso de folhas modificadas, chamadas carpelos ou folhas carpelares. Essa estrutura que melhor define a flor. Ele apresenta uma poro basal dilatada, que corresponde ao ovrio (no interior do qual est os vulos) e uma poro alongada chamada de estilete une o ovrio ao estigma, poro apical do gineceu.

Clice spalas. Corola ptalas.

formado

Androceu - formado por por estames.

formada

de Gineceu - formado pela fuso de folhas carpelares.

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

7

BIOLOGIA

MDULO IProjeto Universidade para Todos

BIOLOGIA

Ciclo reprodutivo DAS ANGIOSPERMASNas anteras esto os esporngios, onde haver a formao de esporos por meiose. Cada esporo composto por clula haplide e envolto por revestimento rgido, inicia a formao do gametfito. Formam-se duas clulas: a vegetativa e a geradora. O conjunto formado por essas clulas protegidas pelo revestimento externo rgido o gro de plen, e este abriga o gametfito masculino imaturo. Nos carpelos, cada esporngio protegido por um tecido de revestimento chamado tegumento e o conjunto esporngio mais tegumento chamado de vulo. No esporngio feminino h formao por meiose de apenas um esporo haplide funcional, que se divide, dando origem ao gametfito feminino. Este formado por oito clulas, sendo que uma delas a oosfera e outras duas chamadas de ncleos polares.

Quando ocorre a fecundao, o gro de plen prendese ao estigma da flor. O estigma produz substncia viscosa que facilitam a aderncia do gro de plen. Quando o gro de plen umedecido pelo estigma comea a germinar formando o tubo polnico, que penetra no estilete em direo ao ovrio, onde est o vulo. O ncleo da clula vegetativa, do gro de plen, degenera e a clula geradora sofre diviso mittica, dando origem a dois ncleos espermticos. Estes so os gametas masculinos, e o tubo polnico o gametfito masculino maduro. Quando o tubo polnico atinge o vulo, um dos ncleos espermticos une-se oosfera, dando origem ao zigoto diplide e outro se funde com os dois ncleos polares, dando origem a um ncleo triplide (3n). Essa uma caracterstica exclusiva das Angiospermas, a dupla fecundao. O zigoto (2n) d origem ao embrio, que dar origem a outro indivduo diplide ( esporfito) e o ncleo triplide dar origem ao endosperma ou albmen, que a reserva nutritiva demais partes do vulo forma a semente. do embrio.O desenvolvimento do embrio, do endosperma e

Figura 7- Ciclo de vida das angiospermas

8

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

MDULO IProjeto Universidade para Todos

MORFOLOGIA VEGETALAssim como ns, as plantas tambm possuem rgos - raiz, caule, folha, flor, fruto e semente- e o ramo da botnica responsvel por estudar cada rgo, bem como suas particularidades a morfologia vegetal. Esses rgos so formados durante a germinao da semente devido diviso das clulas meristemticas apicais da raiz e do caule (figura 8). Observar a planta por dentro, ou seja, analisar a forma e funo anatmica de cada tecido entendendo como esses rgos so constitudos algo mais complexo, e que foge ao escopo dessa apostila. No entanto, necessrio compreender, mesmo que de forma sucinta, como uma semente pode torna-se uma frondosa rvore. O crescimento efetivado pela combinao de diviso e expanso celular, sendo os meristemas apicais da raiz e do caule responsveis por essa diviso. As clulasFigura 8. Estrutura geral de uma planta, mostrando a raiz e o caule em

do meristema que se mantm em contnua diviso so chamadas de iniciais. As clulas iniciais se dividem de tal forma, que uma das clulas irms permanece no meristema como inicial, enquanto a outra se torna uma nova clula do corpo ou derivada. Essas clulas derivadas, por sua vez vo dividir-se prximo aos meristemas antes de ocorre a diferenciao, processo pelo qual as clulas que antes eram idnticas tornam-se diferentes, formando assim os tecidos. Essa organizao dos processos de diviso responsvel pelo crescimento contnuo das plantas, que de certa forma imprescindvel para a interao plantaambiente, favorecendo o crescimento de ramos foliares em direo luz, o alongamento das razes na busca a gua e nutrientes,formao das flores como atrativo para a polinizao e produo de frutos e sementes para a disperso. Dessa forma, para entendermos a diversidade e as particularidades da morfologia desses rgos vamos estud-los separadamente. A formao do embrio essencialmente a mesma para todas as angiospermas, comeando o processo com sucessivas divises do zigoto no interior do saco embrionrio do vulo ( ver ciclo de vida das angiospermas).. Em todos os estdios de formao, o embrio recebe um fluxo contnuo de nutrientes da planta-me aos tecidos do vulo, isso permite um acmulo de reservas nutricionais no endosperma, formando os cotildones. Nas extremidades opostas do eixo do embrio esto o meristema apical do caule e da raiz, responsvel pelas divises celulares e o crescimento do embrio. O sistema caulinar embrionrio pode ser dividido em duas partes, sendo uma constituda pelo eixo caulinar denominado de epictilo, com uma ou mais folhas e o meristema apical acima (epi-) dos cotildones.E a outra com o eixo caulinar abaixo (hypo-) dos cotildones sendo conhecido como hipoctilo ( Figura 9). Na extremidade inferior do hipoctilo pode ocorrer uma raiz embrionria ou radcula, com caractersticas tpicas de raiz. A forma como o GERMINAO DA SEMENTE: do embrio a planta adultadesenvolvimento primrio. Note que todas as partes da raiz e do caule so derivados da diviso celular do meristema apical da raiz e do caule. Adaptado de Simpson Michael ( livro Plant Sytemtics, 2006).

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

9

BIOLOGIA

MDULO IProjeto Universidade para Todos

BIOLOGIA

sistema caulinar emerge na semente durante a germinao varia com a espcie, sendo conhecidos dois tipos de germinao: a epgea, na qual os cotildones so elevados acima do solo (Fig. 9a), e a hipgea na qual os cotildones permanecem abaixo do solo (Fig. (9b). No caso o milho o coleptilo empurrado at a superfcie do solo, onde aparece as primeiras folhas. No decorre da germinao as reservas nutricionais so digeridas e os produtos realocados para o desenvolvimento e estabelecimento da nova planta, que agora apresenta seus rgos definidos: raiz, caule e folhas(rgos vegetativos) flor, frutos e novas sementes ( rgos reprodutivos).

Figura 9. A- Germinao da semente de feijo (Phaseolus vulgaris) do tipo epgea.B- Germinao da semente de milho (Zea mays) do tipo hipgea. Adaptado de Raven, Biologia Vegetal (2007).

Raiz As razes, normalmente, tm como funo a fixao e absoro de sais minerais. So rgos subterrneos, aclorofilados, com ramificaes, e originados na radcula do embrio. No possuem gemas e, portanto no possuem ns e entrens. Algumas so capazes de armazenar reservas nutritivas (cenoura, nabo, beterraba, rabanete, mandioca, batata-doce etc.). H dois tipos de sistemas radiculares: sistema axial (ou pivotante), com uma raiz principal, comum a muitas plantas eudicotiledneas (cenoura, alface); e sistema fasciculado, que no possui raiz principal, formando um emaranhado de razes, comum nas monocotiledneas (cebolinha e milho). Na estrutura tpica da raiz podem-se reconhecidas as seguintes regies quando se olha do pice para a base: Zona meristemtica fica protegida por uma camada de clulas, a coifa, que protege a parte mais sensvel da raiz onde se do as divises celulares. Zona de alongamento ou distenso, onde as clulas recm-divididas aumentam de tamanho e empurram a ponta da raiz solo adentro. Zona de maturao, onde os tecidos da raiz se diferenciam e onde se localizam os plos absorventes. Zona de ramificaes. A regio entre a raiz e o caule a

zona de transio, o colo. As razes de muitas plantas eudicotiledneas apresentam especializaes que as permite classific-las em diferentes tipos: (figura 9) Razes-escoras (ou raiz suporte) so razes que se desenvolvem a partir de certas regies do caule, e tem como funo aumentar a sustentao da planta em solos pouco firmes. Ex: milho Razes respiratrias (ou pneumatforos) so razes projetadas para fora do solo e so adaptadas a realizao de trocas gasosas em ambiente pouco oxigenado, como os dos manguezais. Ex: espcies do gnero Avicennia (mangue-siriba ou mangue-preto). Razes areas crescem expostas ao ar e apresentam um revestimento chamado de velame, que uma epiderme multiestratificada capaz de absorver a umidade do ar. Ex: orqudeas. Razes sugadoras apresenta uma estrutura denominada de haustrio, responsvel fixao e extrao de alimentos (seiva elaborada) da planta hospedeira. Ex: cip-chumbo (Cuscuta sp.). Razes tabulares- atingem grande desenvolvimento e apresentam o aspecto de tbuas perpendiculares ao solo, dando a planta maior estabilidade.

10

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

MDULO IProjeto Universidade para Todos

Figura 9. A- Raiz pivotante. B- Razes adventcias. C- raiz suporte. D- Razes sugadoras, com os haustrios. E- Raiz tuberosa da espcie Raphanus sativus. F- Raiz tabular da espcie Ficus rubiginosa. G. H- Razes respiratrias, tambm denominadas de pneumatforos da espcie Avicena germinans, tpica de mangue. Adaptado de Simpson Michael ( livro Plant Sytemtics, 2006)

Caule O caule reconhecido como a parte area do vegetal e que sustenta as folhas, flores e frutos. Tem as funes de transportar, sustentao, armazenamento de reservas nutritivas e de reproduo vegetativa (assexuada). Os caules so constitudos por uma regio apical ou meristemtica, responsvel pelo seu desenvolvimento, a regio dos ns, onde se desenvolvem as folhas lateralmente, e a regio entre os ns, sem folhas, denominadas entrens. Assim como as razes, os caules tambm podem ser classificados em trs tipos bsicos: subterrneos, areos ou aquticos. Os representantes mais conhecidos dos caules areos so: troncos, estipes, colmos e hastes. H ainda os caules volveis, que so relativamente finos e longos, sendo denominados de volveis trepadores e rastejantes. Os caules subterrneos so responsveis pelo armazenamento de reservas nutritivas para a planta, especialmente amido, sendo muito utilizado pelo homem na alimentao, por exemplo: os rizomas, que crescem geralmente horizontal ao solo, emitindo brotos areos foliares e florferos, assim como razes, como no caso das bananeiras; os tubrculos que caracterizam-se por ser um caule que armazena grande quantidade de reserva nutritiva como o amido, tendo com principal exemplo a batata-inglesa; e por fim os bulbos que so formados por um eixo cnico que constitui o prato (caule), dotado de gema e rodeado por catafilos,que so folhas reduzidas como exemplo de bulbo temos o alho, onde os dentes so denominados de bulbilho, e a cebola, sendo a parte comestvel folhas modificadas, denominadas de catafilos suculentos.

Existem outras adaptaes dos caules, como as gavinhas, que se enrolam ajudando a prender plantas trepadeiras, por exemplo, chuchu e maracuj; os claddios, que so caules verdes desprovidos de folhas, suculentos e que armazenam gua, um exemplo comum so os cactos e os espinhos que so formaes pontiagudas originadas a partir do caule, por exemplo, os espinhos a laranjeira. Folha A folha geralmente um rgo laminar formado por tecido clorofilado, normalmente com uma nervura principal e nervuras secundrias, que so os locais com feixes de xilema e floema, por onde ocorrem as trocas gasosas com o meio (fotossntese, respirao, transpirao). A folha o rgo que apresenta a maior diversidade de formas, sendo isto um reflexo das adaptaes aos diferentes tipos de ambiente em elas vivem. Na folha podem-se identificar trs partes bsicas: Limbo a poro laminar da folha Pecolo uma haste cilndrica que prende o limbo ao caule. Bainha uma dilatao do pecolo que insere no ramo. Algumas folhas apresentam, na base do pecolo, um par de projees filamentosas ou laminares, denominadas de estpulas. Os diferentes tipos de limbo e de estrutura foliares permite diferenciar as folhas das monocotiledneas, que apresentam um limo no-dividido, sendo por isso denominado de folhas simples. Enquanto, algumas dicotiledneas basais e eudicotiledneas podem ser simples ou compostas. Nas

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

11

BIOLOGIA

MDULO IProjeto Universidade para Todos

BIOLOGIA

folhas compostas, o limbo dividido em fololos; estes se renem para formar um pecolo comum, que liga a folha ao n caulinar. As variaes na estrutura das folhas so influenciadas principalmente pelo habitat, podendo at mesmo ser caracterizada de acordo como o meio na qual est inserida. As plantas que requerem ambientes que no seja nem seco, nem muito mido so conhecidas como mesfitas. Enquanto, as que requerem um grande suprimento de gua ou crescem parcial ou completamente submersas so denominadas de hidrfitas, e por fim, h as plantas que sobrevivem em habitats ridos e semi-ridos so caracterizadas como xerfitas. Apesar das diferenas nas formas em combinao com os tipos ecolgicos, as folhas so especializadas como rgo fotossinttico. Alm de ser um dos principais rgos responsvel pela fotossntese em muitas plantas, as folhas adaptaram

a outras funes, como defesa contra herbvoros, fixao em superfcies, atrao de polinizadores e nutrio. Nos cactos, as folhas foram transformadas em espinhos para diminuir a superfcie de contato e evitar a perda de gua, e em algumas trepadeiras as folhas ou partes delas so transformadas em gavinhas, que permite a fixao da planta no suporte. As folhas tambm podem desempenhar o papel de razes na absoro de nutrientes, como o caso de algumas bromlias, em que as folhas absorvem gua e minerais, e algumas plantas carnvoras, onde as folhas ou parte delas so transformadas em armadilhas para capturar insetos que so animais capturados so digeridos por clulas especializadas das folhas. Existem tambm as brcteas, que so folhas modificadas, geralmente coloridas, encontradas nas bases do receptculo floral, exercendo o papel de atrao para polinizadores.

Figura 10. A- Gavinha da espcie Lathyrus vestitus. B- Folhas modificadas em espinhos endurecidos de um cacto. C- Brcteas do gnero Bougainvillea. D- Folhas insetvoras da espcie Dionaea muscipula.

FISIOLOGIA VEGETAL: entendendo como as plantas funcionam Respirao e Fotossntese: faces de uma mesma moeda No tpico acima foi apresentado a diversidade de formas das folhas. Mas, agora vamos entrar no mundo celular e conhecer os orgnulos envolvidos na fotossntese (cloroplasto, mitocndrias) e as etapas bioqumicas desse processo que movimenta a vida no planeta Terra A fotossntese (cloroplastos) e a respirao (mitocndrias) so duas atividades metablicas distintas, mas muito relacionadas. Enquanto na fotossntese a energia luminosa transformada em energia qumica, havendo, portanto a produo de energia na forma de ATP na respirao , h um consumo da energia qumica armazenada para o

desempenho de outras funes metablicas. Na fotossntese, o gs carbnico (CO2) ligado gua, formando os acares e absorvendo energia luminosa do sol. Assim, o acar formado uma forma de armazenar energia qumica. Na respirao, essa energia qumica utilizada na sua oxidao, consumindo oxignio e regenerando gs carbnico e gua um ciclo energtico do qual ns fazemos parte, chamado ciclo do carbono.

FOTOSSNTESE o processo de converso da energia luminosa em energia qumica, ele consiste basicamente na produo de substncias orgnicas (carboidratos) a partir de dixido de carbono (CO2), gua (H2O) e energia luminosa.

12

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

MDULO IProjeto Universidade para Todos

Veja a equao: 12 H20 + 6 CO2 C6H12O6 + 6 H20 +6 O2

Luz: conceitos bsicosA luz corresponde a uma pequena frao do espectro eletromagntico que conseguimos observar, pois isso corresponde ao comprimento de onda do espectro que sensibiliza os nossos pigmentos visuais. Como toda onda eletromagntica, a luz tem um comportamento duplo, hora assumindo propriedades ondulatrias, hora assumindo a propriedade de partculas. As unidades ou pacotes de energia da luz so denominados de ftons. A energia do fton inversamente proporcional ao comprimento de onda. Assim ftons com energia elevada possuem comprimentos de onda muito curtos, tais como os presentes nos raios UV-B, que so extremantes prejudiciais aos seres vivos, pois atingem molculas orgnicas das clulas, e arrancam eltrons de sua estrutura. Enquanto, os ftons de comprimento de onda mais longos, na faixa do infravermelho, tm um baixo nvel energtico, assim podem excitar as eltrons entre os orbitais eletrnicos das molculas promovendo reaes qumicas ( reaes fotoqumicas) e conseqentemente reaes bioqumicas.

As plantas verdes no so os nicos organismos capacitados a realizar fotossntese. Organismos procariontes e eucariontes unicelulares e coloniais so tambm capazes de fixar carbono pela via fotossinttica. Vrias algas tais como as diatomceas (Chrysophyta), algas verdes (Chlrophyta), algas marrons (Chryptophyta), euglenas (Euglenophyta) podem realizar a fotossntese. Mais da metade da produo anual global de carbono da biosfera terrestre devida a estes microorganismos fotossintetizantes. Alm disto, outros microorganismos procariontes tais como as cianobactrias e vrias famlias de bactrias, tais como as bactrias sulfurosas purpreas, podem tambm realizar a fotossntese. As cianobactrias so encontradas praticamente em todos os ambientes aquticos principalmente na regio tropical. Elas so talvez os organismos mais auto-suficientes que se conhece, pois alm de fixar o CO2 so tambm capazes de fixar o nitrognio atmosfrico. Microcystis aeruginosa um importante representante deste grupo, que ocorre em muito lagos rico em nutrientes na regio tropical A fotossntese ocorre em todos os organismos que possuem clorofila. A clorofila um pigmento verde que absorve luz com maior eficincia nos comprimentos de onda correspondentes ao azul e ao vermelho, utilizando-os para a fotossntese. Os comprimentos de onda correspondente a luz verde, praticamente no so utilizados, sendo refletidos. Vale ressaltar que a clorofila verde exatamente porque reflete essa cor. Existem vrios tipos de clorofila, sendo que as principais so: Clorofila a ocorre em todos os organismos fotossintetizantes, fotossintetizantes, com pois exceo estas das o bactrias pigmento possuem

Fotofosforilao e produo de ATPO processo de fotossntese pode ser dividido em trs etapas: A etapa fotoqumica, dependente da energia luminosa para a produo de NADPH e ATP na cadeia transportadora de eltrons; etapa difusiva responsvel pela entrada de CO2 nas folhas atravs dos estmatos; e bioqumica que responsvel pela fixao de CO2 pelas ao de enzimas coma a rubisco e a utilizao do ATP e NADPH na formao dos carboidratos (sacarose). A fotofosforilao o processo que envolve a produo de ATP utilizando a energia proveniente da luz. Na fase clara ou fotoqumica caracterizada pela absoro de luz pelas clorofilas, fotlise da gua e sntese de adenosina trifosfato (ATP). Esta etapa ocorre nas partes clorofiladas dos cloroplastos que so as lamelas e os grana.

bacterioclorofila, que absorve comprimentos de onda correspondentes ao infravermelho; Clorofila b ocorre em todas as plantas terrestres e nas algas verdes; Clorofila c ocorre nas algas pardas e nas diatomceas; Clorofila d - ocorre nas algas vermelhas. Alm das clorofilas, existem outros pigmentos envolvidos na absoro de luz durante a fotossntese. Entre estes esto os carotenos, as xantofilas e as ficobilinas.Para entender como esses pigmentos absorvem a luz vinda do sol necessrio entender o que vem a ser Luz.

Fotlise da guaSob a ao da luz, a gua decomposta liberando oxignio (O2) e hidrognio (H+). O oxignio liberado para o meio ambiente como um subproduto da fotossntese e o hidrognio captado por uma substncia aceptora de prtons, o NADP (nicotinamida-adenina-dinucleotdeo- fosfato). Forma-se, assim, o NADP reduzido, representado pela sigla NADPH2. Esta sntese chamada de fotofosforilao acclica.

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

13

BIOLOGIA

MDULO IProjeto Universidade para Todos

BIOLOGIA

Absoro de luz e sntese de ATPA captao de luz pelas plantas ocorre devido a presena de uma famlia de protenas denominadas de LHCI e LHCII, que funcionam como verdadeiras antenas na captao e transferncia dessa energia aos centros de reaes, formados por clorofila especiais denominadas de P680 e P700, ou fotossitema II (PSII) e fotossistemaI (PSI) respectivamente. O fotossistema I absorve preferencialmente a luz na faixa do vermelho com comprimento de onda de 680 nm. Enquanto o fotossistema II absorve a luz na faixa do vermelho-distante com o comprimento de onda de 780nm.

Na sequncia de pigmentos ( carotenides, clorofila b e clorofila a) a energia transferida, sendo que a clorofila em seu estado de menor energia, absorve os ftons e faz uma transio para o estado mais energtico ou excitado(figura 11). A distribuio dos eltrons na molcula excitada de certa forma diferente da distribuio da molcula no seu estado base, pois quando excitada a clorofila extremamente instvel e rapidamente libera parte da sua energia para o meio na forma de calor e a outra parte transfere para o centro de reao (PSII ou PSI). Os dois fotossistemas esto ligados a cadeia transportadora de eltrons, onde as reaes de qumicas de oxidao e reduo levam ao armazenamento de energia na forma de ATP e NADPH (Figura 12).

Figura 11- Canalizao da excitao do sistema de antena em direo ao centro de reao.Fonte:Taiz e Zeiger (livro Fisiologia Vegetal,2004)

Os ftons que saram do complexo antena excitam os centros de reao (P680 para o PSII e o P700 para o PSI) e ejetam eltrons. O eltron passa, ento por uma srie de carreadores, e eventualmente, reduz o P700 ( para os eltrons vindos do PSII) ou NADP+ (para os eltrons vindos do PSI). Assim, todos os processos qumicos que perfazem as reaes luminosas da fotossntese so realizados por 4 principais complexos proticos: fotossistema II, o complexo citocromo b6f , fotossistema I e ATPsintase (Figura 12).Esses complexos esto inseridos na membrana dos tilacides para funcionar da seguinte forma: O fotossistema II oxida a gua a O2 no lume do tilacide e durante esse processo libera tambm prtons (H ).+

os prtons para o lume e transferindo os eltrons para a plastocianina e posteriormente para a PSI O fotossistema I (PSI) reduz o NADP+ a NADPH no estroma pela ao da ferrodoxina (Fd) e da flavoprotena ferredoxina-NADP redutuase (FNR). A sntese de ATP ocorre pela passagem de prtons (H+) atravs da membrana do tilacides. Os prtons se deslocam do estroma para dentro do tilacide, onde se acumulam. Com o excesso de H+ no interior dos tilacides h uma difuso para o estroma. Essa sada feita por um motor molecular que o complexo ATP-sintetase, que girar como a passagem dos ons H+, levando a produo de ATP .

O citocromo b6f atua com um ponto de triagem, ejetando

14

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

MDULO IProjeto Universidade para Todos

Figura 12- Transferncia e eltrons e prtons na membrana o tilacide feita por quatro complexos proticos. A gua oxidada e os prtons (H+) so liberados no lume pelo PSII. O PSI reduz o NADP+ a NADPH no estroma, por meio da ferredoxina (Fd) e da flavoprotena ferredoxina-NADPredutase (FNR).Os prtons so tambm transportados para o lume pelo complexo citocromo b6f e contribuem para o gradiente eletroqumico.Tais prtons necessitam, ento difundir-se at a enzima ATPsintase, onde sua difuso atravs do gradiente de potencial eletroqumico ser utilizada para sintetizar ATP no estroma.A plastoquinona reduzida(PQH2) e a plastocianina transferem eltrons para o citocromo b6f e para o PSI, respectivamente. As linhas tracejadas representam a transferncia de eltrons e a linha contnua representam o movimento de prtons. Fonte: Taiz e Zeiger (Livro Fisiologia Vegetal, 2004)

Ciclo das pentoses: ciclo de Calvin-BensonA etapa bioqumica da fotossntese constituda pelas reaes enzimticas de fixao de CO2 e sntese de acares (representados pela sacarose). Essa etapa movida pelo ATP e pelo poder redutor gerados durante o processo fotoqumico, na cadeia transportadora de eltrons, estudada acima. O ciclo de Calvin-Benson pode ser dividido em trs fases: a carboxilativa, a redutiva e a regenerativa. 1. Fase carboxilativa Compreende a reao catalisada pela enzima Ribulose-1,5-bisfosfato, conhecida como rubisco. Cada molcula de CO2 fixada pela rubisco d origem a duas molculas de 3-fosfoglicerato (3PGA). Cada molcula de 3-fosfoglicerato corresponde a uma volta no ciclo de Calvin! 2. Fase redutiva O 3PGA convertido a gliceraldedo-3-fosfato (3 PGald) atravs de duas reaes que utilizam o ATP e o NADPH produzidos na etapa fotoqumica da fotossntese. O 3 PGald o primeiro carboidrato gerado no ciclo. 3. Fase regenerativa ocorre a partir da formao do gliceraldedo-3-fosfato (3 PGald). Esse monossacrdeo reversivelmente convertido em Diidroxiacetona-fosfato (DHAP) atravs da enzima triose-fosfato isomerase. Os dois acares fosfato, contendo trs carbonos, so denominados trioses-fosfato (triose-P). Uma srie de reaes enzimticas interconvertem acares-fosfato de trs, quatro, cinco seis e sete tomos de carbono, e regeneram a molcula receptora primria de CO2, a ribulose-1,5-bisfosfato.

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

15

BIOLOGIA

MDULO IProjeto Universidade para Todos

BIOLOGIAFigura 13- Ciclo de Calvin operando nas trs fases: (1) carboxilao, em que o CO2 covalentemente ligado a um esqueleto de carbono, (2) reduo, onde o carboidrato formado com gasto de ATP e dos equivalentes redutores na forma de NADPH, e (3) regenerao, etapa na qual o aceptor de CO2 ribulose-1,5-bisfosfato reconstitudo. Fonte: Taiz e Zeiger (livro de Fisiologia Vegetal, 2004).

HORMNIOS VEGETAISOs hormnios vegetais so substncias orgnicas, que atuam no crescimento e no desenvolvimento das plantas. Entende-se por crescimento o aumento em volume do vegetal decorrente das diversas multiplicaes celulares, enquanto o desenvolvimento implica aquisio de novas estruturas que capacitam o vegetal a desempenhar um conjunto de atividades que lhe proporcione a sobrevivncia e perpetuao. Os principais fitormnios so as Auxinas, Giberilinas, Citocininas, cido Abscsico e Etileno. Eles apresentam efeitos diversos, dependendo do local onde atuam, do estgio de desenvolvimento do rgo e de sua concentrao.

AuxinasA principal auxina o cido indolactico (AIA). Ele produzido por clulas meristemticas a partir do aminocido Triptfano nos seguintes locais: Gema apical do caule e da raiz; Folhas jovens; Frutos; Semente em desenvolvimento. O AIA sintetizado principalmente na gema apical do caule e transportado de modo polar para a raiz, onde promover o alongamento celular e conseqentemente o crescimento celular. A ao da AIA em rgos vegetais De um modo geral a auxina promove o crescimento por alongamento, sobretudo por aumentar a capacidade

16

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

MDULO IProjeto Universidade para Todos

de extenso da parede celular, este crescimento da raiz e do caule depende da concentrao do hormnio, pois uma concentrao muito elevada inibe o crescimento celular e, portanto, o crescimento dos rgos. Raiz e caule As razes so geralmente muito mais sensvel ao da AIA do que os caules. Isso significa que a concentrao de AIA exigida pelas razes inferior que a concentrao de AIA exigida pelos caules. Por isso, concentraes timas para as razes, no provocam o crescimento dos caules, por falta de AIA. Em contrapartida, concentrao tima de AIA para o caule inibe fortemente o crescimento das razes. Dominncia apical O AIA produzido pelo broto apical inibe o desenvolvimento dos brotos laterais; porm quando retirado o broto apical(poda), cessa a inibio e os brotos laterais despertam e comeam a crescer formando ramos, folhas ou flores. Folhas O AIA controla a permanncia da folha no caule ou sua queda (absciso) de um modo geral quando a concentrao de AIA for maior que no caule, a folha permanece unida ao caule . Quando a concentrao de AIA na folha ficar menor do que no caule, a folha se destaca e cai. Frutos Neste caso, como ocorre com a folha, o AIA controla a permanncia ou queda dos frutos (absciso). As auxinas quando aplicadas artificialmente nos frutos e folhas evitam sua queda. Estacas So caules cortados dos vegetais os quais plantados so capazes de originar novas plantas. Quando se aplica auxina na base de estacas, obtemos um enraizamento muito mais rpido. Flores A aplicao artificial de auxinas em flores no fecundadas capaz de provocar a partenocarpia isto , o desenvolvimento do ovrio e conseqentemente obteno de frutos desprovidos de sementes.

GIBERELINAS As giberelinas induzem um marcante alongamento de entrens em alguns tipos de plantas, como em espcies ans ou em rosetas e gramneas. Outros efeitos fisiolgicos da giberelinas incluem alteraes no desenvolvimento e na sexualidade da flor e na promoo do estabelecimento e crescimento do fruto e da germinao de sementes. As giberilinas, juntamente com a auxina, estimulam o crescimento de frutos partenocrpicos e com a citocinina estimula a germinao da semente. CITOCININAS As citocininas so sintetizadas: Em razes; Nos embries em desenvolvimento; Em Folhas jovens. As citocininas participam na regulao de muitos processos do vegetal, incluindo a diviso celular, a morfognese da parte area e das razes, a maturao do cloroplasto, o alongamento celular e a senescncia. CIDO ABSCSICO cido abscsico sintetizado em quase todas as clulas que possuem plastdios e transportado tanto pelo xilema quanto pelo floema. considerado um fitormnio inibidor, do crescimento e do desenvolvimento, induzindo: A dormncia de gemas e de sementes; A absciso de folhas, flores e frutos; A senescncia de folhas, flores e frutos; O fechamento dos estmatos. Etileno O etileno formado em muitos rgos dos vegetais superiores. Tecidos senescentes e frutos em amadurecimento produzem mais etileno que tecidos jovens ou maduros. O precursor do etileno in vivo o aminocido metionina. O etileno regula o amadurecimento de frutos e outros processos associados com senescncia de flores e folhas, abscisso de flores, frutos, desenvolvimento de plos radiculares e o crescimento de plntulas. Prticas agrcolas decorrentes dos conhecimentos sobre a ao do etileno. Pulverizao do fitormnio durante a colheita; Desfolhante;

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

17

BIOLOGIA

MDULO IProjeto Universidade para Todos

BIOLOGIA

Indutor de florao; Conservao de frutos para longas viagens: vegetais mantidos em ambientes frios e ricos em CO2 tm o seu processo de maturao retardado; tais condies inibem a produo do fitormnio.

QUESTES DOS VESTIBULARES SOBRE BOTNICA01. (UESC-2009) Pretendendo observar a sequncia gradativa do crescimento das plantas, dirigimos nossa ateno sobre a planta no momento exato em que ela se desenvolve da semente. Nessa poca, podemos reconhecer fcil e nitidamente as partes que lhe pertencem. No vamos considerar agora os invlucros que ela deixa na terra. Em muitos casos, assim que a raiz se firma na terra, a planta leva luz os primeiros rgos superiores, j existentes anteriormente, sob o invlucro das sementes (GOETHE, 1996, p. 11-12)

REFERNCIASAMABIS, Jos Mariano; MARTHO, Gilberto Rodrigues; MIZUGUCHI, Yoshito. Biologia. So Paulo: Moderna, 2001. v. 2 CECCANTINI, Gregrio; MENDONA, Fabola Bovo. Biologia: Botnica. Mdulo 6 acesso 05/10/2010. ILVA JUNIOR, Cesar da; SASSON, Sezar. Biologia. So Paulo: Saraiva. 1995. v. 2. RAVEN, Peter H.; EVERT, Ray Franklin; CURTIS, Helena. Biologia vegetal. 2a. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1976. 724p. RAVEN, P H.; JOHNSON, G. Biology. 6ed. McGraw Hill: . Nova Iorque, 2002. SANTOS, Dborah Yara Alves Cursino; CECCANTINI, Gregrio. PROPOSTAS PARA O ENSINO DE BOTNICA: manual do curso para atualizao de professores do ensino fundamental e mdio. Universidade de So Paulo, Fundo de Cultura e Exteno: Instituto de Biocincias da Universidade de So Paulo, Departamento de Botnica, 47p.: il. (Projeto de Cultura e Extenso), 2004. SIMPSON, Michael, G. Plant Systematics. Library of Congress Cataloging-in-Publication Data. Printed in Canada,2006. 603 p. TAIZ , Lincoln; ZEIGER, Eduardo. Fisiologia Vegetal. 3ed. Porto Alegre:Artmed, 2004, 719p. UZUNIAN, Armnio; BIRNER, Ernesto. Biologia 2. 2a. ed. So Paulo: Harbra, 2002. VIDAL, Waldomiro, Nunes; VIDAL, Maria Rosaria Rodrigues. Botnica- organografia: quadros sinticos ilustrados e fanergamos. 3ed. Viosa, MG: Universidade Federal de Viosa, Imprensa Univ.. 1998. 114p.

A partir de anlises, com base nas informaes includas no texto e nas ilustraes, pode-se inferir: 01) As ilustraes referem-se a processos que estabelecem a fase gametoftica no ciclo biolgico da planta. 02) A ocorrncia da fotossntese desde o incio da germinao garante a disponibilidade da biomassa exigida no desencadeamento do processo. 03) Estratgias coevolutivas, principalmente interaes entre insetos e plantas, contriburam para a maior expanso e diversificao das gimnospermas no grupo das fanergamas 04) As ilustraes que representam sequenciadamente o processo sugerem a preservao dos cotildones como componente permanente da futura planta. 05) Os movimentos de tropismos evoluram em funo da vocao autotrfica e condio sedentria das plantas 02.(UESC-2009) Esses primeiros rgos so

conhecidos pelo nome de cotildones chamados tambm de gros, pevides ou folhas de sementes, indicando com

18

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

MDULO IProjeto Universidade para Todos

esses nomes diferentes formas. Muitas vezes esses rgos tm aparncia disforme, como se estivessem cheios de uma matria grosseira e bastante distendidos, tanto na espessura como na largura. Seus recipientes so pouco visveis e no podem ser distinguidos da substncia geral. Em muitas plantas, eles se aproximam da forma das folhas. luz da Biologia atual, a interpretao do texto, escrito com base em conhecimentos do sculo XVIII, exige a compreenso de que: 01) As reservas nutritivas em sementes de plantas monocotiledneas esto localizadas caracteristicamente em um nico e bem desenvolvido cotildone. 02) As formaes cotiledonares so estruturas anexas, derivadas da flor, no sendo produto do desenvolvimento preliminar do zigoto. 03) A matria grosseira que est includa nos cotildones habitualmente uma reserva celulsica que pode ser utilizada na construo das estruturas de sustentao da planta. 04) A desidratao da semente, preservando a reserva orgnica da decomposio bacteriana, condiciona a sua germinao, que dependente de gua, a um ambiente propcio ao desenvolvimento do embrio e da jovem planta. 05) Os cotildones, no processo de evoluo das plantas, se estabeleceram com diversas funes entre as quais a funo ecolgica de proporcionar alimento para o homem. 03. (UESB -2010) As clulas vegetais realizam processos bioqumicos para obteno de energia essenciais para sua sobrevivncia e seu desenvolvimento. De acordo com os conhecimentos acerca desses processos bioqumicos, correto afirmar: 01) A passagem de eltrons atravs da cadeia transportadora, o acmulo de prtons no interior do tilacoide e o conseqente direcionamento de prtons atravs da ATP-sintase possibilitam a formao de ATP no processo de fotossntese. 02) A respirao celular caracteriza-se pela combinao de molculas de oxignio e gua para produo de glicose. 03) O gs carbnico liberado pelas plantas, ao realizarem fotossntese, aproveitado em uma das etapas do Ciclo de Krebs, no processo de respirao. 04) As reaes de luz da fotossntese caracterizam-se pela produo de ATP e NADH acoplados oxidao de H2O a CO2 . 05) O ciclo das pentoses responsvel pela produo de glicdios a partir de CO2 e H2O, durante o processo de respirao celular em vegetais.

04. (UESB -2010) O surgimento da fotossntese aerbica considerado um marco na histria de vida na Terra e isso se deve, principalmente, a: 01) Esse processo metablico ter possibilitado s primeiras clulas, eucariticas, a obteno de alimento e energia diretamente do ambiente em que se encontravam. 02) Possibilidade de converso de molculas orgnicas pr-formadas a molculas de ATP as quais seriam utilizadas , como fonte de energia para outras reaes metablicas. 03) Possibilidade de realizao de reaes de gliclise anaerbica que apresentam rendimento energtico superior em relao s reaes metablicas at ento existentes. 04) Liberao de dixido de carbono responsvel pelo aquecimento gradual da superfcie terrestre, o que possibilitou a biodiversidade hoje existente. 05) Alterao progressiva da atmosfera terrestre devido liberao do gs oxignio pela ao dos organismos fotossintetizantes. 05. (UEFS-2009) A restrio das brifitas a ambientes midos tambm esta ligada ao fato de elas dependerem da gua para a reproduo sexuada, pois seus gametas masculinos, chamados anterozides, so flagelados, deslocando-se apenas em meio liquido. Ao atingir o gameta feminino, chamado oosfera, forma ao zigoto, que e imvel. (LOPES, 2008. p. 444). Em relao a adaptao dos grupos vegetais ao ambiente terrestre ao longo de sua historia evolutiva, pode-se considerar: a) As brifitas, apesar da presena de algumas limitaes, desenvolveram densas florestas no ambiente terrestre anteriormente ao advento do grupo das pteridfitas. b) A soluo desenvolvida pelas pteridfitas para resolver as limitaes, em relao a reproduo sexuada, consistiu no desenvolvimento de estruturas especificas para a fecundao, como, por exemplo, os estrbilos. c) A etapa do ciclo de vida das brifitas que apresenta a produo de gametas e considerada transitria devido as limitaes reprodutivas presentes nesse grupo vegetal. d) O zigoto formado no grupo das fanergamas este sempre acompanhado de uma estrutura de proteo e disperso do embrio denominada de fruto. e) A ausncia de vasos condutores nas brifitas tambm e considerada como um dos fatores limitantes na adaptao ao ambiente terrestre devido a pouca eficincia desse

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

19

BIOLOGIA

MDULO IProjeto Universidade para Todos

BIOLOGIA

grupo na captao e transporte de gua em solos onde o lenol fretico e mais profundo. 06. (UFBA- 2007) Com base nas relaes entre plantas e animais insetos, aves e mamferos. Justifique a grande expanso das plantas com flores em relao aos demais grupos vegetais. 07. (UESB -2010) Dados parciais do Atlas dos Remanescentes Florestais da Mata Atlntica revelam que a Mata Atlntica perdeu 20857 hectares de sua cobertura vegetal, durante os anos de 2008 a 2010, o que equivale metade da rea do municpio de Curitiba (PR). Esses dados foram divulgados em 27 de maio pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) durante evento em comemorao ao dia nacional deste bioma. (MATA ATLNTICA..., 2010). Analise as alternativas a seguir, relacionadas perda da cobertura vegetal da Mata Atlntica e os consequentes danos ambientais ocasionados, identificando-as como verdadeiras (V) ou falsas (F). ( ) A Mata Atlntica remanescente sofreu um intenso processo de fragmentao que acarreta a reduo da composio da flora e fauna desse bioma. ( ) A ocupao urbana, apesar de prejudicial ao meio ambiente, teve pequena influncia sobre a reduo da cobertura vegetal que compe a Mata Atlntica. ( ) A formao de fragmentos florestais leva recuperao desse bioma, uma vez que influencia a ocorrncia de processos naturais, tais como sequestro de carbono. ( ) A reduo das reas florestais compromete a reproduo de espcies vegetais e animais, devido a mudanas que ocorrem na interao entre esses organismos. A alternativa que indica a sequncia correta, de cima para baixo, a 01) F V V F 02) V V F F 03) F V F V 04) V F F V 05) V F V F 08. (UESC- 2007) Anlise da estrutura e fisiologia da folha evidencia aspectos que contribuem para a sua eficincia fotossinttica, entre os quais se pode reconhecer: 01) A folha, realizando a transpirao, proporciona a ascenso da seiva mineral, diminuindo a perda de gua pela planta.

02) A elevada permeabilidade do revestimento epidrmico, controlando o intercmbio de gases no processo. 03) A localizao predominante dos estmatos na superfcie superior da epiderme foliar, permitindo maior captao de energia e proporcionando maior eficincia na fotossntese. 04) A utilizao, na construo da biomassa, de toda a energia incidente na folha. 05) A organizao do tecido clorofiliano adaptado a condies variveis de luminosidade, estabelecendo, na folha, uma ampla superfcie relativa. 09. (UEFS-2010) O modo como ocorreu a evoluo dos processos sexuados e dos ciclos de vida nas plantas foi de fundamental importncia para a conquista do ambiente terrestre. Pode-se considerar como um desses fatores evolutivos na formao do grupo vegetal: a) A alternncia de geraes entre uma fase sexuada e uma outra fase assexuada, ao longo do ciclo de vida. b) A presena, a partir das pteridfitas, de uma fase esporoftica mais desenvolvida e nutricionalmente independente da fase gametoftica. c) O advento das flores, frutos e sementes nos indivduos do grupo das fanergamas. d) A presena de vasos condutores que condicionou uma melhor adaptao das brifitas aos ambientes com menor disponibilidade de gua. 10. (UESB -2010) At pouco tempo atrs,

geologicamente falando, os humanos eram caadorescoletores. Deslocavam-se em busca de alimento, efetuando longas migraes e enfrentando perodos de escassez. Era certamente penoso, mas sustentvel. H cerca de 10 000 anos, porm, inventamos a agricultura e, com isso, nos sedentarizamos. Passamos a produzir mais comida do que o estritamente necessrio e, com esse novo poder, criamos imprios. (GUIMARES, 2010). A aplicao dos pesticidas nas lavouras contribui para a produo de alimentos em larga escala, porm tem produzido muitos danos ao meio ambiente e aos organismos que os consomem e manipulam. Com relao aos pesticidas podese afirmar: 01) A degradao lenta no meio ambiente e o acmulo progressivo de pesticidas organoclorados, como o DDT, ao longo da cadeia alimentar, torna-os extremamente nocivos aos organismos vivos. 02) A utilizao de luvas, mscaras e outros equipamentos

20

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

MDULO IProjeto Universidade para Todos

de proteo individual no so capazes de proteger os agricultores durante a aplicao de pesticidas na plantao, devido sua grande toxicidade. 03) Os pesticidas tendem a se acumular em maiores quantidades nos nveis trficos mais inferiores das cadeias alimentares. 04) A manipulao e o consumo de pesticidas ocasionam a morte rpida de seres humanos, no podendo nem mesmo serem diagnosticados danos sade decorrentes de intoxicao. 05) O uso de pesticidas reduz o tamanho de frutas e legumes, torna-os sem brilho e com pequenas manchas, devido produo de danos em menor escala s clulas vegetais. 11. (UESC-2007) As plantaes verdes so uma alternativa para a crise energtica na sociedade, por que: 01) So virtualmente ilimitadas, podendo substituir sem comprometimento ecolgico, extensas reas silvestres. 02) So procedimentos com estratgias tecnolgicas que garantem autonomia do processo em relaes a fatores ambientais. 03) So estratgias capazes, em si mesma, de manter o suprimento de oxignio necessrio vida. 04) Produzem biomassa utilizvel como combustvel, mantendo o balano entre o CO2 liberado na queima e o absorvido na plantao. 05) Necessitam de reas distantes dos centros urbanos como forma de proteo contra agresses ambientais

seus dejetos no rio e ainda utilizam essa mesma gua para banho. Observa-se tambm uma ocupao desordenada do solo por conta dos pequenos aglomerados de casas simples dos pescadores e trabalhadores rurais. (Relatrio de Aspectos Scio-ambientais. PDITS Lit. Sul. Prodetur NE II. BNB). Com base no texto e nos critrios de utilizao racional dos recursos do ambiente, a ao que deve ser considerada como a mais correta a ser adotada para a preservao da APA da Lagoa Encantada seria: 01) Restringir o impacto causado pela ocupao humana desordenada atravs da implementao de um plano diretor com diagnstico, zoneamento e plano de ao e metas para a regio. 02) Limitar as formas de explorao turstica da regio, j que os danos normalmente causados pelo turismo so irremediveis para a natureza. 03) Transferir a rica fauna aqutica presente na lagoa Encantada para regies onde a proteo vida animal seja mais rigorosa. 04) Proibir a utilizao da rea para obteno de alimento pela comunidade nativa ribeirinha, que dever encontrar novas formas de subsistncia. 05) Promover intensamente o avano da ocupao imobiliria com o incentivo na construo de grandes hotis, shopping centers e industrias relacionadas ao turismo. 13. (UFBA- 2009)

12. (UESC- 2010) A rea de Proteo Ambiental da Lagoa Encantada, criada pelo Decreto Estadual N. 2.217, de 14/07/93,est localizada no Municpio de Ilhus. So 11.800 hectares compostos de Mata Atlntica associada ao cultivo de cacau, alm de manguezais, restingas, pastagens, vilarejos, condomnios de praia e cachoeiras. A proteo da rea foi proposta pela Prefeitura de Ilhus, para ampliar e assegurar a vocao turstica da cidade, permitindo que o visitante possua mais uma alternativa de lazer. A rica fauna aqutica representada principalmente por peixes, como robalos e carapebas, serve de sustento s comunidades ribeirinhas, aliada ao turismo que vem sendo uma nova opo de renda no local. Os principais conflitos observados na APA so a falta de saneamento bsico, sem instalaes de esgotamento sanitrio, e as poucas fossas spticas que existem so mal construdas e encontram-se saturadas pelo nvel do lenol fretico. Existem, ainda, casos graves de casas que despejam A figura faz aluso importncia do reino vegetal para o Planeta. A radicalidade dessa importncia revela-se em um processo bioenergtico que sustenta a vida em suas diversas manifestaes.

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

21

BIOLOGIA

MDULO IProjeto Universidade para Todos

BIOLOGIA

Em relao a esse processo, explique de que modo a energia luminosa se converte em energia qumica e destaque a importncia desse processo para as relaes trficas; comente, numa perspectiva evolutiva e ecolgica (evo-eco), o advento da utilizao da gua como doadora de eltrons nesse processo. 14. (UESC- 2007) Essa capacidade de armazenar energia recebida do Sol faz das plantas uma fonte energtica virtualmente inesgotvel. Surge da a idia de plantaes verdes, ou seja, cultura de espcies vegetais que possam servir direta ou indiretamente como fonte de energia. (CARVALHO, Cincia Hoje, 2006, p. 32). Pela capacidade de armazenar energia recebida do Sol, as plantas se constituem fonte energtica virtualmente inesgotvel que impulsiona a vida, mantendo a dinmica da Biosfera traduzida em 01) Conservao da mesma quantidade de biomassa a cada nvel de consumidor. 02) Estruturao do ecossistema na transferncia de biomassa atravs de relaes alimentares. 03) Organizao das cadeias alimentares com nmero ilimitado de nveis trficos. 04) Reciclagem de energia pela atividade de decompositores em todos os nveis trficos. 05) Paralelismo na realizao dos ciclos biogeoqumico fluxo energtico. 15. (UEFS-2010) A figura esquematiza a relao entre duas espcies de planta do gnero Mimulus com o beija-flor e a abelha mamangaba.

16 (UESB- 2010)

O grfico em evidncia apresenta o efeito da luminosidade sobre as taxas de fotossntese e respirao em vegetais. Com base no conhecimento acerca da influncia da luminosidade sobre esses processos bioqumicos em clulas vegetais e na anlise do grfico, correto afirmar: 01) O ponto de saturao luminosa equivale ao momento em que a quantidade de O2 produzido na fotossntese se iguala quantidade de CO2 produzido na respirao. 02) O ponto de saturao luminosa equivale ao momento em que a quantidade de CO2 consumido na fotossntese se iguala quantidade de O2 consumido na respirao. 03) O ponto de compensao luminosa varivel nas distintas espcies de vegetais e representa o momento em que as taxas de fotossntese e respirao se igualam. 04) Espcies vegetais que apresentam valores altos de ponto de compensao luminosa, normalmente, vivem em locais de baixa incidncia de luminosidade. 05) Espcies vegetais que apresentam baixos ndices de compensao luminosa necessitam estar expostas a intensidades altas de luminosidade que lhes permitam realizar a fotossntese.

GABARITO1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 02 02 01 05 E Questo discursiva 04 05 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 17. B 01 04 01 Questo discursiva 03 Questo discursiva 01

A partir da anlise da ilustrao, apresente duas caractersticas decisivas na evoluo de cada um dos grupos representados e o significado biolgico da relao planta/ animal em destaque.

22

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

MDULO IProjeto Universidade para Todos

CAPTULO 1: CARGA E FORA ELTRICA1. CARGA ELTRICAA matria composta por tomos e estes so constitudos por prtons, nutrons e eltrons. Os prtons e eltrons possuem uma propriedade chamada de carga eltrica. A carga eltrica a propriedade fsica responsvel pelos fenmenos eltricos. Onde: Q, q, q1, q2, qn = Carga eltrica (Coulomb C) Ao longo desse mdulo voc ser apresentado a expresses matemticas com variveis. Sempre que surgir uma varivel nova, ela ser apresentada a voc seguida de uma legenda indicando o que ela significa e, entre parnteses, a sua unidade no Sistema Internacional de Unidades (S.I.). A carga eltrica de 1,0 C obtida com 6,25 . 1018 prtons. H dois tipos de cargas eltricas: positivas e negativas. Os prtons possuem a mesma quantidade de carga eltrica que os eltrons, porm, eles tm carga eltrica positiva e os eltrons, negativa. Quando se aproximam dois corpos com cargas eltricas, surgem foras que podem ser de repulso (cargas de mesmo sinal) ou atrao (cargas de sinais opostos). Q do prton = + 1,6 10-19C Q do do eltron = - 1,6 10 C-19

ligados a seus ncleos (ou a suas estruturas moleculares), dificultando a conduo de eletricidade. Os isolantes tambm so chamados de dieltricos. Material Metais Solues inicas Gases ionizados Portadores de carga eltrica Eltrons livres Exemplo

Cobre, ferro, alumnio, etc. ons positivos ou Soluo de bateria, negativos gua com sal, etc. Superfcie do Sol, Eltrons, ons po- ionosfera da Terra, sitivos e negativos o gs das lmpadas fluorescentes, neon.

Tabela 1.1: Principais condutores eltricos e seus portadores de cargas eltricas.

3. ELETRIZAONormalmente, os objetos nossa volta possuem o mesmo nmero de prtons e eltrons e no apresentam propriedades eltricas (esto neutros). As propriedades eltricas se manifestam quando um corpo perde ou ganha eltrons. Um corpo fica eletrizado com carga negativa quando ganha eltrons e eletrizado com carga positiva quando perde eltrons.A carga total de um corpo sempre ser um mltiplo inteiro da carga elementar: Q=ne Onde: n = nmero de prtons em excesso (n positivo) ou nmero de eltrons em excesso (n negativo)

O valor 1,6 . 10-19 C chamado de carga elementar e. Portanto o prton possui carga eltrica+e enquanto o eltron, carga eltrica-e. Onde: e = carga elementar

3. Eletrizao por atritoAo atritar corpos de diferentes materiais, permite-se que alguns eltrons sejam transferidos de um material para outro. Assim, os corpos adquirem cargas de mesmo mdulo (valor numrico) e sinais opostos (um positivo e o outro negativo). Condies para que ocorra a eletrizao por atrito: Os corpos devem ser de materiais diferentes. Um deles deve ser isolante. A srie a seguir apresenta uma ordem em que o material ganha eltrons se for atritado com outro sua esquerda e perde eltrons quando atritado com outro sua direita (srie triboeltrica):

2. CONDUTORES E ISOLANTESPara que um material seja condutor de eletricidade ele precisa ter portadores de carga eltrica (eltrons ou ons) livres para se movimentar. No caso dos metais, os tomos possuem alguns eltrons que no esto fortemente ligados aos ncleos. Eles so chamados de eltrons livres e so os responsveis pela condutividade eltrica nesses materiais. Em lquidos e gases condutores, a condutividade pode ser causada pela presena de ons positivos ou negativos (ver tabela 1.1). Nos isolantes, os eltrons esto firmemente

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

1

FSICA

MDULO IProjeto Universidade para Todos

FSICA

Perde eltrons

Ganha eltrons

(positivo) vidro - l - seda - algodo - mbar - enxofre - metais (negativo)

Figura 1.3: Sequncia de aterramento do induzido e consequente eletrizao

4. Eletrizao por ContatoOcorre por meio do contato de um corpo eletrizado com um corpo neutro ou entre dois corpos j eletrizados. Se os dois corpos so condutores, a carga eltrica se distribuir uniformemente pela superfcie de ambos. Se um dos corpos for isolante, a carga no se distribuir por sua superfcie, mantendo-se na regio de contato. Aps o contato, os corpos adquirem cargas de mesmo sinal (a no ser quando o contato ocorre entre dois corpos de cargas de mesmo mdulo e sinais contrrios, neste caso os corpos ficam neutros aps o contato). Qualquer condutor eletrizado fica neutro quando entra em contato com o solo. Chamamos esta ligao de fio terra ou aterramento. A figura 1.1 apresenta o smbolo do aterramento.

Fonte: http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/ paginas%20htmls/Eletriza%C3%A7%C3%A3o%20por%20 indu%C3%A7%C3%A3o.htm

Observaes: O indutor poder ser condutor ou isolante; O induzido dever ser condutor para poder ser eletrizado; Caso o induzido seja isolante, a separao das cargas s acontece no nvel de suas molculas. Isto , ele no eletrizvel e passar a ter polos (negativo e positivo) durante o tempo em que o indutor estiver prximo a ele e sendo tambm atrado pelo indutor. o que acontece quando esfregamos uma caneta no cabelo (eletrizao por atrito) e a usamos para atrair pequenos pedaos de papel (induo).

6. LEI DE COULOMBA Lei de Coulomb usada para determinar o mdulo da fora eltrica F (grandeza vetorial) que atua entre duas cargas eltricas Q e q pontuais (que ocupam um ponto) separadas por uma distncia d. Se as duas cargas tiverem

Figura 1.1: Smbolo do fio terra.

5. Eletrizao por induo:Neste tipo de eletrizao no h contato entre os corpos. Um corpo eletrizado (indutor) aproximado de um corpo neutro (induzido). Esta aproximao provocar um movimento de cargas negativas no induzido.

o mesmo sinal, ento a fora ser repulsiva. Caso os sinais sejam opostos, ser atrativa. Para simplificar as equaes, ser usada a letra da varivel (F) sem a indicao vetorial (F ) quando se tratar de mdulo de uma grandeza vetorial. O mdulo da fora eltrica dado por:

Figura 1.2: Sequncia de aproximao indutor negativo e induzido.Fonte: http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/ paginas%20htmls/Eletriza%C3%A7%C3%A3o%20por%20 indu%C3%A7%C3%A3o.htm

Onde: F= fora eltrica (Newton - N); d = distncia entre as cargas (metro - m); k = constante da Lei de Coulomb (N.m2/C2). No vcuo, k0 = 9,0 . 109N.m2/C2.

Uma fora de atrao surgir entre o indutor e o induzido. Para eletrizar o induzido, devemos aterr-lo, mantendo o indutor ainda prximo. Em seguida, desliga-se o aterramento e afasta-se o indutor. O induzido estar eletrizado.

2

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

MDULO IProjeto Universidade para Todos

Onde: E = campo eltrico (newton/Coulomb - N/C ou volt/metro - V/m)

2. CAMPO ELTRICO GERADO POR UMA CARGA PONTUALSabendo que para duas cargas pontuais Q e q separadas por uma distncia d o mdulo da fora eltrica F dado por:

Figura1.4: Fora eltrica da carga Q sobre cargas q.

Logo, o mdulo do campo eltrico que a carga Q gera no local onde foi colocada uma carga de prova q pode ser dado por:

CAPTULO 2: CAMPO E POTENCIAL ELTRICO1. CAMPO ELTRICO a regio do espao onde uma carga eltrica Q tem influncia. Isto , nessa regio, uma fora eltrica F pode surgir em uma carga eltrica q (chamada carga de prova) se ela for colocada l. Toda carga eltrica cria em torno de si um campo eltrico .

k E

Qq d2 q

k

Q d2

Note que, segundo essa expresso, o campo eltrico no depende do valor da carga de prova q. Essa expresso til, portanto, para calcular o campo eltrico em um ponto qualquer a uma distncia d de uma carga qualquer Q, como mostra a figura abaixo:

Figura2.1: Campos eltricos E gerados por cargas Q

Figura 2.2: Campos eltricos E gerados por uma carga Q em um ponto.

O sentido do campo eltrico de uma carga Q depende do seu sinal. Se Q for positivo, ento o campo sai da carga Se Q for negativo, o campo entra na carga A fora eltrica em uma carga de prova tem: a mesma direo e sentido do campo caso a carga seja positiva a mesma direo e sentido contrrio caso a carga seja negativa O campo eltrico sobre uma carga q sofrendo a ao de uma fora eltrica F pode ser dado por:E=F

O clculo do campo eltrico em um ponto a uma d que est sob a influncia de vrias cargas eltricas realizado a partir da soma vetorial dos campos eltricos de todas as cargas.

3. LINHAS DE CAMPO OU LINHAS DE FORALinhas de campo ou linhas de fora so linhas que representam a distribuio do campo eltrico no espao. Algumas caractersticas das linhas de campo so: O vetor campo eltrico E tangente s linhas de campo e tem o mesmo sentido que elas.

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

3

FSICA

MDULO IProjeto Universidade para Todos

FSICA

O mdulo (ou intensidade) do campo eltrico proporcional ao nmero de linhas de campo distribudas numa determinada rea. As linhas de campo saem das cargas positivas e entram nas cargas negativas.

4. CAMPO ELTRICO UNIFORMEUm campo eltrico uniforme quando seus vetores tm o mesmo mdulo, direo e sentido em qualquer posio do espao onde o campo eltrico exista. O campo eltrico uniforme representado por linhas paralelas. Placas paralelas eletrizadas com cargas eltricas de sinais contrrios geram um campo eltrico uniforme em seu interior.

Figura 2.4.: Placas paralelas eletrizadas gerando campo eltrico uniforme.

5. ENERGIA POTENCIAL ELTRICA RELATIVA A DUAS CARGAS PUNTIFORMESSuponha um sistema composto por duas cargas eltricas puntiformes, separadas por uma distncia d. Sabe-se que existe uma energia associada a esse sistema por que a fora eltrica pode provocar o deslocamento dessas cargas. Essa energia, chamada de energia potencial eltrica, pode ser dada por:Ep =

Onde: Ep = Energia potencial eltrica (joule - J)

Figura2.3: Configuraes espaciais das linhas de campo gerados por uma ou duas cargas eltricas.

Figura 2.5: A energia potencial eltrica (ou energia eltrica) a energia associada a um conjunto de cargas eltricas e distncia que as separa.

4

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

MDULO IProjeto Universidade para Todos

6. POTENCIAL ELTRICOUma carga eltrica qualquer produz uma influncia no espao a sua volta chamada de campo eltrico. Nessa regio, uma partcula carregada ficar sujeita a uma fora eltrica que poder realizar um trabalho sobre ela. Portanto, essa partcula, sob a influncia do campo eltrico, possuir uma energia potencial eltrica (que igual ao trabalho que a fora eltrica pode realizar para lev-la ou traz-la de bem longe). Essa energia potencial armazenada sobre a carga eltrica que se encontra no campo eltrico proporcional quantidade de carga que ela tem. Assim, se outra partcula com o dobro de carga for colocada no mesmo ponto, ela armazenar o dobro de energia eltrica do que a primeira. Dizemos ento que neste ponto h um potencial eltrico dado pela quantidade de energia eltrica adquirida para cada unidade de carga posicionada sobre ele:

Em um sistema constitudo por vrias cargas. O potencial eltrico num ponto p qualquer dado pela soma escalar dos potenciais eltricos de todas as cargas.

8. DIFERENA DE POTENCIAL ELTRICO (DDP OU TENSO)Se uma carga eltrica se desloca de um ponto A para um ponto B na presena de um campo eltrico, uma fora eltrica realizar trabalho sobre essa carga (aumentando ou diminuindo sua quantidade de energia eltrica). Assim, afirma-se que h uma diferena de potencial eltrico (ddp) entre A e B que corresponde quantidade de energia que cada unidade de carga ganha ou perde devido ao deslocamento.

V = EpOnde: V = potencial eltrico (volt - V)

Figura 2.7: A ddp entre os pontos A e B corresponde ao trabalho da fora

7. POTENCIAL ELTRICO EM RELAO A UMA CARGA PONTUALA energia eltrica que uma carga q a uma distncia d de outra carga pontual Q dada por:Ep =

eltrica para cada unidade de carga levada do ponto A ao ponto B.

VAB = TAB q

ouVAB =AB

Onde: VAB = ddp (volt - V); TAB = trabalho da fora eltrica (joule - J), dAB= distncia entre A e B prxima da carga (metro m). A ddp entre os pontos A e B tambm pode ser dada por: VAB = VA - VB Onde: VA = potencial em A (V); VB = Potencial em B (V)

Sabendo que o potencial eltrico essa energia dividida pela prpria quantidade de carga q, ento em qualquer ponto p, a uma distncia d de uma carga Q, o potencial eltrico poder ser dado por:V=

9. SUPERFCIES EQUIPOTENCIAISSuperfcies equipotenciais so superfcies onde o potencial eltrico constante. Assim, a ddp entre dois pontos de uma mesma superfcie equipotencial nula. Todo ponto situado mesma distncia R de uma carga eltrica, por exemplo, temFigura2.6: Um ponto p, a uma distncia d de uma carga Q, possui um potencial eltrico a ele associado, independente da existncia de uma carga sobre ele.

o mesmo potencial. Alm disso, as linhas de campo eltrico sem preso normais (formam 90) com as superfcies equipotenciais.

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

5

FSICA

MDULO IProjeto Universidade para Todos

FSICA

Alm disso, sabe-se que em um campo eltrico uniforme, o trabalho igual ao produto da fora eltrica pelo deslocamento que ele realiza na mesma direo da fora. Isto , se o deslocamento tiver o mesmo sentido da fora o trabalho positivo. Se o deslocamento tiver o sentido contrrio, ser negativo. Se o deslocamento for perpendicular fora, o trabalho ser nulo (na Figura anterior, o trabalho do ponto 1 para 2 nulo porque o deslocamento perpendicular fora eltrica). Assim, o trabalho pode ser dado por: T=F .dabFigura 2.8: Superfcie equipotencial (em vermelho) em torno de uma carga pontual.

Portanto:VAB = F qdab

A fora eltrica no realiza trabalho em uma carga eltrica que se move em uma superfcie equipotencial. Na figura 2.9, o Trabalho da fora eltrica sobre uma carga que se move do ponto 1 ao ponto 2 (T12) e a ddp entre esses pontos (V12) so nulos porque eles esto na mesma superfcie equipotencial. O trabalho da fora eltrica sobre uma carga que se move do ponto 1 ao ponto 3 (T13) e a ddp entre esses pontos (V13) igual ao trabalho e a ddp entre 2 e 3 (T23 e V23), pois o que importa a distncia entre as superfcies equipotenciais.

Sabendo a relao entre campo eltrico e fora eltrica, a ddpentre os pontos a e bpode ser expressa por: Vab= E.dab importante lembrar que o deslocamento dab corresponde distncia entre superfcies equipotenciais a e b quaisquer:

Figura2.10: Deslocamento de uma carga q entre duas superfcies equipotenciais a e b devido ao efeitode um campo eltrico uniforme E que gera uma fora eltrica F .

Figura 2.9: Superfcies equipotenciais a e b em um campo eltrico uniforme.

11. MOVIMENTO ESPONTNEO DE CARGAS ELTRICASSobre o movimento de cargas eltricas, possvel destacar que: a) em cargas positivas: a fora eltrica aparece no mesmo sentido das linhas de campo, movem-se do maior para o menor potencial. b) cargas negativas: a fora eltrica aparece no sentido contrrio s linhas de campo,

10. DIFERENA DE POTENCIAL (DDP) EM UM CAMPO ELTRICO UNIFORMESabe-se que a ddp entre duas superfcies equipotenciais a e b do campo eltrico uniforme dada pelo trabalho realizado pela fora eltrica para cada unidade de carga:VAB = TAB q

6

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

MDULO IProjeto Universidade para Todos

movem-se do menor para o maior potencial. Tambm bom lembrar que as linhas de campo sempre saem do maior para o menor potencial. Interior Superfcie

Campo eltrico 0E = K Q2 2R E = K Q2 d

Potencial eltricoV=K Q R V=K Q R V=K Q d

CATULO 3: CONDUTOR EM EQUILBRIO ELETROSTTICO1. CONDUTOR EM EQUILBRIO ELETROSTTICOUm condutor est em equilbrio eletrosttico quando o campo eltrico e o potencial eltrico se mantm constantes em cada um de seus pontos. Com relao aos condutores em equilbrio eletrosttico, pode-se afirmar que: O excesso de carga eltrica se situa na superfcie externa do condutor, Se o formato do condutor for irregular, as cargas se distribuem mais densamente nas regies pontiagudas. Um condutor que possui pontas dificilmente permanece eletrizado, pois o excesso de cargas tem maior facilidade de escapar pelas pontas (poder das pontas). No interior de um condutor em equilbrio eletrosttico o campo eltrico nulo (mesmo sob a ao de cargas eltricas exteriores). Na superfcie de um condutor em equilbrio eletrosttico o campo eltrico no nulo. O vetor campo eltrico perpendicular superfcie. Todos os pontos de um condutor em equilbrio eletrosttico possuem o mesmo potencial eltrico. A diferena de potencial (tenso) entre dois pontos de um condutor em equilbrio eletrosttico nula. Essas propriedades so vlidas independentemente de o condutor ser oco ou macio. Suponha um condutor esfrico de raio R carregado eletricamente com uma carga eltrica Q (Figura 3.1). A tabela 3.1 apresenta os valores de campo eltrico e potencial eltrico em um ponto p em funo da sua localizao em relao ao centro do condutor esfrico.

Exterior

Tabela 3.1: Valores de campo eltrico e potencial eltrico em um ponto pem funo da sua localizao em relao a um condutor esfrico eletricamente carregado.

Figura 3.1: Condutor no pontual, esfrico, em equilbrio eletrosttico, de raio R e as distncias R e d.

2. BLINDAGEM ELETROSTTICAImagine um condutor oco em equilbrio eletrosttico. Como o campo eltrico em seu interior nulo, qualquer objeto colocado no interior deste condutor estar protegido de qualquer ao eltrica externa. O condutor oco oferece ento ao objeto colocado em seu interior uma blindagem eletrosttica. Na verdade, essa blindagem ocorrer mesmo nos casos em que o condutor ainda no estiver em equilbrio eletrosttico, pois, mesmo nessa situao, existe uma tendncia das cargas eltricas se distriburem pela superfcie do condutor (efeito de pele). Uma telametlica envolvendo certaregio do espao tambm constitui uma blindagem satisfatria. A blindagem eletrosttica utilizada para a proteo de aparelhos eltricos e eletrnicos contra efeitos eltricos externos. Aparelhos de medida mais sensveis esto acondicionados em caixas metlicas para que as medidas no sofram influncias externas. As estruturas metlicas de avies, carros e prdios constituem blindagens eletrostticas que protegem as pessoas em seu interior das descargas eltricas atmosfricas.

Secretaria da Educao do Estado da Bahia

7

FSICA

MDULO IProjeto Universidade para Todos

FSICA

3. RAIOS, RELMPAGOS E PARA-RAIOSAs nuvens de tempestade apresentam-se, em geral, eletrizadas. Entre essas nuvens, dentro delas ou entre a nuvem e o solo estabelecem-se campos eltricos. Quando esses campos se tornam suficientemente intensos, o ar se ioniza e ocorre uma descarga eltrica, denominada raio, sob a forma de uma fasca. O raio formado porcargas eltricas em movimento orientado, isto , uma corrente eltrica. A luzque acompanha o raio, efeito luminoso da corrente eltricanos gases, resulta da ionizao do ar, constituindo o relmpago. O elevado aquecimento do ar, efeito trmico das correntes eltricas, causa uma brusca expanso do ar, produzindo um estrondo que o trovo. Os para-raios so dispositivos que oferecem um caminho mais seguro para as descargas eltricas atmosfricas.

componentes. Receptores So as partes do circuito que transformam a energia eltrica em outras formas de energia. Existem dois tipos de receptores. As resistncias eltricas, que transformam a energia eltrica em trmica (chuveiro, ferro de passar roupa, lmpadas incandescentes, etc.) e os chamados geradores de fora c