Aula 10 - A célula vegetal e suas organelas

SAVE OFFLINE

A célula vegetal e suas organelas

Introdução Adulteração de produto comercializado 

crime contra o consumidor e contra a saúde pública quando for produtos farmacológicos  transformação de uma planta medicinal em um produto fitoterápico requer conhecimentos que ultrapassam a experiência empírica  embasamento científico.

Controle de qualidade  começa pela ident. Bot. da matéria-prima vegetal através das análises macro e microscópicas Análise microscópica  bom método: - permite a identificação de materiais fragmentados; - indica e diferencia suas estruturas ao microscópio. - certifica-se de que o material analisado é puro ou está adulterado

Organograma de complexidade

Planta Inteira

Farmaco(botânica)

Bioquímica/Química Orgânica

Desenvolvimento da Teoria Celular Células  unidades fundamentais da vida em estrutura e função. a) menores organismos  constituídos por uma única célula. b) maiores organismos  constituídos por bilhões de células, cada qual apresenta ainda uma existência parcialmente independente. Termo "célula“  introduzido há cerca de 300 anos pelo inglês Robert Hooke microscópio construído por ele, observou em segmentos de cortiça cavidades, que denominou células (espaços pequenos)

Desenvolvimento da Teoria Celular - 1838: Matthias Schleiden (botânico alemão)  todos os tecidos de plantas consistem em massas organizadas de células. - 1839: Theodor Schwann (zoólogo)  ampliou a observação para os tecidos animais e propôs a base celular para todos os organismos vivos.

- 1858: Rudolf Virchow (patologista)  a) todos os organismos vivos eram constituídos de uma ou mais células; b) as células se originam de células preexistentes: "Onde uma célula existe, deve ter existido uma outra célula, do mesmo modo que um animal só se origina de outro animal e uma planta de outra planta a partir de células"

- 1770: Darwin  não há uma descontinuidade entre as células atuais (e organismos que elas compõem) e as células primitivas que surgiram na Terra há ± 3,5 bilhões de anos atrás.

Conceito Moderno da Teoria Celular - Todos os organismos vivos são constituídos por uma ou mais células; - Reações químicas de um organismo vivo, incluindo seus processos de liberação de energia e suas reações de biossíntese, ocorrem dentro das células; - Células originam- se de outras células;

- Células contêm a informação hereditária dos organismos dos quais elas são uma parte, e esta informação é passada da célula parental para a célula filha.

Células Procarióticas x Células Eucarióticas Todas as células compartilham dois aspectos essenciais: 1. membrana externa: a chamada membrana plasmática (também conhecida como plasmalema ou membrana celular) separa os conteúdos celulares do ambiente externo. 2. material genético - informação hereditária - regula as atividades da célula, possibilitando a sua reprodução e a passagem das suas características para a sua descendência.

organização do material genético é uma das características que separa as células procarióticas das eucarióticas.

Células procarióticas Células procarióticas  material genético está na forma de uma grande e circular molécula de DNA, à qual algumas proteínas estão associadas.

Evolução: procarionte até eucarionte

Células eucarióticas: características principais DNA  linear e fortemente ligado a proteínas especiais conhecidas como histonas, formando um certo número de cromossomos. Interior da célula eucariótica: 1. cromossomos são envolvidos por um envoltório nuclear, constituído por duas membranas que os separam dos outros conteúdos celulares num bem definido núcleo (daí o termo ‘eu’ (verdadeiro) e ‘karyon’ (núcleo ou parte central).

Células eucarióticas: características principais 2. componentes remanescentes de uma célula (sem considerar o núcleo ou nucleóide e a parede celular, quando presentes ) constituem-se do citoplasma e do envoltório deste, que é a membrana plasmática. 3. Citoplasma contém uma grande variedade de moléculas e de complexos moleculares. 4. Contêm uma variedade de estruturas envolvidas por membranas, chamadas organelas. Essas estruturas especializadas desempenham funções específicas dentro da célula.

Componentes de uma célula vegetal eucariótica

Parede Celular Estrutura que envolve as faces laterais de uma célula vegetal Duas funções principais: a) sustentação do conteúdo protoplasmático b) Intercâmbio de substâncias entre células vizinhas

Entre as paredes celulares de células vizinhas  lamela média – subst. gelatinosa de constituição ‘osidica’ PAREDE CELULAR

Paredes celulares

Lamela média

Lamela média

Paredes celulares

Parede celular

Tipos de Paredes 1. Paredes silificadas  possuem sais de silício e tornam suas células impregnadas de granulações microscópicas  muito impalatável. Ex: capim-limão (Cymbopogon citratus (DC) Stapf) 2. Paredes mucilaginosas  transformação de membrana celular em mucilagens ou em gomas recebe o nome de gelificação. - Mucilagens são polissacarídeos  ‘oses’ e ácidos urônicos. Integrando as mucilagens pode-se encontrar subst. minerais: cálcio, magnésio, ácido fosfórico, ácido sulfúrico, etc. Mucilagens  encontradas com frequência na família Malvaceae. Ex: folhas de "malva", Malva sylvestris L. As sementes de "linho", Linum usitatissimum L.

Paredes celulares de Elodea sp

Membrana 1ª membrana que se forma em células vegetais  natureza celulósica Forma-se no fim da divisão celular  permanece relacionada com o protoplasma vivo durante todo o crescimento celular Recebe, por isto, o nome de membrana primária (ou de acordo com outros autores de membrana plasmática). Função da membrana plasmática  tecido que envolve a célula e impede que o conteúdo celular seja exteriorizado. Há inúmeros tipos, todos associados com a matéria que é depositada ao longo do crescimento celular.

Tipos de Membranas a) Membrana celulósica  constituídas exclusivamente de celulose. - Hemicelulose  associação de pentosanas e alguns carboidratos -Celulose  polissacarídeo de fórmula geral (C6H10O5)n  polímero de condensação da glicose, insolúvel na água, álcool, éter e clorofórmio. - Propriedade mecânica importante   resistência à tensão e à tração.

- Algodão hidrófilo  constituídos por pêlos seminais desprovidos de matérias graxas provenientes de Gossipium herbaceum L.

Tipos de Membranas b) Lignina  composto de natureza polimérica, constituída de uma série de susbtâncias aromáticas.

- torna a célula mais rígida e resistente. - Fusão da lignina + celulose

Tipos de Membranas c) Suberina  constituída de um complexo de substâncias osídicas e lipídicas. - Na sua composição entram ácidos graxos saturados e insaturados, os quais podem aparecer polimerizados ou esterificados por álcoois superiores. d) Cutina  constituída de um complexo de substâncias lipídicas e lignina. - Menos permeável aos líquidos e gases que a celulose, se solidifica em contato com o ar, originando uma película que recobre as células epidérmicas  esta formação recebe o nome de cutícula

Tipos de Membranas e) Membranas cerificadas  ceras encontradas no reino vegetal exercem função protetora contra desidratação. - Ex: células epidérmicas de folhas de carnaubeira e cana de açúcar.

Copernicia prunifera (Arr.)

f) Hemicelulose  polímeros complexos, variáveis homo- ou heteropolissacarídicos (arabino, xilanas, galactomananas, galactoglucomananas, galactanas ácidas, glucuronoarabinogalactanas). - Extração por hidrólise  originam xilose, arabinose, galactose, manose, glicose e os ácidos glicurônico e galacturônico.

Características Físicas da Célula Vegetal - Poliédrica: cúbica, achatada, e alongada

Multicomplexidade da parede, da membrana e da lamela

Pectina da lamela média Lamela média

Celulose

Parede primária

Pectina Membrana plasmática

Hemicelulose

Pectina x uso industrial - Aproveitamento de resíduos das indústrias processadoras de frutos  pectina alimentícia surge como importante subproduto. - Uso  espessante e geleificante - Métodos de extração mais eficientes quanto ao rendimento: a) acidificação com ácido cítrico ou ácido nítrico, b) cominuição do bagaço, usando a farinha como matéria-prima, com partículas retidas no tamis de 106 mm, c) concentração de ácido de 6,2 g% e tempo de extração de 153 minutos.

Pectina x Ação hipocolesterolêmica/hipoglicemiante Vários alimentos têm mostrado apresentar efeitos benéficos a saude alterando um ou mais efeitos fisiológicos. Estudos científicos mostram a associação entre a alta ingestão de frutas e hortaliças e o baixo risco de doenças crônico-degenerativas. As frutas e hortaliças são alimentos ricos em vitaminas, minerais, fibras alimentares e apresentam compostos biologicamente ativos. São chamados Alimentos Funcionais por apresentar efeito hipocolesterolêmico, já observado através de experimentos realizados com seu extrato e o seu suco. As pectinas ocorrem naturalmente em frutas e hortaliças. Quimicamente, as pectinas são polímeros de ácido galacturônico conectados por ligação alfa-1,4 em longas cadeias. As pectinas podem ser divididas e definidas como: 1- substâncias pécticas; 2- protopectinas; 3- pectinas e 4- ácidos pectinícos.

A célula vegetal

Parede celular e membrana celular .

Parede celular e organelas .

Parede celular e organelas

Parede celular e organelas

Protoplasma vegetal Protoplasma  constituído de duas partes: Núcleo e Citoplasma Núcleo  forma globosa, local dos fenômenos responsáveis pela transmissão dos caract. hereditários, com membrana própria (carioteca) Citoplasma  material de aspecto hialino e viscoso, consistência que varia entre a clara de um ovo e a de um corpo semi-sólido, engloba em seu interior uma série de estruturas: - vacúolos - plastos - condrioma - ribossomos

Conteúdo citoplasmático - Constituição do Citoplasma: Organelas c/1 membrana  peroxissomos, vacúolos, vesículas, r.e.g. ribossomos, corpos oleaginosos. Organelas c/ 2 membranas  plastídios e mitocondrias Citossol  líquido que preenche o citoplasma no espaço entre a membrana plasmática e o núcleo celular.  abriga as organelas e é constituído por água, proteínas, sais minerais e açúcares. Inclusões citoplasmáticas orgânicas e inorgânicas

Vacúolo e Plasmólise Celular - Vacúolos  ‘bolsas’ citoplasmáticas contendo substâncias minerais e orgânicas em solução, constituindo o chamado suco vacuolar.

-

Conteúdo, água com:

a) Subst. inorgânicas  cloreto de ódio e outros sais. b) Subst. orgânicas  açúcares, proteínas, lipídios e alguns pigmentos.

- Determina a manutenção hídrica da célula - reservatório: a) Entrada/saída de água: feita por ≠ osmótica - [soluto]  < [soluto] b) Há intensa participação de sais que variam o pH interno celular propício para essa ação. c) Trajeto: entra através das paredes (plasmodesmatas)  inunda o protoplasma  atravessa o tonoplasto (membrana vacuolar), carregando tudo que há no protoplasma.

Plasmodesmos e controle hídrico celular Há trânsito de soluto de uma célula para outra ao redor dos desmotúbulos Retículo endoplasmático rugoso

Ribossomos

Parede celular primária

Célula 1 Célula 2

Plasmodesmo

Membrana celular

Desmotúbulo

Importância do vacúolo para a célula vegetal Funções importantes dos vacúolos: 1. reservatório de substâncias metabolicamente ativas, como açucares, aminoácidos e outras moléculas, ou de subprodutos do metabolismo, como os alcaloides e os taninos. Algumas destas últimas substâncias desempenham, pela sua elevada toxicidade, um papel importante na defesa contra animais herbívoros. Entre os produtos acumulados no vacúolo, encontram-se alguns de utilização metabólica imediata. Tal é o caso das plantas que fixam o Crescimento da célula e formação do vacúolo dióxido de carbono durante a noite e o convertem em malato, que é acumulado no vacúolo até ser mobilizado para a síntese de

Plasmólise celular

Manutenção da turgidez celular: desenho esquemático Turgidez celular (conteúdo de água): regulada p/ níveis de água vacuolar.

‘Murcha’

Túrgida

Vacúolo

Vacúolo

Turgidez celular

Vacúolo: cortes demonstrativos

Vacúolo

Vacúolos

Inclusões celulares orgânicas Inclusões celulares orgânicas  substâncias resultantes direta (ou indiretamente) de atividade fotossintética  acúmulo de açúcares, pigmentos ou óleos. - Amido  principal substância de reserva dos vegetais, sendo de importância relevante na alimentação do homem e dos animais. - Farmacopéia brasileira incluiu cinco tipos de amilos: milho, arroz, trigo, mandioca e batata. - Amidos  veículos de formas farmacêuticas (comprimidos e pomadas).

Plastídios – Inclusões Celulares Orgânicas – Origem Proplastídios  plastídios indiferenciados, pequenos e sem cor ou de um verde-pálido, que ocorrem nas células meristemáticas (em divisão) de raízes e caules. São precursores de outros plastídios mais diferenciados cloroplastos cromoplastos amiloplastos Reproduzem-se por fissão  processo onde a divisão origina duas metades iguais. (como em bactérias)

Ciclo de desenvolvimento do plastidio

(a) Proplastídio contém pouca ou nenhuma membrana interna (b)-(d) plastídio se diferencia, formando vesículas achatadas = cloroplasto.

Tipos de Plastídios

Cloroplastos

Cromoplastos Acúmulo de pigmentos antocianínicos ou não.

Cromoplastos Acúmulo pode ocorrer em diversas regiões do tecido vegetal – o que também é usado como fator de diagnose.

Cromoplastos - Pigmentos em Capsicum

Amiloplastos – Tipos Atualmente, nome de: amido  para a subst. amilífera, extraída dos frutos e das sementes, fécula  para as provenientes de órgãos subterrâneos. Assim: amido de trigo, amido de arroz, amido de milho, fécula de mandioca, fécula de batata. Amidos ou féculas pós finos e de coloração branca, constituídos por grânulos de tamanhos, formas e estratificações variáveis. Características morfológicas  podem ser utilizadas como meio microscópico para a identificação de fraudes em alimentos.

Estrutura microscópica do amido Observação microscópica de um grão de amido  revela a presença de um ponto ou ranhura simples ou cruzada, central ou excêntrica: ‘hilo’ Circundando o hilo sucessão de zonas claras e zonas escuras, as quais são denominadas lamelas, estrias ou capas.

Identificação de amidos e féculas  características importantes na identificação de amidos e féculas: a) Quanto à forma: esféricos, ovóides, poliédricos, riniformes, halteriformes. b) Quanto à estrutura: homogêneos e estratificados. c) Quanto ao tipo de hilo: puntiforme, linear, cruciforme, estrelado, circular, poliédrico. d) Quanto ao estado de agregação: simples ou isolado e composto

Modelo de uma estrutura de grão de amido

A. Linhas simples:moléculas de amido e arranjadas num padrão radial. B. Camadas de grãos de amido: a) Formação central e marginal b) Diagrama das condições de refração

Perfil

Grãos de amido

Leucoplastos  azul amido --- vermelho proteína

Identificação de grãos de amido

Amiloplastos

Avena sativa L. Aveia

Hordeum jubatum L. Cevada

Secale cereale L. Centeio

Triticum sativum L. Trigo

Métodos de Identificação de amidos a) Teste do lugol: cortes à mão livre de materiais frescos mantidos em água até o momento de serem transferidos para uma lâmina e gotejados com lugol. Após 5 min observar em microscópio. - Teste positivo: azul escuro ou marrom escuro evidenciam amido.

- Elaioplastos – Corpos oleaginosos - Óleos fixos  em geral são observados no interior de células, sob a forma de gotículas.

- Óleos fixos  produtos de reserva e, do ponto de vista de sua composição química, são ésteres de ácidos graxos e glicerol. - Ex: óleo de amendoim, algodão, milho, girassol, soja, oliva, amêndoas doces, azeitona e rícino.

Examplos de corpos oleaginosos

Polpa de abacate

Métodos de Identificação de óleos -Teste de Sudan III: cortes à mão livre de materiais frescos mantidos em EtOH 50% até o momento de serem transferidos para um vidro de relógio e gotejados com Sudan III. Aguardar 20-30 min com o vidro de relógio tampado e lavar os cortes em EtOH 80% (três vezes). Montar os cortes em lâmina e observar em microscópio. - Teste positivo: amarelo-alaranjado ou vermelho evidenciam lipídios, cutina e suberina.

Inclusões celulares inorgânicas Inclusões celulares inorgânicas  substâncias resultantes de atividades químicas do protoplasma, especialmente àquelas que possuem forma definida. oxalato de cálcio e carbonato de cálcio.

Oxalato de cálcio - Inclusões citoplasmáticas inorgânicas mais comum  provém da combinação do ácido oxálico resultante do metabolismo da planta com sais de cálcio extraídos do solo pela planta. - Importantes na diagnose de drogas  forma, localização e a freqüência em certos órgãos vegetais constituem elementos de primeira ordem no reconhecimento da identidade do vegetal. - Oxalato de cálcio assume diferentes formas cristalinas: - rafídios  cristais aciculares (em forma de agulhas) geralmente formam feixes e são encontrados principalmente nas monocotiledôneas. Ex: “Comigo-ninguém-pode" Dieffenbachia picta (Lodd) Schott. planta ornamental freqüentemente envolvida em casos de intoxicação, possui nas folhas e nos caules idioblastos repletos de rafídios, aos quais se costuma atribuir parte da responsabilidade pela intoxicação.

Oxalato de cálcio - Drusas  cristais em roseta formados por agregação de cristais menores, de forma piramidal. Constituem o tipo de cristal de oxalato de cálcio mais comum nas dicotiledôneas. - Areias cristalinas  aglomerados de microcristais geralmente de forma piramidal, encontrados no interior de células especiais, principalmente em plantas da família Solanaceae e Rubiaceae. - Na análise microscópica das folhas de beladona  1° procedimento adotado é verificar a presença ou a ausência dos idioblastos contendo areia cristalina. Ausência  leva à reprovação da droga em análise.

Opuntia ficus-indica (L.) Mill. (Cactaceae)

Drusas do Figo da Índia

Drusas

Drusas

Drusas

Cristais - Cristais prismáticos  como o nome sugere, são cristais do tipo prismático e podem ocorrer isolados ou em grupos, no interior das células. - Podem se localizar em bainhas cristalíferas que envolvem grupos de fibras ou de células pétreas ou, ainda, feixes vasculares. - Carbonato de Cálcio  são menos freqüentes que as de oxalato de cálcio e ocorrem especialmente em plantas pertencentes às famílias Moraceae, Urticaceae e Acantaceae. - Apresentam-se em formações especiais chamadas de cistólito, ou em bases. de pêlos.

Cannabis sativa L. Cristais permanecem intactos mesmo após a morte, decomposição ou queima da planta

polícia identifica restos de maconha presentes em cinzas (através dos cristais de carbonato de cálcio – incomuns em outras plantas)

Dieffenbachia picta Schott. (Araceae)

Rafidios

Schizachyrium sanguineum (Retx.) Alston. (Poacea)

Silicate bodies of silicate cells in the epidermis

Vanilla planifolia Jacks. ex Andrews (Orchidacea)

Calcium oxalate needles (raphids) of a vanilla root (Orchidaceae). Typical raphid bundle of monocots.

Nerium oleander L. (Apocynaceae)

Calcium oxalate druse in the mesophyll cells .Typical druse shape of dicots.

FIM