Hormônios vegetais e fotomorfogênese

Hormônios vegetais são substâncias orgânicas que desempenham uma importante função na regulação do crescimento. Alguns hormônios são produzidos em um tecido e transportados para outro tecido, onde eles produzem respostas fisiológicas específicas, outros atuam dentro do mesmo tecido onde são produzidos. A palavra hormônio vem a partir do termo grego horman que significa "excitar". Entretanto, está claro agora que alguns hormônios tem influência inibitória. Assim, antes de pensar nos hormônios como estimuladores, é mais vantajoso considerá-los como reguladores químicos. Os hormônios vegetais são substâncias, como foi dito que estão sempre relacionados com o crescimento do vegetal, são também chamados de substâncias reguladoras do crescimento, alguns agindo no processo inibitório ,outros estimulando, o que difere dos hormônios animais que tem a função de coordenar diferentes atividades dos vários tecidos e órgãos, e são transportados pelo sangue. Nos hormônios vegetais alguns são transportados por difusão, outros pelo xilema ,ou ainda de célula a célula.
Classes mais conhecidas de hormônios vegetais

As classes mais conhecidas são as Auxinas, Citocininas, Etileno, Ácido Abscísico e Giberelinas.

As ações fisiológicas de cada uma dessa classes de hormônios:

Auxina - ácido 3-indol-acético, é a única auxina de ocorrência natural conhecida. E sintetizado primariamente a partir do triptofano. A biossíntese ocorre primariamente nos primórdios foliares e folhas jovens e nas sementes em desenvolvimento. O AIA é transportado de célula a célula. O transporte é unidirecional (polar). Seus efeitos são os seguintes: Dominância apical, respostas trópicas, diferenciação do tecido vascular, promoção da atividade cambial, indução de raízes adventícias em estacas; inibição da abscisão de folhas e frutos, estimulação da síntese do etileno, inibição ou promoção (em ananás) do florescimento, estimulação do desenvolvimento do fruto.

Citocininas - Derivada da N6-adenina, compostos feniluréia. A zeatina é a citocinina mais comum nas plantas. Sua biosíntese ocorre primariamente no ápice radicular. As citocininas são transportadas via xilema a partir das raízes para o sistema caulinar. Seus efeitos são Divisão celular, promoção da formação de sistemas caulinares, em cultura de tecidos, atrasa a caulinar senescência foliar, a aplicação de citocinina pode causar a liberação da dominância apical em gemas laterais.

Etileno - O gás etileno (C2H4) é sintetizado a partir da metionina. Ele é o único hidrocarboneto com efeito pronunciado sobre as plantas. É sintetizado em muitos tecidos em resposta ao estresse, especialmente em tecidos submetidos a senescência ou amadurecimento. Sendo um gás, o etileno move-se por difusão do seu local de síntese. Amadurecimento de frutos ( especialmente em frutos climatéricos, tais como maçãs, bananas e abacates) , senescência das folhas e flores, abscisão das folhas e frutos são seus efeitos.

Ácido Abscísico - Ácido abscísico é um termo impróprio para este composto devido ao seu pequeno efeito na abscisão, ele é sintetizado a partir do ácido mevalônico. É sintetizado em folhas maduras em resposta ao estresse hidríco. Pode ser sintetizado em sementes. ABA é exportado a partir das folhas pelo floema. Os efeitos são: fechamento dos estômatos, indução do transporte de fotossintetizados das folhas para as sementes em desenvolvimento, indução da síntese de proteínas de reserva em sementes; embriogênese, pode afetar a indução e manutenção da dormência em sementes e gemas de certas espécies.

Giberelinas - Ácido giberélico (GA3) é produto de um fungo, com alta disponibilidade.GA1 é provavelmente a giberelina mais importante nas plantas. GAs são sintetizados a partir do ácido mevalônico. É sintetizado em tecidos jovens do sistema caulinar e sementes em desenvolvimento. É incerto se sua síntese também ocorre nas raízes. As GAs são provavelmente transportados pelo xilema e floema. Seus efeitos são os seguintes ; hiperalongamento do sistema caulinar através da estimulação da divisão e do alongamento celular, produz plantas altas em oposição ao nanismo, promove a indução da germinação em sementes, estimula o florescimento em plantas de dias longos bienais, regula a produção de enzimas nas sementes de cereais.

O desenvolvimento de órgãos ( morfogênese) pode ser descrito como uma série coordenada de divisões celulares com subseqüente alongamento. A especialização de tipos celulares dentro de um órgão ( diferenciação) é o resultado de uma expressão seletiva de um conjunto particular de genes dentro de um genoma de cada célula. Evidentemente que a coordenação destes processos celulares durante o desenvolvimento requer uma comunicação entre estas células. O conceito de que hormônios vegetais ajudam a coordenar o crescimento e o desenvolvimento atuando como mensageiros químicos entre as células originam-se em parte de numerosas observações sobre a influência dos hormônios vegetais nas taxas de divisão celular e na taxa e direção da expansão celular. Além disso existem evidências crescentes de que todos os cincos grupos de hormônios vegetais podem atuar estimulando ou reprimindo genes específicos dentro do núcleo e de que muitas respostas observadas devido à ação de hormônios são o resultado de tais expressões gênicas diferenciais.

Aplicações comerciais de auxinas e giberilinas

As auxinas são usadas como controle de invasoras em solos agricultáveis .Os mecanismos pelos quais os herbicidas mantêm seletivamente geralmente é desconhecido. Além de também estar sendo usada comercialmente para o tratamento de numerosas espécies de plantas. Por exemplo, a auxina previne queda de folhas e bagas de Hex aquffolium, minimizando assim a perda durante a comercialização. Também previne a queda de frutos cítricos antes da colheita. Por outro lado, grandes quantidades de auxina promovem a queda dos frutos. Por tanto, a auxina pode ser usada para o desbaste dos frutos (ou seja para reduzir o número de frutos que são retidos pela planta até o amadurecimento) na produção de oliveiras, macieiras e outras espécies frutíferas. As giberelinas, como a auxina, pode causar o desenvolvimento de frutos partenocárpicos, incluindo maçã, abóbora, berinjela e groselha. Em alguns frutos, como mandarino, amêndoas e pêssego, as giberelinas têm sido efetivas no desenvolvimento dos frutos onde as auxinas não o são. A maior aplicação comercial das giberelinas é na produção de uvas para a mesa. O ácido giberélico na cultivar Thompson ( Vinis vinifera) produz frutos grandes, sem sementes, soltos entre si. Também são usadas para antecipar a produção de sementes em plantas bienais.

Conseqüências desfavoráveis possui o uso comercial de auxinas

O herbicida atrazine, o qual é usado para erradicar invasoras em milho e outros cultivos, mata muitos tipos de plantas devido a um bloqueio na cadeia transportadora de elétrons nos cloroplastos. O milho (Zea mays), uma cultura no qual o atrazine é amplamente usado, é resistente ao herbicida porque contém uma enzima que o detoxifica. A continuidade do uso de herbicidas dependerá de numerosos fatores, incluindo custo! produtividade e potencial ou real dano à saúde humana.

Atenção considerável tem sido dada ao agente laranja herbicida comumente utilizado como desfolhante durante a guerra do Vietnã. O agente laranja é uma mistura de ésteres, outra auxina sintética. Ele contém um contaminante que demonstrou experimentalmente tóxico para animais e para o homem. Em seres humanos, 2,3,7,8-TCDD causa "cloracne" lesão grave na pele que usualmente ocorre na cabeça e nas partes superiores do corpo. Evidências positivas de estudoscom animais indicam que provavelmente, o 2,3,7,8-TCDD é carcinogênico para os seres humanos.
Como as giberelinas mobilizam reservas durante a germinação de sementes?

Quando as sementes iniciam a germinação (iniciada pela hidratação das sementes) o embrião libera giberelina, a qual se difunde para as células de aleurona, estimulando a síntese de enzimas hidroliticas. Uma destas enzimas é a alfa - amilase, que hidrolisa o amido. As enzimas digerem as reservas armazenadas no endosperma, formando açúcares, aminoácidos e ácidos nucléicos, que são absorvidos pelo escutelo e então transportados para as regiões de crescimento do embrião.
O que é partenocarpia e que classe de hormônio induz este fenômeno?

Entende-se por partenocarpia o processo no qual frutos são produzidos sem fertilização ( s/sementes). As giberelinas e auxinas podem induzir este fenômeno.

Por que a remoção da gema apical estimula o desenvolvimento das gemas axilares?

Logo após a descoberta da auxina e do reconhecimento de sua função na estimulação do alongamento celular, o seu efeito inibitório sobre o crescimento das gemas axilares foi descoberto por exemplo, quando a extremidade da parte aérea de uma planta de feijão (Phascolus vulgaris) é removida, as gemas axilares iniciam seu crescimento. Entretanto, quando uma auxina é aplicada a superfície do corte, o crescimento das gemas axilares é inibido. A influência inibitória das extremidades da parte aérea ou gema apical sobre as gemas axilares é chamada de Dominância Apical. Portanto com a ausência da gema apical cessa o efeito da dominância apical, deixando as gemas axilares crescerem livremente. Como as citocininas movem-se através das plantas? Como este processo difere do movimento de auxinas?

As citocininas são transportadas via xilema a partir das raízes para o sistema. A auxina não é transportada através dos vasos condutores do floema e xilema, mas através das células do parênquima do floema e células do parênquima que circudam o tecido vascular.

Teoria do crescimento ácido

Crescimento ácido é uma das hipóteses que tente explicar os mecanismos pelos quais os hormônios alteram a extensibilidade da parede celular utilizando principalmente a auxina para ativar uma enzima bombeadora de prótons na membrana plasmática, esses prótons posteriormente são lançados do citoplasma para a parede celular. A queda do ph é considerada a causadora do afrouxamento da estrutura da parede através da quebra e reorganização de polissacarídeos não-celulósicos, os quais normalmente entrelaçam as microfibrilas de celulose.

Como o Ácido abscísico atua no processo de fechamento dos estômatos?

O ácido abscísico estimula o fechamento dos estômatos em muitas espécies vegetais já que ele inibe o crescimento da planta causando um decréscimo na extensibilidade da membrana. Desde que sua síntese é estimulada pelo déficit hídrico (estresse hídrico). O ABA provavelmente está envolvido na regulação da transpiração através dos estômatos. Sustentando esta idéia, plantas mutantes incapazes de sintetizar ABA apresentam fenótipo murcho, isto é elas só são capazes de crescer normalmente em ambientes mais úmidos. Não é claro, como a célula, atua com o déficit de água ou como o ABA inicia o fechamento dos estômatos. A distribuição de ABA, que muda durante o déficit de água, pode ser relacionado por ele ser um ácido fraco, mudando o gradiente de ph dentro da célula. O ABA aparece acumulado no cloroplasto em primeiro lugar porque ph do cloroplasto, na célula ativa fotossintetizante é normalmente maior do que no citoplasma. Um moderado stress de água, causa um decréscimo ph do cloroplasto e aumenta no citoplasma e nas células apoplásticas. Como mudanças no ph podem levar a diminuição de ABA do cloroplasto para o apoplasto. Alternadamente ABA pode diminuir no citosol, ou até ir para as folhas das raízes durante o período de déficit de água. Portanto o ABA bloqueia a bomba de prótons no plasmalena modificando a propriedade da membrana, alterando sua extensibilidade e causando o fechamento dos estômatos.

Explicação do comportamento fototrópico e geotrópico das plantas

Fototropismo é uma resposta de crescimento das plantas causada pela interação entre elas e o ambiente interno, de forma que as extremidades do sistema caulinar se inclinam em direção à luz.

Geotropismo é uma resposta à gravidade, de forma que se uma plântula é colocada na posição horizontal, suas raízes crescerão para baixo (geotropismo positivo) e seu sistema caulinar para cima ( geotropismo negativo).
Definição fotomorfogênese

São todos os efeitos formativos da luz que são chamados em conjunto de fotomorfogênese. É um fato bem estabelecido que a luz controla o desenvolvimento de uma planta independentemente da fotossíntese.

Os receptores de luz mais bem conhecidos

O fitocromo é um pigmento comumente presente nos tecidos das plantas, é a molécula fotorreceptora que detecta as transmissões entre a luz e o escuro. O pigmento pode existir sob duas formas, Fv e Fve. A forma Fv absorve luz vermelha e é em consequência convertida na forma Fve. A forma Fve que absorve a luz vermelho longo, é a forma ativa do pigmento ele promove a floração em plantas de dias longos. Inibe a floração em plantas de dias curtos, estimula a germinação de sementes de alface e promove o crescimento normal de plântulas.

Características de uma plântula originada de uma semente germinada no escuro

Elas apresentam caules alongados e finos, com folhas pequenas, serão de cor amarelada ou esbranquiçadas, pois os plastídeos não se tomam verdes até que sejam expostos à luz.

Qual a forma do fitocromo é mais abundante em plantas estioladas? Porque?

O pigmento Fv. Porque ele é acumulado no escuro. O pigmento em vegetais estolados mostrou ser de coloração azul, o qual apresentou a conversão característica de Fv para Fve, quando isolamos esse pigmento em tubos de ensaio, muda de cor de maneira reversível e sutil em resposta à luz vermelha ou vermelho -longo

Qual hormônio participa deste processo e como este gancho é formado?

O hormônio que participa deste processo é o etileno. Em muitas plantas a plúmula é protegida pelo gancho plumular. Isto ocorre porque a semente germina no escuro e o gancho é formado. O vermelho extremo mantém o gancho e a luz vermelha inibe a formação do gancho. O etileno é responsável pelo aparecimento do gancho, e é produzido pela região do gancho. A luz vermelha inibe a síntese do etileno e o gancho desaparece. O tratamento com etileno inibe o crescimento do lado côncavo e o gancho fica reservado (o gancho reservado é típico do tratamento com etileno). A auxina promove a produção de etileno e assim provoca o fechamento do gancho.