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1 Roteiro de estudos Água e células vegetais; Balanço hídrico, Nutrição Mineral, Transporte de solutos, Fotossíntese. 1) Apesar da importância da água para o metabolismo vegetal, assim como para a sua constituição, a quantidade de água existente na planta é pequena, quando comparada com a quantidade de água que passa pela planta através da transpiração. Porém a transpiração tem efeitos importantes na agricultura tropical. Fonte: PIMENTEL, C. A relação da planta com a água. Seropédica: UFRuralRJ, 2004. Dessa forma, qual é o principal efeito da transpiração? Marque a alternativa CORRETA. a) Proporciona o resfriamento da folha, pois ao evaporar-se na folha, a água absorve energia térmica dessa, reduzindo a temperatura foliar em 2 a 3°C. b) Favorece a retenção da água no solo, favorecendo o fluxo do solo para a planta e da planta para a atmosfera. c) É capaz de aumentar o conteúdo de água nos tecidos favorecendo a fotossíntese pelo fechamento dos estômatos em determinadas horas do dia, especialmente nas horas mais quentes. d) O fluxo transpiratório dificulta o transporte e absorção de nutrientes, deixando-os mais tempo no solo após a adubação. 2) Descreva os componentes do potencial hídrico 𝜑𝑤, descrevendo cada um dos componentes. 3) A absorção de água pelas plantas pode ser reduzida pela adição ao solo de grandes quantidades de sais. Qual será a causa deste fenômeno? 4) O que significa transpiração? Como ocorre no vegetal? 5) De que maneira as plantas reagem a fatores ambientais como luz e temperatura? 6) Como ocorre a absorção de água e seu movimento desde o solo até o xilema radicular? 2 7) A absorção de água pelas plantas pode ser reduzida pela adição ao solo de grandes quantidades de sais. Qual será a causa deste fenômeno? 8) O caminho percorrido pela água na raiz depende em grande parte do grau de diferenciação dos vários tecidos que a compõem. Em cada um desses tecidos, a água pode seguir uma ou mais das três vias possíveis: apoplasto, simplasto e transcelular. Em relação a essas três vias possíveis da água nas plantas, assinalar a alternativa CORRETA: a) Simplasto (via paredes celulares), transcelular (de protoplasto para protoplasto, via plasmodesmos) e/ou apoplasto (de célula para célula, passando de vacúolo para vacúolo). b) Apoplasto (via paredes celulares), simplasto (de protoplasto para protoplasto, via plasmodesmos) e/ou transcelular (de célula para célula, passando de vacúolo para vacúolo). c) Apoplasto (via plasmodesmos), transcelular (via protoplasto e via plasmodesmos) e/ou simplasto (de célula passando para vacúolo). d) Simplasto (via protoplasto para paredes celulares), apoplasto (de plasmodesmos via plasmodesmos) e transcelular (de vacúolo para célula). 9) A fisiologia vegetal objetiva o estudo de processos como a fotossíntese, respiração celular, nutrição e hormônios vegetais. Sobre a fisiologia vegetal, assinale a alternativa CORRETA: a) A absorção de água pela raiz pode ocorrer através da via apoplástica ou simplástica. Na primeira, a água passa pelos espaços entre as células, na segunda, pelo interior das células. b) As auxinas representam um grupo de hormônios vegetais gasosos, que promovem o amadurecimento dos frutos e promovem a abscisão de folhas, flores e frutos. c) Carros frigoríficos que precisam transportar os frutos por grandes distâncias sem que amadureçam, inibem a decomposição de clorofila e aumentam a produção de etileno. d) Os principais componentes químicos presentes em adubos e fertilizantes são os NPK (nitrogênio, fósforo e potássio). Todos eles são micronutrientes, moléculas simples e muito pequenas. e) Nenhuma das alternativas. 3 10) Assinale a alternativa que apresenta corretamente os aspectos nos quais se baseia a teoria mais aceita atualmente (teoria de Dixon), para explicar a condução de água e sais minerais, da raiz até as folhas das grandes árvores. a) Coesão entre as moléculas de água, adesão entre essas moléculas e as paredes do xilema e tensão gerada no interior dos vasos pela transpiração foliar. b) Aumento da concentração osmótica no interior dos vasos xilemáticos da raiz, entrada de água por osmose e impulsão da seiva para cima. c) Permeabilidade seletiva das células do córtex da raiz, presença da endoderme com as estrias de Caspary e transporte ascendente da seiva bruta. d) Produção de carboidratos nas folhas, aumento da concentração osmótica nesses órgãos e ascensão da seiva bruta, por osmose e capilaridade, nos tubos do xilema. e) Semelhança dos vasos do xilema a tubos de diâmetro microscópico, propriedades de adesão e coesão das moléculas de água e ocorrência do fenômeno da capilaridade. 11) “É através das extremidades das raízes, principalmente através dos pelos absorventes, que a água e os sais minerais penetram nas plantas. A solução aquosa absorvida pode se deslocar tanto pelos espaços existentes entre as células, o _____________, quanto pelo citoplasma das células epidérmicas e corticais, que compõem o ___________. Porém, o deslocamento pelo _____________ é detido somente nas células endodérmicas, devido à presença ________________ que impedem a solução de se deslocar extracelularmente. Logo, a solução é obrigada a entrar pelo citoplasma das células endodérmicas, a fim de penetrarem no cilindro vascular.” Assinale a alternativa que completa correta e sequencialmente a afirmativa anterior. a) Simplasto/apoplasto/ simplasto / dos plasmodesmos. b) Apoplasto / simplasto / apoplasto / dos plasmodesmos. c) Simplasto / apoplasto / simplasto / das estrias de Caspary. d) Apoplasto / simplasto / apoplasto / das estrias de Caspary. 12) Analise as seguintes afirmativas: I - As células crivadas e elementos do tubo crivado são as células condutoras do floema, que apresentam pequenos poros denominados de crivos. II - O transporte de água e sais no corpo da planta é mais bem explicado pela teoria de coesão e tensão, que sugere que as moléculas de água estão ligadas pela coesão 4 molecular e que elas são puxadas para as partes superiores graças a processos de evaporação. III - O xilema é um tecido complexo que é responsável pelo transporte de seiva elaborada. Esse tecido é formado por células denominadas de traqueides e elementos de vaso. IV - O xilema e o floema são os dois órgãos de condução existentes no vegetal. V - O transporte de seiva bruta pode ser explicado pela teoria de coesão-tensão. Segundo essa teoria, a água entra pelo corpo da planta e é levada via xilema graças à força criada pela transpiração. Estão corretas as seguintes afirmativas a) I, II e V. b) I, II e IV. c) I, III e V. d) II, III, e V. e) II, III, IV e V. 13) Quais os critérios básicos para caracterizar um elemento essencial? 14) Como se explica ser o cloro um elemento essencial, se o mesmo não entra na composição de nenhum composto orgânico tido como essencial? 15) Explique porque, embora sendo o cobalto necessário à fixação simbiótica de nitrogênio, ele não seja considerado um elemento essencial. 16) Cite o símbolo químico, as formas de absorção e as principais funções dos macro e micronutrientes. 17) Defina transporte ativo e passivo. 18) Cite e caracterize as proteínas transportadoras da membrana celular. 19) Defina simporte e antiporte. 5 20) Indique como ocorre a absorção de íons e o transporte desde o solo até o xilema radicular. 21) Diferentemente de certas células reprodutivas, as plantas não se deslocam de um lugar para outro; elas são sésseis. Em substituição à mobilidade, eles desenvolveram a capacidade de crescer em busca dos recursos essenciais, como luz, água e nutrientes minerais, durante todo o seu ciclo de vida. Fonte: Lincoln Taiz et al. Fisiologia e desenvolvimento vegetal. Porto Alegre: Artmed, 2017. Sobre as plantas, marqueabaixo a alternativa INCORRETA. a) As plantas terrestres apresentam mecanismos para transportar água e sais minerais do solo para os locais de fotossíntese e de crescimento, bem como para transportar os produtos da fotossíntese até os tecidos e órgãos não fotossintetizantes. b) As plantas desenvolvem-se a partir de embriões que extraem nutrientes da planta- mãe, e essas reservas nutritivas adicionais facilitam a produção de grandes estruturas autossustentáveis no ambiente terrestre. c) As plantas não perdem água continuamente por evaporação mas, evolutivamente, desenvolveram mecanismos para evitar a dessecação. d) As plantas são estruturalmente reforçadas para dar suporte à sua massa, à medida que elas crescem em direção à luz e contra a força da gravidade. 22) Muitos dos nutrientes minerais essenciais são absorvidos na sua forma iônica e, assim, não possuem passagem livre pela membrana plasmática. Logo, para que ocorra sua entrada nas células vegetais, é necessário todo um sistema de proteínas transportadoras. Com relação a esse sistema, analise as afirmativas abaixo: I. Para determinar se um nutriente será absorvido de forma ativa ou passiva, primeiro deve-se avaliar o seu potencial químico. II. As proteínas transportadoras do tipo carregador são altamente seletivas, porém, geralmente são mais lentas do que aquelas do tipo canal iônico. III. As bombas de prótons realizam o transporte ativo primário, ao passo que o transporte mediado por carregadores pode ser do tipo passivo. Está CORRETO o que se afirma apenas em: a) II. 6 b) III c) I e II. d) II e III. 23) Nas plantas, a água e os sais minerais nela dissolvidos constituem a seiva bruta, que é levada das raízes a todas as partes da planta através dos vasos lenhosos. A Teoria de Dixon ou Teoria da coesão-tensão é o modelo universal mais aceito para explicar a ascensão da seiva ao longo destes vasos. Segundo esta, a perda de água através da transpiração estomática cria uma tensão nos vasos e, como existem as forças de coesão e adesão, forma-se uma coluna contínua que transmite a tensão desde as células do mesofilo até as raízes. Nas raízes, a água é absorvida por osmose. Sobre a água e suas propriedades e a relação com os processos fisiológicos vegetais mencionados, é correto afirmar que: a) A molécula de água consiste em dois átomos de hidrogênio (H) ligados covalentemente a um átomo de oxigênio (O). O oxigênio, por ser mais eletronegativo, atrai os elétrons mais fortemente do que o hidrogênio, e esse fator, somado à estrutura angular da molécula, resulta na natureza polar da água. b) A atração eletrostática, chamada de ligação de hidrogênio ou pontes de hidrogênio, que ocorre entre os átomos de hidrogênio de moléculas vizinhas, é mais fraca que as ligações covalentes intramoleculares. São essas ligações que permitem a coesão e a adesão da água. c) A coesão é a força de atração mútua entre as moléculas de água, e a adesão é a força de atração entre as moléculas de água e as paredes dos vasos lenhosos. A interação entre ambas faz com que a água escoe pelos vasos, num fenômeno conhecido como tensão superficial. d) A transpiração é a eliminação de água pela planta na forma de vapor. No estado de vapor, as pontes de hidrogênio entre as moléculas de água se desfazem e refazem rapidamente, devido ao alto grau de entropia, e, assim, cada molécula pode se ligar a, no máximo, outras quatro moléculas. e) Soluções aquosas, como a seiva bruta, estão sujeitas à variação na pressão osmótica. Assim, na raiz, o desenvolvimento de uma pressão positiva promove a entrada de água a partir de um meio hipertônico. 7 24) Os benefícios da aplicação de elementos minerais no solo para melhorar a produtividade das culturas são conhecidos há muito tempo. Associe os elementos minerais com as suas funções metabólicas em plantas e assinale a opção que contém a sequência correta. I. N II. P III. K IV. Ca V. Mg ( ) Regulação osmótica, homeostase iônica, relações hídricas e movimento estomático. ( ) Elemento estrutural, transferência de energia e elemento regulador via fosforilação e desfosforilação de enzimas. ( ) Estrutura da parede celular, integridade celular e segundo mensageiro fundamental à sinalização celular. ( )Elemento estrutural de proteínas, nucleotídeos, lipídios e de alguns sacarídeos. ( ) Constituinte estrutural da clorofila, conformação de proteínas e ativação de enzimas. a) IV, II, I, III, V. b) IV, II, III,V,I. c) V,IV,III,I,II. d) III,II,IV,I,V. e) V,II,IV,I,III. 25) Os elementos minerais são absorvidos através das raízes e passam a fazer parte da estrutura ou suco celular dos vegetais. Sobre os elementos minerais essenciais, assinale a alternativa correta. a) Na ausência desses elementos, o vegetal completa o seu ciclo de vida normalmente. b) São classificados como macronutrientes e micronutrientes, dependendo da quantidade em que estão presentes no solo. c) Os elementos C, O e H são considerados macronutrientes absorvidos pelas plantas através do ar e da água. d) O, N, K e P são considerados micronutrientes. e) Somente os macronutrientes podem ser considerados elementos minerais essenciais. 8 26) No que se refere à nutrição vegetal, os sintomas de deficiência estão relacionados, em parte, com a função que o mineral exerce como nutriente. A esse respeito, a correlação correta entre o déficit nutricional e os sintomas visuais é a que associa a deficiência do a) Macronutriente carbono à morte dos meristemas e à ocorrência de folhas espessas, coriáceas e descoloridas. b) Macronutriente cálcio à malformação de folhas, raízes pouco desenvolvidas e à queda de flores e frutos. c) Micronutriente cobre à clorose em folhas velhas e à morte dos ápices foliares. d) Micronutriente magnésio ao aumento da toxicidade ao alumínio. 27) A água desempenha um papel fundamental na vida das plantas. A fotossíntese exige que as plantas retirem dióxido de carbono da atmosfera e, ao mesmo tempo, as expõe à perda de água e à ameaça de desidratação. Para impedir a dessecação das folhas, a água deve ser absorvida do solo pelas raízes, ser transportada ao longo do corpo da planta até alcançar as partes aéreas. É importante destacar que, mesmo pequenos desequilíbrios entre a absorção, o transporte de água e a perda desta para a atmosfera podem causar déficits hídricos e o funcionamento ineficiente de inúmeros processos celulares. Portanto, equilibrar a absorção, o transporte e a perda de água, representa um importante desafio para as plantas terrestres. Sobre a água na planta, marque a alternativa INCORRETA: a) Uma das rotas Uma das rotas do transporte de água da epiderme até a endoderme é a apoplástica, na qual a água move-se pelas paredes celulares e por espaços extracelulares (sem atravessar qualquer membrana) à medida que se desloca ao longo do parênquima cortical da raiz. b) O movimento da água pelos solos é, na maior parte das vezes, por fluxo de massa, que é o movimento conjunto de moléculas em massa, geralmente em resposta a um gradiente de pressão. c) O ar que circunda as folhas possui menos água que as próprias folhas, sendo que o potencial hídrico é maior na atmosfera que nas folhas. Dessa forma, a planta perde água das folhas para o ar durante a transpiração, e essa água é reposta pelas células adjacentes. d) A água, em sua trajetória da folha para a atmosfera, é puxada pelo xilema para as paredes celulares do mesófilo, de onde evapora para os espaços intercelulares, fazendo com que o vapor de água saia das folhas pelos estômatos. 9 e) O movimento de água das raízes para a folha, via xilema, pode ocorrer devido a uma pressão positiva na sua base (raiz) ou a uma pressão negativa (tensão) desenvolvida na parte aérea (folha). 28) Durante uma aula sobre Fisiologia Vegetal, um professor de CiênciasBiológicas aborda o transporte de água nas plantas. Ele explica que o fenômeno da gutação é uma forma de perda de água pelas folhas que ocorre principalmente em plantas durante períodos de alta umidade no solo e baixa umidade relativa do ar. Considerando as características da gutação, qual dos seguintes processos está mais diretamente relacionado a esse fenômeno? a) Transpiração estomática. b) Transpiração cuticular. c) Osmorregulação. d) Pressão de turgor. 29) Sobre a fotossíntese, está incorreto afirmar: a) Clorofila e carotenoides estão arranjados nos tilacoides dos cloroplastos, em unidades chamadas de fotossistemas. b) Duas etapas podem ser observadas na fotossíntese: reações luminosas e reações de fixação de carbono. c) No final da fotossíntese, são produzidas proteínas. d) A fotossíntese garante que oxigênio seja disponibilizado para o meio ambiente. e) Os organismos fotossintetizantes são produtores na cadeia alimentar. 30) Dentre as funções da água nas plantas analise as afirmações abaixo: I. Diluídora de nutrientes - A água dilui os nutrientes para serem processados na fotossíntese. II. Veículo de transporte - A água serve de veículo de transporte dos nutrientes para as diversas partes da planta. III. Firmeza da planta - A água dá consistência, deixa a planta flexível e dá resistência à quebra. IV. Reguladora da temperatura da planta - A água, ao passar pela planta e perder-se na atmosfera, reduz a temperatura da planta. 10 Após análise das afirmações acima podemos concluir que: a) Apenas I, II e III estão corretas. b) Apenas II, III e IV estão corretas. c) Apenas I, III e IV estão corretas. d) I, II, III e IV estão corretas. 31) Correlacione os elementos minerais essenciais com suas funções: 1. Boro 2. Cloro 3. Fósforo 4. Magnésio 5. Molibdênio ( ) Ativa mais enzimas que qualquer outro nutriente e participa da clorofila. ( ) Constituinte de proteínas como nitrogenase e nitrato redutase. ( ) Envolvido com a aquisição, estocagem e utilização de energia. ( ) Essencial no fotossistema II, envolvido com a quebra da molécula de água. ( ) Liga-se a polissacarídios pécticos na parede celular. Assinale a alternativa que indica a sequência CORRETA: a) 4, 5, 3, 2, 1. b) 3,2, 1, 4, 5. c) 3, 2, 1, 4, 5. d) 1, 2, 4, 3, 5. e) 5, 4, 3, 2, 1. 32) Numa situação em que uma folha de uma planta de arroz, anteriormente mantida no escuro, for iluminada, a luz percebida pelas células-guardas desencadeará uma série de respostas, resultando na abertura do poro estomático e tornando possíveis a entrada do CO2 do ambiente e a realização da fotossíntese. PORQUE Quando o nível de CO2 no interior da folha for alto, os estômatos se fecham parcialmente, preservando assim o nível de água na folha que vai realizar a fotossíntese. Analisando-se as afirmações acima, conclui-se que: 11 a) As duas afirmações são verdadeiras, e a segunda justifica a primeira. b) As duas afirmações são verdadeiras, e a segunda não justifica a primeira. c) A primeira afirmação é verdadeira, e a segunda é falsa. d) A primeira afirmação é falsa, e a segunda é verdadeira. e) As duas afirmações são falsas. 33) Em vegetais, a via MAC (ou CAM, Crassulacean Acid Metabolism) é um dos mecanismos fotossintéticos de concentração de CO2. Esse mecanismo apresenta a seguinte característica: a) Aumento da eficiência de uso da água, sendo encontrado em plantas adaptadas a ambientes muito úmidos ou sujeitos ao bom suprimento de água na fase reprodutiva. b) Prolongamento de períodos de seca, levando à abertura dos estômatos e maior fixação de CO2 durante o dia. c) Fundamentado num processo de descarboxilação noturna, seguido de uma etapa de carboxilação diurna. d) Fixação noturna de CO2, tendo como resultado a diminuição da perda de água, porque a diferença de pressão de vapor da água entre as folhas e o ambiente atinge valores mínimos durante a noite. e) Aporte total de nitrogênio para a síntese de enzimas de carboxilação bem maior quando comparado a plantas com metabolismo C3. 34) A lenha e o carvão vegetal são produtos tradicionais das florestas, utilizados como combustíveis sólidos decorrentes do uso da energia solar via fotossíntese. Para o aproveitamento desse potencial energético, é CORRETO afirmar que: a) Árvores que atingem seu máximo crescimento (clímax), desprendem cada vez mais oxigênio e menos gás carbônico. b) Florestas em regeneração apresentam áreas de respiração e de fotossíntese equivalentes, proporcionando um equilíbrio dinâmico com o meio, levando ao incremento da biomassa. 12 c) A fase final de vida das árvores é caracterizada por alterações em sua fisiologia, o que se evidencia pelo acréscimo da atividade fotossintética, apesar da redução de crescimento. d) A produtividade bruta de uma comunidade vegetal mantém relação entre o índice de área foliar e a proporção de tecidos lenhosos, que não fazem fotossíntese ou que apenas respiram. 35) A fotossíntese é o processo bioquímico fundamental pelo qual as plantas, algas e algumas bactérias convertem a energia luminosa em energia química, armazenada na forma de moléculas orgânicas. Este processo envolve duas etapas principais: as reações dependentes da luz, que ocorrem nas membranas dos tilacoides, e o ciclo de Calvin, que ocorre no estroma dos cloroplastos. Durante a fotossíntese, a energia luminosa capturada pelas moléculas de clorofila é utilizada para gerar ATP e NADPH __________, enquanto o ciclo de Calvin, que ocorre __________, utiliza esses compostos para fixar o dióxido de carbono em moléculas orgânicas. Marque a opção que preenche CORRETA e respectivamente as lacunas. a) Nas membranas dos tilacoides / no estroma do cloroplasto. b) Nas membranas dos tilacóides/ no citoplasma celular. c) No citosol das células/ na matriz mitocondrial. d) Nas membranas plasmáticas / no núcleo celular. e) nas membranas dos tilacoides / no lúmen do tilacoide. 36) Leia o enunciado abaixo e assinale a alternativa correta correspondente a lacuna: ________ é um fenômeno vital realizado por organismos produtores, fundamental para a manutenção da vida no planeta. Durante esse processo, a energia solar é capturada e transformada em energia química, resultando na produção de compostos orgânicos essenciais para a sobrevivência dos seres vivos. Qual é o nome desse fenômeno de conversão de energia solar em energia química? a) Fermentação. b) Fotossíntese. c) Transpiração. d) Reprodução celular. 13 e) Fermentação química. 37) Em relação à fotossíntese, é INCORRETO afirmar que: a) A equação que a representa é: 6 CO2 + 12 H2O + luz → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O. b) Nos ambientes naturais, sem a presença da energia luminosa oriunda da estrela mais próxima do planeta Terra, ela não ocorre (na fase clara). c) O processo acontece exclusivamente do pigmento melanina, o qual atua como catalisador (acelerador) das reações físico-químicas dentro dos estômatos dos seres heterotróficos. d) Nas cadeias e teias alimentares, ela é realizada pelos seres autótrofos, os produtores primários, capazes de sintetizar o próprio alimento. Aos serem ingeridos pelos seres heterotróficos a energia armazenada nos autótrofos é absorvida e flui (com perdas) através destas cadeias e teias. 38) O gráfico abaixo representa a eficiência de absorção das clorofilas (a e b) e dos carotenoides. Uma planta terá menor atividade fotossintética se iluminada com a luz na faixa de cor: a) Ultravioleta – violeta. b) Violeta – azul. c) Verde – amarelo. d) Laranja – vermelho. 14 e) Vermelho – vermelho distante. Gabarito 1 8 9 10 11 12 21 22 23 24 25 26 27 28 A B A A D A C A A D C B C D 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 C D A B D D A B C C