Fisiologia - Nutrição mineral

Prévia do material em texto

Universidade Federal do Tocantins
Campus de Porto Nacional
Curso de Ciências Biológicas
Nutrição Mineral
Disciplina: Fisiologia Vegetal
Docente: Wagner F. Melo
Discentes: Jack W.; Marinna Maciel
15/07/2014
Nutrição Mineral trata-se das substâncias minerais que a planta deve absorver para manter-se funcional. Como a grande maioria desses nutrientes são absorvidos do solo, uma descrição do solo é fundamental. O solo é a porção mais superficial da crosta terrestre, sendo, em sua constituição, 50% sólido (45% minerais e 5% matéria orgânica) e os outros 50% são divididos em 25% de líquido e 25% gás, que são os espaços aerados entre as partículas do solo. A parte sólida é composta de areia, silte, argila e matéria orgânica. Os solos com mais argila costumam ser mais férteis, pois a argila tem a capacidade de reter nutrientes com cargas positivas, pois ela é rodeada de cargas negativas. As argilas mais comuns são a Caolinita, composta de Silício e Alumínio na proporção de 1:1; e a Montmorilonita, com a mesma composição e na proporção de 2:1. O bioma cerrado apresenta certa variedade de solos, entre eles: Latossolos (amarelo e avermelhado), com pouca argila; Cambissolos, solos ainda em formação; Litossolos, que são os afloramentos; solos Aluvionais, nas margens de rios; solos Hidromórficos, presentes nas várzeas, ricos em argilas 2:1 e por isso férteis; e os solos de terra roxa, que são bastante férteis e estão presentes em pequena quantidade.
Há certos critérios que determinam quais nutrientes são essenciais a um planta, quais são necessários em menor ou maior quantidade. São os chamados critérios de essencialidade.
1: se um elemento faz parte de uma molécula ou constituinte da planta que é indispensável à vida desta, é essencial.
2: se um elemento é necessário para a planta completar seu ciclo de vida, ele é essencial.
3: se ele tem uma função específica e é insubstituível nessa função, ele é essencial.
Os nutrientes essenciais são necessários em diferentes concentrações. Os macronutrientes estão presentes nos tecidos vegetais na proporção aproximada de 1g por Kg de MS. Já os micronutrientes estão presentes na proporção de 100mg por Kg de MS. Certas espécies também necessitam de nutrientes que não são comumente utilizados por outras espécies, por exemplo Co, Al, Se. Cada nutrientes cumpre uma função. As principais são: Nitrogênio – composição de aminoácidos, proteínas, clorofila e ácidos nucléicos. Potássio – síntese de enzimas, aminoácidos e proteínas, necessário para o movimento estomático, ativador de enzimas. Cálcio – componente da parede celular e do pólen. Fósforo – presente no ATP, ácidos nucléicos e fosfolipídeos. Magnésio – presente na clorofila, ativador de enzimas. Enxofre – presente em aminoácidos e proteínas. Silício e Boro – presentes na parede celular. Cobre, Manganês e Zinco – ativador de enzimas. Cloro – atua na fotossíntese. Ferro – presente nos citocromos e na ferridoxina, formação da clorofila. Molibdênio – metabolismo do nitrogênio. Níquel – constituinte da urease. Sódio – fotossíntese (regeneração do PEP).
Absorção de nutrientes: os nutrientes são absorvidos devido ao contato íon-raiz. Ocorre de três maneiras: interceptação radicial, fase aquosa móvel e fase aquosa estacionária. Na interceptação radicial, conforme a raiz vai crescendo, vai “encostando” nos íons e nutrientes, que são absorvidos devido ao gradiente de concentração. Na fase aquosa móvel, devido ao movimento da água sendo sugada pela planta, os nutrientes são levados pela água até a raiz e absorvidos. Já na fase aquosa estacionária, como o nome diz, a água está parada mas os íons se deslocam por difusão. Conceitos importantes:
Absorção: é a entrada de substâncias no interior da planta.
Translocação: passagem de substâncias de um lugar a outro da planta.
Redistribuição: tipo especial de translocação. Ocorre quando nutrientes e substâncias importantes são transportados de uma porção velha, que irá ser descartada, para uma parte mais jovem da planta.
O mecanismo que provoca a absorção é o gradiente eletroquímico. O citoplasma da célula é mais negativo que o meio externo aquoso (devido à saída de Ca²+ e H+), provocando diferenças no gradiente.
A rede de fibras de celulose, hemicelulose e glicoproteínas que forma a parede celular contém um sistema de poros (microporos e macroporos), que forma o E.L.A. (espaço livre aparente). Os microporos apresentam grupos carboxílicos. 
Processos que envolvem a absorção:
Passivos – difusão simples: os íons passam obedecendo o gradiente de concentração. Podem passar por canais proteicos ou por interstícios de membrana. A substância não se utiliza de proteínas de transporte.
Difusão facilitada ou Uniporte: Há a ação de proteínas de transporte.
Processo ativo:
Ocorre com gasto de energia, pois vai contra o gradiente eletroquímico. Quando a célula precisa de um íons ou substância cuja concentração está baixa no meio externo, ou cujo transporte não é favorecido pelo gradiente (caso de açúcares e ânions), a célula investe ATP para absorver as substâncias necessárias. A enzima ATPase (ATP-fosfohidrolase) é a responsável pelo processo. O processo ativo ocorre em etapas:
Transporte ativo primário – a célula retira íons H+, de modo que a concentração no meio externo fica alta em relação ao H+ e no interior da célula fica baixa.
Transporte ativo secundário – dois tipos: Simporte (co-transporte) e Antiporte (contra-transporte). 
Simporte: ocorre com açúcares, aminoácidos, nitrato, sulfato, fosfato, cloro. A substância a ser absorvida entra na célula junto com o H+, no sentido contrário ao gradiente eletroquímico (da substância em questão). 
Antiporte: ocorre com Na+, Ca2+. A substância a ser absorvida sai da célula enquanto o H+ entra, em sentidos opostos, sendo que a substância que sai da célula também se move contra o gradiente eletroquímico. 
Assimilação de nutrientes:
Na assimilação dos nutrientes, a planta incorpora os nutrientes em compostos de carbono necessários para o crescimento e desenvolvimento das plantas. Envolve reações químicas energéticas, dependentes dos agentes redutores produzidos na fotossíntese. O nitrogênio possui várias formas na atmosfera, o nitrato (NO-3) e amônio (NH4) são as formas disponíveis para as plantas. O nitrato é absorvido pelas raízes e assimilado nas raízes ou nas partes aéreas (folhas). Na assimilação o nitrato é reduzido a nitrito (NO-2) pela enzima nitrato redutase no citoplasma, sendo reduzido posteriormente a amônio no cloroplasto pela enzima nitrito redutase. 
O amônio é convertido em glutamina e glutamato, pela glutamina sintase (ácido glutâmico) e glutamato sintase (GOGAT), respectivamente. GOGAT é uma amino-transferase de cloroplasto, que possui grande importância na síntese de vários aminoácidos (glutamato, aspartato, alanina, serina e glicina). Uma vez assimilados em glutamina e glutamato (GDH), o nitrogênio pode ser transferido para outros compostos orgânicos. 
A fixação biológica de nitrogênio ocorre com a simbiose de plantas com bactérias fixadoras de nitrogênio. Essas bactérias possuem enzimas como a nitrogenase, que reduz o nitrogênio atmosférico em amônia. A enzima transforma a o nitrogênio em íon amônia (NH3), que é rapidamente protonado, formando o íon amônio (NH+4), transferindo esse amônio para a planta, sendo convertido em asparagina ou glutamina (amidas), alantoina, ácido alantoico ou citrulina (uréideos).
O enxofre (SO4--) é absorvido nas raízes em forma de sulfato, e pelas folhas (estômatos) na forma de SO2. A assimilação ocorre com a substituição de grupos fosfato, formando adenosina-fosfossulfato (APS), esta serve de substrato para a redução de sulfato; formando a cisteína. O fósforo (HPO42-) é absorvido pelas raízes, e tem como produto inicial da sua assimilação o ATP, que é reduzido por fosforilações no citosol.
A associação com micorrizas ectotróficas (ectomicorrizas), tipo de associação onde não é necessário que o fungo entre na célula, mas apenas pelo ELA. Nas micorrizas vesiculares o fungo penetra na célula,formando ramificações. Essas ramificações auxiliam na absorção de nutrientes, pois os ramos proporcionam uma maior superfície de contato, possibilitando maior quantidade de nutrientes. 
Fatores como decomposição de matéria orgânica (CO2), quantidade de chuva, alteram o pH do solo, influenciando na nutrição da planta. Pois um pH baixo, faz com que cátions se desloquem das argilas, deixando o solo mais ácido que o ideal para planta. O ideal para o crescimento das raízes é um pH neutro. Dependendo do pH os nutrientes podem estar disponíveis em maior ou menor quantidade. 
Os tecidos vasculares (xilema e floema) são responsáveis pela mobilidade desses nutrientes. Parte aérea xilema, e entre os órgãos floema. O xilema transporta nitrato, amônio ou aminoácidos, e ácidos orgânicos. O floema redistribui quando falta nutriente no ápice, o que depende da espécie, genótipo e ambiente. 
Pelas folhas a absorção tem restrições como poros da cutícula, tricomas, estômatos. Porem previne a deficiência de micronutrientes. As desvantagens são: baixas taxas de penetração, devido a cutícula. Escorrimento de superfícies hidrofóbicas; lavagem pela chuva; secagem rápida da solução aplicada, quando não ocorre à rápida absorção do nutriente o mesmo pode secar. Redistribuição limitada de B e Ca; macronutrientes 1% de aproveitamento, pois nos poros não tem como passar os macronutrientes; queima ou necrose foliar, caudado pelo acumulo dos nutrientes na superfície foliar.