Regulação nos Seres Vivos - PDF
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Ana do Carmo Beppler Wagner
1 Regulação nos Seres Vivos Uma das características distintivas da Vida é a sua capacidade de percepção, reacção e adaptação à instabilidade do meio envolvente. A ela se deve, em boa parte, que uma tão extraordinária variedade de organismos ocupe, ainda hoje, a superfície do nosso planeta. A captação e reacção a estímulos externos são próprias dos sistemas abertos, como todos os sistemas biológicos (desde a célula até ao ecossistema), neles ocorrendo contínuas trocas de matéria, energia e informação com o meio em redor. Dado que a Vida é um estado físico-químico particular, a abertura ao exterior representa um problema importante: as variações do meio externo modificam o meio interno dos seres vivos. Como a temperatura das células não pode exceder certos valores, e a humidade não pode ser inferior a um certo limiar, os organismos desenvolveram mecanismos de regulação para que a grandes flutuações das condições externas correspondam pequenas variações internas. São dotados de homeostasia, a capacidade de manter as condições do meio interno dentro de limites (em geral, estreitos) compatíveis com a Vida. Daí que a temperatura e a humidade sejam factores limitantes: salvo notáveis excepções, os organismos não sobrevivem em condições de extremo frio, calor ou secura. Figura 1- No corpo humano, face ao contínuo fluxo de matéria e calor, diversos sistemas orgânicos estão envolvidos na regulação e manutenção da estabilidade interna. Nos animais complexos, a homeostasia é controlada pelos sistemas nervoso e hormonal; nas plantas, apenas está presente o hormonal. Sistemas nervoso e hormonal nos animais: semelhanças e diferenças Tanto o sistema nervoso como o endócrino visam a preservação do equilíbrio interno do corpo. Estando ambos envolvidos na coordenação homeostática, partilham determinadas características, decorrentes do facto de a regulação de um organismo exigir informação, interpretação e ação. Assim, estes dois sistemas possuem estruturas (sensores) que captam estímulos ambientais. possuem um centro coordenador que recebe informações sobre o estado exterior ou interior do corpo, decidindo e ativando a resposta mais adequada. estão associados a uma rede de comunicação que conduz informações sobre o meio até ao centro decisor, e mensagens (decisões) do centro coordenador até aos órgãos efetores. estão associados a órgãos específicos (efetores) que concretizam a resposta decidida pelo centro coordenador. Naturalmente os componentes físicos e o funcionamento (natureza da informação; velocidade de resposta) diferem, num modo que a próxima tabela ilustra.
2 Nervos Electroquímica (impulso nervoso) Encéfalo e medula espinal Rápida Vias de transmissão da informação Tipo de informação/sinal Centros coordenadores (decisores) Velocidade da informação e resposta Sangue e fluidos intersticiais Química (hormona) Complexo hipotálamo- -hipófise Lenta 1- Indica as características que justificam que a resposta decidida pelo sistema nervoso seja muito mais rápida. 2- Com base na figura, refere a razão para que os receptores celulares de uma determinada hormona só existam em certos tecidos ou órgãos do corpo. 3- Identifica o sistema que será mais apropriado para regular: 3.1. a resposta a uma picada de agulha; 3.2. o crescimento do corpo, ou o funcionamento dos rins. Estes dois sistemas complementam-se, trabalhando integradamente para a homeostasia do organismo. Para a compreensão dos processos reguladores, é necessário compreender o conceito de retroação (ou retroalimentação). Pode-se definir retroacção como a reação a uma dada ação. Fundamenta muitas máquinas construídas pelo Homem, concretamente os aparelhos domésticos de aquecimento ou de refrigeração para manter a temperatura ambiente em torno do valor desejado. O componente-chave é o termóstato. Imaginemos que, estando no Verão, o objectivo é ter uma sala fresca, a cerca de 22ºC. Depois de rodar o botão do termóstato para estabelecer o chamado ponto de regulação (22ºC), sensores instalados no aparelho de ar condicionado informam continuamente o termóstato sobre a temperatura da sala. Se esta for inferior ou igual a 22ºC, o aparelho não entra em actividade. Mas se atingir os 24ºC, por exemplo, o termóstato mede a diferença como positiva e gera um sinal eléctrico que liga o ar condicionado. Quando a temperatura regressar ao valor estabelecido, o termóstato, medindo agora uma diferença nula, desliga o aparelho automaticamente figura 4.4. Figura 2. O mecanismo acabado de descrever é um exemplo de retroação negativa, pois contraria a variação ambiental; dito de outro modo, produz uma variação de sentido contrário à do meio externo. Nos animais mais evoluídos, a regulação da temperatura é também um mecanismo de retroação negativa por vezes, de retroação positiva mas mais complexo.
3 A Regulação nervosa e hormonal em animais Constituição e funcionamento do sistema nervoso Tratando-se de um organismo multicelular, com um elevado nível de organização e complexidade, a Evolução dotou o ser humano com uma estrutura de comunicação e processamento de informação entre os diferentes órgãos. Muitas das situações problemáticas que o nosso corpo enfrenta exigem uma comunicação e ação reguladora muito rápidas. Para esse fim foi criado o sistema nervoso, constituído de modo a transmitir mensagens ou sinais eléctricos (que viajam a velocidades muito elevadas). Figura 3- Anatomia geral do sistema nervoso humano. O encéfalo humano (representado em baixo) inclui o complexo hipotálamo-hipófise, principal centro coordenador homeostático nos vertebrados; o hipotálamo liga-se à hipófise por um canal com vasos sanguíneos e formação nervosas. O sistema humano subdivide-se em sistema nervoso central (SNC), formado pelos centros nervosos encéfalo e medula espinal, e sistema nervoso periférico (SNP), representado pela rede de nervos; o SNC é responsável pela interpretação de informação, decidindo a reacção mais adequada, enquanto o SNP, atingindo todos os tecidos do corpo, transmite informação para e dos centros nervosos. Um nervo uma via de transmissão de informação é um conjunto de várias fibras nervosas envolvidas por uma membrana, sendo cada fibra um conjunto de axónios; um axónio é parte constituinte de uma célula nervosa ou neurónio. Os nervos sensitivos ou aferentes conduzem mensagens dos receptores de estímulos para os centros nervosos, tendo os nervos motores ou eferentes o papel de transmitir mensagens dos centros decisores até aos órgãos (músculos e glândulas) que efectuam a resposta.
4 Como a figura revela, as unidades fundamentais do sistema nervoso (os neurónios) são constituídas por três partes bem diferenciadas, as dendrites, o corpo celular e o axónio; nos vertebrados, o axónio é coberto por uma camada protectora de mielina. Embora estejam representadas, na figura 4, ligações neurais do tipo axónio-dendrites e axónio-corpo celular, também existe conexão com células de outros sistemas, do tipo axónio-célula muscular ou glandular. É ao nível das dendrites e do corpo celular conduzido depois pelo axónio - que se gera um sinal ou impulso nervoso. Figura 4. Constituição de um neurónio humano típico. Impulso nervoso Um sinal nervoso é basicamente uma alteração na distribuição de iões positivos dos dois lados da membrana plasmática do neurónio, e por isso se diz que é um fenómeno electroquímico (não apenas eléctrico). Praticamente todas as células apresentam uma diferença de concentração iónica transmembranar, o que se traduz numa diferença de potencial eléctrico; diz-se que a membrana plasmática está polarizada. No caso dos neurónios, o potencial de repouso (existente quando não ocorre transmissão de informação) é aproximadamente -60 mv; o sinal (- ) reflecte o facto de o interior do neurónio ter uma carga global negativa, sendo o exterior positivo. E ao nível dos iões positivos, nomeadamente K + e Na +, verifica-se também uma desigualdade: o ião K + é muito mais abundante no interior (cerca de 30x), enquanto o fluido que envolve o neurónio apresenta uma concentração de Na + dez vezes superior à do citoplasma. Num neurónio não estimulado, iões K + saem do citoplasma através de canais membranares próprios, deixando para trás cargas negativas (Cl -, proteínas, ), e é isso que gera o potencial de -60 mv. Os iões K + no exterior são atraídos pelo citoplasma electricamente negativo, a ele regressando e mantendo a diferença de concentração entre os dois lados figura 7. Figura 7 As células nervosas são bastante estimuláveis, capazes de ao detectar pequenas alterações físico-químicas do meio envolvente modificar o potencial eléctrico membranar. Como? Observa atentamente a próxima figura e responda às questões apresentadas.
5 1- Refere o que significa despolarização da membrana neural. 2- Indica o fenómeno que é responsável pela despolarização da membrana. 3- Define potencial de ação. 4- Identifica o valor do potencial (elétrico) de ação? 5- Descre os fenómenos que são responsáveis pelo retorno da membrana plasmática ao potencial de -60 mv. 6- Já foi referido como e porque os iões K + regressam ao citoplasma. Com o potencial de ação, as concentrações de Na + nos dois lados da membrana tendem a equilibrar-se. Mas o retorno à normalidade implica ter mais iões Na + no lado externo. Que tipo de transporte é responsável pelo restabelecimento do gradiente de concentração? Podemos afirmar que os estímulos causam uma inversão de carga das duas faces da membrana plasmática, ou seja, um potencial de ação: uma muito localizada e breve (1 milisegundo) despolarização da membrana por entrada massiva de iões Na +. Um sinal ou impulso nervoso consiste na sequência despolarização repolarização membranares. O retorno ao potencial de -60 mv (repolarização) deve-se à saída e reentrada de mais iões K +, acompanhadas pela saída de iões Na + através de uma bomba iónica, logo transporte activo. Uma particularidade interessante do impulso nervoso é a auto-regeneração, significando que cada potencial de ação origina uma nova inversão eléctrica imediatamente ao lado, no sentido dendrites corpo celular axónio.
6 Figura 9- Propagação do impulso nervoso ao longo de um axónio (não mielinizado). Atingido o fim do axónio, como é que o sinal nervoso se transmite ao neurónio ou célula efetora seguinte? Dado que existe uma separação física entre estas células, um outro tipo de mensagem tem de estabelecer a comunicação intercelular. Figura 10. O estreito espaço (cerca de 40 nm) representado na figura 10 designa-se sinapse ou fenda sináptica (sinapse também pode ser entendida como conceito, o de ligação). O neurónio que a precede é a célula pré-sináptica (envia informação) e a que se segue, recebendo a mensagem, é a célula pós-sináptica. Na terminação do axónio, o sinal electroquímico desencadeia a fusão de certas vesículas com a membrana plasmática voltada para a fenda sináptica. Essas vesículas contêm moléculas específicas os neurotransmissores sintetizadas pelo neurónio. Após serem descarregadas na fenda, os neurotransmissores migram até à membrana da célula pós-sináptica, onde se ligam a receptores próprios. Trata-se, assim, de uma mensagem meramente química. A ligação despoleta um novo potencial de ação caso a célula pós-sináptica seja nervosa, ou outro tipo de reação se for uma célula efetora. A frequência dos potenciais de acção o significado da informação é modelada pela quantidade de neurotransmissores libertada. Para saber mais A analogia com o derrube de peças gigantes de dominó ajuda a compreender o facto de o impulso nervoso ser um acontecimento de tudo ou nada. Um estímulo suave não produz um impulso suave, assim como um bebé não conseguiria derrubar as peças gigantes; com um estímulo desmaiado fraco não se gera qualquer potencial de acção. Mas se o estímulo ultrapassar um certo limiar, originará um impulso nervoso a queda das peças. É interessante constatar que um estímulo duas vezes mais intenso não produz um impulso mais forte as peças de dominó cairão do mesmo modo. De facto, a intensidade de uma sensação é proporcional ao número de terminações nervosas (receptores/dendrites) estimuladas e à frequência de impulsos electroquímicos.
7 Constituição e funcionamento do sistema endócrino No ser humano, o sistema hormonal é constituído por diversas glândulas que comunicam com o resto do corpo através da corrente sanguínea. Figura 12- Glândulas endócrinas humanas No contexto da homeostasia corporal, este sistema tem a seu cargo respostas mais lentas e graduais, como o ajustamento da absorção de água (um processo, em si, lento) ao nível dos rins, ou adaptações de médio- a longo-prazo, como a maturação e funcionamento dos sistemas sexuais. A escolha do sistema endócrino para regulação destes processos está relacionada com o modo de atuação. As glândulas endócrinas produzem pequenas quantidades de substâncias específicas as hormonas como mensagens químicas para outros tecidos e órgãos. Chegam a estes sobretudo por via sanguínea, e apenas atuam nas células a que se ligam células-alvo por intermédio de recetores complementares localizados na membrana plasmática. É por esta razão que as moléculas da hormona prolactina, por exemplo, agem somente sobre tecidos das glândulas mamárias, com o objectivo de estimular a produção de leite. As hormonas estão igualmente envolvidas, a par do sistema nervoso, na regulação das concentrações de água e solutos do meio interno dos animais. 1.1 Osmorregulação A regulação da quantidade de água do meio interno (sangue, fluido intersticial, citoplasma das células) é fundamental para a sobrevivência de qualquer animal terrestre. Quanto aos animais marinhos, em alguns invertebrados os fluidos intracorporais estão em equilíbrio osmótico com a água do mar, sendo designados osmoconformantes (o meio interno está em conformidade com o exterior, pois varia na mesma medida; em geral são pequenas variações, dada a estabilidade composicional do mar); noutros como os peixes, a concentração de água e solutos do meio interno é mantida constante face às flutuações externas. Nos animais osmorreguladores - vertebrados e alguns invertebrados, aquáticos e terrestres - é efectuada uma osmorregulação, que pode ser definida como o controlo da pressão osmótica (uma medida da concentração de solutos) dos fluidos intracorporais. A osmorregulação nos animais assenta no funcionamento do sistema excretor, que, no caso humano, é conhecido como sistema urinário. A função deste sistema eliminação de substâncias nocivas e regulação dos níveis de certas substâncias envolve três processos específicos: filtração, secreção e reabsorção. Nos animais complexos, a filtração do plasma sanguíneo decorre num sistema de túbulos existentes nos órgãos excretores; o plasma circula sob pressão em capilares que contactam intimamente com as paredes dos túbulos, no interior dos quais se acumula o filtrado. A composição do filtrado (que será expelido do corpo) é modificada regulada por secreção e reabsorção activa de certos solutos pelas células dos túbulos. Estes três processos são essenciais na osmorregulação tanto em espécies de água doce, que excretam água e conservam solutos (sais), como em animais marinhos e terrestres, que conservam água e eliminam sais. Antes de abordarmos estas diferenças, recordemos sucintamente a morfofisiologia do sistema urinário humano, equivalente ao dos restantes vertebrados.
8 Figura 13- Morfofisiologia do sistema urinário humano.
9 Alguns casos particulares de osmorregulação Peixes de água doce ( água a mais ) versus peixes do mar ( solutos a mais ) O meio interno dos peixes marinhos é hipotónico relativamente ao mar, pelo que tendem a perder água por osmose, através das brânquias; o contrário se verifica nos peixes de água doce (praticamente sem sais). Assim, os peixes marinhos para compensar a perda ingerem grandes quantidades de água (salgada), tendo de eliminar o excesso de sais, o que fazem sobretudo pelas brânquias, por transporte activo; nestes animais o sistema excretor produz pequenos volumes de urina. Nos peixes de rios e lagos, a excessiva absorção de água ao nível das brânquias é equilibrada com dois mecanismos reguladores: (i) a não ingestão de água, e (ii) a filtração e eliminação de uma quantidade significativa de água por um sistema excretor bem desenvolvido; a perda de alguns sais na (abundante) urina é contrabalançada com uma absorção activa pelas células branquiais. Observa atentamente os esquemas que se seguem. Aplique a informação fornecida nos parágrafos precedentes respondendo à questão apresentada. Insectos terrestres Nos insectos terrestres, o sistema excretor é formado por longos túbulos fechados, conhecidos como túbulos de Malpighi, ligados ao intestino. Por transporte activo, ácido úrico e iões K + e Na + passam da hemolinfa para o interior dos túbulos; sendo o interior hipertónico, Figura 15 a água também entra. A contracção das paredes musculares dos túbulos empurra o filtrado em direcção ao recto. Neste compartimento, e ao longo do trajeto até ele, ocorre o retorno activo de K + e Na + à hemolinfa, seguindo-se a água, por osmose. Esta mudança de composição acidifica o fluido contido nos túbulos, o que causa a precipitação do ácido úrico; cristais deste composto azotado serão, depois, libertados para o exterior juntamente com os resíduos de alimentos. A figura 4.15 exemplifica o processo osmorregulador nos insectos terrestres. Aves As aves em geral, devido ao seu intenso metabolismo (para sustentar energeticamente o voo), perdem bastante água por evaporação. Por isso, todas as aves eliminam um reduzido volume de urina. Uma vez que as aves que se alimentam de seres marinhos enfrentam o problema adicional de ingerir água salgada, estes animais possuem glândulas especializadas situadas na cabeça as glândulas de sal para excretar activamente o excesso de iões minerais. Figura 16- Localização das glândulas de sal nas aves marinhas.
10 Ser humano A osmorregulação humana tem como fulcro a processo de reabsorção renal, existindo desse modo uma hormona que afecta a permeabilidade dos tubos uriníferos a hormona antidiurética (ADH). Imaginemo-nos na rua, num dia particularmente quente. A perda de água por transpiração, se associada à não ingestão de água, resultará num notório aumento da pressão osmótica do sangue («menos água maior concentração de solutos»). Este aumento será detectado por osmorreceptores existentes no hipotálamo, segregando então a hormona ADH; simultaneamente, a estimulação de um certo núcleo nervoso do hipotálamo originará a sensação de sede. A ADH é canalizada para a hipófise, de onde entrará na circulação sanguínea. Ao atingir e ligar-se a receptores presentes nos tubos uriníferos, a ADH aumenta a permeabilidade das paredes tubulares, pelo que uma maior quantidade de água é reabsorvida, retornando ao sangue; este readquire o valor normal de pressão osmótica, o qual, sendo lido pelo hipotálamo, desliga a produção de ADH. Como facilmente se compreende, trata-se de um mecanismo de retroação negativa que, entre os seus efeitos, conta a excreção de urina concentrada. Com base nos conhecimentos adquiridos completa o diagrama, que representa o processo de osmorregulação no ser humano numa situação de excesso de água no meio interno.
11 A osmorregulação é um dos muitos exemplos de integração dos sistemas nervoso e hormonal nos esforços homeostáticos. A integração neuro-hormonal pode ser esquematizada do seguinte modo: Figura 18 É ao nível do complexo hipotálamo-hipófise que os dois sistemas interagem. O hipotálamo reage a estímulos sensoriais processados e enviados pelo encéfalo ou medula espinal e a mudanças ou sinais químicos no sangue. A informação é enviada para a hipófise, aí desencadeando a secreção de hormonas que actuarão sobre os órgãos efetores mais apropriados. 1.2 Termorregulação Enquanto os camelos vagueiam por desertos escaldantes com temperaturas superiores a 40 ºC, os pinguins da Antártida cuidam das crias em planícies geladas sob -40 ºC. O Homem, que procura viver em ambientes mais amenos, necessita manter a temperatura corporal em torno dos 37 ºC. Em qualquer dos casos, a chave da sobrevivência é a termorregulação. Sendo o conjunto de mecanismos que estabiliza a temperatura do corpo face às variações externas, a termorregulação permite que as reacções metabólicas ocorram a uma taxa compatível com a Vida sob condições desfavoráveis. De acordo com a sua resposta às variações térmicas do meio externo, os animais podem ser classificados em homeotérmicos e poiquilotérmicos. Os primeiros, capazes de termorregulação, mantêm a temperatura do corpo num intervalo estreito, enquanto a dos poiquilotérmicos varia bastante, acompanhando de perto as variações de temperatura do ambiente exterior. Contudo, esta classificação não se ajusta a todas as situações conhecidas. Deverá um peixe das profundezas oceânicas, onde a temperatura pouco varia, ser considerado homeotérmico? E o que dizer dos mamíferos que hibernam, cuja temperatura desce para valores próximos dos do ambiente durante o Inverno? Uma classificação mais precisa, baseada na fonte do calor interno, subdivide os animais em exotérmicos e endotérmicos. Figura 19- Diferenças entre animais exo- e endotérmicos.
12 Os animais endotérmicos aves e mamíferos regulam a temperatura corporal por meio da produção de calor metabólico (respiração aeróbia) e do controlo da perda calorífica. Nos restantes animais, exotérmicos, a temperatura do corpo depende fortemente do calor ambiental. À primeira vista, estes animais não conseguirão manter uma dada temperatura ou taxa de metabolismo independentemente da temperatura externa. Mas um certo nível de regulação existe, e está relacionado em parte com o comportamento. No caso do lagarto, por exemplo, o aquecimento/arrefecimento do corpo é alcançado com uma exposição/ resguardo face à irradiação solar. Também os endotérmicos recorrem a certas acções comportamentais para manter a temperatura do corpo dentro de certos limites. Dois exemplos flagrantes são o uso de roupa espessa pelos seres humanos que habitam as regiões frias, e a utilização da tromba, pelos elefantes na savana, para produzir duches refrescantes figura 20. As semelhanças entre exo- e endotérmicos não terminam aqui. Figura 20. Tanto uns como outros controlam, com maior ou menor eficiência, o fluxo sanguíneo na pele, regulando assim as trocas de calor entre o corpo e o meio externo. Os animais exotérmicos conseguem-no modulando o ritmo cardíaco; se o ambiente estiver frio, diminuem os batimentos cardíacos para que o fluxo de sangue na superfície corporal seja menor, perdendo menos calor por condução ou convecção térmica. Nos organismos endotérmicos, o processo é mais sofisticado. Termorregulação no ser humano O controlo da temperatura do/pelo corpo humano envolve dois mecanismos complementares: a variação da taxa de produção de energia metabólica e a regulação das trocas de calor com o exterior. Figura 21. Como a figura 21 revela, as trocas térmicas entre o corpo e o meio envolvente dão-se por irradiação, condução, convecção e evaporação. A regulação das perdas ou retenção de calor por estes quatro processos é mediada pelo fluxo sanguíneo na pele. Quando a temperatura corporal aumenta, o fluxo de sangue também aumenta (por vasodilatação aumento de diâmetro dos vasos condutores), pelo que a pele fica mais quente; com a transferência de calor para o meio ambiente, a temperatura corporal desce. Paralelamente ocorre uma maior produção de suor pelas glândulas sudoríparas, pois a evaporação desse fluido absorve calor da pele. Conjugados, estes dois eventos asseguram, na maioria das vezes, o retorno da temperatura do corpo aos valores normais (entre 36,5 e 37,4 ºC).
13 No ser humano e restantes mamíferos, o centro coordenador da termorregulação (o termóstato ) é, de novo, o hipotálamo. Numa situação de frio intenso, os termorreceptores existentes na pele geram uma mensagem que será enviada, através de nervos sensitivos, até ao hipotálamo. Este interpreta a informação e comanda, por meio de impulsos nervosos, que se contraiam os vasos sanguíneos da pele (vasoconstrição, na origem da palidez) e os músculos esqueléticos; a contracção muscular aumenta a produção de calor metabólico. Confere os conhecimentos adquiridos sobre este assunto preenchendo o diagrama que se segue. Em dadas condições, esta retroacção negativa fica comprometida, acentuando-se a elevação da temperatura interna. Acontece quando a temperatura corporal ultrapassa os 42 ºC, elevando demasiado a taxa de reacções metabólicas sem que o nosso corpo consiga eliminar o excesso de calor. Uma tal desregulação designa-se retroação positiva, pois actua no mesmo sentido da perturbação ou desvio (neste caso, aumento). 2 Hormonas vegetais Tal como os animais, as plantas regulam processos essenciais à sobrevivência, como o crescimento e a floração, em resposta a estímulos ou variações do meio externo. Algumas das respostas consistem em movimentos (limitados) das raízes, caules e folhas em adaptação à luz ou gravidade. Fenómenos como o fototropismo reacção das plantas à luminosidade; em geral, caules e folhas crescem e curvam-se na direcção da luz;
14 gravitropismo adequação das plantas à direcção da força gravítica; se uma planta for inclinada, o crescimento subsequente encurvá-la-á de modo a retomar a orientação vertical; devem-se a moléculas especiais produzidas por certos órgãos ou estruturas, as quais, circulando em pequenas quantidades nas seivas xilémica e floémica, induzem respostas específicas noutras partes da planta. São as hormonas vegetais (ou fitohormonas): auxinas, giberelinas, citocininas, etileno e o ácido abscísico. Vejamos como estes reguladores químicos estão por detrás do fototropismo e do gravitropismo, bem como da germinação de sementes e do amadurecimento de frutos. É importante salientar que, embora uma dada hormona surja como principal actriz em cada um destes fenómenos, as diferentes fitohormonas interagem na obtenção da resposta fisiológica mais adequada. Auxinas A auxina mais abundante e activa nas plantas é o ácido indolacético (IAA), produzido na extremidade apical dos caules, no embrião das sementes, nas folhas jovens, em flores e frutos. Sintetizando a acção fisiológica do IAA, podemos afirmar que promove o alongamento das células/caules/raízes; controla o fototropismo e a reacção gravitrópica; estimula a floração e a frutificação em determinadas plantas; e inibe a abscisão (queda) de folhas e frutos. O modo como o IAA determina as respostas fototrópica e gravitrópica é engenhosa e simples, pelo que merece a nossa atenção figura 25. Figura 25- O foto- e gravitropismo no caule são consequências de uma acumulação diferencial de IAA: no lado em que a hormona é mais abundante, as células crescem (alongam) mais rapidamente, forçando o encurvamento da estrutura para o lado oposto.
15 Um outro fenómeno interessante em que o IAA intervém é a dominância apical, que pode ser definida como a preponderância do gomo/meristema (zona de activa divisão celular e crescimento) do ápice caulinar relativamente aos meristemas laterais. Figura 26- A dominância apical é uma expressão da produção de IAA pelo topo do caule. Citocininas As citocininas, sendo a principal a cinetina, estimulam a divisão das células em folhas jovens, frutos e sementes e o desenvolvimento de gomos (meristemas) laterais. Por outro lado, inibem a senescência e a queda de folhas, bem como o alongamento dos caules. A proporção auxinas/citocininas desempenha um papel crucial na diferenciação dos diversos órgãos das plantas. Ácido abscísico Esta fitohormona, descoberta nos anos 1970, inibe a acção das hormonas de crescimento, a germinação de sementes e o desenvolvimento de gomos; promove o fecho dos estomas, durante o dia, em situações de seca. Como o nome indica, participa na abscisão de folhas e frutos. Giberelinas As giberelinas são produzidas por fungos e pelas plantas superiores. Constituem uma extensa família química, sendo conhecidos actualmente mais de 80 elementos. O ácido giberélico, também conhecido como GA 3, uma molécula com 20 átomos de carbono, foi uma das primeiras a ser isolada e caracterizada. As giberelinas estimulam o alongamento (lento) do caule, a floração (em algumas plantas), o desenvolvimento dos frutos e a germinação de sementes. Figura 27- Efeito da aplicação de giberelinas a uma planta da variedade anã do tomateiro.
16 As sementes de cereais possuem um tecido especial, designado aleurona, que envolve o endosperma (tecido com as reservas nutritivas para o embrião). O embrião destas sementes, ao desenvolver-se, produz giberelinas que se difundem até à camada de aleurona (figura 28), onde desencadeiam a biossíntese de enzimas hidrolíticas (amilases, proteases) e posterior segregação para o endosperma (2); estas hidrolases decompõem o amido e as proteínas armazenadas no endosperma, disponibilizando para o embrião substâncias nutritivas solúveis como maltose e aminoácidos (3). Figura 28. Etileno Desde há muito que é conhecida a importância do etileno (C 2 H 4 ) no crescimento e desenvolvimento das plantas. Esta hormona vegetal, gasosa, desempenha um papel fundamental no processo de amadurecimento dos frutos. Durante o amadurecimento, os frutos sofrem alterações marcantes e irreversíveis na sua composição química e estrutura física, como a degradação da clorofila, a hidrólise de substâncias de reserva, a produção de substâncias aromáticas voláteis e a fragilização das paredes celulares, as quais estão na base das características qualitativas que permitem o consumo alimentar dos frutos pelos seres humanos. O etileno afecta a actividade de enzimas (celulases, clorofilases, invertases, proteases, entre outras) envolvidas na modificação de propriedades como a cor, a textura, o aroma e o sabor dos frutos. Outros papéis importantes desta fitohormona são (i) a promoção da queda de folhas e frutos, (ii) a inibição do alongamento caulinar, e (iii) tal como as citocininas, a estimulação dos gomos laterais.
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