Tema 2: Distribuição de Material

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TEMA 2: APONTAMENTOS DE BIOLOGIA 10º ANO | Sílvia Couto Ribeira 2019

Tema 2: Distribuição de Material 1. Transporte nas Plantas

As plantas necessitam de transportar substâncias minerais até às folhas para garantir a síntese de compostos orgânicos. Algumas plantas mais simples (plantas avasculares) não possuem estruturas especializadas em transporte enquanto que as mais evoluídas sim (plantas vasculares).

As plantas vasculares desenvolveram um sistema condutor formado por dois tipos de vasos:

• Xilema: que transporta essencialmente água (99%) e iões minerais (sulfatos, fosfatos, cloro) e constitui assim a seiva bruta. A seiva bruta circula para cima e para baixo na planta.

• Floema: que transporta água (80%) e compostos orgânicos produzidos pela

planta (glicose) e constitui a seiva elaborada. A seiva elaborada apenas se propaga para baixo nas plantas.

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Translocação: Movimento de solutos orgânicos e de solutos minerais no interior das plantas através de tecidos condutores (xilema e floema).

Xilema

O xilema também conhecido por tecido traqueano ou lenho, está especializado no transporte de água e de sais minerais. Na maioria das plantas, este tecido é constituido por quatro tipos de células:

• Elementos condutores: células mortas onde circulam a água e os sais minerais. Podem ser de dois tipos:

• Tracoides: células longas e de extremidade afilada, formam tubos que permitem a passagem de agua e de sais minerais

• Elementos de vaso: células vasculares com um diâmetro superior ao dos tracoides. Resultam de células mortas, que perderam as paredes transversais. E cujas paredes laterais apresentam espessamentos de lenhina – substância que lhes confere rigidez.

• Fibras Lenhosas: são constituídas por células mortas cujas paredes são espessas devido à deposição de lenhina e desempenha funções de suporte.

• Parênquima lenhoso: é um tecido formado por células vivas e desempenha funções metabólicas nas plantas, tais como a fotossíntese.

O transporte no xilema é facilitado:

• Pela ausência de conteúdo celular, o que não cria resistência ao fluxo;

• Pela presença de células que formam longos tubos;

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• Por paredes espessadas com lenhina que impedem o seu colapso, assim como a presença de fibras que dão resistência aos vasos e permitem suportar a pressao;

• Pelo seu diâmetro reduzido, o que facilita a adesão entre as moléculas de água aos vasos.

Floema

O floema ou tecido crivoso ou líber, transporta água e substâncias orgânicas produzidas pelas plantas. São constituídas por 4 tipos de células:

• Células dos tubos crivosos: células especializadas e vivas.

• Células de companhia: situam-se juntos das células dos tubos crivosos, com as quais mantêm ligações e as ajuda no seu funcionamento. Também são vivas.

• Fibras: desempenham funções de suporte.

• Parênquima: células vivas com função de reserva.

Localização dos Tecidos Condutores

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Absorção Radicular

A maior parte da água e dos iões necessários para as várias plantas é absorvido pela raiz. Os pelos radiculares – extensões das células da epiderme da raiz – tornam a área de absorção da raiz muito grande.

1.1. Transporte no Xilema

Partindo da impossibilidade de o líquido ascender, que tipo de ação deve ser exercida, sobre o líquido (de sucção = aspiração, ou de pressão = empurrão), em cada um dos locais A e B. Esta situação permite compreender o fundamento das duas hipóteses para explicar o movimento da seiva bruta:

• Hipótese da Tensão-Coesão-Adesão: as folhas sugam ou aspiram a seiva bruta contida no xilema.

• Hipótese da pressão radicular: a raiz pressiona ou empurra a seiva bruta para cima.

Hipótese da pressão radicular

A acumulação de iões nas células radiculares (por transporte ativo), faz com que a concentração de solutos aumente (as células tornam-se hipertónicas) – a água entra por osmose.

A acumulação de água na raiz provoca uma pressão na mesma – pressão radicular – que força a água a subir.

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O efeito da pressão radicular pode ser observado quando se efetuam podas tardias em certas plantas. Nestas circunstâncias, verifica-se a saída de água pela zona dos cortes efetuados num processo conhecido por exsudação. A resina e o látex são exemplos disso.

Noutras situações, quando a pressão radicular é muito elevada, a água é forçada a subir até às folhas, onde é libertada sob a forma líquida. Este fenómeno designa-se por gutação.

Limitações á hipótese da pressão radicular:

• A pressão radicular medida em várias plantas não é suficientemente grande para elevar a água até ao ponto mais alto de uma árvore grande;

• A maioria das plantas não apresenta gutação nem exsudação;

• As plantas das zonas temperadas não apresentam exsudação nos planos de corte;

A hipótese da pressão radicular não é suficiente para explicar a subida da seiva xilémica em numerosas espécies vegetais, especialmente nas de grande porte.

Hipótese da Tensão-Coesão-Adesão

As plantas absorvem grande quantidade de água pelo sistema radicular mas também perdem muita água através da transpiração.

1.2. Transporte no Floema

As substâncias produzidas nos órgãos fotossintéticos (seiva elaborada) vão ser transportados a todas as células dos restantes órgãos da planta pelos

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vasos floémicos. A seiva elaborada é constituída por sacarose, nucleótidos, hormonas, aminoácidos e iões orgânicos.

A quantidade de vapor de água que sai das folhas por transpiração, causa forças de Tensão na parte superior da planta, o que provoca a ascensão da água.

As moléculas de água que saem das células das folhas são substituídas por novas moléculas de água no xilema da raiz.

As propriedades de coesão e de adesão entre as moléculas de água, permitem formar colunas verticais de água, desde a raiz até às folhas (sentido ascendente), atingindo distâncias mais ou menos longas.

Fatores que influenciam a transpiração:

• Radiação solar;

• Temperatura do ar;

• Humidade e vento.

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Experiência de Malpighi

Para compreender onde e como circulam os compostos orgânicos, Marcelo Malpighi, no séc. XVII fez a seguinte experiência:

Seccionou uma planta em forma de anel, tendo o cuidado de extrair todos os tecidos à volta do xilema, incluindo o floema. Retirou todas as folhas abaixo do corte. Passado uns dias pode verificar que a planta na parte superior do corte ainda estava viçosa e que no corte, no bordo superior havia um "inchaço" cica- trizado e no bordo inferior não existia.

Às folhas da planta na parte superior do corte eram-lhes fornecidas água e sais minerais, substâncias necessá- rias à produção de matéria orgânica, isto porque Malpighi não seccionou o xilema. As plantas elaboravam a seiva elaborada que é enviada para o floema na parte superior do corte, quando este ao descer encontra obstrução e acumula-se provocando o "inchaço" - EN- TUMESCIMENTO - aumento de volume, no bordo superior.

Enquanto a parte inferior ao corte da planta tiver reservas de compostos orgânicos, a planta vive. Quando as reservas acabam, as raízes deixam de ab- sorver a água e os sais minerais e a planta morre.

A experiência de Zimmermann

Para conhecer a composição do Floema, Zimmermann em meados do séc. XX pegou num pulgão que se alimentava e anestesiou-o, cortou-lhe o esti- lete (armadura bucal) de forma a que este fica-se preso na planta. Observou que

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o floema estava sempre a sair (horas) da planta. Retirou a amostra do fluido e estudou a sua composição.

Verificou que as substâncias que compunham o fluido era: sacarose, nu- cleótidos, hormonas, aminoácidos e iões

orgânicos.

Com esta experiência, para além da composição do floema, pode-se concluir que o floema está sob pressão.

A experiência de Munch, 1926

A deslocação de materiais no floema tem sido explicada pela teoria do fluxo de massa proposta pelo Munch.

Munch utilizou dois recipientes, um com uma solução concentrada em sacarose, mergulhado no frasco A, e outro recipiente com uma solução de sacarose mais diluída, mergulhado no fraso B. Ambos tinham membranas permeá- veis à água e impermeáveis à sacarose. Os recipientes estavam ligados por um tubo de vidro.

Verificou que a água do frasco B (meio hipotónico) deslocou-se para o recipiente A (meio hipertónico), cri- ando uma pressão que obrigou a solu- ção a deslocar-se para B.

O fluxo pára quando as concen- trações se igualam nos recipientes A e B.

Teoria do fluxo de massa

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Esta teoria considera que a sacarose se desloca através dos vasos crivosos, devido à existência de um gradiente de concentração, desde o órgão de produção, as folhas, até aos locais de consumo que são os tecidos ou órgãos em formação ou crescimento e os órgãos de reserva durante a fase de acumu- lação de reservas.

A glicose, produto resultante da fotossíntese, é convertida em sacarose. A sacarose desloca-se do mesófilo (na epiderme), para os elementos do tudo crivoso por transporte ativo com a ajuda da célula companhia (energia).

Com o aumento de concentração da sacarose no floema dá-se um aumento da pressão osmótica nos tecidos circundantes e a água do xilema e das células vizinhas entra por osmose nos tubos crivo-

sos do floema aumentando a pressão de turgência e causa a deslocação da seiva elaborada, através das placas crivosas para locais com menor pressão.

A sacarose passa, possivelmente por transporte ativo para os órgãos onde vai ser utilizada ou de reserva. Esta saída faz com que as células dos tubos crivosos fiquem hi- potónicos, a pressão osmótica desce, e água regressa às células vizinhas e ao xilema por osmose.

A passagem da sacarose a todas as células será feita, posteriormente, atra- vés de transporte citoplasma a citoplasma. É depois degradada em glicose e utilizada para a respiração celular, ou polimeriza-se e forma amido (produto de reserva).

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2. Transporte nos animais

2.1. Sistemas de Transporte

Todos os seres vivos necessitam de realizar trocas de substâncias com o meio envolvente. Os animais em particular, necessitam de receber nutrientes e oxigénio para as suas células e têm de eliminar dióxido de carbono e outros produtos resultantes do metabolismo.

Nos animais mais simples e aquáticos, como as hidras, não existe um sistema de transporte especializado. Os nutrientes difundem-se do interior da cavidade gastrovascular para as células e os produtos de excreção, resultantes do

metabolismo celular, são lançados diretamente no meio.

Nos grupos de animais um pouco mais complexo, como os platelmintes ou nematelmintes, a difusão dos nutrientes também se realiza sem a intervenção de um sistema de transporte especializado.

Nos animais mais complexos, existem órgãos es-

pecializados na absorção de nutrientes e oxigénio e na excreção de substân- cias tóxicas. É feito através de um sistema de transporte especializado – o sis- tema circulatório.

Tipos de sistemas de transporte

Existem dois tipos de sistemas de transporte: abertos e fechados.

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Abertos: os animais como os insetos e os bivalves apresentam um sistema circulatório aberto. Isto quer dizer que o fluido circulante nem sempre circula no interior dos vasos e contacta diretamente com os tecidos.

O líquido circulante denomina-se hemolinfa, pois não existe diferença entre o sangue e a linfa (líquido que banha as células). Estes animais apresentam um coração tubular que bombeia a hemolinfa através de vasos ate chegar aos tecidos. Aí abandona os vasos e passa por um sistema de cavidades, denominadas lacunas, que no seu conjunto formam o hemocélio.

Eventualmente a hemolinfa volta para o coração, entrando neste através de uns orifícios denominados de ostíolos.

Os sistemas circulatórios abertos não são muito eficazes, havendo mistura de hemolinfa rica em nutrientes e oxigénio com hemolinfa rica em excreções. Além disso a velocidade de circulação é menor, pelo que animais com elevadas taxas metabólicas não podem ter sistemas circulatórios abertos.

Fechados: nos sistemas fechados o líquido circulante denomina-se sangue e nunca abandona os vasos sanguineos.

O sangue é impulsionado pelo coração que o faz circular por vasos de calibre decrescente ao ponto de ao nível das células apresentarem apenas uma camada de células: os capilares sanguíneos. Estes formam uma rede em torno dos órgãos e realizam as trocas gasosas.

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Tipos de Circulação

Os sistemas circulatórios fechados podem ser classificados em:

• Simples: peixes

• Duplos:

• Completo: aves e mamíferos

• Incompleto: anfíbios

Embora existam diferenças nos sistemas circulatórios dos diferentes vertebrados todos apresentam:

• Artérias: que transportam o sangue do coração;

• Arteríolas: vasos de menor calibre que transportam o sangue arterial até aos capilares;

• Capilares: vasos de menor diâmetro que permitem a troca de nutrientes e gases;

• Vénulas: vasos que transportam o sangue venoso até às veias;

• Veias: que transportam o sangue de volta ao coração.

Sistema Circulatório Fechado Simples : peixe

• O sangue proveniente dos diferentes órgãos entram na aurícula através de uma pequena dilatação – seio venoso.

• A auricula contrai fazendo o sangue passar para o ventrículo;

• O ventrículo contrai empurrando o sangue para fora do coração passando por uma dilatação – cone arterial - até atingir as brânquias onde se dá as trocas gasosas – hematose branquial (o dióxido de carbono passa a oxigénio).

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• O sangue, agora arterial, passa para a artéria aorta que se ramifica em diversas arteríolas que, por sua vez, se ramificam muitos capilares, distribuindo o sangue por todos os tecidos. A passagem do sangue pelos capilares branquiais conduz a duma diminuição de pressão sanguínea.

Assim o sangue arterial chega á aorta com baixa pressão o que diminui a eficácia das trocas gasosas ao nível dos tecidos.

Sistema Circulatório Fechado Duplo Incompleto: Anfíbios

• Os anfíbios apresentam um coração com três cavidades: duas aurículas e um ventrículo:

• Na aurícula esquerda entra o sangue arterial;

• Na aurícula direita entra sangue venoso;

• Ao contraírem-se, as aurículas impulsionam o sangue para o ventrículo que por sua vez impulsiona parta do sangue para os pulmões e outra parte para os restantes órgãos.

• Devido ao facto de existir apenas um ventrículo poderia ocorrer mistura de sangues, o que diminuiria a eficácia deste sistema, empobrecendo a oxigenação dos tecidos.

• No entanto, devido a estrutura do ventrículo, o sangue venoso proveniente da aurícula direita tende a ser encaminhado para o circuito pulmonar e o sangue arterial, proveniente da aurícula esquerda tende a ser enviado para o circuito sistémico. Ainda assim ocorre alguma mistura de sangues e por isso mesmo se diz incompleto.

Sistema Circulatório Fechado Duplo Completo: Aves e mamíferos

O coração das aves e dos mamíferos está dividido em quatro cavidades: duas aurículas e dois ventrículos.

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• O sangue venoso entra na aurícula direita pelas veias cavas, e o sangue arterial na aurícula esquerda pelas veias pulmonares. Dá-se a sístole auri- cular e o sangue sai pelas artérias (pulmonar - direita, e aorta - esquerda).

• A artéria pulmonar leva ao sangue às arteríolas, estas aos capilares e dá-se a hematose pulmonar, o sangue rico em oxigénio é conduzido dos capilares para as vénulas e destas para as veias pulmonares, regressando ao co- ração, para a aurícula esquerda.

• A artéria aorta leva o sangue arterial para as arteríolas e destas para os capilares. Dá-se a troca de oxigénio pelo dióxido de carbono (hematose ce- lular) e o sangue regressa ao coração pelos capilares, vénulas que se reú- nem na veia cava superior e inferior.

Resumo:

2.2. Fluídos Circulantes: Sangue e Linfa

Nos animais com sistemas circulatórios abertos, existe somente um tipo de fluido circulante – a hemolinfa – que abandona os vasos sanguíneos, banhando diretamente as células dos diferentes tecidos para que se realizem trocas de substâncias.

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Nos vertebrados, existem dois tipos de fluidos circulantes – o sangue e a linfa.

A linfa divide-se em dois tipos: linfa intersticial e linfa circulante.

• Linfa intersticial: cerca de 99% do volume de sangue que circula nos capilares retorna ao coração. Contudo, 1% do plasma e alguns leucócitos atravessam a parede dos capilares ocupando os espaços entre as células, formando assim a linfa intersticial.

• Linfa Circulante: À medida que a quantidade deste fluído aumenta, vai sendo recolhido por capilares linfáticos, passando a designar-se linfa circulante.