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Fotossíntese
Quando os sacerdotes das religiões primitivas prestavam culto ao Sol, estavam
certamente executando algo mais que um mero ato simbólico. De uma forma ou de
outra, reconheciam um fato mais tarde confirmado pela ciência moderna: toda a vida
terrestre depende em última análise das radiações solares, graças às quais se forma a
matéria orgânica.
Fotossíntese é o processo pelo qual as plantas verdes e alguns outros organismos
transformam energia luminosa em energia química. Nas plantas verdes, a fotossíntese
aproveita a energia da luz solar para converter dióxido de carbono, água e minerais
em compostos orgânicos e oxigênio gasoso. Além das plantas verdes, incluem-se
entre os organismos fotossintéticos certos protistas (como as diatomáceas e as
euglenoidinas), as cianófitas (algas verde-azuladas) e diversas bactérias.
Características gerais. Por meio da fotossíntese constituem-se substâncias complexas
integradas por elevado número de átomos. Para isso, parte-se de compostos muito
simples, por meio dos quais se cria o alimento básico de que dependem numerosos
organismos, entre os quais os fungos e os animais, incapazes de realizar o processo
por si mesmos e, por isso, obrigados a obter a matéria orgânica já elaborada. As
bactérias fotossintéticas que executam esse processo são chamadas autotróficas, isto é,
promovem a síntese do próprio alimento, em oposição às heterotróficas, que vivem à
custa de outros seres vivos.
Aristóteles já havia observado que as plantas necessitavam de luz solar para adquirir a
cor verde, mas o estudo propriamente dito da fotossíntese começou em 1771 com as
observações efetuadas por Joseph Priestley. Esse químico inglês comprovou que uma
planta confinada numa redoma de cristal produzia uma substância (mais tarde
identificada como o oxigênio) que permitia a combustão. Também na segunda metade
do século XVIII o holandês Jan Ingenhousz sustentou que o dióxido de carbono do ar
era utilizado como nutriente pelas plantas, e no começo do século XIX Nicolas-
Théodore de Saussure demonstrou que os vegetais incorporavam água a seus tecidos.
Outros dados vieram completar os conhecimentos até então disponíveis sobre a
nutrição vegetal. Observou-se, por exemplo, que o nitrogênio era sempre retirado do
solo, assim como diversos sais e minerais, e que a energia proveniente do Sol se
transformava de algum modo em energia química, que ficava armazenada numa série
de produtos em virtude de um processo já então denominado fotossíntese.
Na segunda década do século XIX, isolou-se uma substância, a clorofila, que é a
responsável pela cor verde das plantas e desempenha papel importante na síntese da
matéria orgânica; mais tarde, Julius von Sachs demonstrou que esse composto se
localizava em orgânulos celulares característicos, posteriormente chamados
cloroplastos. O desenvolvimento das técnicas bioquímicas possibilitou em 1954 isolar
e extrair intactos esses orgânulos, quando Daniel Israel Arnon obteve cloroplastos a
partir das células do espinafre e conseguiu reproduzir em laboratório as reações
completas da fotossíntese.
Essas e outras descobertas permitiram determinar que a fotossíntese ocorre em duas
fases: uma clara, em que a energia luminosa solar é captada e a molécula de água se
decompõe para utilização do hidrogênio e liberação do oxigênio, e outra escura, em
que se verifica o chamado ciclo de Calvin, assim denominado em homenagem ao
bioquímico americano Melvin Calvin, que o pesquisou. Nessa fase, o carbono
procedente do dióxido de carbono do ar se fixa e se integra numa molécula
carboidratada.
Cloroplastos. A fotossíntese produz-se em orgânulos especiais da célula vegetal
denominados cloroplastos, de forma alongada, elíptica ou globular e revestidos de
uma membrana dupla. Em certas algas unicelulares só existe um cloroplasto,
enquanto em outras, como as do gênero Spirogyra, o orgânulo é achatado como uma
fita, e dispõe-se helicoidalmente. Nas plantas superiores pode haver várias dezenas de
cloroplastos, cujo tamanho se mede em micrômetros (um micrômetro é a milésima
parte de um milímetro).
A membrana externa é muito frágil e a interna apresenta numerosas dobras que
formam discos achatados chamados tilacóides, que por sua vez se empilham e
formam estruturas denominadas granos (ou grana, plural latino de granum). Aqui se
realiza a fase clara da fotossíntese. Os granos são unidos entre si por pequenas
lâminas semelhantes a varetas, as lamelas. O resto do conteúdo do cloroplasto,
semifluido, é o que se conhece como estroma e nele ocorrem a fase escura e o ciclo de
fixação do carbono. Os cloroplastos encontram-se nos órgãos verdes da planta, mas
são especialmente abundantes nas folhas, órgãos em que se realiza a maior parte da
fotossíntese nos vegetais superiores.
Clorofila. A substância a que as plantas devem sua cor verde e que é um dos
principais pigmentos captadores da luz é a clorofila. Além dela, existem outros
compostos fotossintéticos como as ficobilinas, de cor azul ou avermelhada, ou os
carotenóides, amarelados e responsáveis pelas cores purpúreas, vermelhas ou
alaranjadas de muitas algas.
A molécula da clorofila apresenta grande complexidade estrutural e compõe-se de
diversos elementos como carbono, oxigênio, hidrogênio e nitrogênio, mais um átomo
de magnésio. Este último se encontra unido a quatro átomos de nitrogênio, que
constituem uma série de anéis ou estruturas químicas fechadas, os núcleos pirrólicos.
Existe ainda uma longa cadeia chamada fitol, que se forma como uma comprida cauda
e é integrada, quase totalmente, por átomos de carbono e de hidrogênio.
Diferenciam-se vários tipos de clorofila, cada um dos quais se encontra
preferencialmente num determinado organismo vegetal. Assim, as plantas superiores
dispõem dos tipos a e b, enquanto as algas vermelhas têm clorofila d e as bactérias
fotossintéticas possuem uma molécula mais simples, a bacterioclorofila. A clorofila
tem a propriedade de absorver energia luminosa e emitir um elétron de sua molécula,
o qual é transferido para outros compostos e transportado para utilização na fase
escura.
Fase clara. A fase clara da fotossíntese verifica-se na presença da luz, pois é ela que
fornece a energia necessária para que ocorra todo o processo. A energia luminosa
quebra a molécula de água, formada por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio
(H2O), e libera o hidrogênio componente, enquanto o oxigênio se desprende, reação
que se denomina fotólise da água. Os hidrogênios serão empregados na formação de
uma série de moléculas redutoras (passam elétrons para outras), que mais tarde cedem
o mesmo hidrogênio ao dióxido de carbono (CO2), na fase escura.
Ao mesmo tempo, a luz chega à clorofila e faz com que desta se desprendam elétrons,
que passarão aos hidrogênios originados na fotólise da água por meio de uma cadeia
de substâncias transportadoras.
Na fase clara, portanto, prepara-se o material redutor (que cede elétrons) necessário à
segunda fase do processo fotossintético; produz-se oxigênio como resultado da quebra
da molécula de água; e formam-se, graças à contribuição energética da luz,
substâncias ricas em energia conhecidas como ATP (trifosfato de adenosina). Estas
contêm átomos de fósforo e, quando se decompõem, liberam a energia nelas
encerrada e possibilitam a ocorrência de reações biológicas imprescindíveis à vida do
organismo. O ATP pode ser considerado o combustível molecular dos seres vivos.
Em algumas bactérias fotossintéticas, a fase clara não determina o desprendimento de
oxigênio para o meio, já que contêm um tipo de clorofila diferente daquele que
possuem as plantas superiores.
Fase escura. Na ausência da luz, ocorrem no estroma do cloroplasto diversas e
complicadas reações (o ciclo de Calvin), graças às quais se formam as moléculas de
açúcares de que a planta necessita para viver. O carbono da molécula de dióxido de
carbono (CO2), que o vegetal tira do ar, capta os elétrons cedidos pelas moléculas
redutoras presentes no cloroplasto e passa a fazer parte de uma molécula de pentose,
açúcar de cinco átomos de carbono, que mais tarde se fraciona em duas moléculas,
cada uma com três átomos de carbono.
Esses últimos compostos sofrem uma série de modificações e, após sucessivos ciclos,
formam uma molécula de glicose, açúcar de grande importância para o metabolismo
de numerosos seres vivos. Como ocorre com todas as reações produzidas nos
organismos vivos, esses processos são regulados por diversas enzimas, compostos que
possibilitam e aceleram a conversão de umas substâncias em outras.
Fotossíntese e respiração. As células das plantas têm determinadas necessidades
energéticas para poderem realizar suas funções, e para tal requerem um consumo
contínuo de oxigênio. Dessa forma, os vegetais produzem oxigênio na fase clara da
fotossíntese e, paralelamente, absorvem esse elemento do meio em que se encontram.
Do que se acaba de expor, poder-se-ia deduzir que o balanço líquido estaria
equilibrado e que, em definitivo, não se geraria excedente de oxigênio, mas isso não é
certo: na realidade, a quantidade produzida durante o dia ultrapassa significativamente
a consumida.
A maior percentagem de oxigênio produzido corresponde às algas marinhas e às
plantas unicelulares. Entre as plantas superiores, a contribuição mais notável é a dos
grandes bosques e florestas tropicais. Nesse sentido, justifica-se classificar a
Amazônia como o autêntico pulmão da Terra, pelo que a intervenção humana na
região deve ser particularmente prudente, a fim de não alterar de forma irreversível
esse verdadeiro paraíso: a alteração acarretaria conseqüências imprevisíveis em escala
planetária.
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Fotossíntese
Fotossíntese
Quando os sacerdotes das religiões primitivas prestavam culto ao Sol, estavam
certamente executando algo mais que um mero ato simbólico. De uma forma ou de
outra, reconheciam um fato mais tarde confirmado pela ciência moderna: toda a vida
terrestre depende em última análise das radiações solares, graças às quais se forma a
matéria orgânica.
Fotossíntese é o processo pelo qual as plantas verdes e alguns outros organismos
transformam energia luminosa em energia química. Nas plantas verdes, a fotossíntese
aproveita a energia da luz solar para converter dióxido de carbono, água e minerais
em compostos orgânicos e oxigênio gasoso. Além das plantas verdes, incluem-se
entre os organismos fotossintéticos certos protistas (como as diatomáceas e as
euglenoidinas), as cianófitas (algas verde-azuladas) e diversas bactérias.
Características gerais. Por meio da fotossíntese constituem-se substâncias complexas
integradas por elevado número de átomos. Para isso, parte-se de compostos muito
simples, por meio dos quais se cria o alimento básico de que dependem numerosos
organismos, entre os quais os fungos e os animais, incapazes de realizar o processo
por si mesmos e, por isso, obrigados a obter a matéria orgânica já elaborada. As
bactérias fotossintéticas que executam esse processo são chamadas autotróficas, isto é,
promovem a síntese do próprio alimento, em oposição às heterotróficas, que vivem à
custa de outros seres vivos.
Aristóteles já havia observado que as plantas necessitavam de luz solar para adquirir a
cor verde, mas o estudo propriamente dito da fotossíntese começou em 1771 com as
observações efetuadas por Joseph Priestley. Esse químico inglês comprovou que uma
planta confinada numa redoma de cristal produzia uma substância (mais tarde
identificada como o oxigênio) que permitia a combustão. Também na segunda metade
do século XVIII o holandês Jan Ingenhousz sustentou que o dióxido de carbono do ar
era utilizado como nutriente pelas plantas, e no começo do século XIX Nicolas-
Théodore de Saussure demonstrou que os vegetais incorporavam água a seus tecidos.
Outros dados vieram completar os conhecimentos até então disponíveis sobre a
nutrição vegetal. Observou-se, por exemplo, que o nitrogênio era sempre retirado do
solo, assim como diversos sais e minerais, e que a energia proveniente do Sol se
transformava de algum modo em energia química, que ficava armazenada numa série
de produtos em virtude de um processo já então denominado fotossíntese.
Na segunda década do século XIX, isolou-se uma substância, a clorofila, que é a
responsável pela cor verde das plantas e desempenha papel importante na síntese da
matéria orgânica; mais tarde, Julius von Sachs demonstrou que esse composto se
localizava em orgânulos celulares característicos, posteriormente chamados
cloroplastos. O desenvolvimento das técnicas bioquímicas possibilitou em 1954 isolar
e extrair intactos esses orgânulos, quando Daniel Israel Arnon obteve cloroplastos a
partir das células do espinafre e conseguiu reproduzir em laboratório as reações
completas da fotossíntese.
Essas e outras descobertas permitiram determinar que a fotossíntese ocorre em duas
fases: uma clara, em que a energia luminosa solar é captada e a molécula de água se
decompõe para utilização do hidrogênio e liberação do oxigênio, e outra escura, em
que se verifica o chamado ciclo de Calvin, assim denominado em homenagem ao
bioquímico americano Melvin Calvin, que o pesquisou. Nessa fase, o carbono
procedente do dióxido de carbono do ar se fixa e se integra numa molécula
carboidratada.
Cloroplastos. A fotossíntese produz-se em orgânulos especiais da célula vegetal
denominados cloroplastos, de forma alongada, elíptica ou globular e revestidos de
uma membrana dupla. Em certas algas unicelulares só existe um cloroplasto,
enquanto em outras, como as do gênero Spirogyra, o orgânulo é achatado como uma
fita, e dispõe-se helicoidalmente. Nas plantas superiores pode haver várias dezenas de
cloroplastos, cujo tamanho se mede em micrômetros (um micrômetro é a milésima
parte de um milímetro).
A membrana externa é muito frágil e a interna apresenta numerosas dobras que
formam discos achatados chamados tilacóides, que por sua vez se empilham e
formam estruturas denominadas granos (ou grana, plural latino de granum). Aqui se
realiza a fase clara da fotossíntese. Os granos são unidos entre si por pequenas
lâminas semelhantes a varetas, as lamelas. O resto do conteúdo do cloroplasto,
semifluido, é o que se conhece como estroma e nele ocorrem a fase escura e o ciclo de
fixação do carbono. Os cloroplastos encontram-se nos órgãos verdes da planta, mas
são especialmente abundantes nas folhas, órgãos em que se realiza a maior parte da
fotossíntese nos vegetais superiores.
Clorofila. A substância a que as plantas devem sua cor verde e que é um dos
principais pigmentos captadores da luz é a clorofila. Além dela, existem outros
compostos fotossintéticos como as ficobilinas, de cor azul ou avermelhada, ou os
carotenóides, amarelados e responsáveis pelas cores purpúreas, vermelhas ou
alaranjadas de muitas algas.
A molécula da clorofila apresenta grande complexidade estrutural e compõe-se de
diversos elementos como carbono, oxigênio, hidrogênio e nitrogênio, mais um átomo
de magnésio. Este último se encontra unido a quatro átomos de nitrogênio, que
constituem uma série de anéis ou estruturas químicas fechadas, os núcleos pirrólicos.
Existe ainda uma longa cadeia chamada fitol, que se forma como uma comprida cauda
e é integrada, quase totalmente, por átomos de carbono e de hidrogênio.
Diferenciam-se vários tipos de clorofila, cada um dos quais se encontra
preferencialmente num determinado organismo vegetal. Assim, as plantas superiores
dispõem dos tipos a e b, enquanto as algas vermelhas têm clorofila d e as bactérias
fotossintéticas possuem uma molécula mais simples, a bacterioclorofila. A clorofila
tem a propriedade de absorver energia luminosa e emitir um elétron de sua molécula,
o qual é transferido para outros compostos e transportado para utilização na fase
escura.
Fase clara. A fase clara da fotossíntese verifica-se na presença da luz, pois é ela que
fornece a energia necessária para que ocorra todo o processo. A energia luminosa
quebra a molécula de água, formada por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio
(H2O), e libera o hidrogênio componente, enquanto o oxigênio se desprende, reação
que se denomina fotólise da água. Os hidrogênios serão empregados na formação de
uma série de moléculas redutoras (passam elétrons para outras), que mais tarde cedem
o mesmo hidrogênio ao dióxido de carbono (CO2), na fase escura.
Ao mesmo tempo, a luz chega à clorofila e faz com que desta se desprendam elétrons,
que passarão aos hidrogênios originados na fotólise da água por meio de uma cadeia
de substâncias transportadoras.
Na fase clara, portanto, prepara-se o material redutor (que cede elétrons) necessário à
segunda fase do processo fotossintético; produz-se oxigênio como resultado da quebra
da molécula de água; e formam-se, graças à contribuição energética da luz,
substâncias ricas em energia conhecidas como ATP (trifosfato de adenosina). Estas
contêm átomos de fósforo e, quando se decompõem, liberam a energia nelas
encerrada e possibilitam a ocorrência de reações biológicas imprescindíveis à vida do
organismo. O ATP pode ser considerado o combustível molecular dos seres vivos.
Em algumas bactérias fotossintéticas, a fase clara não determina o desprendimento de
oxigênio para o meio, já que contêm um tipo de clorofila diferente daquele que
possuem as plantas superiores.
Fase escura. Na ausência da luz, ocorrem no estroma do cloroplasto diversas e
complicadas reações (o ciclo de Calvin), graças às quais se formam as moléculas de
açúcares de que a planta necessita para viver. O carbono da molécula de dióxido de
carbono (CO2), que o vegetal tira do ar, capta os elétrons cedidos pelas moléculas
redutoras presentes no cloroplasto e passa a fazer parte de uma molécula de pentose,
açúcar de cinco átomos de carbono, que mais tarde se fraciona em duas moléculas,
cada uma com três átomos de carbono.
Esses últimos compostos sofrem uma série de modificações e, após sucessivos ciclos,
formam uma molécula de glicose, açúcar de grande importância para o metabolismo
de numerosos seres vivos. Como ocorre com todas as reações produzidas nos
organismos vivos, esses processos são regulados por diversas enzimas, compostos que
possibilitam e aceleram a conversão de umas substâncias em outras.
Fotossíntese e respiração. As células das plantas têm determinadas necessidades
energéticas para poderem realizar suas funções, e para tal requerem um consumo
contínuo de oxigênio. Dessa forma, os vegetais produzem oxigênio na fase clara da
fotossíntese e, paralelamente, absorvem esse elemento do meio em que se encontram.
Do que se acaba de expor, poder-se-ia deduzir que o balanço líquido estaria
equilibrado e que, em definitivo, não se geraria excedente de oxigênio, mas isso não é
certo: na realidade, a quantidade produzida durante o dia ultrapassa significativamente
a consumida.
A maior percentagem de oxigênio produzido corresponde às algas marinhas e às
plantas unicelulares. Entre as plantas superiores, a contribuição mais notável é a dos
grandes bosques e florestas tropicais. Nesse sentido, justifica-se classificar a
Amazônia como o autêntico pulmão da Terra, pelo que a intervenção humana na
região deve ser particularmente prudente, a fim de não alterar de forma irreversível
esse verdadeiro paraíso: a alteração acarretaria conseqüências imprevisíveis em escala
planetária.
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sexta-feira, 4 de junho de 2010
REPRODUÇÃO NAS PLANTAS
REPRODUÇÃO NAS PLANTAS
1) Reprodução assexuada em algas
São três os filos formados por algas consideradas plantas:
clorofíceas (verdes), rodofíceas (vermelhas) e feofíceas (pardas).
Dentre esses três grupos, somente em clorofíceas unicelulares é
possível observar reprodução assexuada por bipartição. É o que ocorre,
por exemplo, em Clhamydomonas.
A reprodução assexuada por esporulação ocorre nos três grupos.
REPRODUÇÃO ASSEXUADA EM BRIÓFITAS
Nas hepáticas pode ocorrer reprodução assexuada por meio de
propágulos. Na superfície dorsal dessas plantas, existem estruturas
especiais denominadas conceptáculos. Estes têm a forma de taça e em seu
interior estão os propágulos, estruturas multicelulares com a forma de um
oito, que possuem células com capacidade miristemática, capazes de
produzir uma nova planta.
REPRODUÇÃO ASSEXUADA NAS PTERIDÓFITAS
As pteridófitas que possuem rizoma podem apresentar propagação
vegetativa, pois o rizoma pode, em determinados pontos, desenvolver
folhas e raízes, dando origem a novos indivíduos. Com o possível
apodrecimento do rizoma em certos pontos, essas plantas podem tornar-se
indivíduos independentes.
REPRODUÇÃO ASSEXUADA NAS FANERÓGAMAS
Nas fanerógamas, a reprodução assexuada pode ocorrer na propagação
vegetativa, pois os caules e as folhas, que são órgãos vegetativos, têm
capacidade de propagação, dando origem a novos indivíduos.
Uma importante característica dos caules é a presença de botões
vegetativos, ou gemas. Quando as gemas entram em contato com o solo,
pode, enraizar e formar uma nova planta completa. É o que ocorre, por
exemplo, com os caules prostrados, denominados estolhos: desenvolvendo-se
sobre o solo, em contato com a superfície, suas gemas enraízam e formam
novas plantas que podem serem separadas da planta-mãe. É o caso do
morangueiro e da grama comum de jardim.
Folhas também podem dar origem a novos indivíduos, como se pode
observar em fortuna e begônia.
CULTIVO ECONÔMICO
Os mecanismos descritos ocorrem espontaneamente na natureza, mas
podem também ser provocados pelo homem, principalmente para cultivo
econômico de certas plantas.
A cana-de-açúcar, por exemplo, é plantada simplesmente enterrandose
os seus gomos, que possuindo gemas, enraízam e geram novas plantas.
Através da propagação vegetativa, caracteres vantajosos podem ser
mantidos inalterados nos indivíduos que se formam.
O homem desenvolveu outros mecanismos de propagação vegetativa,
como a estáquia, a
merguilha, a alporquia e a enxertia.
A enxertia é o processo mais utilizado no cultivo de plantas de
interesse econômico e consiste no transplante de uma muda, chamada
cavaleiro ou enxerto, em outra planta, denominada cavalo ou portaenxerto,
provida de raízes. O cavalo deve ser de planta da mesma espécie
do cavalo ou de espécies próximas.
Na enxertia, é importante que o cavaleiro tenha mais de uma gema e
que o câmbio ( tecido do meristemático ) do cavalo entre em contato com o
câmbio do cavaleiro. Além disso,devem-se retirar as gemas do cavalo a fim
de evitar que a seiva seja conduzida para elas e não para as gemas do
cavaleiro. Alguns dos diferentes tipos de enxertia estão esquematizados a
seguir.
As duas principais vantagens de enxertia são:
a muda ( cavaleiro ) já encontra um cavalo munido de raízes e, com isso,
o desenvolvimento é mais rápido;
podem-se selecionar plantas com raízes resistentes a certas doenças, e
utilizá-las como cavalo. Com isso, a reprodução vegetativa de espécies
sensíveis a essas doenças torna-se mais eficiente.
REPRODUÇÃO SEXUADA
Na reprodução sexuada, são formadas células especiais denominadas
gametas, sendo que um gameta feminino une-se a um gameta masculino
através da fecundação, dando origem a um zigoto.
Os gametas são formados em estruturas especializadas denominadas
gametângios. Quando ao tipo de gametas formados, pode-se falar em
isogamia, heterogamia e oogamia.
Na isogamia, os gametas são idênticos entre si, tanto quanto à
forma e tamanho como quanto ao comportamento, sendo ambos móveis. Na
heterogamia, os gametas masculinos e femininos são móveis, porém, um
deles, geralmente o feminino, é muito maior que o outro. Na oogamia, um
dos gametas é grande e imóvel e o outro é pequeno e móvel.
A isogamia e a heterogamia são freqüentes em algas. A oogamia é
freqüente em briófitas, pteridófitas, gimnospermas e angiospermas, e
também nos animais.
TIPOS DE CICLOS DE VIDA
Em relação aos tipos de ciclos reprodutores, as plantas podem ser:
Haplonte ou Haplobionte: os indivíduos são haplóides, ou seja, possuem
apenas um lote de cromossomos. São representados pela letra n. Algumas
células desses indivíduos diferenciam-se em gametas ( haplóides ) que,
quando liberados da planta, podem unir-se dois a dois através da
fecundação, originando uma célula ovo ou zigoto, com 2n cromossomos (
diplóide ). Esse zigoto sofre meiose, originando 4 células haplóides (n).
Estas sofrem várias divisões minóticas, formando um novo indivíduo
haplóide, que reinicia o ciclo. Nas plantas com esse tipo de ciclo de
vida a meiose é zigótica ou inicial. Esse ciclo ocorre em algumas algas.
Diplonte ou Diplobionte: os indivíduos do ciclo são diplóide. Produzem
gametas haplóides por meiose, ocorre a fecundação que dá origem a zigoto
diplóide, que, por mitoses sucessivas, dará origem a outro indivíduo
diplóide, que reiniciará o ciclo. A meiose, nesse caso, é gamética ou
final. Esse ciclo também ocorre em algas.
Haplonte-Diplonte ou haplodiplobionte: em um mesmo ciclo de vida há
alternáncia de uma fase de indivíduos diplóides com uma fase de
indivíduos haplóides. Fala-se em alternância de geração ou metagênese.
Nos indivíduos diplóides, em estruturas especializadas, algumas células
sofrem meiose dando origem a células haplóides que se diferenciam em
esporos. Estes são liberados da planta e, ao se fixarem em local
adequado, darão origem a indivíduos haplóides, através de várias divisões
mitóticas. Algumas células desses indivíduos haplóides diferenciam-se em
gametas, células haplóides. Estes podem sofrer fecundação, originando um
zigoto diplóide que, mitoses sucessivas, dará origem a indivíduo
diplóide, reiniciando o ciclo. Nesse caso, a meiose é espórica ou
intermediária.
Nesse ciclo de vida, há alternância de uma fase com indivíduos
diplóides, que formam esporos haplóides através de meiose, com uma fase
de indivíduos haplóides que produzem gametas por diferenciação celular.
Os indivíduos diplóides, por produzirem esporos, são denominados
esporófitos haplóides, por produzirem gametas, são denominados
gametófitos.
Esse ciclo de vida ocorre em algas em todas as briófitas,
pteridófitas, gimnospermas e angiosperma. Nas algas que possuem
alternância de geração, fases gametofítaca e esporofítica podem ser
igualmente bem desenvolvidas e independentes uma da outra, sendo que
alguns casos não há diferenças morfológicas e haplóides, a não ser em
suas estruturas reprodutoras. Nas briófitas, a fase gametofítica é a mais
desenvolvida e a esporofítica desenvolve-se sobre a planta haplóide,
dependendo dela para sua nutrição. Nas pteridófitas a fase mais
desenvolvida é a esporofítica, que é independente da fase gametofítica,
bastante reduzida.
Nas gimnospermas e especialmente nas angiospermas, a fase
gametofítica atinge o máximo de redução, não se verificando mais
alternância típica de geração, pois não se formam mais indivíduos
haplóides bem caracterizados.
EXEMPLO DE CICLO DE VIDA EM ALGAS MULTICELULARES
Quanto aos ciclos de vida, as algas verdes e as vermelhas podem
apresentar os três tipos; haplôntico, diplôntico e haplodiplobiôntico. As
algas pardas podem ter ciclo diplônticos e haplodiplobiônticos.
Com por exemplo, citamos o ciclo de vida de uma alga verde
membranosa e alface-do-mar, pertencente ao gênero Ulva, muito comum no
litoral brasileiro; tem ciclo de vida haplodiplobiôntico, conforme
esquematizado na figura seguinte:
EXEMPLO DE CICLO DE VIDA EM BRÓFITA
Como exemplo, mostramos o ciclo de vida de um musgo pertencente ao
gênero Polytrichum, comumente encontrado sobre barrancos.
EXEMPLO DE CICLO DE VIDA EM PTERIDÓFITA
Como exemplo do ciclo de vida de pteridófita mostramos o ciclo de
uma samambaia. Os gametófitos nesse grupo são denominados prótalos e são
hermafroditas: em um mesmo prótalo desenvolvem-se gametângios femininos,
ou arquegônios, e gametângios masculinos, ou anterídeos.
Na época de maturação, os gametas masculinos ( anterozóides ), que
são flagelados, são eliminados e nadam sobre a lâmina úmida do prótalo
buscando atingir a oosfera no interior do arquegônio.
EXEMPLO DE CICLO DE VIDA EM GIMNOSPERMA
As estruturas envolvidas na reprodução das gimnospermas são os
estróbilos, ramos terminais modificados, que possuem folhas férteis
denominadas esporófilos, produtoras de esporos. Existem dois tipos de
esporófilos: o microsprófilo, que produz micrósporos e o megasporófilos
que produz megásporos. Os microsporófilos estão reunidos em
microstróbilos que são os masculinos, e os megasporófilos que são os
estróbilos femininos.
Em cada microsporófilos desenvolvem-se dois microsporângios. No
interior de cada microsporângio formam-se vários microspóros.
Os microspóros, ainda no interior dos microsporângios, iniciam a
formação do gametófito masculino. Este permanece dentro da parede do
esporo ( desenvolvimento endospórico ) sendo formado por duas células: a
célula do tubo ou vegetativa e a célula geradora. A parede do microspóro
desenvolve duas projeções laterais em forma de asas. O microspóro assim
modificado passa a ser chamado de grão de pólen.
O megastróbilo, ou estróbilo feminino, possui, em cada
megasporófilo, dois megasporângios, cada um deles revistido por
tegumentos. Cada megasporângio revistido por tegumentos recebe o nome de
óvulo. Em gimnospermas, portanto, o óvulo não é o gameta feminino, e sim,
o megasporângio revistido por tegumentos.
Em cada óvulo existe um orifício no tegumento, denominado
micropíla.
Em cada megasporângio ocorre meiose em uma célula-mãe de esporo,
que originará quatro células haplóides. Destas, três degeneram e apenas
uma passa a ser megásporo funcional (n).
Em determinadas épocas do ano ocorre a polinização: grãos de pólen
são liberados e, em função de suas projeções laterais, são facilmente
transportados pelo vento, alguns desses grãos de pólen podem passar
através da micrópila do óvulo, atingindo uma pequena cavidade do ápice do
megasporângio, denominada câmara polínica, geralmente contendo líquido
secreto pelo óvulo.
As gimnospermas são as primeiras plantas terrestres a adquirir
independência da água para a reprodução.
Após a polinização, o megaspório funcional sofre várias divisões
mitóticas, dando origem a um gametófito feminino que acumula substâncias
nutritivas. No gametófito feminino diferenciam-se dois ou três
arquegônios na região próxima à micrópila. Em cada arquegônico
diferencia-se apenas um gameta feminino: a oosfera.
Enquanto isso, o grão de pólen, localizado na câmara polínica,
inicia a sua germinação. A célula do tubo desenvolve-se, dando origem a
uma estrutura longa, denominada tubo polínico. Essa estrutura perfura os
tecidos do megasporângio, até atingir o arquegônio. A célula geradora
divide-se, originando dois núcleos espermáticos, que se dirigem para o
tubo polínico. Esses núcleos espermáticos são os gametas masculinos das
gimnospermas.
Um desses núcleos espermárticos fecunda a oosfera, dando origem a
um zigoto diplóide. O outro gameta masculino sofre degeneração.
O zigoto diplóde, originado da fecundação, desenvolve-se dando
origem a um embrião diplóide, que permanece no interior do gametângio
feminino, haplóide. O gametângio acumula substâncias nutritivas, dando
origem a um tecido nutritivo haplóide, denominado endosperma. Enquanto
isso, os tegumentos endurecem, passando a formar uma estrutura denominada
casca ou tegumento da semente. Ao conjunto da casca, megasporângio,
endesporma e embrião, dá-se o nome de semente. Esta permanece presa ao
estróbilo até amadurecer, quando então se desprende e cai ao solo.
Encontrando condições adequadas inicia a germinação, originando um novo
indivíduo diplóide, o esporófito, que reiniciará o ciclo.
A semente de gimnosperma é formada de:
embrião: esporófito embrionário diplóide:
endespoerma: tecido nutritivo, que corresponde ao gametófito, haplóide,
no qual está imerso o embrião;
parede do megásporo e megasporângio: estrituras diplóides que protegem o
embrião e o endosperma;
casca: estrutura diplóide formada pelo endurecimento do tegumento do
óvulo.
A seguir, representamos esquematicamente o ciclo de vida de uma
gimnosperma.
EXEMPLO DE CICLO DE VIDA EM ANGIOSPERMA
Nas fanerógamas, as estruturas que participam da reprodução sexuada
são as flores, que, nas angiospermas, são formadas por um pedúnculo e um
receptáculo onde se inserem os verticilos florais. Este são:
cálice: formado pelo conjunto de sépalas;
corola: formada pelo conjunto de pétalas;
androceu: formado pelo estames, que constituem o sistema reprodutor
masculino;
gineceu: formado pelo pistilo, que constitui o sistema reprodutor
feminino.
Há flores que apresentam apenas o androceu ou apenas o gineceu, sendo,
nestes casos, denominadas flores masculinas e femininas, respectivamente.
A maioria das flores, entretanto, é hermafrodita, apresentando androceu e
gineceu. Essas flores geralmente desenvolvem mecanismos que impedem a
autofecundação.
As sépalas e as pétalas são folhas modificadas, estéreis, não formando
elementos de reprodução.
O estame e o pistilo são folhas modificadas que produzem elementos de
reprodução.
O estame é uma folha modificada em cuja extremidade diferencia-se a
antera, no interior da qual desenvolvem-se esporângios, que produzirão
esporos. Estes, à semelhança do que ocorre nas gimnospermas, iniciam a
produção de gametófito masculino no interior da parede do esporo
(desenvolvimento endospórico), dando origem ao grão de pólen, que
permance no interior dos esporângios até a época da reprodução.
O grão de pólen das angiospermas contém em seu interior duas células
haplóides: a célula do tubo ou vegetativa e a célula geradora. A parede
do grão de pólen é espessa, apresentando ornamentações que são típicas
para diferentes grupos de plantas. Os grãos de pólen das angiospermas são
semelhantes aos das gimnospermas, diferindo destes por não apresentarem
expansões aladas.
O pistilo é formado por uma ou mais folhas modificadas, que se fundem
dando origem a uma porção basal dilatada, denominada ovário, e uma porção
alongada, denominada estilete, cujo ápice é o estigma.
Nas angiospermas os óvulos possuem dois tegumentos, a primina e a
secundina, havendo um orifício de passagem denominado micrópila.
No interior do megasporângio, forma-se o megásporo funcional (haplóide),
que dá origem ao gametófito feminino no interior do óvulo: o saco
embrionário. Este possui, próximo à micrópila, duas células laterais, as
sinérgides e um central, a oosfera, que é gameta feminino; no polo
oposto, há três células denominadas antípodas; no centro, há dois núcleos
denominados núcleos polares, que se podem fundir, dando origem a um
núcleo diplóide, o núcleo secundário do saco embrionário.
O saco embrionário, portanto, corresponde ao gametófito feminino.
Nele não há formação de arquegônios, como ocorre nas gimnospermas,
havendo diferenciação direta de uma oosfera (n), que é o gameta feminino.
Comparando-se então, o óvulo maduro de angiosperma com o de
gimnosperma, verifica-se que nas angiospermas o óvulo é mais simples,
possuindo um gametófito feminino ainda mais reduzido, formado por apenas
oito células e que não apresenta diferenciação de arquegônios.
Após a polinização inicia-se a germinação do grão de pólen. Formase
o tubo polínico que crescem penetrando no estilete em direção ao
ovário. À medida que isto ocorre, a célula geradora e o núcleo da célula
vegetativa (núcleo vegetativo) migram para o tubo polínico. A célula
geradora sofre divisão mitótica e dá origem a dois núcleos espermáticos,
que são os gametas masculinos.
O tubo polínico geralmente penetra no óvulo através da micrópila,
sendo que o núcleo da célula vegetativa, ao entrar em contato com o saco
embrionário, degenera-se. Um aspecto exclusivo das angiospermas é a dupla
fecundação, pois em cada óvulo uma das células espermáticas funde-se com
a oosfera, dando origem ao zigoto, que é, portanto, diplóide, e a outra
funde-se com os núcleos polares, dando origem a um núcleo triplóide.
Após a fecundação, as sinérgides e as antípodas sofrem degeneração.
O zigoto sofre várias divisões mitóticas, dando origem ao embrião, e o
núcleo triplóide, também por divisões mitóticas, dá origem ao endosperma,
tecido triplóide que muitas vezes acumula reservas nutritivas, utilizadas
pelo embrião durante seu desenvolvimento.
Com o desenvolvimento do embrião, os tecidos do óvulo tornam-se
desidratados e os envoltórios do óvulo, impermeáveis. Neste ponto, a
estrutura toda assa a ser chamada de semente. Assim , a semente nada mais
é do que o óvulo fecundado e desenvolvido.
Em algumas angiospermas, o endosperma é digerido pelo embrião antes
de entrar em dormência. O endosperma digerido é transferido e armazenado
geralmente nos colitédones, que se tornam, assim ricos em reservas
nutritivas. Isto ocorre. Por exemplo, em feijões, ervilhas e amendoins.
As sementes que transferem as reservas do endosperma para os
colitédones são denominadas sementes sem endosperma ou sementes sem
albúmen. Nas sementes em que isto não ocorre, os cotilédones não contêm
reservas nutritivas e as sementes são chamadas de sementes com albúmen (
ou endosperma)
A semente, ao germinar, dá origem à planta jovem (plântula), que
por sua vez dá origem à planta adulta.
Comparando-se as sementes de gimnospermas com as de angiospermas
verifica-se que ambas apresentam:
casca ou tegumento da semente, originada da diferenciação dos tegumentos
do óvulo e que, portanto, é 2n;
megasporângio reduzido (2n);
tecido nutritivo denominado endosperma;
embrião, que corresponde ao esporófito jovem e que, portanto, é 2n.
A diferença que se verifica é que o tecido nutritivo ou endosperma,
nas gimnospermas, é um tecido haplóide que corresponde as gametófito
feminino. Nas agiospermas, o endosperma é um tecido triplóide, que se
forma após a fecundação e não corresponde ao gametófito feminino. É um
tecido nutritivo especial. O endosperma das gimnospermas é também chamado
de endosperma primário (n) e o das angiospermas, de endosperma
secundário (3n), pois este se forma após a fecundação.
À medida que a semente está-se formando, verifica-se, nas
angiospermas, desenvolvimento da parede do ovário da flor e, em alguns
casos, de estruturas associadas, dando origem ao fruto.
O fruto é ovário desenvolvido.
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