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Biologia do Desenvolvimento das Plantas Mariana Gonalves Trigo

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IINTRODUO AO DESENVOLVIMENTO DAS PLANTAS

Desenvolvimento: uma nica clula forma um organismo complexo atravs de factores quecontrolam o comportamento das clulas, diviso, crescimento, migrao, diferenciao e morte. D-se desde o crescimento at especializao. Durante este h alterao da forma e funo.

Atributos de uma planta, comuns a muitas formas de vida:1. Metabolismo e transferncia de Energia2. Armazenamento e transmisso de informao gentica3. Estrutura celular e compartimentao intracelular4. Alteraes de forma e funo durante o perodo de vida

O desenvolvimento controlado pelo tempo e factores ambientais com uma certaflexibilidade, limitada pelo patrimnio gentico, os limites de cada espcie. o somatrio das

alteraes de forma e funo. a passagem de A B com vrios passos/estados intermdios. Odesenvolvimento no pra em adulto, a senescncia comea gradualmente e limita a actividade at morte. Os adultos reproduzem-se para manter a espcie. Assim o desenvolvimento cclico, nolinear, de acordo com o ciclo de vida da espcie.

Reproduo

Unicelulares: a clula responsvel pela reproduo;Pluricelulares: tm tecidos/clulas/rgos especializados para a reproduo, clulas haplides (n)que unindo-se formam uma estrutura diplide (2n). A meiose forma sempre esporos que vodiferenciar-se em gmetas, meiose gamtica.

Assexuada: mitsporos, produzidos por mitose, so a unidade de propagao, podem formar-seunidades mais complexas ou mesmo indivduos.Sexuada: 2 indivduos de diferentes sexos numa mesma gerao (exclusiva dos eucariontes), 2clulas de sexos opostos (gmetas) fundem-se (conjugao, singamia) originando o zigoto (2n). Naontogenia o zigoto d origem a um organismo 2n completo que mais tarde dar origem a novasclulas sexuais atravs de uma meiose. Durante este processo ocorre troca de material genticoentre os cromossomas homlogos paterno e materno (crossing-over) dando origem a novascombinaes genticas mas mantendo a estrutura cromossmica tpica da espcie.

Ciclos de vida e Alternncia de Geraes

Zigotosmitoseorganismos diplides pluricelulares (esporfitos)meiosemeisporosmitoseorganismo haplide pluricelular (protalo/gametfito)

Haplontes: organismos onde o zigoto a nica clula diplide e portanto a meiose ocorreimediatamente depois da formao do mesmo.Diplontes: a meiose ocorre imediatamente antes da formao dos gmetas que por conjugaoformam o zigoto.

A maioria das plantas so haplodiplontes mas a contribuio de cada fase para o ciclo devida muito varivel. Organismos diplides formam sempre esporos haplides por meiose, que noso gmetas, dividem-se por mitose dando origem a uma estrutura multicelular haplide, ogametfito. Nestes ciclos de vida as 2 fases (com origem numa clula vegetativa/germinativa)


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envolvem uma ou mais divises mitticas e do origem a clulas germinativas apresentandogerao gametfita (n) e esporfita (2n) alternadas. A gerao gametfita inicia-se por germinaodo meisporos num gametfito que produz gmetas. A gerao esporfita comea no embrio pordesenvolvimento do zigoto e forma meisporos.

A gerao que domina o ciclo no tempo ou n de clulas pode ser a gametfita (Brifitas, aplanta o gametfito) ou esporfita (Plantas Vasculares: Pteridfitas, em que o gametfito umaestrutura reduzida ao protalo e Espermatfitas, gametfito reduzido no constituindo uma entidadeseparada).

Ciclo de vida das Plantas Superiores/ Ciclo de Desenvolvimento

Estado/Fase Vegetativa Estado/ Fase Reprodutiva

Fase embrionria Formao de floresFase juvenil Formao de sementesFase adulta

H desenvolvimento embrionrio e ps-embrionrio. O termo gerao obriga a existnciade estruturas pluricelulares (em esporo no h gerao) e o termo fases inclui haplide oudiplide. Incluem coisas diferentes.


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II - COMPONENTES DO DESENVOLVIMENTO

Crescimento:so alteraes quantitativas por aumento de nmero de clulas, diviso celular, cadaclula tem o seu ciclo celular. A durao do mesmo e planos de diviso so fulcrais na forma finaldo organismo. (Ex: o cmbio divide-se longitudinalmente). H um aumento de volume e biomassa

que no implica um aumento de substncias, d-se apenas por entrada de gua ocorrendo segundouma direco que vai decidir a estrutura. A raiz um excelente modelo para estudar o alongamentouma vez que tem zonas separadas de diviso, crescimento e diferenciao.

So alteraes quantitativas devido ao aumento do n de clulas pela diviso celular. Cadaclula tem um ciclo especfico de desenvolvimento e a sua durao e orientao dos planos dediviso tm uma enorme influncia sobre o desenvolvimento dos rgos e forma final do organismo.H um aumento de biomassa e volume. O aumento da biomassa ocorre aps a mitose, quando ovolume das clulas filhas aumenta at atingir o volume inicial da clula me. O aumento do volumedas clulas filha aumenta at atingir o volume inicial da clula me. Este aumento de volume noimplica necessariamente um aumento geral de substancias orgnicas (frequentemente a quantidadede citoplasma permanece constante ou diminui ligeiramente). O aumento de volume da clula devido ao aumento vacuolar (com entrada de gua) acompanhado do estiramento e crescimento daPC. O alargamento no omnidireccional, polarizado. Em alguns rgos (Ex: razes) asactividades celulares de crescimento (por diviso ou adio de biomassa) esto espacialmenteseparadas do alongamento celular.

Diferenciao:alteraes qualitativas, ocorre tambm a nvel intercelular, normalmente em gruposde clulas pois quando ocorre isolada resulta geralmente em estruturas quiescentes. H tambm umadiferenciao histolgica. Ocorre na embriognese e nas plantas adultas, h remoamento do

parnquima cortical, desdiferenciao. H estudos feitos em culturas in vitro que demonstram que

todas as clulas da planta podem regenerar uma planta completa em cultura, excepto as do xilemaque so clulas mortas. A diferenciao depende de sinais qumicos, elctricos, mecnicos e dapolaridade dos genes e sua expresso.

So alteraes qualitativas, morfolgicas e funcionais das clulas e tecidos. Podereconhecer-se a nvel de organelos (proplastdeoscloroplastos) mas esta diferenciao celular,delimitada a uma clula que no seu desenvolvimento se distingue das circundantes, ocorrendonormalmente em grupos de clulas ou regies especficas diferenciao de tecidos e rgos. Adiferenciao vai desde alteraes macroscpicas na forma, at alteraes microscpicas deestruturas internas, at alteraes bioqumicas. Nestas alteraes intervm:

Sinais Qumicos: fito-hormonas; Sinais elctricos: potenciais de membrana influenciados pelo meio; Sinais Mecnicos: as clulas nos tecidos esto submetidas a presso das clulas vizinhas,

DESENVOLVIMENTO

Diferenciao: alterao da forma e funo das clulas,

forma novas estruturas

Morfognese: formao da forma, corpo,organizao e simetria

Crescimento: quantitativo, de volume,

aumento do numero de clulas


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dependente do grau de vacuolizao e do tipo de PC; Genes: expresso gnica diferencial Polaridade celular

Clulas meristemticasclulas com funes especiais e que no se dividemClula diferenciadaclula meristemticarediferencia

Desdiferenciao o rejuvenescimento celular, formao de tecidos de novo, cicatrizao deinjrias por formao de clulas de calo (enxertia). Em culturas in vitro pode-se obter tecido caloso,cultivar clulas isoladas, protoplastos, clulas isoladas podem ser induzidas a formar novasestruturas ou levadas a regenerar plantas completastotipotncia celular.

Qualquer clula vegetal completamente diferenciada mas viva e nucleada, pode reter toda ainformao necessria para se desenvolver em qualquer tipo de clula especializada.

Genes e Expresso Gnica

Experincias Hammerlingestudam a importncia dos genes na diferenciao celular em mutantes. de notar o trabalho feito com Acetabularia, em que transplantando o rizide nucleado de B para osegmento pedicular de A forma-se a estrutura gametangial tpica de A. Mas, se enxisarmos o picecaulinar de A, j se forma a estrutura gamentangial de B. Ou seja, na enxertia, originada a plantaque corresponde ao ncleo, mas apenas se o pice caulinar for excisado porque l existe mRNA quequando no retirado forma a planta correspondente a essa informao gentica e no do ncleo.Os genes nucleares induzem assim o desenvolvimento da estrutura gametangial tpica da espcie.

Expresso Gnica Diferencial(da sequencia de informao at s actividades celulares dependentes do tempo e local)

Podemos observar que clulas do mesmo tecido expressam genes diferentes por vriastcnicas de biologia molecular e tcnicas in situ, que nos permitem estudar os genes e seu produtosgnicos e investigar o estado molecular de diferenciao de clulas nos tecidos de um organismo.Mesmo havendo o mesmo patrimnio gentico igual h diferente expresso de genes.

O controlo da expresso gnica feito a imensos nveis. H uma hierarquia nos genes

reguladores envolvidos em processos de diferenciao (cascata de genes). Os genes reguladoresgeralmente codificam factores de transcrio que controlam outros genes a jusante.


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Os genes quiescentes incluem os house-keeping genes esto em todas as clulas e fazemparte do metabolismo bsico celular, tendo uma expresso constante. So responsveis pelasenzimas do metabolismo celular bsico. Contm genes que no so influenciados durante atransio de um estado de AB, mas que podem participar em vrias actividades de diferenciaode AB e BC. O metabolismo no influenciado pelos estados de desenvolvimento mas podeinfluenci-los. A expresso de um mesmo gene varia durante o desenvolvimento da planta.

Por outro lado o principal nvel de regulao da expresso gnica pode diferir de umasituao para outra durante a formao dos produtos gnicos, pode ocorrer regulao ao nvel datranscrio (durante o processamento de RNA) e ao nvel da traduo do mRNA.

A Diferenciao resulta da Expresso Gnica Diferencial

Os componentes especficos de uma dada clula contribuem para as suas caractersticas

especiais. Estes componentes so protenas ou so sintetizados por elas. Pela expresso de 2subconjuntos de genes, 2 clulas contero 2 subconjuntos de produtos gnicos (protenas).

House Keeping Genes: A + B

Polaridade Celular

a diviso assimtrica da clula. Consiste na variao da composio e das caractersticasdo citoplasma ao longo de um eixo de polaridade de um polo ao outro e consequente distribuio deestruturas. Dependendo desta h formao de estruturas e tecidos. Numa mesma camadadiferenciam-se diferentes estruturas devido polaridade que permite haver uma diviso diferencial,sendo geralmente a clula mais pequena a originar a nova estrutura.

A diferenciao resulta da expresso gnica diferencial. A mitose resulta numa cluladiferente da anterior em que uma das clulas-filhas origina outra estrutura porque teriam ambientescitoplasmticos diferentes. Estas divises celulares desiguais so muito importantes para odesenvolvimento da maioria dos grupos de organismosdivises formativascomo a diviso do

zigoto, a formao do tubo polnico ou a formao de estomas e tricomas.

A polaridade pode ser permanente mas antes de ficar endogenamente estabelecida passa porum perodo em que pode ser alterada por factores externos como a luz ou campos elctricos. Emestudos investigativos utilizam-se organismos simples porque em plantas superiores seriademasiado complicado.

Formao do eixo de polaridade na alga castanhaPelvetia compressa

Por exemplo, aps a fecundao ocorrer polaridade, sendo que no plo oposto ao daincidncia de luz comeam a depositar-se substncias e F-actina e a crescer a PC, sendo a que

ocorrer a separao assimtrica, onde se formar o rizide. O zigoto pode ser rodado relativamente luz, mas depois de se iniciar a deposio de substancia, mesmo que rode outra vez j no se altera

A BA&B


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o local onde ocorrer a diviso.

Morfognese:modificaes da forma de um organismo associadas com modificaes funcionais(alteraes complexas ao nvel de rgos).

Diferenciao das clulastecidosrgos o desenvolvimento da forma de um organismo completo. A diferenciao de clulas

e tecidos origina um organismo com um aspecto externo tpico e reconhecvel. Contudo, a formabsica do corpo no constantemente, alterando-se durante o processo de desenvolvimento.

Durante o desenvolvimento de uma planta pode encontrar-se todos os tipos de simetria:

Embrio globular inicialsimetria radialEmbrio com cotildonessimetria bilateralFolhassimetria dorsiventral

Floressimetria radial/bilateralSucesso de elementos a distancia regular ao longo de um eixo - simetria metamrica

Qualquer combinao de formas com simetrias distintas origina novas simetrias muitocomplexas. A morfognese traduz ento a expresso visvel de um numero elevado de processosaltamente complexos. Consiste na formao de novas estruturas (zigotoembrio) e em mudanasna forma e funo (plntulaplanta adultaformao de flores, frutos e sementes senescncia)

Na embriognese das angiosprmicas h um padro previsvel de divises celulares,um processo controlado e constante que conduz a sequncias de desenvolvimento especficas,tpicas da espcie, mas quais, todo o passo em direco forma final controlado por reguladores

endgenosgenes especficos. Na fase ps-embrionria h factores exgenos ambientais parainfluenciar a planta a adaptar-se s condies a que est exposta.

Regulao do Desenvolvimento nos Organismos Pluricelulares

A diferenciao e a morfognese tm componentes espaciais e temporais. Asalteraes seguem um plano pr-determinado. A expresso de um padro no ocorre ao acaso.

Padro: distribuio no aleatria, organizada, de estruturas pelo organismo, de modo a que aspartes em diferenciao atinjam um nvel superior de organizao espacial;Determinao: destino, as clulas esto pr-destinadas, de uma maneira praticamente irreversvel,

a seguir um certo tipo de diferenciao antes de ser visvel externamenteCompetncia: capacidade de uma clula ou de um organismo para iniciar um determinado trajectode diferenciao. Para ocorrer diferenciao necessria uma fase de competncia;

Controlo do Desenvolvimento

Uma clula isolada tem potencial para criar um organismo completo atravs dadiviso e diferenciao. Mas dentro de um organismo no se desenvolve de qualquer maneira, o

prprio organismo controla o desenvolvimento e direco de diferenciao celular da clula. H umcontrolo muito fino que permite o desenvolvimento do corpo da planta de acordo com o que tpicoda sua espcie e conseguido por limitao do crescimento da clula vegetal em determinadasdireces.


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Formao de um Padro

As clulas dividem-se podendo seguir caminhos simultneos ou diferentes, oque vai provocar diferenas morfolgicas e fisiolgicas neste ltimo caso. A formao do padro o

posicionamento celular. Depende de interligaes e comunicaes, nomeadamente de factoresinibitrios.

Padres Celulares: Ex: estomas na epiderme foliar tm um padro tpico para cada famlia, ou saparecem em cima, s em baixo, ou em ambas as faces. As folhas crescem pela base atravs detecido meristemtico havendo uma gradao, espaodivisoclula + pequenadiviso com

participao das clulas adjacentesclula do meio divide-se para dar as clulas de guarda.

Padres nos rgos: Ex: filotaxia ou distribuio de ramos, depende da maneira como os primrdiosfoliares aparecem. Na axila h um gomo ramelar e quando a folha se destaca surge um ramo. No

pice caulinar por exemplo, se houver ferimento a posio das folhas alterada dependendo da faseda planta.

A formao de um padro diz respeito aos processos pelos quais as clulasadquirem informao posicional e depende de inter-ligaes e comunizaes entre os diversoscomponentes, nomeadamente atravs de factores inibitrios. Este tipo de controlo pode demonstrar-se nos primrdios foliares, quando se danifica ou remove um primrdio foliar altera-se a posiodas folhas restantes.

Contacto intercelular

A formao de um padro est intimamente dependente da comunicao entreclulas, do tipo de clulas adjacentes e do ambiente circundante. As clulas animais formamconexes mas as vegetais, como tm PC tm de arranjar outra forma de comunicar os

plasmodsmios, que permitem haver um espao intracelular contnuo, simplasto, atravs de tecidos. durante a diviso celular da placa celular que estes se formam. O contacto entre clulas diferentes raro mas ocorre, na fecundao por exemplo.

Nas clulas vegetais podem ocorrer inter-aces especficas entre assuperfcies das clulas, no s na mesma planta como tambm entre clulas de plantas distintas(fecundao) e frequentemente entre clulas vegetais e outrosorganismos (bactrias, fungos).

A comunicao entre as clulas via plasmodsmios pode ocorrerpor:

Via citoplasmtica, entre o plasmalema e o desmotbulo Via Membrana Citoplasmtica (plasmalema)Via desmotbulo que interliga o lmen de um RE para o outro

Plasmodsmios

Tm pores de RE estrangulado. Podem ser ramificados, nos complexosclulas de companhia-elementos do tubo crivoso por exemplo.


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Informao Posicional

Admite-se que as clulas sintetizam substncias morfologicamente activas, queestimulam ou inibem, sendo libertadas no ambiente circundante. Se as substncias se distriburemsegundo um gradiente de concentrao atravs do tecido podem ser eficazes na formao de um

padro. Deste modo, as clulas reconhecendo a sua posio no gradiente morfognico, seguem umtrajecto especfico de diferenciao, de acordo com a sua posio nesse gradiente. assim que aclula mantm a sua identidade no tecido e que as clulas vizinhas se influenciam durante adiferenciao.

Gradiente de Substncia Morfognica

Este modelo pressupe a produo e libertao de um sinal qumico difusvel

morfognico. A substancia difunde-se radialmente e cria um gradiente de concentrao com []elevada perto da fonte e baixa distantemente. Qualquer perturbao do gradiente provoca ajustes madiferenciao das clulas envolvidas. Este gradiente pode estar presente desde o incio ou emergirespontaneamente. possvel que um novo gradiente surja de padres pr-existentes. A exposio adiferentes nveis de substncia (morfognio) conduz a diferentes destinos celulares. H um certointervalo alm do qual j no reposto aquilo que foi perturbado/alterado.

Diferentes quantidades de sinal qumico podem criar um padro complexo, a diferenciaodas clulas varia consoante a [] de morfognio. O mesmo sinal pode dar origem a diferentes

padres tambm.


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III - EFEITOS A LONGA DISTNCIA

Uma questo central saber como que as actividades das clulas e tecidosfuncionam de uma forma integrada ao nvel de um organismo. Nas plantas, as actividades dassubstncias semelhantes a hormonas esto bem caracterizadas mas no parece que tenham evoludo

para crebros nem clulas nervosas morfolgica e anatomicamente. Mas podemos dizer que a zonade transio do pice radicular, as zonas de actividades hormonal e inica e os tecidos vascularesque estabelecem ligaes com todas as partes das plantas superiores so comparveis ao sistemanervoso dos animais. O pice radicular e caulinar tm hormonas que libertadas nos tecidosvasculares funcionam como um sistema neuro-hormonal.

O Desenvolvimento vegetal difere do animal, comeando logo na estrutura do embrio emque o animal uma miniatura do organismo adulta, o que no acontece nas plantas. O

desenvolvimento ps- embrionrio consiste no crescimento de rgos pr-formados, h umaseparao da linhagem somtica e germinativa e as germinais mantm a capacidade dedesenvolvimento originando gmetas e gnadas. Nas somticas a diferenciao geralmenteirreversvel. Em virtude da diferenciao irreversvel admite-se que as clulas perdem genes nadiferenciao mas na realidade mantem todo o seu patrimnio gentico mas h um controlo muitogrande e as clulas s expressam determinada forma.

Nos vegetais, h alternncia de geraes, as linhagens de clulas germinativas diferenciam-se j na vida adulta e diferenciam-se a partir das somticas. Todas as clulas tem potencialidade dediferenciao e mantem a totalidade do genoma. Comparando o embrio das plantas, umaestrutura muito simples, s em alguns casos consegue ter um grau de organizao elevada

(embries das Monocotiledneas) mas geralmente apenas tem um eixo de polaridade mal definido,nada a ver com o embrio dos animais. uma estrutura muito rudimentar. durante a germinaoque se vo constituir os rgos. No decurso da vida das plantas sofrem alteraes de forma

profundas, formam novos rgos, tecidos, porque tm meristemas.

Os animais tm um crescimento fechado e as plantas aberto, crescem pelas extremidades.Localizao dos meristemas: Apicais, que fazem o alongamento (pice caulinar, radicular eramelar), constituem a manuteno das clulas das extremidades; Laterais, crescimento secundrio,surgem de novo, no so uma perpetuao das clulas meristemticas, so o remoamento emdeterminados locais que eram definitivos, so o felognio e o cmbio interfascicular. NoDesenvolvimento importante a diviso celular, e aqui importa a direco, a orientao da diviso.

As plantas tm de coordenar processos de desenvolvimento entre rgosafastados. Como a transmisso de sinais clula a clula seria lenta e ineficaz, desenvolveramcomunicaes a longa distncia entre rgos, o sistema vascular, que faz o transporte a longadistncia de nutrientes, reguladores de crescimento, etc. A translocao de substncias orgnicasocorre fundamentalmente via tubos crivosos (clulas do tubo crivoso e clulas de companhia comounidade funcional). Todas as substancias orgnicas circulam por estas estruturas desde os locais desntese (fonte), ate aos locais de utilizao (recebedor). A direco de translocao pode serdescendente (folhasrazes) ou ascendente (razes/rgos de armazenamentoflores, meristemas).

A transmisso de sinal de clula para clula rpida, o mesmo j no se diz a

longa distncia. A soluo o sistema vascular: o xilema carrega gua da raiz at aos rgos areose o floema carrega foto-assimilados em sentido descendente/ascendente, conectando ambos toda a


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estrutura da planta.Nas Angiosprmicas o floema inclui os elementos do tudo crivoso e

respectivas clulas de companhia, vivas mas sem ncleo. Os foto-assimilados passam segundo umgradiente de concentrao, o transporte feito das folhas para as razes, frutos ou novas folhas.Pode ser ascendente ou descendente assim sendo. No Outono h a reabsoro das substncias dasfolhas que sero armazenadas no caule.

Os processos de desenvolvimento podem ser estimulados ou inibidos pelas interaces entre osrgos:

Estmulos:Auxina, gradiente do pice raiz, estimula a produo de auxina e h a reactivaocambial que forma xilema e floema dependendo de sinais ambientais (se houver muito gua ocorremais produo de xilema e se houver muitos HC ocorre maior produo de floema).Inibio:Auxina, provoca dominncia apical, o gomo inibe a formao de outros gomos na

proximidade.H um equilbrio delicado entre sinais parcialmente inibidores e parcialmente

estimuladores.A polaridade nos pluricelulares conduz frequentemente a um transporte unidireccional de

fito-hormonas nos rgos e tecidos. a actividade destas substncias, envolvidas no efeito a longadistancia, que define a polaridade. Nas clulas de floema, h transportadores nas membranas basais

para o transporte de auxina, h polaridade interna na disposio dos transportadores. Hreorientao dos transportadores quando necessrio para redireccionar o fluxo.

Experincia do abrolhamento de ramos em salgueiro

Num ramo invertido continua a haver crescimento de razes e folhas dos lados correctos,mas se interrompermos o floema isso j no vai acontecer porque interrompemos o fluxo de auxinas.As fito-hormonas transmitem a informao a longa distncia atravs do floema.

Na polaridade de rgos esto envolvidas interaces dependentes do transporte a longadistncia. Os efeitos a longa distancia no so fundamentalmente diferentes dos mecanismos quecontrolam o desenvolvimento a curta escala por interaces celulares directas (foras mecnicas oucomunicao via plasmodsmios) ou gradientes de morfognicos. So sim dependentes dosacontecimentos a curta distncia e da fora de comunicao entre os plasmodsmios.

Todos estes mecanismos so necessrios para a regulao da diferenciao celular.


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IV - CICLO CELULAR, POLARIDADE E EXPANSO CELULAR

Diviso celularCrescimentoDesenvolvimento

H um aumento de clulas que leva a um aumento irreversvel de volume pelo alongamentoe alargamento celular. O aumento de volume das clulas vegetais ocorre por expanso eremodelao da PC devido ao aumento de presso de turgescncia com a entrada de gua e aumentodo volume do vacolo. Nos tecidos em crescimento a expanso celular polarizada, as clulasalongam, quer dizer que num determinado momento antes do alongamento as clulas emcrescimento ficaram polarizadas. Este aumento de volume permite ento novos fenmenos dediferenciao e diviso.

A diviso celular desempenha um papel vital, ainda que indirecto, no crescimento, e umpapel vital no desenvolvimento vegetal.

No crescimento, aumento o potencial de crescimento de um tecido/rgo havendo um limitepara o tamanho que uma clula pode atingir por alargamento. Este limite imposto pela capacidadeque o ncleo tem de fornecer mRNA suficiente para manter as protenas necessrias aofuncionamento de uma clula volumosa.

No desenvolvimento, durante a diviso celular que pode ficar definido o destino de umaclula porque o plano de diviso determina o papel funcional das clulas derivadas diferenciao.As clulas no alargam omnidireccionalmente, vo alongar, esto inseridas no tecido eacompanham a sua polaridade ou criam uma nova. Esto comprimidas com determinada polaridade.As clulas cambiais dividem-se pelo eixo maior, o que raro. A diviso leva diferenciao denovos tecidos porque quando se dividem assimetricamente do origem a novas estruturas. As

clulas para se dividirem tem de sofrer fenmenos de duplicao (S) e depois dividem se por mitose,h tipicamente um ciclo celular em que antes da fase S passam por G1 e G2 que antecede a mitose.Todas as clulas tm um ciclo celular, que pode ser mais ou menos curto dependendo se ficamquiescentes ou no. Mas podem sair do ciclo celular antes de se dividirem, depois de S, como asclulas do xilema, que tm vida muito curta e tem de viver activamente, por isso, h endoreplicaao,replicaram ou triplicaram o DNA e no se dividem.

Ciclo celular

Uma clula eucaritica s se

pode dividir em 248 seocorrerem alternadamente aduplicao do seu genoma (fase Ssntese) e a diviso a meio do mesmona mitose (fase M). Aps a mitoseocorre geralmente a citocinese.

O ciclo de uma clulaeucaritica tpica pode ser divididoem mitose e interfase (com G1, S eG2).


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G1: intervalo entre M e S onde se d o crescimento da clula e preparao dos cromossomas para aduplicao;S: d-se a sntese de DNA e centrolos com os microtbulos organizados ao centro;G2: intervalo entre S e M onde se d a preparao para a M

Controlo do Ciclo Celular

No passado foram detectadas protenas que aumentavam e diminuam de concentrao como ciclo celular, as ciclinas, de comportamento cclico. Aumentam no incio da mitose (a partir de 0,no inicio de G1) em resultado da sntese proteica a uma velocidade constante, atingindo um pico noincio da mitose. E caem abruptamente (para 0) num ponto da mitose e cada clula filha inicia ociclo essencialmente sem ciclinas, sendo produzidas de novo.

A progresso do ciclo celular ento controlada por protenas citoplasmticas:

Ciclinas: ciclinas G1; ciclinas da fase S; ciclinas da fase M (os seus nveis na clula aumentam ediminuem durante o ciclo celular)Cinases dependentes de ciclinas (CDKs): CDKs G1; CDKs da fase S; CDKs da fase M (os seusnveis na clula permanecem relativamente estveis mas cada uma tem de se ligar ciclinaapropriada para ficar activa. Adicionam grupos fosfato a uma gama de protenas que controlam os

processos do ciclo celular)Complexo promotor da anfase (APC) e outras enzimas proteolticas: desencadeia os processosque levam destruio das coesinas permitindo que as cromtides irms se separem, degradam asciclinas mitticas (ciclinas da fase M).


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Pontos de Controlo do Ciclo celular

1. Na fase inicial h um aumento das ciclinas em G1, no ponto START, e a clula ficadeterminada para iniciar o ciclo celular e duplicar o DNA. Antes deste ponto a clula pode

abandonar o ciclo celular e diferenciar-se.2. Um aumento do Factor Promotor da fase S (SPF), complexo Ciclina-CDK prepara aclula para entrar na fase S e duplicar o DNA. A partir do momento em que se d a replicao, hdestruio do complexo aumentando o nvel das ciclinas mitticas em G2.

3. Aqui h o Factor promotor da fase M (MPF) que inicia a organizao do fusomittico, a ruptura do invlucro nuclear e a condensao dos cromossomas. Estes passos conduzema clula para metfase. N

4. Este ponto o MPF activa o Complexo Promotor da Anfase (APC) que permite queas cromtides irms se separem na placa metafsica e migrem para os plos completando a mitose.As ciclinas M so destrudas conjugando-as com a protena ubiquitina.

5. H activao das ciclinas G1 para o prximo ciclo. H tambm degradao da

protena geminin, que impede que o DNA recm-sintetizado seja duplicado antes da mitose. nafase M que podem ocorrer endoreplicaoes, iniciando outro ciclo sem as clulas se dividirem.

Este um mecanismo pelo qual a clula assegura que cada poro do seu DNA copiadouma e s uma vez durante a fase S. Algumas clulas permitem fases S repetidas sem mitoseou/e citocinese provocando endoreduplicao.

Controlo da qualidade do Ciclo Celular

A clula tem vrios sistemas que interrompem o ciclo se algo ocorrer errado. H um pontode controlo (checkpoint) no fim da fase S que monitoriza a presena de fragmentos de Okazaki nafiada de DNA secundria (retardada) durante a duplicao. A clula no progride no ciclo celular atterem sido ligados. Existem tambm pontos de controlo dos danos no DNA antes de a clula entrar


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na fase S (checkpoint GG1), durante a fase S e depois da duplicao do DNA (checkpoint G2). Ospontos de controle do fuso detectam qualquer falha na ligao das fibras aos cinetocoros e param aclula em metfase (checkpoint M), detectando o alinhamento imprprio do fuso e bloqueando acitocinese podendo desencadear a PCD se os danos forem irreparveis. Todos os checkpointsrequerem complexos proteicos. As mutaes nos genes que que codificam algumas destas protenasesto associadas com o cancro nas clulas animais oncogenes.

Dentro do ciclo celular temos um ciclo do citoesqueleto, um ciclo de duplicao de DNA eum ciclo de citocinese e para a diviso funcionar estes 3 ciclos tm de se encaixar e estar funcionais.Os modelos de estudo dos mecanismos moleculares e genticos de controlo celular so as leveduras.Espcies diferentes tm diferentes maneiras de se reproduzir e o prprio ciclo celular diferente defase em fase. Por exemplo, em S.cerevisiae o crescimento vegetativo acontece como organismo 2nenquanto que na S.pombe acontece como organismo n, mas em ambas a reproduo induzida porcondies de depleo de nutrientes.

Mutantes condicionais

Para identificar componentes do ciclo celular utilizam-se mutantes, que, para serem viveis,devem ser mutantes condicionais, ou seja, o fentipo s se expressa em determinadas condies. Seas condies foram favorveis o produto gnico funciona, se no, no se manifesta/funciona o

produto gnico.Descobriram-se mutaes que afectam especificamente os componentes da maquinaria do

ciclo celular, mutaes cdc que provocam o bloqueiam ou alterao do ciclo a determinadatemperatura, temperatura restritiva. Assim, os mutantes interrompem o ciclo celular num pontoespecfico onde o produto gnico necessrio para que o ciclo continue. Isto permite-nos estabilizar

o n de clulas, porque pra a diviso.

Ciclos coordenados

Ciclo do centrossoma: h duplicao e migrao do SPBCiclo dos Cromossomas: d-se a duplicao do DNA e a mitose;Ciclo Citoplasmtico: migrao nuclear e gemulao (citocinese), sendo possvel haverduplicao de DNA e gemulao, mas como a organizao do fuso mittico no se forma nohaver segregao dos cromossomas, ou pode haver fuso mittico e no haver gemulao;

Foram identificados dezenas de genes cdc e atravs de estudos bioqumicos revelaram ter a

funo exacta de alguns produtos gnicos como as DNA ligases. Por tecnologia de DNArecombinante foi possvel isolar clones dos genes cdc. O DNA clonado tem a capacidade de, umavez introduzido no organismo, complementar os mutantes respectivos, conduzindo ao fentiponormal.

Genes que codifiquem protenas semelhantes esto presentes em diferentes organismos,talvez em todos os eucariontes.

Ciclo CelularKinases dependentes de Ciclinas (CDKs) e Ciclinas

A diviso celular apresenta elementos de controlo comuns a Procariontes e Eucariontes, osmecanismos esto conservados ao longo da escala evolutiva. Nos Eucariontes a conservaoevolutiva evidente porque em espcies to diversas como leveduras e o Homem, a progresso dasfases celulares controlada por kinases heterodimricas.


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Complexos kinase: Subunidade cataltica: kinase dependente de ciclina (CDK)Subunidade activadora: ciclina (CYC)

Estes complexos so activados mediante fosforilao por uma kinase activadora de CDK (CAK).

Regulao da Actividade dos Complexos CDK-CYC

A actividade dos complexos CDK-CYC regulada a diversos nveis: h regulao, pelaabundncia dos componentes CDK ou CYC, logo a nvel da transcrio, traduo, distribuio noscompartimentos e degradao. Ou pela regulao da actividade de fosforilao de uma kinaseactivadora de CDKs (CAK), que activa os complexos CDK-CYC fosforilando-os. Um complexodepende de muitos nveis de regulao, no s pela maior ou menor abundancia dos componentesmas tambm pela regulao da prpria actividade. H uma cinase activadora que o vai fosforilar

passando-o a activo. Isto est associado a eventos inibitrios, por fosforilao tambm, que voinibir a actividade impedindo a dimerizao ou ligando-se a protenas inibidoras, KRP, ao localactivo.

Diversidade de CDKs e Ciclinas nas Plantas

CDKs:H centenas, agrupadas por afinidade e semelhana:

Tipo A: so as melhores caracterizadas e tm semelhanas com CDKs de leveduras e algumas deanimais porque tm domnios de aminocidos constantes, conservados nos locais de ligao sciclinas, h ali uma sequencia aminoacdica conservada - PSTAIRE;

Tipo B: tm pequenas variaes. H muitas CDKs que no esto directamente relacionadas com ociclo celular. So No-PSTAIRE;

H ainda CDKs tipo C, D, E, F e GH ainda outras no includas nestas classes que esto includas nas CDK like kinases (CKLs).Existe ainda a possibilidade de algumas espcies terem mais que uma representante de umdeterminado tipo de CDK.


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Ciclinas

Compreendem muitas classes (A, B, D, H e L - homlogas das dos mamferos e plantas, E, F,G, Isem homlogos em plantas) que tm por base anlises de sequncias de um motivoconservado cyclin box.

Algumas ciclinas e CDKs no tem relao com o controlo do ciclo, s em fenmenos defosforilao ou desfosforilao em outras etapas do ciclo da planta. Estes cdks e ciclinas socapazes de completar e recuperar mutaesgenes complementares. Nas plantas foramidentificadas diversas CDKs e respectivas ciclinas que incluem as que actuam no ciclo celular.Destas protenas algumas so capazes de substituir as funes das suas homlogas em leveduras eanimais.

Localizao intracelular de CDKs e Ciclinas nas Plantas

As Ciclinas so abundantes na fase G2 e M e as CDKs no incio da mitose

Em cima temos as cinases (CDKs, cdcs) mostrando que h um aumento a nvel da transcrio

medido pela quantidade de mRNA, protena, actividade da mesma mRNAproteinaactividade;ou podem ter um nvel de expresso constante. Para o mesmo nvel de protena o que varia aactividade (G-S) e (G2-M), ou seja, h varias maneiras de regul-las.

Em baixo a vermelho, as ciclinas (cyc) mostram a produo de mRNA.

Controlo de Ciclo Celular

A progresso do ciclo celular mittico envolve sucessivamente a formao, activao esubsequente inactivao de CDKs (Kinases dependentes de ciclinas). Numa fase inicial ligam-sesequencialmente s ciclinas (responsveis pela sua activao diferencial).

A transio G1S controlada por complexos activos CDKs-Cyc que fosforilam aprotena retinoblastoma (rb) que liberta o factor E2F, factor de transcrio de genes necessrios


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produo do gene celular de G1S.A transio G2M desencadeada por CDKs-CycA ou CycB. Os complexos CDKs so

mantidos inactivos atravs de fosforilao por uma kinase WEE e de interaco com protenasinibidoras (CDIs). Aqui a kinase activada pela libertao da CKI por desfosforilao por umafosfatase e por fosforilao pela CAK.

H muitos pontos de bloqueio pelo meio das CDKs que so inibitrios e tendo na transiopara a Mitose um controlo muito fino por fosforilao inibitria da continuao do ciclo celular quedepois desfosforilada e activada por complexos CDC-cinase.

Modelo nas Plantas

Aps um estmulo mitognico (fito-hormonas) so sintetizadas ciclinas do tipo D (CycD)que se associam com CDKs do tipo A. o complexo resultante activo fosforila a protenaretinoblastoma (Rb), tal como acontece nos animais, libertando o complexo E2F, das protenas RIP. libertado o factor de transcrio RIP que codifica genes de transcrio desencadeando a fase S. AsCycD tm um tempo de vida curto devido presena de sequncias PEST que as marcam paradegradao. Durante a fase S so degradadas ciclinas do tipo D e sintetizadas do tipo A que se ligam

a CDKs do tipo A activando-as e medida que progride a fase S a actividade das CDKs inibidapor fosforilao da tirosina. Os CDKs mitticos so controlados por fosforilao da tirosina que ostorna inactivo, sendo activados por uma fosfatase da tirosina que retira o fosfato inibidor. removido o fosfato e ligado o factor de acoplamento Cks1 e s ai ficam activos e funcionais. Este

processo final dependente de citocininas. As Cyc A/B so destrudas durante a fase M atravs demotivos especficos de degradao. H mltiplos pontos de controlo por ciclinas inibitrias (CKIa rosa no esquema anterior)

As Auxinas, Citocininas e cido Giberlico promovem a mitose estando envolvidas em 2passos fundamentais em G1 e G2:

Durante G1fito-hormonas como a auxina, citocininas, ABA, giberelinas, BR e H.C. regulama expresso de CycD e sua unidade cataltica CDK-A. A activao do complexo CDK-A/CycD


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requer a dissociao da protena inibidora do CDK (ICK) cuja transcrio induzida pela hormonasensvel ao stress, ABA, e requer tambm fosforilao de Thr160 na CDK-A pela kinase activadorade CDK (CDKD;1) que regulada positivamente pelo GA. O complexo CDK-A/CycD activofosforila a protena Retinoblastoma (RB) no final da fase G1, libertando o complexo E2E-DP (RIP)que promove a transcrio gnica necessria para a progresso para a fase S.

As auxinas, citocininas e GAs, como activadores mitticos, regulam tambm a actividadekinase de CDKs-A e B. A transio G2-M est associada com a activao da CDK, por fosforilaoda Thr160 pela kinase activadora de CDK (CAK) e pela desfosforilao (por uma fosfatase, cdc25)dos locais (Thr14 e Tyr15) de fosforilao inibitria, induzidas pela citocinina. Uma via dedegradao dependente da ubiquitina marca a Cyc-B para protelise pelo Complexo Promotor daAnfase (APC), na transio metfase-anfase, activando assim a sada da mitose.


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V - CITOESQUELETO

O citoesqueleto um conjunto de microtbulos, filamentos intermdios e mdios quedesempenham um papel estrutural e dinmico na clula. So responsveis pela organizao,manuteno e forma da clula e pelas ligaes entre elas no trnsito intracelular.

Ciclo Celular/ Citoesqueleto

O citoesqueleto uma estrutura tridimensional dinmica no citoplasma que actua comomsculo e esqueleto no movimento interno e na estabilidade celular. Os principais tipos de fibrasque constituem o citoesqueleto so microtbulos, filamentos intermdios e microfilamentos. Ocitoesqueleto cora-se com anticorpos porque constitudo por protenas. Depois vamos corar oDNA com DAPI que se liga especificamente ao DNA fluorescendo num comprimento de onda. Opice radicular o modelo ideal p estudar a diviso porque tem mitose, alongamento e

diferenciao por zonas separadas.Fluorescncia

acapacidade de determinados objectos tm de emitir luz quando excitados com luz demaior energia. Cada comprimento de onda est associado a uma cor. Actualmente, nos microscpios,a iluminao no vem de baixo, vem de lado e a radiao reflectida pela preparao por umespelho. a objectiva que ilumina a preparao, s num pequeno campo. Os fluorocromos brilhame a luz vem para cima e reflectida por espelhos dicricos que funcionam para determinadoscomprimentos de onda. um sistema complexo de vrios filtros de acordo com o comprimento deonda e dos fluorocromos que usamos. H comprimentos de onda capazes de excitar determinadas

molculas que vo fluorescer emitindo luz, so os comprimentos de excitao.

Os tecidos vegetais so observveis por microscopia de fluorescncia porque tm elementosque fluorescem. A prpria clorofila tem auto-fluorescncia. Trabalhar com estas tcnicas em plantas complicado porque tudo brilha. Para localizar protenas h que escolher bem o comprimento deonde de excitao e emisso.

Neste caso da cromatina, na anfase, oscromossomas esto corados com DAPI. Osfilamentos de actina e microtbulos intervmaqui. Como so constitudos por proteinas e os

anticorpos so capazes de as reconhecer vamosutiliza-los. A imagem verde o fuso mitticoidentificado com anticorpos dirigidos contra as

proteinas que o constituem, alfa e beta tubulina e o que temos de fazer criar anticorpos capazes dereconhecer as proteinas que constituem os microtbulos. Os anticorpos esto conjugados com umaenzima que quando se fornece o substrato fica corada. Os microtbulos so estruturas dinmicas.Tm polos de polimerizao e despolimerizao e esto constantemente a s-lo. Permitem aascenso dos cromossomas tendo um papel importante na citocinese. Tudo despolimeriza e volta o

polimerizar aquando da citocinese. Nas plantas h formao de uma placa celular, o fragmoplasto.Esta nova estrutura permite o crescimento da placa celular formando uma nova PC que separa as 2clulas filhas. Os microtbulos so constitudos por tubulina, alfa e beta tendo um papel na

motricidade dos cromossomas e forma da prpria clula.


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Anticorpos como ferramentas em tcnicas histo-citolgicas de imunolocalizao(imunocitoqumica)

O citoesqueleto constitudo por proteinas que se ligam e so reconhecidas por anticorpos.Os que reconhecem a tubulina so usados como reagentes de identificao. A sua estrutura bsica uma protena constituda por cadeias maiores e menores, tem uma estrutura tpica inicial comum espcie e o que varia o local de ligao aos antignios, a regio especifica.

Se quisermos localizar uma determinada protena, temos de a isolar. Depois injectamo-la noratinho para ele produzir anticorpos para a protena, que uma substancia estranha para o seuorganismo. Hoje em dia s se insere um segmento da protena. Uns reconhecem mais outros menose depois podemos purificar um soro mais ou menos homogneo de anticorpos policlonais quereconhecem vrias partes da protena. Para garantir uma maior especificidade h uma produo de

anticorpos todos iguais contra uma determinada regio. H um pptido que injectado, tira se asclulas do bao e cultivam.se com clulas tumorais de onde resultam hibridomas e os que nohibridam so eliminados. As sobreviventes produzem anticorpos e os mais eficazes so mantidos.Obtemos anticorpos todos iguais e que identificam a mesma poro de protena.Tanto os monoclonais como os policlonais reconhecem a protena, mas so anticorpos primrios,ainda no nos permitem ver nada.

.

Na clula preciso que o anticorpo seja visvel. Temo apenas o anticorpo primrio que reconhece aprotena que estamos a estudar e liga-se a ela. Precisamos de ter um anticorpo secundrio conjugadocom um fluorocromo ou com um complexo enzimtico que pode ser produzido pela:

Tcnica de Sandwiche: o anticorpo II tem de reconhecer o I, atravs da estrutura tpica da

espcie. Se pegarmos no soro do ratinho rico em anticorpos e injectarmos em cabra, esta vaiproduzir anticorpos contra os anticorpos do coelho e vo ser estes, agora purificados no soro


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da cabra, os anticorpos que so capazes de reconhecer os anticorpos do ratinho (a parteespecifica comum da espcie). Temos assim um anticorpo secundrio capaz de reconhecer etornar visveis os anticorpos de uma espcie.

Pr-Prfase

Em prfase surge uma estrutura do citoesqueleto que temo nome de Banda Pr-Profsica, Surge s num determinadomomento. Na imagem a verde v-se um gnero de um cinto

brilhante de microtbulos que a Banda Profsica.

Prfase

D-se a condensao dos cromossomas (esquerda) e comea a organizao do fuso mitticoe despolimerizao da Banda Pr-Profsica (direita).

Metfase

D-se a disposio do fusomittico e o alinhamento doscromossomas.

Anfase

.

Aspecto do fuso mittico


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Telfase

O fuso mittico despolimeriza e forma-se umanova estrutura microtubular entre os 2 ncleos emformao. O invlucro e a membrana despolimerizam eforma-se uma estrutura que vai suportar a placa celular.O aspecto do fragmoplasto tem um aspecto distinto da

banda Pr -Profsica, esta tem um padro totalmentedistinto tipo cinto e est na periferia. O fragmoplasto estno centro.

InterfaseNuma clula que tem de alongar, h uma nova

polimerizao de microtbulos, adjacente MC, que vodispor-se volta do sentido de alongamento,

perpendicularmente ao eixo de alongamento. Estesmicrotbulos determinam os locais de deposio doscomplexos de sintase. Vo decidir onde ficam as

protenas q sintetizam a celulose. Estes complexos desintase de celulose ficam com a disposio dos

microtbulos, na PC que est a ser reforada, no permitindo que a clula alongue no sentido errado.

Microtbulos Edificao da PC

Se uma clula d origem a PC, osmicrotbulos depositam uma paredeadicional para o interior, inteira ou parcial.Esta sndrome chama-se associao dosmicrotbulos da PC. A disposio dosComplexos Sintase Celulose deixam

perceber como ser o alongamento da

clula. Os microtbulos no se mudam,polimerizam e despolimerizam.


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CITOESQUELETO: COMPOSIAO, ORGANIZAO E FUNO

um conjunto de protenas que compe e constitui o esqueleto bsico da clula existindonos procariontes e eucariontes, animais e plantas.

H uma rede intrincada de protenas que so essencialmente 3 tipos de molculas(microtbulos, filamentos intermdios e os microfilamentos).

Composio

Basicamente os filamentos esto organizados numa rede, seja animal ou vegetal. Na vegetala maior parte esto compressos contra a MC ou ao longo do citoplasma devido ao vacolo. umaestrutura altamente dinmica, as proteinas polimerizam e despolimerizam muito rapidamente. Acapacidade dos organelos se movimentarem depende desta dinmica pois so transportadas pelosfilamentos.

Microfilamentos: constitudos quase somente por F-actina, so os mais pequenos e mais finos.So monmeros de G-actina que se associam uns aos outros numa estrutura tubular formando um

filamento. F-actina a actina em filamento e a G-actina em monmero, monomrica. Temos umazona de polimerizao e despolimerizao que acontece com gasto de energia. O terminal + polimerizado com adio de novas unidades e no terminal - h despolimerizao, libertao demolculas, formando ADP. Estes locais so sempre os mesmos, no invertem.

H receptores na MC que recebem sinais activando molculas e formando uma cascata desinais que culmina na alterao da organizao do citoesqueleto.

As actin binding proteins so reguladoras desta polimerizao. Removem e adicionamsubunidades. H tambm proteinas que clivam o filamento de actina, para acelerar o processo dequebra do filamento. H proteinas que se colocam no trmino end para impedir a despolimerizaodas proteinas, ou que se ligam ao inicial para no permitir a polimerizao. H outras ainda que

permitem a formao de microfibras de actina.


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Cofilina: remoo dos monmeros de actina, s se liga actina ADP, tambm provoca severing clivagem.Profilina: adiciona monmeros de actina, s se liga actina ATP.CAP: funo tamponante, impede que continue a crescer o filamento, bloqueio da despolimerizaoda actina.Filamina: permite que os filamentos de actina se liguem e se sobreponham, formando uma rede.Complexo ARP 2/3: a protena arp 2 e arp 3 foram as primeiras a ser identificas mas h mais,quando se liga actina faz como ponto de ligao com o outro monmero de actina formando outrofilamento que vai crescer, vamos ter ramificaes de actina.

Funes dos microfilamentos:

- Nas clulas intestinais s h microvilosidades porque nas clulas h microfilamentos que mantem

a estrutura.- Contraco muscular mediada pela relao entre a actina e a miosina. O filamento de actinadesliza por cima do filamento de miosina.- Em infeces, h bactrias que se conseguem movimentar dentro da clula atravs da actina daclula que passa a ser desvirtualizada e liga-se ao termino da bactria, permitindo-lhe o movimento custa da actina da clula hospedeira.- Formao de tricomas, o interior da membrana est todo revestido por filamentos de actina, aforma como se entrecruzam condiciona a forma e estrutura do mesmo.- Parece celular e comunicao atravs de plasmodsmios, comunicao atravs dos filamentos deactina que atravessam os plasmodsmios e estabelecem a comunicao entre clulas levando

pequenas molculas de clula em clula

- Migrao celular, a clula est includa numa matriz havendo pontos de ligao matriz, estespontos sao integrinas, fazem a integrao do citoesqueleto da clula com a matriz, de um ladoligam-se aos componentes celulares e do outro lado aos filamentos de actina. Isto faz com que umaclula tenha os filamentos organizados de igual forma fora e dentro. A clula vai ter um movimentotipo lesma, a clula em migrao est polarizada, tem um plo basal e um plo apical e ploslaterais, h uma repartio dos componentes da membrana. A adeso da clula matriz importante

porque elas no sobrevivem a flutuar, excepto os nossos leuccitos. Ento a clula forma as zonasde adeso, estende-se, adere e o citoesqueleto vem atrs fazendo com que o corpo celular contraia ese percam as ligaes atrs reciclando-se parte dos receptores.

a) Colectivo

b) Mesenquimal

c) Amebide


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H ento estruturas importantes no movimento da clula. Os filopdia so filamentos muitofinos tipo projeco que projectam a membrana actuando fundamental como sensores e para

permitir o movimento da clula (s h actina a ajudar). Os lamelipdia, so estruturas dinmicasque se movimentam graas estrutura, a clula vai migrando em lenol. A tubulina ajuda a actina.As fibras de stress so zonas de adeso muito forte ao substrato, ao longo das fibras esto asintegrinas. As integrinas so receptores transmembranares de cadeia longa que fazem com que aclula adira ao substrato e altere a sua forma e movimento em funo da matriz, tm assim um

papel crucial na sinalizao celular.

Microtbulos:conjuntos de e tubulina que se organizam na formao de dmeros e tbulos,so os maiores em espessura. So estruturas muito grandes com uma funo indispensvel naformao do fuso mittico. So formados por subunidades de e tubulina que se ligam e dispemformando um tubo cilndrico. H uma zona de adio e uma zona de

polimerizao/despolimerizao. Tem tambm ligao de protenas capping que impedem o

crescimento. So dinmicos para que a formao da estrutura seja rpida e eficiente. H frmacosutilizados na despolimerizao/polimerizao da actina para bloquear a mitose, em tumores, nocontrolo de clulas tumorais. Impedem a formao do fuso mittico mas tambm diminuem adiviso das nossas clulas normais, das linhagens germinativas (afectam a esterilidade, as unhas, ocabelo). Frmacos como a vinoblastina ou o pacitaxol impedem a nova adio de e tubulinafacilitando a despolimerizao.

Funes: Os microtbulos so importantes no transporte de organelos, na formao de clios eflagelos e na organizao do vacolo, o citoesqueleto organiza os organelos e permite o seumovimento atravs do mesmo.

Microfilamentos e microtbulos: importantes na formao e regulao do fuso mittico. Osfilamentos de actina so importantes na regulao do fuso mittico, esto nos trminos finais elaterais ajudando a formar as foras de tenso que levam extenso dos microtbulos e separaodas cromtides. Tm como funes a mitose da clula vegetal.

Filamentos intermdios:composiao variada com 3 principais protenas: vimentina, desmina equeratina, tm um tamanho intermdio. So diferentes proteinas, so monmeros com n terminal e cterminal associados em dmeros que formam filamentos intermdios.


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Funes: Tm um papel importante na relao entre a actina e a tubulina na organizao dosorganelos, disposio de mitocndrias, formao e disponibilizao dos lizossomas, nadisponibilidade do golgi (que caso contrrio fica fragmentado), organizao do ncleo e dissoluodo invlucro nuclear. So relevantes na adeso clula-matriz e clula-clula. O desmossoma de umaclula ao ligar-se ao desmossoma de outra tem muitos filamentos intermdios no meio que

permitem a ligao.


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VI - EMBRIOGNESENAS PLANTAS VASCULARES

O zigoto desenvolve-se sempre de uma oosfera, fecundada, encerrada no corpo do protalo.O zigoto nunca livre, nunca se encontra em contacto com o meio exterior. Contudo, o meioexterior pode afectar indirectamente o zigoto ou embrio dependendo da proteco assegurada pelo

protalo, gametfito.

O ambiente do Zigoto

Protalo livre (Pteridfitas): independente, os meisporos germinam no solo originando umgametfitoprotalo livrefrequentemente autotrfico mas por vezes simbitico com fungos. O

protalo pode ser de vida longa, protege e essencial na nutrio do embrio. Os embries soorganismos frgeis, sensveis secura e excesso de luz, sendo os simbiticos mais resistentes. Osarquegnios vo ficar mais enterrados no tecido protalar e o gametfito nutre o embrio.

Protalo incluso (Espermatfitas): aprisionado, os esporos e protalos femininos,gametfitos femininos, ficam encerrados no vulo. O macrsporo desenvolve-sedentro do esporngio que semelhante ao ncleo. Aqui os macrsporos ficamdentro do ncleo germinando num protalo formando arquegnios. O protalo

pode:

- Formar o Endosperma (Gimnosprmicas): vemos que o tecido protalar constitudo por 3 geraes, os iniciais, os da outra gerao e o novo esporfito.Acontece nas Pteridosprmicas, Cycadales, Ginkgoales e Coniferales.

- Ser reabsorvido (Angiosprmicas): h o fenmeno da dupla fecundao, um gmeta com aoosfera e outro com 2 ncleos polares fundidos, ou no, o mesocisto, sendo uma estrutura triplideno mnimo. Aqui o tecido protalar reabsorvido, no h vestgios dele.


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Desenvolvimento do Embrio

NAS PTERIDFITAS(SEM SEMENTE)

O desenvolvimento embrionrio uma vez iniciado nopra nem entra em dormncia e culmina na formao de um

esporfito. Vai formar muito rapidamente organismosautotrficos aps a vida inicial heterotrfica dependente da vida

inicial que dependente do gametfito. Se as condies sofavorveis vive, se no, morre. A fecundao est dependente domeio aqutico para os gmetas nadarem. Os anterozides livresdeslocam-se na gua que cobre o protalo e sendo atrados por

quimiotaxismo, atingem o canal do arquegnio. O zigotoresultante divide-se geralmente perpendicularmente ao eixo do arquegnio. De uma vida

heterotrfica passam a autotrfica.Embrio endoscpico: forma-se um suspensor a partir da clula do lado do canal do arquegnio quemergulha o embrio no corpo do protalo.

Exemplos: algumas Ophiglossales e Maratialles

LycopodialesLycopodium: so isospricas tendo o protalo subterrneo ou superfcie. Oembrio endoscpico, aps mitose do zigoto a derivada do lado do canal do arquegnio origina osuspensor. No inicio do desenvolvimento o embrio passa por uma fase com 3 camadas de clulas:o suspensor num plo, uma camada mediana chamada haustrio e o esporfito propriamente dito no

plo oposto. O protalo cnico e achatado.

SelaginellalesSelaginella: importante porque mostra o fenmeno da heterosporia.Produz micrsporos que germinam em protalosmicroprotalos/protalos masculinos/gametfitosmasculinos porque produzem anterdeos e anterozides. Os macrsporos originammacrogametfitos/gametfitos femininos, porque tm arquegnios. O embrio endoscpico,divide-se transversalmente e a clula do lado do canal divide-se intensamente formando umsuspensor que empurra a outra clula no tecido do protalo, esta clula interna que origina oembrio.

Embrio exoscpico: no se forma suspensor e ambas as clulas resultantes da 1 mitose contribuem

para o embrio e a clula do lado do canal origina o pice caulinar e as primeiras folhas.

Exemplos: Brifitas e algumas Ophioglossales

PsilotalesPsilotum: so semelhantes s primeiras plantas que colonizaram os continentes.Tm ramificao dicotmica, no tm folhas e produzem esporngios nos ramos. Os esporos,

produzidos por meiose, do origem a um gametfito haplide que subterrneo e simbitico comfungos, tm anterdeos e arquegnios. Na embriognese o embrio exoscpico e aps a mitose dozigoto a derivada do lado do canal do arquegnio origina o pice caulinar, cresce um rizoma, semfolhas ou razes. Aps um perodo de crescimento subterrneo, o rizoma, que no tem razes, produzcaules normais onde se formam esporngios.

Isoetales Isoetes: tm uma massa, o corno, uma estrutura central, e depois volta formam-se

Arquegnios


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numerosas folhas. O processo de desenvolvimento por heterosporia formando micro emacrogametfitos. E se no h suspensor, a clula vai dar origem ao pice.

EquisetalesEquisetum: a primeira diviso origina no lado do canal uma clula de onde seforma o pice caulinar e entra a clula de onde se forma o haustrio e a primeira raiz. O embriono forma suspensor, exoscpico. A clula superior divide-se sagitalmente originando 4quadrantes em forma de coroa onde se diferencia a clula inicial apical caulinar. A clula inferiortambm se divide sagitalmente e origina posteriormente uma estrutura globosa onde se forma ohaustrio e se diferencia a clula inicial apical radicular.

Em ambos os casos forma-se um organismo heterotrfico (pr-embrio) a partir do qual se formamos rgos que permitem ao jovem esporfito passar a uma vida autotrfica.

A Selaginella e o Isoetes so muito diferentes mas esto associados atravs de estudos de

Paleobotnica. A embriognese das pteridfitas apresenta: Formas primitivas - embrio compacto, volumoso, de crescimento lento no qual a formao

dos primeiros rgos tardia. As divises celulares so aparentemente aleatrias, osembries so volumosos sem organizao prvia de rgos. A proliferao lenta, contnuae no localizada.

Psilotum: rizoma simbitico heterotrfico indiferenciadoLycopodium: protocormoOphyglossum: estrutura embrionria praticamente s com uma raiz

Formas mais evoludas - leptoesporangiadas, embries pequenos com rgos que comeamlogo a diferenciar-se nas fases iniciais do desenvolvimento. H um crescimento ordenadosendo os rgos bem definidos. A proliferao celular bem organizada, depois de auto-ajustada, desenvolvendo-se a primeira folha, a primeira raiz e na base das primeiras folhas opice caulinar. As clulas cedo ficam diferentes de acordo com a sua localizao no embrio.

No h pr-determinao.

Filicineae Fetos: h esporngios organizados em esporos ou no. Os esporos do origema protalos. Nestas plantas h grupos mais primitivos e outros mais evoludos, com base na formaodos esporngios:

Eusporangiate: Eusporngio (embriognese muito diversa): formam-se na camadasuperficial dividindo-se periclinalmente proliferando as camadas interiores e a perifricaconstitui o revestimento. (Ex: Ophioglossum: embrio sem suspensor (exoscpico) em quea 1 diviso perpendicular ao eixo do arquegnio. O prolato simbintico. A clula internaorigina o haustrio pouco desenvolvido e a raiz desenvolve-se cedo. O pice desenvolve-selentamente a partir da outra clula por vezes at s alguns anos depois da emergncia da raiz.

Neste perodo o jovem esporfito vive associado a fungos endocelulares.)

Leptosporangiate. Leptoesporngios (embriognese uniforme): h uma clula que sedivide para o exterior e por proliferao sucessiva e produz uma estrutura que continua a

proliferar e vai originar o tecido esporognico. H uma aquisio rpida da vida autotrficae as divises celulares so regulares. Os protalos desenvolvem-se superfcie do solo, sendo


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a 1 diviso segundo o eixo do arquegnio. A clula do lado apical do protalo origina aprimeira folha e o pice do embrio. A clula do lado basal do protalo origina o p haustoriale a primeira raiz. Cada uma das 2 clulas iniciais divide-se em 4 quadrantes e as divisessubsequentes evidenciam a folha cotiledonar, o pice radicular e caulinar. O jovemesporfito rompe o protalo e cedo atinge a vida autotrfica enquanto o protalo degenera.

NAS ESPERMATFITAS(COM SEMENTE)

Vamos assistir a um fenmeno que permite a colonizao dos continentes, que acapacidade de formar semente, capaz de resistir a condies desfavorveis e germinar apenas nasfavorveis, h um perodo de latncia. O desenvolvimento do embrio dentro da semente podendoficar assim por vrios anos e quando encontra condies favorveis germina, Isto permite umgrande sucesso destas plantas e a colonizao dos continentes por deixarem de ser dependentes dagua. H um desenvolvimento embrionrio intraseminal. No decurso da evoluo assistimos a uma

diminuio do tempo de vida do gametfito. Nas espermatfitas o desenvolvimento do esporfitoapresenta 2 estados separados por um perodo de latncia: o desenvolvimento embrionrio intra-seminal e o desenvolvimento ps-seminal, aps germinao da semente.

GIMNOSPRMICAS: vamos ter um protalo aprisionado que origina o endosperma, que funcionacomo substncia de reserva. As gimnosprmicas so um grupo muito diverso, as cykas produzemvulos a partir de folhas modificas, o ginko a partir de braquiblastos produz vulos, as conferastm lenho com caractersticas primitivas constitudo apenas por tracides e as gnephyte apresentamcaractersticas comuns s angiosprmicas mas no estabelecem comunicao entre uma e outra.

Cycadophyta

Nas Cycas vamos ter vulos grandes produzidos em folhas modificados. Tem uma

caracterstica primitiva que terem os anterozides flagelados que nadam, um anterozide penetrano arquegnio e conjuga-se com a osfera.

A segmentao do zigoto por divises nucleares livres comeando a aparecer a PC maistarde. O zigoto uma clula elipsoidal rica em substncias nutritivas. No plo oposto ao micrpiloforma-se o pr-embrio com regio de absoro, suspensor e regio apical que por proliferaoorigina o embrio propriamente dito. A edificao do embrio feita com um nmero muito grandede clulas a partir da regio apical indiferenciada e a organognese comea com a formao doscotildones e esboo do pice caulinar, com muitas clulas. Temos ento embries enormes dentroda semente.

Ginkgophyta

As divises nucleares so livres havendo numerosos ncleos no citoplasma do zigoto. A


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formao de PC estende-se a todas as clulas. Vai comear no plo mais interno a formar-se oembrio compacto e so edificados a custa de um grande n de clulas. So embries compactos nose formando suspensor e alongando pouco a parte mdia. a regio apical do pr-embrio queorigina o embrio.

Coniferophyta

A fase nuclear livre muito reduzida ouinexistente. A embriognese inicial (formao do pr-embrio) muito diversa:

Taxodium:um embrio formado se as 4clulas permanecerem unidas. Caso contrrio forma- seum nmero varivel de embries.

Thuja:quatro clulas apicais organizadas emtetraedro e no em camada, h formao de umembrio.

Araucaria: a segunda camada de clulas do pr-embrio que forma o embrio.

A proliferao celular que conduz formao de rgos ocorre mais cedo do que nasCicadales. H uma fase inicial de mitoses em que h poliembrionia, desenvolvem-se vrias oosferase formam-se vrios embries a partir de um mesmo pr-embrio. Vo competir no endospermasendo que tudo absorvido subsistindo um apenas. H uma proliferao muito macia de clulas.

No inicio da embriognese ocorre um processo de desdiferenciao clulas, as clulas da

extremidade podem separar-se originando um embrio cada. As clulas dos embries globulares souniformemente meristemticas. Posteriormente s as regies organognicas permanecemmeristemticas: cotildones, hipoctilo e capa embrionria que cobre o centro radicular. Aqui o

processo de fecundao no inclui gmetas que nadam, aqui e nas angiosprmicas j estdependente da formao do tubo polnico, um tubo vector que direcciona e posiciona os gmetas.

Podem-se distinguir no entanto duas etapas:

a) Fase inicial da formao do pr-embrioPinacea e Abitaceae(Fecundao-Tubo vector: sifonogmica)

Oosfera uma clula volumosa que sofre mitoses iniciais dando origem a 4 ncleos livresque vo migrar para o plo interno e sofrer mitoses originando 8 ncleos com 2 camadas cada um.So as camadas pr-embrionrias que vo formar o pr-embrio. Forma-se ento a camada roseta(clulas abertas), o suspensor alonga e forma-se o embrio.

Taxodiaceae e Cupressaceae

Da segmentao do zigoto surge o pr-embrio constitudo por 3 camadas e sem roseta. Naextremidade as clulas embrionrias no de dispem em camada, formam um tetraedro. Apenas seorigina um embrio.

Taxaceae


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O zigoto pequeno e fica dividido pela formao de paredes celulares. No h camadanutritiva (clulas de roseta). A roseta terminal origina o embrio propriamente dito.

Araucariaceae

O pr-embrio constitudo por 3 camadas, sendo que no a da extremidade que origina oembrio mas sim a regio mediana.

b) Formao do suspensor e embrioPinaceae, Pinus

As clulas do suspensor crescem sem se dividir, mergulhando as clulas apicais no

endosperma. Cada clula apical divide-se transversalmente e obliquamente dando origem a umembrio compacto onde posteriormente se forma a radcula e 3 a 10 cotildones. Os suspensoresalongam muito, fragmentam-se e originam uma multiplicidade de suspensores. Alm disso cadauma das 4 clulas da extremidade podem dividir-se e cada uma delas originar um embrio (4embries) mas apenas um se desenvolve. Cada zigoto pode originar 4 embries, poliembrionia.

Taxodiaceae, sequia

H sries sucessivas de clulas da base do embrio (tubos embrinicos) que crescem comoas clulas do suspensor. No h uma determinao de crescimento.

Taxaceae

A partir do alargamento das clulas pr-embrionrias podem formar-se pr-suspensores queoriginam pequenos embries supranumerrios, no fim s um sobrevive. Os embries maioresformam-se a partir de suspensores secundrios.

Gnetophyta

Est nas gimnosprmicas porque tem vulos isolados e no dentro de um ovrio como nasangiosprmicas. Os vulos tm 2 tegumentos, caracterstica das angiosprmicas, em que o interno

pode prolongar-se formando o tubo polnico. Tem ento caractersticas das gimnosprmicas e das

angiosprmicas. Nas Gnetales a conjugao d-se atravs do tubo polnico que tem, geralmente,mais clulas (ncleos) do que nas Conferas. Na extremidade do tubo polnico formam-se 2 ncleosgamticos.

Quando o zigoto inicia o desenvolvimento ocorrem divises nucleares livres.

Ephedra: tem frequentemente 8 ncleos que no se desenvolvem diretamente em clulasembrionrias mas sim em suspensores secundrios;

Gnetum: tem 2 fases de divises nucleares livres: uma no zigoto, que se ramifica emsuspensores e na extremidade de cada suspensor forma-se uma clula embrionria e outra quandoesta clula inicia as divisesno inicio o jovem embrio cenoctico.

Welwitschia: tem 2 ncleos livres que do origem clula basal e apical, que por sua vez


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do origem ao embrio.

Estas caractersticas (divises nucleares livres) mostram que no inicio do desenvolvimentono h pr-determinao. A poliembrionia em Ephedra e Gnetum mostra tambm que no h pr-determinao.

O embrio indiferenciado surge tardiamente sem segmentao organizada, a organognesesurge lentamente.

Ephedra

O macropotalo tecidulas (endosperma) com 2/3 arquegnios.Quanto conjugao, s se conjuga com a oosfera formando

um zigoto/ arquegnio, mas todos os arquegnios podem ser

fecundados.Quanto embriognese, o ncleo do zigoto divide-se semocorrer formao de paredes celulares. Posteriormente cada clulaalonga (suspensor) penetrando no endosperma. Na extremidadeforma-se uma clula apical. Com o alongamento da clula suspensor, aclula apical penetra no endosperma. Por proliferao celular da clula

apical forma-se uma estrutura ovide a partir da qual se organiza o embrio. As clulas basais desteembrio originam um suspensor pluricelular secundrio. A raiz primordial que se forma penetraneste suspensor.

Gnetum

O macroprotalo cenoctico sem arquegnios, equivalente a um saco embrionrio dasangiosprmicas sendo que qualquer ncleo pode ser fecundado. No h uma proliferao celular,no h formao de PC a separar as clulas. Qualquer um destes ncleos pode funcionar comogmetas.

Quanto conjugao cada tubo liberta 2 ncleos, cada um pode conjugar-se com um ncleodo saco embrionrio formando 2 zigotos equivalentes.

Quanto embriognese o zigoto bifurca-se em vrios suspensores primriosque se alongam e ramificam formando suspensores secundrios que na sua extremidade formamvrios embries. Primeiro forma-se um corpo no organizado de pequenas clulas. As clulas da

base alongam (tubos embrionrios) e as da extremidade organizam-se originando 2 delicadoscotildones, um hipoctilo longo e a radcula. Forma-se ainda um longo escutelo entre a radcula

e o hipoctilo.

Sus ensor luricelular secundrio


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Welwitschia

O macroprotalo (endosperma) tem clulas plurinucleadas comparedes finas e no possui arquegnios. Na parte superior as clulas emitemtubos protalares para o nuceloao encontro dos tubos polnicos.

Na parte inferior os ncleos das

clulas plurinucleares fundem-sedando origem a clulas diplides.Todos os ncleos podem fundir-se e podem formar-se PCenvolvendo 2 ncleos.

Quanto conjugao,ocorre anastomose entre os tubos polnicos e os tubos

protalares. Podem ocorrer tambm 2 conjugaesformando-se 2 zigotos equivalentes. A conjugao ocorreento no tubo protalar emitido pelo nucelo.

Quanto embriognese, aps a diviso do zigoto

a clula basal alonga consideravelmente formando osuspensor primrioe da clula apical forma-se oembrio. H formao de um embrio cnico, cujasclulas basais originam tubos embrionrios que rodeiama extremidade do suspensor. O embrio emite umasclulas na periferia que rodeia a extremidade dosuspensor e h uma proliferao considervel, umamassa extraordinria de clulas que s tardiamente seidentificam como os cotildones, e a raiz e radicula, queesto ligadas ao suspensor. Com a germinao o embriorompe pelo suspensor. Tem 2 cotildones que esto na

base das 2 folhas com crescimento constante na vidadesta planta.

Suspensores primrios

Vrios embries


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Clula basal Tubos embrionrios


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ANGIOSPRMICAS: temos agora um protalo incluso no nucelo do ovulo que por sua vez j nosurge livre, forma-se dentro de uma estrutura, o carpelo e reabsorvido. H reduo do protalo a

algumas clulas que constituem o caso embrionrio. H formao de esporos por meiose e hmuitos processos de formao das estruturas subsequentes. O que acontece de uma maneira geral 3 esporos degenerarem e um proliferar dando origem a um saco embrionrio, um protalo. J noforma arquegnios, forma ncleos que funcionam de gmetas unindo-se e originando um ncleocentral. Ocorre dupla fecundao, o tubo vector lana 2 gmetas, fundindo-se um com a oosfera e ooutro com a estrutura dos 2 ncleos polares/mesocisto formando uma estrutura triplide que dorigem ao endosperma secundrio que reveste o embrio.

Os embries so pequenos e a organognese precoce, os primeiros rgos so edificadoscom um nmero reduzido de clulas. A segmentao, multiplicao celular ordenada, segue padresgeomtricos regulares nas fases iniciais do desenvolvimento.

Durante a embriognese estabelece-se o eixo da planta, com o pice radicular num polo e opice caulinar no outro, estabelecendo-se o padro bsico de tecidos nesse eixo (sistema drmico,fundamental e vascular). aqui que se define o padro radial e longitudinal. O pr-embrio muitouniforme na maioria das angiosprmicas e o embrio varia conforme os taxa. A embriognese ento um processo organizado em que o embrio edificado cedo com um pequeno nmero declulas. A organognese cedo comea, na fase inicial j h rgos identificveis. As mitoses tm

padres muito regulares, h segmentao ordenadaoriginando tecidos facilmente identificveis e cedo.

A clula basal sofre mitoses segundo um mesmoplano, originando o suspensor. O conjunto superior origina

4 clulas, depois 8 e depois essas 8 sofrem mitose paraoriginarem a estrutura central e a camada perifrica.

H uma fase inicial constante em todos os gruposdas angiosprmicas, dai para a frente j varia.


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Oosfera e zigoto de Arabidopsis thaliana

A oosfera polarizada, temdistribuio assimtrica dos constituintes.Tem um grande vacolo do lado micropilar,um ncleo e a maior parte do citoplasma dooutro lado. O zigoto mantm esta polaridadeaps a conjugao. O ncleo e o citoplasmavo ento ficar num polo e o vacolo ealgum citoplasma no outro.

FASES INICIAIS DA EMBRIOGNESE

A 1 diviso assimtrica, a clula mais pequenarecebe a maior parte do citoplasma e a outra recebe a maior

parte do vacolo. A clula vacuolizada divide-se maisalgumas vezes sempre no mesmo plano. De inicio origina aclula basal e o suspensor que liga o embrio ao sacoembrionrio. A clula com a maior parte do citoplasmaorigina o embrio propriamente dito, com padro axial. Esteembrio na fase inicial vai dar origem a uma estrutura que

por mitoses sucessivas e organizadas fica revestida por 8clulas, 32, etc. formando uma estrutura esfrica.

Embrio Globular

A clula embrionria apical divide-selongitudinalmente originando uma estrutura esfricaconstituda por 2 clulas. A clula do suspensor divide-setransversalmente. As divises seguintes do embrio sosncronas e espacialmente ordenadas: 2longitudinalmente4transversalmente 8. Estas 8 clulas do origem camada perifrica que cobre 8 clulas internas, estado deformao da protoderme (dermatognio). As divisessubsequentes continuam a ser organizadas no espao masno sncronas, originado 1632 clulas centrais rodeadas

por 32 clulas perifricas protodrmicas. durante a fase do

embrio globular que surge o primeiro sinal de diferenciaohistolgica.


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Embrio Cordiforme (em forma de corao) e Embrio Torpedo

Cordiforme Torpedo

A fase globular termina com divises celulares localizadas que do origem aos primrdiosdos cotildones. Durante o estado cordiforme definem-se os pices caulinar e radicular, restabelece-se a polaridade axial e evidencia-se a diferenciao histolgica distinguindo-se o procmbio no fimda fase cordiforme. Com o alongamento da estrutura pelo eixo axial inicia-se o estado torpedo daembriognese distinguindo-se o hipoctilo e radcula e podendo levar o crescimento dos cotildones,

que depende do transporte de substncias, dobra dos mesmos. A diferenciao histolgicacontinua, diferencia-se o procmbio, o meristema fundamental e a rodear, a protoderme.

Embriognese em DICOTILEDNEAS


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Embriognese em MONOCOTILEDNEAS

H segmentao inicial. Em posio adventcia, lateral, comeam a surgir 2 protubernciasno centro (camadas intermdias) das quais aparece o pice caulinar e o hipoctilo, com origemadventcia relativamente ao eixo inicial.

As camadas inferiores so os locais de edificao da radcula e da coifa. O endosperma abundante, com escutelo/cotildone. regio de bifurcao d-se o nome de mesoctilo.

Embrio de monocotilednea:

2 octantes superiores


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Endosperma

Forma-se sempre mas pode persistir ou ser absorvido. Forma-se da dupla fecundao com aconjugao do ncleo masculino com 2 ncleos polares ou com o mesocisto.

Em algumas dicotiledneas (leguminosas) o endosperma envolve o embrio durante as fasesiniciais da embriognese mas desaparece durante a maturao da semente tornando-se oscotildones os rgos de armazenamento.

Noutras dicotiledneas (Ruscus), o endosperma persiste durante a formao da semente.Em monocotiledneas (gramneas), o endosperma pode constituir 70% da semente.

O endosperma contribui para o desenvolvimento do embrio no s fornecendo nutrientesmas tambm providenciando o ambiente e sintetizando as substncias necessrias ao seudesenvolvimento nas fases iniciais, enquanto imaturos. Os embries imaturos isolados, ao contrrio

de embries maduros, necessitam de sacarose, aminocidos e fito-hormonas para completarem odesenvolvimento, tm de ser suplementados quando se tira o endosperma.

Embriognese e desenvolvimento da semente(caracterizao molecular e morfolgica do desenvolvimento do embrio e da semente)

Estados:

I - GlobularII - CordiformeIIITorpedo (todos os rgos esto

formados mas ainda no atingiram otamanho e peso final)IVCrescimento ( aumentoextraordinrio da semente com grandeincorporao de substncias de reserva,diviso celular intensa, grandeactividade metablica com sntese eacumulao de substncias de reserva,h portanto um aumento do peso secohavendo diminuio da gua)V- Dormncia (pra a sntese proteica e

acima de tudo o embrio perde gua)

Expresso de genes durante a embriognese e desenvolvimento da semente

Durante as fases de embriognese e formao da semente surgem diversos conjuntos demRNAs como resultado de variaes qualitativas e quantitativas da expresso gnica. O numero degenes que se expressa na fase III (cotildones) semelhante ao nmero de genes que se expressa nafase de maturao (IV) e equivalente ao numero de genes que se expressa num caule ou folhadesenvolvida.

H ento uma populao constante de mRNAs, comum a todas as clulas, que faz parte dometabolismo celular bsico. Mas depois h mRNAs especficos que aparecem e desaparecem,


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associados a fenmenos de protenas de armazenamento, codificao de protenas metablicas,perda de gua. H milhares de mRNAs diferentes durante a fase intermdia de maturao, a maioriados quais est presente no estado de formao de cotildones e de embrio maduro. Alguns genesso expressos exclusivamente nos embries e destes h genes especficos de determinao doestado:

- um grupo expressa-se na embriognese inicial;- outro na fase intermdia de maturao (codificam protenas de armazenamento)- outro expressa-se na fase final da embriognese e desenvolvimento da semente (desidratao dasemente)

Complexidade da expresso gnica no embrio

Os embries das plantas so morfologicamente simples mas muito complexos em termos debiologia molecular, h um grande nmero de genes expressados.

Identificao de genes do desenvolvimento atravs de fentipos mutantes

Modelo:Arabidopsis thaliana

Induo de mutaes por:

1. Tratamento da semente com uma substncia qumica mutagnica2. Insero aleatria, nos genes, de T-DNA do plasmdeo ti de Agrobacterium tumefaciens. As

sementes so tratadas com Agrobacterium contendo plasmdeo de ti modificado, os genesindutores do tumor sero suprimidos e ocorrer a insero do gene de resistncia a antibitico

(canamicina). Algumas clulas, dos embries das sementes tratadas, sero transformadas porinsero do T-DNA (contendo o gene de resistncia) em alguns dos seus genes.

1.

2.

3.


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Em ambos os casos, para que a mutao passe gerao seguinte necessrio que ocorra numaclula que contribua para a formao de gmetas, ou seja, numa clula do meristema apical caulinarcujas clulas-filhas participem na formao de flores. Isto tem uma baixa probabilidade deacontecer mas caso acontea, o sector da planta proveniente dessa inicial apical com o gene mutadoter a mutao.

Resultado das sementes maduras tratadas com o agente mutagnico:

Tm uma frequncia muito baixa pois um gene necessrio ao desenvolvimento normal daplntula surgir mutado numa das clulas que originar os gmetas da planta adulta. Formar-se-um sector mutante heterozigtico na camada L2 do pice caulinar que contribuir para a formaode gmetas em algumas flores. Aps a autofecundao, dos gmetas mutados surgiro plntulasmutantes homozigticas na gerao F1, sero normais (2/4 heterozigticas e silvestres). As

heterozigticas aps autofecundao originam novamente mutantes na F2.

A organizao do embrio de Arabidopsis evidencia 2 padres de segmentao sobrepostos:

Padro axial (ao longo do eixo apical-basal): 5segmentos: SAM (shot apical meristema),cotildones, hipoctilo, radcula e RAM (rootapical meristema)

Padro radial (ao longo do eixo radial): 3camadas de tecidos: Protoderme, Meristemafundamental, Procmbio

Formao do plano bsico do corpo das plantas nas fases iniciais da embriognese

Durante a embriognese inicial no se formam os tecidos e os rgos da planta adulta,organiza-se somente um corpo muito simples com primeiramente um padro radial que se inicia


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como embrio globular e depois um padro axial que se estabelece como embrio cordiforme.Aps a embriognese inicial, em estado cordiforme, a maioria das estruturas que constituiu o

corpo de uma planta adulta resulta da actividade de meristemas.

Durante a embriognese que se estabelecem os 3 padres bsicos de desenvolvimento quepersistem na planta adulta: o padro radial de disposio dos tecidos nos rgos, o padro dedesenvolvimento axial apical-basal e os meristemas primrios que apos a germinao da sementeoriginam a maioria do corpo das plantas.

Nas fases iniciais da embriognese possvel identificar clulas que originaro os diferentestecidos e rgos da jovem planta. No estado de embrio globular, como decorrncia de as divisescelulares ocorrerem segundo planos precisos, possvel reconhecer clulas ou grupos de clulas queoriginam os 3 sistemas de tecidos drmico, fundamental e vascular.

Do mesmo modo no estado cordiforme identificam-se as regies que originam cotildones,

hipoctilo e radcula da jovem planta.Contudo, isto no significa que o destino de qualquer clula fica irremediavelmentedeterminado durante as fases iniciais da embriognese. No h uma pr-destinao, mas o seudestino resulta da sua posio.


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VII - BIOLOGIA MOLECULAR DA EMBRIOGNESE

Anlise gentica da embriognese

No desenvolvimento embrionrio a formao de padres um paradigma dominante.Todos os estudos que se fazem para tentar compreender a formao de padres desconstroem a

biologia, introduzimos anomalias nos organismos para perceber o que faz falta para umdesenvolvimento normal.

Existem 2 tipos de mutantes:

1. Embries com mutaes letais:no se chega a saber se estes mutantes apresentamdeficincias em importantes genes reguladores do desenvolvimento ou em simples funesmetablicas de protenas bsicas.

Raspberry (rasp): no passa do estado de embrio globular.Interrompem o desenvolvimento no estado de embrio globular,antes da formao dos primrdios dos rgos. No entanto

parecem mostrar histognese normal, diferenciao celularespecifica, mesmo na ausncia de morfognese.(Asilvestre Bmutante)

Twin: ao interromper o desenvolvimento o suspensoralarga e as clulas do mesmo formam um embrioadicional formando 2 embries em Tandem. Admite-se que uma mutao que interfere com o efeito repressor normaldo embrio sobre o suspensor.( A e Bmutantes)

Sus: desenvolvimento pra ainda mais cedo provocando o alargamento do suspensor queformar embries adicionais que no se desenvolvero. A actividade do produto do geneSUS impede o desenvolvimento embrionrio do suspensor.( Asil

Documents

Sebenta MT BDP.pdf