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Respiração nas plantas: importância ecofisiológica da respiração

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Respiração nas plantas: importância ecofisiológica da respiração
28-04-2014
Instituto Superior de Agronomia
Fisiologia Vegetal
2013-2014
Ecofisiologia da Respiração das
Plantas
Sofia Cerasoli
Centro de Estudos Florestais
[email protected]
A RESPIRAÇÃO
Processo em que os
compostos orgânicos
são mobilizados e
oxidados libertando:
• Energia (ATP)
• Esqueletos de C
Quais compostos
orgânicos?
Glucose, amido,
lípidos, ácidos
orgânicos.
C6H12O6  6O2  6CO2  6H2O
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3 Fases da RESPIRAÇÃO
CICLO DE
KREBS
GLICÓLISE
NADH
Pyruvate
NADH
Glucose
ATP
NADH
FADH2
Krebs
Cycle
CO2
CADEIA
TRANSPORTE e- E
FOSFORILAÇÃO
OXIDATIVA
ATP
CO2
Electron transport
chain...
H2O
ATP
Fotossíntese vs. Respiração
6CO2  6H2O  C6H12O6  6O2
C6H12O6  6O2  6CO2  6H2O
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Fotossíntese vs Respiração
A
R
Consome energia
Liberta energia
Substrato: CO2
Substrato: C6H12O6+O2
Produto: C6H12O6+O2
Produto:CO2
Acontece só nas celulas do
mesofilo
Ubiquitária
Necessita de luz (PAR)
Aconteçe seja às escuras que
à luz
Oxidase alternativa
A respiração insensível ao cianeto é uma via alternativa
a cadeia de transporte electrónico que não produz ATP
mas calor: é uma forma de respiração ineficiente.
È activada:
• Em algumas flores para atrair insectos polinizadores
•
em condições de stress para evitar o excesso de
compostos orgânicos reduzidos
• Em excesso de ATP.
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RESPIRAÇÃO e balanço de Carbono
O crescimento das plantas resulta do balanço entre :
Ganhos fotossintéticos e
Consumos respiratórios (que ao nível da planta inteira podem variar
entre 30 a 80% do C fixado pela fotossíntese)
R:P = 0.3-0.6 em
herbáceas
até 0.7-0.8
nos trópicos
Respiração: manutenção vs crescimento
Os consumos respiratórios são necessários para
 síntese de novos tecidos  Respiração de crescimento
 manutenção das estruturas e transporte de iões  Respiração de
manutenção
R
Respiração de crescimento
Respiração de manutenção
Taxa de crescimento
(ex. biomassa dia-1)
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A respiração de manutenção
refere-se aos processos envolvidos em:
Ressíntese de compostos que intervêm no
metabolismo e são periodicamente renovados (ex:
“turnover” de proteínas ác. nucleicos, lípidos das
membranas, etc.).
Manutenção de gradientes de iões e de metabolitos.
Aclimatação a novas condições ambientais ou
situações de stress (i.e.: reparação de estruturas e
respiração ineficiente).
Respiração de Crescimento
A respiração de crescimento é
proporcional aos fotoassimilados
disponíveis, portanto está correlacionada
com a taxa de fotossíntese.
Crescimento: formação de material
estrutural (biomassa) a partir de
compostos orgânicos (49% carbono),
utilizados como “blocos construtivos”.
Implica processos sintéticos que exigem
energia.
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A respiração de crescimento é proporcional ao
crescimento
A respiração ao longo do ano
Caducifólia
Perenifólia
Tronco
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Os custos de construção variam com os órgãos
Gramas de
glucose
oxidada
necessários
por construir
um gramo
de biomassa
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Controlo da respiração
 Tipo de órgão (raízes>parte aerea)
 Tamanho da planta e fase do crescimento
 Ambiente:
 O2
 Temperatura
Aerênquima de uma
planta aquática
 Factores que limitam a fotossíntese (baixa
irradiância, nutrientes, água)
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A respiração das raízes é maior do que a
da parte aérea porque:
► Nas raízes dá-se
a absorção de iões e
ocorre c/ frequência
a respiração por via
da oxidase
alternativa
RESPIRAÇÃO ao longo do crescimento de
uma folha
A taxa de respiração
especifica (a) em gg-1 é
muito elevada em folhas
muito jovens e diminui até
atingir um mínimo quando o
desenvolvimento da folha é
completo.
A taxa de respiração total
(b) aumenta também até
completar o
desenvolvimento da folha e
depois estabiliza.
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A fracção de carbono investido no crescimento
(biomassa) e na respiração varia com a espécie e
a disponibilidade de azoto
A. Respiração após 4 dias de sol
irradiância:
Fotossintése
Substrato da respiração
A
dia
B. depois de 2 dias muito nublados.
noite
B
dia
noite
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Valore
tipico de
Q10=1.9-2.8
Q10 
RT 10
RT
A resposta da respiração à
temperatura é exponencial.
Q10 é o aumento proporcional da
taxa de respiração para um aumento
de 10ºC de temperatura.
A resposta á temperatura é diferente para a fotossíntese
(A) e para a respiração (B). Por isso, a razão A/R (D)
varia também.
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-1
Respiration (mol m s )
A respiração é regulada negativamente em resposta á
temperatura ambiente
-2
2,5
Sep 2004
Jan 2005
Apr 2005
Jul 2005
Sep 2005
Jan 05
2,0
Apr 05
Sep 2004
1,5
1,0
Sep 2005
0,5
10
Q suber
20
30
40
Temperature (ºC)
(Vale et al unpl)
Aclimatação da respiração á temperatura
E. globulus
As taxas de respiração á
temperatura ambiente
(seta) mantêm-se
semelhantes.
Inverno
Verão
A temperatura para um
mesmo valor de referencia
(ex. 20ºC) é menor no
Verão do que no Inverno
porque as plantas
aclimataram à
temperatura mais elevada.
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Aclimatação do tipo 1
Incompleta (alteração Q10)
Depende da
disponibilidade do
substrato.
Observada poucos dias
após a exposição à temp.
> ou < da usual.
Aclimatação do tipo 2
completa (Homeostasia)
Relacionado com a
concentração e
atividade máxima dos
enzima da respiração.
Requer mais tempo (só
em folhas/plantas
crescidas a temp.
> ou < da usual).
Atkin and Tjoelker, 2003
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