Ministério da EducaçãoUniversidade Federal Rural da Amazônia

Instituto de Ciências Agrárias Disciplina: Fisiologia Vegetal

Professor: Dr. Roberto Cezar Lobo da Costa

Belém – Pará2006

CITOCININAS

SUMÁRIO

Introdução

Objetivos

Biossíntese, Metabolismo e Transporte das Citocininas

Modos de ação das citocininas

Efeitos da interação das Citocininas

Citocininas e a Biotecnologia

Conclusão

Literaturas Consultadas

INTRODUÇÃO

Citocininas = Citocinese Divisão celular

• Descoberta: Década de 1950, por uma equipe de pesquisadores liderada pelo Dr. Folke Skoog da Universidade de Winsconsin (EUA) ao cultivar a medula da planta do tabaco in vitro.

• O cultivo da medula da planta do tabaco em in vitro, utilizando meios nutritivos contendo AIA, extrato de levedura e água de coco, promoveu uma intensa proliferação de células.

• Carlos Miller (1955) isolou a primeira citocinina formada pelas bases nitrogenadas encontradas no esperma de arenque (peixe marinho) e a denominou Cinetina.

• Skoog et al., 1965 propuseram o termo citocinina para compostos com atividade biológica igual à cinetina,ou seja, capazes de promover citocinese em células vegetais.

• Hall (1973) definiu as citocininas como sendo substâncias que promovem o crescimento e a diferenciação em cultura de calo (aglomerado de células).

• David Letham (1973) isolou a primeira citocinina natural de plantas em extrato de milho verde (Zea mays), denominando-a de Zeatina

• Tipos de Citocininas: cinetina (KIN) ou 6-furfurilaminopurina, 6 – benzilaminopurina (BAP) ou 6 – benzildenina, a isopenteniladenina (iP) ou 6-(δ, δ-dimetilalilamino) purina, a zeatina ou 6-(δ – metil – y – hidroximetilalilamino) – purina.

Citocininas Naturais Citocininas Sintéticas

Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

OBJETIVOS

• Conhecer a biossíntese, o metabolismo e o transporte das citocininas nos vegetais.

• Determinar o modo de ação das citocininas nas células dos vegetais

• Identificar os alvos primários das citocininas e os efeitos das mesmas quando interagem com outros hormônios, fatores ambientais e/ou microorganismos

• Conhecer a importância da aplicação das citocininas na Biotecnologia Vegetal.

BIOSSÍNTESE DAS CITOCININAS

Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

CONJUGAÇÃO DAS CITOCININAS

Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

CONJUGAÇÃO DAS CITOCININAS

Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

OXIDAÇÃO DAS CITOCININAS

Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004

OXIDAÇÃO DAS CITOCININAS

Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

HIDRÓLISE DAS CITOCININAS

Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

TRANSPORTE

• A biossíntese de Cks ocorre nas principalmente nas raízes e são transportadas para a parte aérea através do xilema na forma de ribosídeos.

• Análise da seiva bruta em várias plantas revelam grandes quantidades de Cks, destacando-se a zeatina ribosídeo

• As Cks são encontradas no floema durante a translocação de assimilados de folhas senescentes (fontes) para as partes jovens da planta (drenos) na forma de glicosídeos.

• A hidrólise das citocininas glicosídicas armazenadas nos vacúolos de folhas senescentes é a quebra de dormência de gemas durante a primavera.

MODO DE AÇÃO DAS CITOCININAS

Percepção do Sinal

Transdução do Sinal Percebido

Alvos Primários da Ação Hormonal

Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004

ALVOS PRIMÁRIOS DAS CITOCININAS

Divisão Celular

Diferenciação Celular

Estabelecimento de Drenos

Retardamento da Senescência Foliar

Fotomorfogênese

DIVISÃO CELULAR

• As citocininas (Cks) atuam em etapas específicas do ciclo celular, regulando a atividade de proteínas denominadas ciclinas, que controlam a divisão celular.

• As Cks induzem genes primários como: cycd 3 que codifica uma ciclina envolvida na passagem da fase G1 para fase S (síntese de DNA) do ciclo celular.

• Outro gene induzido por Cks é o cdc 2 que codifica uma cinase envolvida na transição da fase G2 para mitose.

• As Cks induzem também o gene cdc 2 a codificar ciclinas, mas somente na presença do hormônio auxina.

CITOCININAS E O CICLO CELULAR

CKs Gene cycd3 Ciclinas

Interfase Mitose

G1 S G2 M

5 7 3 1

Cinase

Gene cdc2

Cks

Ciclinas

Gene cdc2

Cks + Axs

CITOCININAS E O CICLO CELULAR

Citocininas

Gene cycd3

Ciclinas

Citocininas

Gene cdc2

Cinase

Citocininas + Auxinas Gene cdc2

Ciclinas

DIFERENCIAÇÃO CELULAR

• As Cks atuam na diferenciação das células, sobretudo no processo de formação de gemas caulinares.

• As Cks atuam sobre genes regulatórios de domínio homeótico como Knotted (Kn 1) e Shotmeristmless (stm)

• Domínio homeótico é uma característica de genes envolvidos em mutações homeóticas, que provocam a transformação de um órgão em outro.

DESENVOLVIMENTO DE GEMAS NO MUSGO Funaria E EM ORQUÍDEAS CULTIVADAS IN VITRO

Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004 & Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G.,2004

Protonemas do Musgo Funaria hygrometrica Orquídeas

ESTABELECIMENTO DE DRENOS

• A formação de gemas caulinares exige que haja um aporte de nutrientes, pois novos brotos funcionam como drenos.

• As Cks atuam de modo direto em, pelo menos, duas proteínas (invertase e transportador de hexose) as quais são necessárias para o descarregamento apoplástico no floema

• A invertase diminui o potencial químico da sacarose na região do descarregamento, favorecendo a chegada continua desse nutriente.

• O transportador de hexose é necessário para que os açúcares entrem nas células do dreno.

Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004

Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004

RETARDAMENTO DA SENESCÊNCIA FOLIAR

Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G., 2004

FOTOMORFOGÊNESE

• As Cks atuam sobre o fitocromo B (Phy B), através do ARR4 - regulador de resposta da via de sinalização das citocininas.

• O ARR4 impede a reversão da forma ativa do Phy B que absorve luz na faixa do vermelho extremo, para a forma inativa do Phy B, que absorve luz na faixa do vermelho.

• Desse modo, as Cks mantêm o Phy B na forma ativa e ocasiona efeitos no desestiolamento (inibição do crescimento no escuro) e diferenciação dos cloroplastos.

Fonte: Biologia das Células, Amabis & Martho, 2001

ORIGEM DOS CLOROPLASTOS

Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004

ALVOS PRIMÁRIOS DAS CITOCININAS

Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G.,2004

EFEITOS DAS CITOCININAS

Interação outras classes hormonais ( auxinas)

Interação entre vegetais e meio ambiente

• Luz

• Nutrientes Minerais

• Temperatura

Interação entre vegetais e microorganismos

Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy,G., 2004

INTERAÇÃO ENTRE AUXINA E CITOCININA

Fonte: Fisiologia Vegetal, Kerbauy,G., 2004

BALANÇO AUXINA/CITOCININA NO DESENVOLVIMENTO VEGETAL

Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004

REGULAÇÃO DO CRESCIMENTO E DA FORMAÇÃO DE ÓRGÃOS EM CALOS DE TABACO

Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004 & Fisiologia Vegetal, Kerbauy, G.,2004

INTERAÇÃO ENTRE VEGETAIS E MICROORGANISMOS

CITOCININAS E BIOTECNOLOGIA VEGETAL

Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004

Galha do tomateiro Fonte: Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004

Partículas de tungsténio ou ouro revestidas com plasmídeo Ti

Células vegetais

Canhão de particulas

A penetração das partículas de tungsténio nas células alvo permite a introdução do plasmídeo no núcleo, passando a fazer parte da informação genética das células.

Bombardeamento de partículas (Biobalística)

MÉTODO DE MICROINJEÇÃO DE DNA

CONCLUSÃO

Concluímos que as citocininas são fitormônios de extrema importância, pois regulam, além da divisão celular, as principais atividades relacionadas com um crescimento e desenvolvimento harmonioso dos vegetais como um todo. Além disso, é atualmente utilizado em larga escala no processo de biotecnologia vegetal.

LITERATURAS CONSULTADAS

AMABIS, J.M & MARTHO, G.R – Biologia das Células – Origem da vida, Citologia, Histologia e Embriologia – 1ª Edição, Volume 1, 2001 – Editora Moderna/ São Paulo

LENINGHER, A.L – Princípios de Bioquímica – 2001, Editora Sarvier/ SP

KERBAUY, G.B.; Fisiologia Vegetal – Editora Guanabara Koogan / Rio de Janeiro,2004.

RAVEN, P.H, EVERT, R.F, & EICHHORN, S.E – Biologia Vegetal – 6º edição; 2001 – Editora Guanabara Koogan, Rio de Janeiro.

TAIZ, L. & ZEIGER, E. – Fisiologia Vegetal – 3ª edição; 2004 – Editora Artmed, Porto Alegre/ RS.

OBRIGADO!!!