UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL

UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CASSILÂNDIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA ÁREA DE

CONCENTRAÇÃO EM SUSTENTABILIDADE NA AGRICULTURA

COMPONENTES QUÍMICOS DAS SEMENTES

Docente: Prof. Dr. Flávio Ferreira da Silva Binotti

Discente: Geraldo C. Cabral Gouveia

Cassilândia - MS

Setembro/2015

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INTRODUÇÃO

As sementes, à semelhança dos demais órgãos da planta, apresentam uma

composição química bastante variável, caracterizando-se por apresentar, basicamente,

dois grupos de componentes químicos: os que ocorrem normalmente como constituintes

em todos os tecidos da planta e aqueles que são materiais de reserva. Estes componentes

são oriundos, por translocação, de elementos acumulados anteriormente em outras partes

da planta ou por meio de fotossintetização, por ocasião da formação e desenvolvimento

da semente (MARCOS FILHO, 2005).

Apesar de a maior dos compostos químicos presentes nas sementes não diferir

daqueles encontrados nos demais órgãos da planta, as proteínas das sementes podem

diferir na composição química e em suas propriedades, em relação às demais proteínas

da planta (CARVALHO; NAKAGAWA, 2012).

A grande quantidade de lipídios armazenada nas sementes de certas espécies a

diferencia de outros tecidos da planta, à exceção de alguns frutos que também apresentam

consideráveis teores desses componentes, pois, normalmente, os lipídios não ocorrem em

grande quantidade nos demais tecidos (CARVALHO; NAKAGAWA, 2012).

As espécies são cultivas de acordo com seus componentes químicos com o intuito

de ser fonte de alimento ou como matéria-prima das indústrias. Entretanto, são pouco

conhecidas as espécies com sementes cujo material de reserva predominante seja a

proteína, tendo como poucas exceções a soja (CARVALHO; NAKAGAWA, 2012).

COMPONENTES OU SUBSTÂNCIAS ARMAZENADAS NAS

SEMENTES

As sementes armazenam reservas no endosperma e/ou no embrião sendo que em

dicotiledôneas geralmente situam-se nos cotilédones e mais raramente são encontradas

em outros tecidos. Entretanto em alguns casos o material pode ser encontrado no

perisperma, como é o caso das sementes de beterraba e no eixo hipocótilo-radícula em

castanha do Brasil (MARCOS FILHO, 2005).

De forma geral, os carboidratos, proteínas e lipídios são as principais substâncias

de reserva, mas as proporções de cada um desses componentes variam de acordo com a

espécies e, frequentemente, com o cultivar (MARCOS FILHO, 2005).

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O conhecimento da composição química é do interesse prático da tecnologia de

sementes, pois tanto o vigor como o potencial de armazenamento de sementes são

influenciados pelo teor dos compostos presentes. Outro ponto a se destacar diz respeito à

influência da composição química da semente no gasto das plantas em energia para

produzi-las (CARVALHO; NAKAGAWA, 2012).

As sementes podem ser classificadas de acordo com seu tipo de reserva

predominante, segundo Marcos Filho (2005):

Amiláceas: a principal reserva é o amido, como o milho, arroz, trigo, dentre outras

várias gramíneas.

Aleuro-amiláceas: acumulam amido e proteínas, como o feijão, ervilha, e

leguminosas em geral.

Oleaginosas: predominam lipídios, como em mamona, dendê, amendoim,

girassol, linho, colza.

Aleuro-oleaginosas: ter por característica, armazenar lipídios e proteínas, como

a soja e o algodão.

Córneas: apresentam reservas celulósicas, como as sementes de palmeira jarina,

tremoço café.

CARBOIDRATOS

Os carboidratos constituem as principais substâncias armazenadas em sementes

da maioria das espécies cultivadas. Apresentam a fórmula geral (CH2O) n e tendo como

principal função o fornecimento de energia para a retomada de desenvolvimento do

embrião durante a germinação. Os carboidratos podem ser divididos em três grandes

grupos: monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos (MARCOS FILHO, 2005).

Os carboidratos formam aproximadamente 80% da matéria seca das sementes dos

cereais, sendo que os carboidratos mais importantes são o amido, que é o predominante,

a celulose, a hemicelulose, as pentosanas, as dextrinas e os açucares (CARVALHO;

NAKAGAWA, 2012).

POLISSACARÍDEOS

a) Amido

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É um polissacarídeo, metabolicamente inativo, armazenado em maiores

quantidades nas sementes, principalmente no endosperma de gramíneas e no embrião de

algumas leguminosas. Formado a partir de açucares (principalmente a sacarose)

translocados para a semente, sendo depositado em organelas celulares derivados de

protoplastídios, denominadas amiloplastos, sendo que o número de grãos de amido por

amiloplasto varia com a espécie, onde que em milho, centeio, cevada e trigo há um,

enquanto em arroz e aveia há vários (MARCOS FILHO, 2005).

O amido é armazenado principalmente na forma de amilose e amilopectinas,

sendo estas, polímeros constituídos por moléculas extensas, formadas pela reunião de

inúmeras unidades de moléculas menores e idênticas. A maioria dos grãos de amido é

composta por aproximadamente 50-75% de amilopectinas e 20-25% de amilose

(MARCOS FILHO, 2005).

A amilose é composta por 200 a 1000 unidades de glicose unidas por ligações α-

1,4 glucosídeo, com peso molecular de 10.000 a 100.000, já a amilopectina é uma

molécula muito maior, com 20-25 unidades de glicose por ramificação, unidas tanto por

ligações α-1,4 como por α-1,6 glucosídeo, com peso molecular de 50.000 a 1.000.000.

Ambas são hidrolisadas pelas enzimas α e β amilase durante o metabolismo normal e a

germinação (MARCOS FILHO, 2005).

b) Hemicelulose

É a segunda forma mais importante de polissacarídeos armazenados em sementes,

sendo também conhecida como polissacarídeos de reserva de parece celular,

relativamente inertes, sob o ponto de vista químico, e apresentam graus variados de

solubilidade em água (MARCOS FILHO, 2005).

Os polissacarídeos de reserva de parede celular são classificados com base em sua

estrutura química, em três grupos: os mananos puros, glucomananos e galactomananos,

sendo que o processo de deposição desses polissacarídeos parece ser derivado do

metabolismo de biossíntese da parede celular primária. Os mananos são encontrados em

sementes de café, gergelim, tomate, alface, aipo e tremoço e a sua presença tem sido

associada à restrição para a protrusão da raiz primária, em função da dificuldade para a

digestão, o que também contribui para a redução da velocidade de germinação dessas

espécies, além de atuarem como reservas, conferem consistência endurecida ao

tegumento, exercendo proteção contra injúrias mecânicas (MARCOS FILHO, 2005).

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c) Celulose

Polímero da glicose, é outro constituinte da parede celular, formando o conjunto

denominado fibra bruta, sendo que as maiores quantidades de fibra são encontradas no

tegumento, quando comparadas com os presentes no endosperma e embrião (MARCOS

FILHO, 2005).

MONO E OLIGOSSACARÍDEOS

Os monossacarídeos são carboidratos simples, que não sofrem hidrólise, com

fórmula geral Cn (H2O)n, onde n geralmente varia de 3 a 7. As pentoses e as hexoses

(glicose, frutose, levulose, galactose), respectivamente com cinco e seis átomos de

carbono em suas moléculas, são os monossacarídeos mais comuns e mais importantes dos

seres vivos (MARCOS FILHO, 2005).

Os oligossacarídeos são carboidratos formados pela conexão de dois a dez

monossacarídeos que se separam por hidrólise. Os mais importantes para os seres vivos

são os dissacarídeos, formados por dois monossacarídeos, como exemplo a sacarose,

lactose, maltose (MARCOS FILHO, 2005).

LIPÍDIOS

Os lipídios são constituintes encontrados em todas as partes da semente, ocorrendo

em maior quantidade no embrião ou no endosperma sendo que em algumas espécies são

predominantes em outras estruturas, como o hipocótilo, na castanha-do-pará

(CARVALHO; NAKAGAWA, 2012).

A classificação dos lipídios é baseada em sua composição, dessa forma, os simples

incluem os ésteres de ácidos graxos e glicerol ou outros álcoois, os compostos são ésteres

de ácidos graxos, contendo grupos químicos adicionais, como os fosfolipídios,

componentes da estrutura das membranas celulares. Os derivados são originados de

lipídios simples ou compostos, por hidrólise, onde incluem vários ácidos graxos e álcoois

de moléculas grandes, como o colesterol (MARCOS FILHO, 2005).

Os lipídios são geralmente representados na forma de glicerídeos (triglicerídeos)

de ácido graxos, sendo predominantes nas sementes os ácidos graxos insaturados, com

maior ocorrência para os ácidos oleico, linoleico e linolênico, e dentre os ácidos graxos

saturados, o palmítico e o esteárico. Glicerídeos de outros ácidos orgânicos, tanto

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saturados como insaturados, podem ocorrer como acético, butírico, láurico, mirístico,

araquídico, dentre outros (CARVALHO; NAKAGAWA, 2012).

Nas sementes ricas em óleo, as reservas de triglicerídeos encontram-se em

organelas esféricas denominadas esferossomas, sendo que esses corpúsculos podem

ocupar todo o espaço vazio da célula. As sementes contêm ainda outros tipos de lipídios,

além dos glicerídeos, como os fosfolipídios, ácido fosfatídico, fosfatidil-colina (lecitina),

dentre outros, sendo que para a semente de trigo, a fosfatidil-colina representa 45,4% do

total de 0,4% de fosfolipídeos (CARVALHO; NAKAGAWA, 2012).

Os lipídios são considerados fontes de energia mais eficientes que os carboidratos,

durante a germinação, além de ter poder ter a função de reserva e estrutural. Durante a

germinação, as lipases hidrolisam os triglicerídios, formando glicerol e ácidos graxos,

sendo que parte desses ácidos graxos é transformada posteriormente em açucares,

liberando energia para a germinação (MARCOS FILHO, 2005).

Além dos lipídios de reserva, são também importantes os fosfolipídios polares,

constituintes essenciais do sistema de membranas celulares, incluindo as organelas. A

organização das membranas afeta diretamente a normalidade dos processos fisiológicos

em sementes, como a germinação, a dormência, a manifestação de vigor, tolerância a

dessecação e o condicionamento fisiológico, sendo que a manutenção de sua integridade

beneficia o desempenho das sementes (MARCOS FILHO, 2005).

PROTEÍNAS

São macromoléculas nitrogenadas, de tamanho considerável e estrutura complexa,

constituídas por combinações de aminoácidos, em proporções variadas. São

extremamente importantes para a vida vegetal que todas as reações fisiológicas das

células vivas giram em torno de suas propriedades químicas e físicas além de serem

importantes para a constituição de novos tecidos (MARCOS FILHO, 2005).

A ligação que se estabelece entre dois aminoácidos é chamada de ligação

peptídica, desta forma, as proteínas são constituídas de ligações polipeptídicas de cadeia

longa, podendo ter a união de até centenas de moléculas de aminoácidos (MARCOS

FILHO, 2005).

A estrutura da proteína é determinada pela maneira como ocorre a ligação entre

os aminoácidos, dessa forma, quando a sequência de aminoácidos forma cadeia

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polipeptídica unidos de forma linear, a estrutura é chamada de primária e a substituição e

apenas um aminoácido pode alterar o comportamento da molécula proteica. Quando os

filamentos proteicos se estendem em ziguezague, ou é enrolado, assumindo a forma

helicoidal, a estrutura passa a se chamar de secundária. Quando além e enrolada a

estrutura dobra-se entre si, estabelecendo relação tridimensional, ela se chama estrutura

terciária (MARCOS FILHO, 2005).

As proteínas vegetais podem ter função estrutural, nutritiva ou enzimática,

participando da estrutura de tecidos, liberando aminoácidos usados como substratos para

a respiração e monitorando reações químicas, podendo ainda atuar nos mecanismos de

transporte, defesa ou como reguladoras de processos fisiológicos.

a) Proteínas Metabolicamente Inativas

São utilizadas para a formação de novos tecidos nos pontos de crescimento do

embrião, durante a germinação, sendo armazenadas em partículas proteicas ou grãos de

aleurona, podendo pertencer a quatro classes (albuminas, globulinas, prolaminas e

glutelinas). As glutelinas e prolaminas constituem os principais componentes das

proteínas metabolicamente inativas das sementes e se associam à estrutura dos tecidos

(MARCOS FILHO, 2005).

b) Proteínas Metabolicamente Ativas

São representadas pelas enzimas e pelas nucleoproteínas. As enzimas aceleram as

reações biológicas de digestão (hidrolíticas), e assimilação de nutrientes, já as

desmolíticas participam do processo respiratório, sendo que os dois tipos atuam sobre

substratos específicos, principalmente amido, lipídios e proteínas (MARCOS FILHO,

2005).

OUTROS COMPONENTES

a) Reguladores de Crescimento

São substâncias orgânicas produzidas pela própria planta que, em concentrações

baixas, podem inibir, promover ou modificar qualitativamente determinado processo

fisiológico, geralmente em regiões diferentes das que foram produzidos (MARCOS

FILHO, 2005).

b) Vitaminas

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Sua atividade é pouco conhecida nas sementes, entretanto, um dos poucos

exemplos conhecidos é o ácido ascórbico que está envolvido no processo de respiração e

a tiamina, no desenvolvimento do embrião e endosperma (divisão celular).

c) Compostos fosforados

Encontrados na camada de aleurona do endosperma ou em cotilédones, sendo o

mais importante a fitina, um sal composto de cálcio, magnésio e potássio que retém

grandes quantidades de fósforo, rapidamente mobilizadas durante a germinação

(MARCOS FILHO, 2005).

d) Taninos

Podem aparecer no tegumento de sementes de sorgo, cacau, feijão e sua função

não é conhecida a fundo (MARCOS FILHO, 2005).

e) Alcalóides (cafeína)

Constituintes nitrogenados de sementes, cuja função também não está totalmente

esclarecida (MARCOS FILHO, 2005).

f) Compostos Fenólicos

Interferem no balanço entre substâncias promotoras e inibidoras da germinação e

podem representar obstáculo à difusão de gases em sementes umedecidas, atuando,

portanto, na manutenção do estado de dormência, tendo como principal representante a

cumarina (MARCOS FILHO, 2005).

FATORES QUE AFETAM A COMPOSIÇÃO QUÍMICA DAS

SEMENTES

1) Genótipo

Cultivares modernos de vários cereais e leguminosas podem apresentar tipos

diferenciados de reservas em relação a seus genitores. Mesmo assim, devem ser corrigidas

deficiências como a carência de aminoácidos essenciais para os monogástricos, entre eles

a lisina e o triptofano (MARCOS FILHO, 2005).

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A soja é selecionada para a obtenção de sementes com teores elevados de óleo e

de proteínas, sendo que em geral, essas sementes apresentam cerca de duas partes de

proteína para uma de óleo (MARCOS FILHO, 2005).

2) Posição da Semente em Relação à Inflorescência ou ao Fruto

A associação entre o início do florescimento, com as épocas em que ocorre a

polinização e as condições climáticas predominantes durante a maturação afeta

diretamente a uniformidade do processo e a composição química da semente. Um

exemplo típico, são as sementes de girassol formadas na região mediana e na periferia do

capítulo que geralmente apresentam maiores teores de óleo e de proteínas, em relação às

da região central que frequentemente são malformadas devido à nutrição deficiente

(MARCOS FILHO, 2005).

3) Condições Climáticas

Variações na composição química de sementes de várias espécies, em função das

condições climáticas em anos agrícolas diferentes, têm sido relatadas na literatura

(MARCOS FILHO, 2005).

a) Água

A deficiência hídrica acelera a senescência foliar e reduz o período de acúmulo de

reservas, fazendo com que as sementes das plantas estressadas não apresentem o padrão

normal de desenvolvimento. Como a composição química apresenta íntima relação com

o estádio de desenvolvimento das sementes, ocorre a desuniformidade entre o material

maduro e o imaturo (MARCOS FILHO, 2005).

Por outro lado, se foi verificado reduções no teor de proteínas e de nitrogênio em

estações agrícolas com alta precipitação pluvial (trigo, cevada, aveia) ou sob irrigação

mal controlada. Também, pode ocorrer a produção de sementes com teores elevados de

proteínas em plantas expostas a períodos de baixa disponibilidade hídrica (trigo, milho,

soja e feijão) (MARCOS FILHO, 2005).

b) Temperatura

A maturação da soja sob temperaturas elevadas pode determinar a produção de

sementes com maior teor de óleo e menor teor de proteínas. Em contrapartida, nas

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sementes de trigo, as temperaturas mais altas favorecem o teor de proteínas, enquanto em

arroz podem promover a formação de grãos “gessados” (MARCOS FILHO, 2005).

Em girassol, a temperatura mais baixa durante o desenvolvimento das sementes

pode beneficiar a produção de ácido linoleico e as mais altas, a de ácido oleico (MARCOS

FILHO, 2005).

4) Estádio de Maturação

A normalidade do processo de maturação e sua uniformidade são fundamentais

para que as sementes acumulem reservas necessárias para o processo de germinação,

possibilitando a formação de sementes vigorosas com alto potencial de conservação. Em

sementes de soja, a concentração de proteínas e geralmente constante, indicando taxa

uniforme de síntese, por outro lado, a síntese de óleo é inicialmente baixa e se eleva à

medida que se aproxima da maturidade fisiológica (MARCOS FILHO, 2005).

5) Idade

A composição química das sementes se altera gradativamente, em intensidade e

velocidade variáveis à medida que progride a deterioração, envolvendo alterações em

substâncias de reserva, taxa respiratória, síntese e atividade de enzimas, todas com

influência direta na composição química das sementes (MARCOS FILHO, 2005).

6) Fertilidade do Solo e Nutrição da Planta Mãe

Os efeitos da nutrição adequada se refletem principalmente no tamanho e peso das

sementes produzidas. Algumas plantas quando expostas a deficiências nutricionais,

apresentam um mecanismo de defesa conhecido por “ princípio da compensação”, onde

que dentro de certos limites, as plantas compensam adversidades reduzindo a quantidade

e não a qualidade das sementes produzidas (MARCOS FILHO, 2005).

Entretanto, há evidências da importância do teor de cálcio em sementes de

amendoim, de manganês, boro e zinco em soja, de cobre em trigo, de cádmio e selênio

em alface e trigo, que podem se refletir no desempenho das sementes. O potássio é um

íon presente nas sementes que apresenta um importante papel no metabolismo normal de

proteínas e na atividade enzimática. Já o cálcio se relaciona ao desenvolvimento de

paredes celulares e a ausência ou deficiência de molibdênio promove a ocorrência de “

coração oco” em sementes de ervilha (MARCOS FILHO, 2005).

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7) Práticas Culturais

A época de semeadura, o espaçamento e a população por unidade de área

estabelecem os níveis de competição entre as plantas e podem influenciar a proporção das

reservas armazenadas nas sementes. A época de colheita também pode influenciar, pois

a antecipação pode promover a paralisação do fluxo de reservas par as sementes ou não

permitir a acomodação dos componentes translocados (MARCOS FILHO, 2005).

COMPISIÇÃO QUÍMICA E CONSERVAÇÃO DAS SEMENTES

As sementes de diferentes espécies geralmente se comportam de maneira distinta

quando mantidas em ambientes com a mesma umidade relativa do ar. Sementes de

amendoim mantêm teor de água de 7,2%, em equilíbrio com 60% de umidade relativa, a

22°C, enquanto as de milho têm grau de umidade de 12,7% nessa mesma situação. Ou

seja, sementes ricas em lipídios tem grau de umidade inferior ao das ricas em amido ou

melhor, ponto de equilíbrio hidroscópico inferior (MARCOS FILHO, 2005).

Tal fato ocorre porque os lipídios são hidrófobos (não apresentam afinidade com

a água), em contrapartida, o amido pode se combinar com a água, com isso as sementes

amiláceas podem captar maior quantidade de água no mesmo ambiente. As proteínas

apresentam a maior afinidade com a água, entretanto as sementes de soja, embora

possuem cerca de 20% de óleo, são ricas em proteínas, de modo que apresentariam teor

de água de 10,7% com UR de 60% a 22°C. (MARCOS FILHO, 2005).

De modo geral, para as sementes ortodoxas, a melhor conservação das sementes

é obtida em ambiente que apresente temperaturas e umidades relativas mais baixas,

permitindo a manutenção de baixo nível de atividade de reações químicas e preservação

do poder germinativo e do vigor das sementes.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

MARCOS FILHO, J. Fisiologia de sementes de plantas cultivadas. Piracicaba-SP:

Fealq, 2005. 495p.

CARVALHO, N. M.; NAKAGAWA, J. Sementes: ciência, tecnologia e produção.

5.ed. Jaboticabal-SP: FUNEP, 2012. 590p.