Botanica Cotidiano

Botanica Cotidiano

(Parte 1 de 7)

Instituto de Biociências Instituto de Biociências

Ensino de Botânica - Curso de atualização de professores de Educação Básica:

Organizadores:

Déborah Yara A. Cursino dos Santos

Fungyi Chow Cláudia Maria Furlan

São Paulo 2008

Apoio:

Departamento de Botânica Instituto de Biociências Instituto de Biociências

Adriana Afonso Sandre

Aline A. Cavalari

Amanda Wanderley Anary P. M. Egydio

Antonio Salatino

Cláudia Maria Furlan

Cristiane Del Nero Rodrigues

Déborah Yara A. Cursino dos Santos

Douglas Silva Domingues Eny Iochevet Segal Floh

Estela Maria Plastino

Flávio Berchez Fungyi Chow

Gladys Flávia de A. Melo-de-Pinna

Gregório C.T. Ceccantini

Lígia Maria Ayres

Lucimar Barbosa da Motta Maria Luiza Faria Salatino

Maria Magdalena Rossi

Mariana Cabral de Oliveira

Marcos Buckeridge

Milene Sampaio Clemente

Mourisa Maria de Souza Ferreira

Nanuza Luiza de Menezes Natália Ghilardi

Déborah Yara A. Cursino dos Santos

Fungyi Chow Cláudia Maria Furlan

Apoio:

Departamento de Botânica Instituto de Biociências Instituto de Biociências

E59Ensino de Botânica - Curso para atualização de professores de

Ficha Catalográfica

Educação Básica: A Botânica no cotidiano/ Organizado por Déborah Yara A. Cursino dos Santos, Fungyi Chow, Cláudia Maria Furlan – São Paulo: Universidade de São Paulo, Fundo de Cultura e Extensão: Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo, Departamento de Botânica, 2008. viii, 124p. : il. – (Projeto de Cultura e Extensão).

1. Botânica – Estudo e ensino I. Santos, Déborah Yara A.

Cursino, org. I. Chow, Fungyi, org. II. Furlan, Cláudia M., org. IV. Título: A botânica no cotidiano V. Série.

LC: QK 51

Índice

A Botânica no cotidiano Departamento de Botânica – Instituto de Biociências USP

Nanuza Luiza de Menezes

1. A conquista do ambiente terrestre pelas plantas 01

Lucimar Barbosa da Motta & Cláudia Maria Furlan

2. Diversidade morfológica das espermatófitas 07

Déborah Yara A. Cursino dos Santos & Lucimar Barbosa da Motta

3. Diversidade da morfologia floral 13

Amanda Wanderley & Lígia Maria Ayres

4. Reconhecimento dos grandes grupos de plantas 19

Flávio Berchez, Natália Ghilardi & Marcos Buckeridge

5. A Relação do homem com os oceanos e seus vegetais 25

Estela Maria Plastino, Fungyi Chow & Mariana Cabral de Oliveira

6. As algas na cozinha e sua importância nos produtos de uso diário 31

Fungyi Chow, Mariana Cabral de Oliveira & Estela Maria Plastino

7. Guloseimas de algas 35

Gladys Flávia de A. Melo-de-Pinna, Gregório C.T. Ceccantini & Nanuza Luiza de Menezes

8. Morfologia e anatomia dos órgãos vegetativos 37

Cláudia Maria Furlan & Lucimar Bardosa da Motta

9. Metabólitos secundários de origem vegetal e seus usos pelo homem 45

Maria Luiza Faria Salatino, Milene Sampaio Clemente & Antonio Salatino

10. Plantas medicinais e tóxicas 51

1. Obtenção e detecção de substâncias de origem vegetal

Cristiane Del Nero Rodrigues, Lucimar Barbosa da Motta & Mourisa Maria de Souza Ferreira 59

Deborah Yara A. Cursino dos Santos

12. Uso das plantas na alimentação saudável 67

Aline A. Cavalari, Anary Priscila Monteiro Egydio, Ligia Maria Ayres & Marcos Buckeridge

13. Pectina, gomas e geléias 7

Antonio Salatino

14. Biocombustíveis 81

Mourisa Maria de Souza Ferreira & Adriana Afonso Sandre

15. Fermentação e destilação de álcool 87

Déborah Yara A. Cursino dos Santos & Cláudia Maria Furlan

16. Origem das plantas cultivadas 95

Eny Iochevet Segal Floh

17. Cultura de tecidos e suas aplicações biotecnológicas 101

Maria Magdalena Rossi & Douglas Silva Domingues

18. Genômica e plantas transgênicas 107

Maria Magdalena Rossi & Douglas Silva Domingues

19. Descobrindo genes 117

Apresentação

A Botânica no cotidiano Departamento de Botânica – Instituto de Biociências USP

Apresentação

Botânica! Quantos dos nossos colegas da Educação Básica fogem das aulas de Botânica, relegando seu conteúdo ao final da programação do ano letivo, por medo e insegurança em abordar esses assuntos? Entre tantos argumentos, uma das maiores alegações é a dificuldade em desenvolver atividades práticas simples que despertem a curiosidade do aluno e mostre a utilidade daquele conhecimento no seu dia-a-dia.

Mesmo concientes que a Botânica toma parte do cotidiano das pessoas, seja de forma direta na alimentação, por exemplo, ou indireta, como no uso de um fármaco extraído de um vegetal, ainda nos deparamos com um grande distanciamento entre o que se aprende de Botânica na escola e sua aplicação na realidade do aluno. O que estamos fazendo de tão errado?

Para nós, professores e pesquisadores do Departamento de Botânica, a importância das plantas no cotidiano é inerente. A partir da inquietude coletiva de alguns colegas e de uma profunda reflexão sobre o rumo do ensino de Botânica na Educação Básica, em 2004 foi lançada nossa primeira proposta “Aulas práticas de Botânica”. Nesse projeto, tínhamos o objetivo de apresentar um conjunto de aulas práticas simples e possíveis de aplicação em qualquer instituição de Educação Básica. Pretendia-se, com essas atividades, mostrar o quanto a Botânica toma parte no dia-a-dia do cidadão e como os materiais para aulas práticas nesse tema são acessíveis e fáceis de usar. A partir de materiais simples, sem o uso de equipamentos e vidrarias sofisticadas, apresentamos um material de apoio com 15 propostas de aulas práticas em diversos tópicos de Botânica.

Ao longo das quatro edições desse primeiro curso de atualização, surgiram novas idéias e com base nos comentários dos quase 200 professores que freqüentaram aos cursos, resolvemos propor e encarar um novo desafio, agora um curso de extensão mais teórico que prático. Nesse novo curso, fundamentado novamente na idéia de ressaltar a importância dos vegetais no cotidiano do cidadão, serão abordados diversos aspectos da Botânica, na tentativa de estimular, contextualizar e associar as diversas atividades humanas com a vida e a diversidade das plantas.

Neste volume, trazemos assuntos de Botânica relacionados às nossas atividades cotidianas que, na maioria das vezes, passam despercebidas. A intenção é estreitar o laço entre o conteúdo de Botânica e nossas atividades corriqueiras. Qual a relação entre a fabricação de etanol a partir de cana-de-açúcar e o produto final consumido pelos nossos veículos? Quais são e de onde vêm as substâncias presentes em muitos medicamentos que utilizamos? Como surgiram as plantas cultivadas das quais dependemos hoje? Elas sempre ocuparam esse ambiente? E as plantas transgênicas, o que são? Certamente, muitos de nós já pensamos sobre esses assuntos ou já tivemos que responder questões semelhantes a alunos cheios de curiosidade. Essas questões são apenas alguns exemplos de assuntos que serão abordados durante este volume.

Cláudia Maria Furlan

Déborah Yara A. Cursino dos Santos Fungyi Chow

1. A conquista do ambiente terrestre pelas plantas

A Botânica no cotidiano Departamento de Botânica – Instituto de Biociências USP

1. A CONQUISTA DO AMBIENTE TERRESTRE PELAS PLANTAS Nanuza Luiza de Menezes nanuzalm@ib.usp.br

Para que as plantas pudessem sair da água e alcançar o ambiente terrestre, profundas modificações vegetativas e reprodutivas aconteceram. Assim, enquanto na água todas as células do organismo vegetal estão em contato com a própria água e, portanto, não há possibilidade de dessecamento, para viver no ambiente terrestre as plantas desenvolveram, através de mutações, um sistema radicular para retirar a água do solo, um sistema vascular para distribuir a água no corpo da planta e um sistema de revestimento para evitar a perda de água (epiderme com cutícula).

Com relação aos elementos de reprodução, o que se verifica é que enquanto na água, oosferas e anterozóides se deslocam por meio de movimentos de cílios ou flagelos, na terra, nos grupos mais derivados, as células sexuais estarão situadas no interior dos estróbilos (gimnospermas) ou das flores (angiospermas). Naturalmente, foram necessárias muitas mudanças para passar de um extremo ao outro.

Em todos os grupos de plantas, observa-se a alternância de gerações. As briófitas apresentam como geração predominante, isto é, permanente, a geração gametofítica (haplóide). Em pteridófitas e nas plantas com semente – gimnospermas e angiospermas – a geração predominante é a geração produtora de esporos, isto é, a esporofítica (diplóide).

As briófitas e as pteridófitas, embora consigam sobreviver em solo seco, para a sua reprodução necessitam da água para que os anterozóides nadem de encontro às oosferas. Em briófitas, estas encontram-se em arquegônios superficiais e, em pteridófitas, mergulhados no talo (Figura 1).

Figura 1. Posição da oosfera (O) em hepáticas (A) e em pteridófitas(B). Retirado de Menezes et al. (2006).

Entre as pteridófitas do grupo das filicíneas, por exemplo, que são homosporadas, os esporângios produzem esporos iguais, e estes esporos originam um gametófito monoclino (monoclino vem do grego: “mono” = único e “kline” = leito, significando um leito para os dois sexos). Os arquegônios com oosferas e os anterídios com anterozóides, formam-se na superfície inferior do gametófito. Após a fecundação, o zigoto se desenvolve e forma um embrião que fica em contato com o solo, sujeito ao ataque por microrganismos (Figura 2).

Menezes, N.L.

A Botânica no cotidiano Departamento de Botânica – Instituto de Biociências USP

Figura 2. Embrião de uma filicínea desenvolvendo-se sob o gametófito feminino desprotegido. Retirado de Menezes et al. (2006).

Ainda entre as pteridófitas, há os licopódios que são homosporados e formam gametófitos monoclinos e os equisetos, que também são homosporados, porém dão origem a gametófitos diclinos (diclino vem do grego: “di” = dois e “kline” = leito, significando dois leitos, ou seja, um para cada sexo). Neste caso, os esporos iguais são fisiologicamente diferentes. Outro grupo de pteridófitas, as selaginelas, que são heterosporadas, forma dois tipos de esporos: maiores (megásporos, mascrósporos ou ginósporos) e esporos menores (micrósporos ou andrósporos) (Figura 3).

Figura 3. Estróbilo de selaginela. Retirado de Menezes et al. (2006).

Os esporos maiores originam o gametófito feminino (megagametófito ou megaprotalo ou ginófito) e os menores formam o gametófito masculino (microgametófito, microprotalo ou andrófito).

A formação do gametófito feminino se dá no interior da parede do próprio esporo, isto é, há uma fase de núcleos livres, que posteriormente recebem paredes de fora para dentro. Após a celularização, formam-se os arquegônios com as oosferas, que serão fecundadas pelos anterozóides. Uma vez ocorrida a fecundação, o zigoto dá origem a um embrião que vai se desenvolver no interior das paredes do esporo = embrião endospórico (Figura 4) nutrindo-se dos tecidos do próprio gametófito.

1. A conquista do ambiente terrestre pelas plantas

A Botânica no cotidiano Departamento de Botânica – Instituto de Biociências USP

Figura 4. Embrião de selaginela com desenvolvimento endospórico. Retirado de Menezes et al. (2006).

A partir do momento em que as plantas desenvolveram a capacidade de reter o gametófito feminino e, por conseguinte, o embrião sobre a própria planta mãe, passaram a formar o grande grupo das espermatófitas (Spermatophyta), isto é, plantas produtoras de sementes. Nessas plantas aparece o óvulo como formação nova. O óvulo é o precursor ontogenético da semente, apresentando o esporângio feminino (megasporângio ou ginosporângio) envolvido por um tegumento (gimnospermas) ou dois tegumentos (angiospermas). Em geral, esse megasporângio é chamado de nucelo no óvulo. No óvulo de cicas (Cycadophyta), por exemplo, ainda se formam anterozóides que nadam na câmara arquegonial até alcançar a oosfera (Figura 5A). Esta é uma evidência de que os ancestrais de cicas viveram na água. A partir de coníferas (Coniferophyta), o tubo polínico leva as células espermáticas (não mais anterozóides) até a oosfera. Chama-se a atenção para o fato de que em cicas podem se formar até 16 arquegônios, num único óvulo. Em coníferas e gnetos (Gnetophyta), se formam, no mínimo, dois arquegônios (Figura 5B).

No óvulo de uma angiosperma forma-se, via de regra, uma única oosfera. Enquanto em cicas a fase de núcleos livres do megásporo, que precede a formação do gametófito feminino (megagametófito ou ginófito) pode formar até 1500 núcleos, nas angiospermas, a fase de núcleos livres é formada por apenas oito núcleos. Esta fase é conhecida como saco embrionário e dá origem, após a celularização, a um gametófito feminino, formado por sete células: três antípodas, duas sinérgides, uma oosfera e uma célula central, binucleada, que após a dupla fecundação, irá originar o endosperma.

Enquanto que em gimnospermas o embrião para se desenvolver, alimenta-se dos tecidos do gametófito feminino, como acontece nas pteridófitas, em angiospermas o tecido nutritivo do embrião é o endosperma. Só aparece se o óvulo for fecundado. Após a dupla fecundação, enquanto uma das células espermáticas fecunda a oosfera, para originar o embrião, a outra célula sexual masculina irá fecundar a célula central, com dois núcleos, originando um endosperma, em geral, triplóide.

Menezes, N.L.

A Botânica no cotidiano Departamento de Botânica – Instituto de Biociências USP

Figura 5. Óvulo de cicas (A) e de pinus (B). Retirado Menezes et al. (2006).

O endosperma foi uma importante aquisição das angiospermas e é considerado um dos mais importantes caracteres da angiospermia. A presença de sinérgides significa, para alguns filogenistas, vestígios do arquegônio presente nas gimnospermas.

Quando o embrião está completamente formando, a semente está pronta para ser dispersa. Os vários agentes bióticos e abióticos que são responsáveis pela polinização serão responsáveis, também, pela dispersão dessas sementes.

É importante salientar que entre as espermatófitas, assim como em briófitas e pteridófitas, ocorre uma alternância de gerações, mas a geração gametofítica é completamente dependente da geração esporofítica e só se liberta quando o embrião está pronto para se desenvolver. Portanto, a geração gametofítica encontra-se no estróbilo de gimnosperma e na flor de angiosperma.

Nas espermatófitas, apenas um megásporo é fértil. Em gimnosperma o núcleo do megásporo sofre inúmeras divisões, formando centenas de núcleos (como em selaginela) que após a fase de celularização, origina o gametófito feminino (Figura 6A).

Em angiospermas, formam-se, em geral, apenas oito núcleos. O núcleo do megásporo se divide uma vez e os dois núcleos resultantes dirigem-se um para cada pólo de célula. Na segunda divisão, formam-se dois núcleos nos pólos e em seguida quatro núcleos em cada pólo. Depois, de cada pólo migra um núcleo para o interior da célula multinucleada. Como dito anteriormente, essa fase de núcleos livres constitui o saco embrionário. Após se completarem as divisões nucleares, ocorre a celularização, originando sete células: três antípodas, duas sinérgides, uma oosfera e uma célula central, maior, binucleada (Figura 6B).

1. A conquista do ambiente terrestre pelas plantas

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Figura 6. Formação do óvulo em gimnosperma (A) e em angiosperma (B). As letras A-J indicam a seqüência dos eventos. Retirado de Menezes et al. (2006)

Menezes, N.L.

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BIBLIOGRAFIA SUGERIDA RAVEN, P.H.; EVERT, R.F. & EICHORN, S.E. 2007. Biologia Vegetal. 7ª edição. Editora Guanabara

Koogan, Rio de Janeiro, 830p. MENEZES, N.L.; PIRANI, J.R.; GIULIETTI, A.M.; MONTEIRO, W.R.; VENTURELLI, M.; ESTELITA, M.E.; KRAUS, J.E.; ANGYALOSSY, V.; ARDUIN, M.; CECCANTINI, G.C.T. & MELO-DE-PINNA, G.F. 2006. Anatomia e Morfologia de Plantas Vasculares. Apostila do Departamento de Botânica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 184p.

2. Diversidade morfológica das espermatófitas

A Botânica no cotidiano Departamento de Botânica – Instituto de Biociências USP

2. DIVERSIDADE MORFOLÓGICA DAS ESPERMATÓFITAS

Lucimar Barbosa da Motta lugalll@yahoo.com.br Cláudia Maria Furlan furlancm@yahoo.com.br

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