TEXTO BÁSICO

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É importante o estudo das funções dos nutrientes na planta, para conhecermos como a planta transforma a luz em produtos orgânicos ou melhor entendermos a vida da planta e qual a participação dos elementos químicos neste processo. Isto pode ajudar na avaliação do estado nutricional da planta e as suas implicações nas características agronômicas da cultura.

Normalmente inclui nesta discussão apenas treze nutrientes essenciais “minerais” porém existe mais três nutrientes que merece ser discutidos que são os ditos macronutrientes orgânicos”, isto é C, H e O, os quais constituem maior parte do peso da planta, que na natureza encontra-se em abundância. Carbono (C) – componente básico da molécula dos carboidratos, lipídeos, proteinas, pigmentos, hormônios, ácidos nucléicos; vem da atmosfera como CO₂. Oxigênio (O) – ocorre nos mesmos compostos mencionados, vem do ar e da água; Hidrogênio (H) – está praticamente em todos os compostos mencionados, sendo o principal agente redutor, começando da fotossíntese (redução do CO₂ e H₂O) até a fixação do N₂ (a NH₃ ou semelhante) vem da água.

Os elementos macro e micronutrientes, exercem funções específicas na vida da planta, e estas podem ser classificadas em: (a) estrutural – o elemento faz parte da molécula de um ou mais compostos orgânicos, (b) constituinte de enzima – os elementos fazem parte do grupo prostético de enzimas (c) ativador enzimático – sem fazer parte do grupo prostético o elemento, dissociável da fração protéica da enzima, é necessário à atividade da mesma.

Nitrogênio
Além de ser constituinte dos aminoácidos livres e protéicos, o nitrogênio está presente em outros compostos nitrogenados importantes, como as bases nitrogenadas (purinas e pirimidinas), os ácidos nucleicos (DNA e RNA), que perfazem cerca de 10% do total do nitrogênio na planta. Outras formas amino solúveis chegam a compor 5% do N das plantas. A fração presente como NH^-3 e NH⁺⁴ geralmente representa baixa porcentagem (CONN & STUMPF, 1975; MENGEL & KIRKBY, 1987).

Nas folhas o nitrogênio está nos cloroplastos como constituinte da molécula de clorofila, onde cada átomo de Mg está ligado a quatro átomos de nitrogênio e também participa da síntese de vitaminas, hormônios, coezima, alcalóides, hexosaminas e outros compostos.

O nitrogênio é um nutriente que está relacionado aos mais importantes processos fisiológicos que ocorrem nas plantas, tais como fotossíntese, respiração desenvolvimento e atividade das raízes, absorção iônica de outros nutrientes, crescimento, diferenciação celular e genética.

Fósforo
Parece que a única função do fosfato no metabolismo é a formação de ligações, pirofosfato, as quais permitem a transferência de energia.

O fósforo da fitina presente nas sementes é visto como um fósforo de reserva. Durante a germinação, o fósforo da fitina é mobilizado e convertido em outras formas de fosfato, necessárias para o metabolismo das plantas jovens (MENGEL & KIRKBY, 1987).

O fosfato nucléico está presente no núcleo das células, os açúcares fosfatados dominam no citoplasma, fosfolipídios dominam nos cloroplastos e fosfatos inorgânicos dominam no vacúolos (BIELESKI & FERGUSON, 1983). O fosfato vacuolar é considerado como uma reserva, suprindo o citoplasma com fosfato quando necessário. Dessa forma, o nível de fosfato no citoplasma é mantido na ordem de 5 a 6 mM . Baixas concentrações de fosfato inorgânico reduzem o crescimento, e numa concentração de 0,3 mM ou menos, o crescimento é completamente inibido (REBEILLE et al., 1984). O fosfato inorgânico no citoplasma tem uma função regulatória, por influenciar a atividade de várias enzimas, como por exemplo, a fosfofrutoquinase. A concentração de fosfatos inorgânicos nos cloroplastos e mitocondria é comparativamente alta e da ordem de 10 mM (BIELESKI & FERGUSON, 1983).

Potássio
O potássio está envolvido no crescimento meristemático (JACOBY et al., 1973). Fitohormônios que estão envolvidos no crescimento de tecidos meristemáticos são postos em ação pelo potássio.

O potássio também é importante para a manutenção da quantidade de água nas plantas. A absorção de água pela célula e pelos tecidos é frequentemente conseqüência da absorção ativa do potássio (LAUCHLI & ARNEKE, 1978).

O mecanismo de abertura e fechamento dos estômatos depende inteiramente do fluxo de potássio sobre a taxa de assimilação de CO₂, não por uma influência direta nos fotossistemas I ou II, mas sim por promover a síntese da enzima ribulose bifosfato carboxilase (RUBISCO). O potássio não promove somente a translocação de fotossintetatos recém-produzidos, mas também tem um efeito benéfico na mobilização de material estocado (KOCH & MENGEL, 1977).

A principal função do potássio em bioquímica é seu efeito na ativação de vários sistemas enzimáticos (EVANS & SORGER, 1966).

Cálcio
Uma das principais funções do cálcio é a na estrutura da planta, como integrante da parede celular, e sua falta afeta particularmente os pontos de crescimento da raiz, sendo também indispensável para a germinação do grão de pólen e crescimento do tubo polínico. Deve-se ao Ca a movimentação das graxas nas plantas.

Na literatura tem sido vinculado a substituição do sódio pelo potássio em diversas plantas.

No algodão ocorre a parcial substituição do Na por Ca para o desenvolvimento imposto pela raiz. Tem atribuído que o Na vem a superar o prejuízo do transporte do carboidrato associada a deficiência do cálcio ( ASHER, 1991).

Magnésio
Entre as principais funções do magnésio nas plantas destaca-se a sua participação na clorofila, na qual o Mg corresponde a 2,7 % do peso molecular; o Mg é também ativador de um grande número de enzimas.

COURY et al 1953 diagnosticou como carência de magnésio a doença fisiológica conhecida por vermelhão do algodoeiro, a qual se caracteriza pela coloração vermelho púrpura que se estabelece entre as nervuras das folhas mais velhas, as folhas deficientes e as maçãs caem com facilidade.

Enxofre
O enxofre faz parte da molécula de vários compostos orgânicos (DUKE & REISENAUER, 1986; MARSCHNER, 1986; MENGEL & KIRKBY, 1987) como:- ferrodoxinas- proteínas de baixo peso molecular contendo alta proporção de unidades de cisteína e adicionalmente iguais números de átomos de ferro e enxofre ; serve nas reações de oxiredução da fotossíntese, na redução de NO3 e do SO4 e sendo que o aminoácido cisteína pode se converter no aminoácido metionina e no dipeptídeo cistina e esses aminoácidos entram na composição das proteínas, está é a maior fração do enxofre nas plantas.

Cerca de 70% do total do enxofre protéico das folhas encontra-se nos cloroplasto e nas sementes é encontrado nas suas películas externas (PASSOS, 1977).

Boro
A função fisiológica do boro difere da dos outros micronutrientes, pois este ânion não foi identificado em qualquer composto ou enzima específica. As principais funções são atribuídas ao boro são: metabolismo de carboidratos e transporte de açúcares através das membranas; síntese de ácidos nucléicos (DNA e RNA) e de fitohormônios; formação de paredes celulares; divisão celular.

Apesar da concordância de que é essencial para às plantas, ainda não foi estabelecidas uma função bioquímica para o boro, a hipótese mais aceita é a de GAUCH & DUGGER JÚNIOR (1953), para os quais a função deste elemento é a de facilitar o transporte de açúcares através das membranas.

Na procura de outras funções para o boro, aspectos do metabolismo têm sido considerados, os quais incluem : metabolismo de ácidos nucléicos, biossíntese de carboidratos, fotossíntese, metabolismo de proteínas e, recentemente, a função de estabilidade da membrana celular (DUGGER JÚNIOR 1983, PILBEAM & KIRKBY, 1983).

Uma das mais rápidas respostas à deficiência de boro é a inibição ou paralização do crescimento dos tecidos meristemáticos da parte aérea e das raízes, considera-se que é necessário um contínuo suprimento de B para a manuntenção da atividade meristemática. A razão para esta exigência em B não é conhecida, mais tem sido mostrado que ele é necessário para a síntese de bases nitrogenadas como a uracila (ALBERT, 1968) a qual é componente essencial do RNA e, se ausente, afetará a síntese de proteínas.

O envolvimento do B na síntese de RNA foi demontrado mais recentemente por ROBERTSON & LONGMAN (1974) usando P32 . Os autores mostraram que a deficiência de B reduzia a taxa de incorporação de fósforo nos nucleotídeos.

O B permeabiliza as paredes celulares, facilitando a absorção de nutrientes e aumenta a resistência da planta à seca (PASSOS, 1977).

A base fisiológica da deficiência de B nas plantas tem sido ligada à concentração de ascorbato (vitamina C) nos ápices da raiz, o que resulta em taxas extremamente lentas de crescimento. Observou-se um acúmulo de Fe e Cu na raiz nas plantas deficiêntes em B, suspeitando que o Fe+3 possa reagir com o P e formar um tipo de placa que inibe a eficiência de absorção da raiz (The FAR Letter, 1998, citado por MALAVOLTA, 1998).

Cloro
Em 1944, WARBURG descobriu que a reação de Hill em cloroplastos isolados necessitavam de cloreto. Desde então o envolvimento deste íon no desdobramento da molécula da água na fotossíntese II tem sido confirmado por vários autores (MARSCHNERS, 1986).

Evidências recentes de METTLER et al (1982) indica que ATP ase localizada no tonoplasto é estimulada especificamente pelo Cl-

Cobre
As principais funções do Cu são as seguintes : ocorre em compostos com funções não tão bem conhecidas como as das enzimas, mas de vital importância no metabolismo das plantas; participa de muitos processos fisiológicos como: fotossíntese, respiração, distribuição de carboidratos, redução e fixação de nitrogênio, metabolismo de proteínas e da parede celular; influência na permeabilidade dos vasos do xilema à água; controla a produção de DNA e de RNA e sua deficiência severa inibe a reprodução das plantas (reduz a produção de sementes e o pólen é estéril); está envolvido em mecanismos de resistência a doenças. A resistência de plantas à doenças fúngicas está relacionada com suprimento adequado de cobre. O Cu influe na uniformidade da florada e da frutificação e regula a umidade natural da planta, aumenta resistência à seca, é importante na formação de nós.

Ferro
As principais funções atribuídas ao ferro são: ocorre em proteínas dos grupos heme e não-heme e encontra-se principalmente nos cloroplastos; complexos orgânicos de ferro estão envolvidos no mecanismo de transferência de elétrons; Fe-proteínas do grupo não-heme estão envolvidas na redução de nitratos e de sulfatos; a formação de clorofila parece ser influenciada por esse elemento; está diretamente implicado no metabolismo de ácidos nucléicos; exerce funções catalíticas e estruturais.

Manganês
Todas as plantas tem uma necessidade específica de manganês e aparentemnte sua função mais importante está relacionada com os processos de oxi-redução. A função mais estudada do manganês em plantas refere-se à sua participação no desdobramento da molécula de água e na evolução do O2 no sistema fotossintético (equação de Hill), na fase luminosa, de forma que tem-se a transferência de elétrons para o fotossistema II (Cheniae & Martin, 1968). As plantas possuem uma proteína contendo manganês, a manganina. O Mn acelera a germinação e aumenta a resistência das plantas à seca, beneficiando o sistema radicular.

Molibdênio
Segundo ADRIANO (1986) as funções do molibdênio nos processos fisiológicos foram primeiramente estabelecidas por Bortels, em 1930, que mostrou que este elemento era necessário para Azotobacter na fixação do N₂ atmosférico. Também Bortels et al., citado por ADRIANO (1986) relataram que o molibdênio era necessário para a fixação simbiótica do N₂ pelas leguminosas, demonstrando que o molibdênio era essencial para o crescimento de plantas superiores.

A função mais importante do Mo nas plantas está associada com o metabolismo do nitrogênio. Esta função está relacionada à ativação enzimática, principalmente com as enzimas nitrogenases e redução do nitrato.

Zinco
A participação mais importante do zinco nos processos metabólicos das plantas é como componente de várias enzimas, tais como: desidrogenases, proteinases, peptidases e fosfohidrogenase. LINDSAY (1972) e PRICE et al. (1972) relataram que uma função básica do Zn está relacionada ao metabolismo de carboidratos e proteínas, de fosfatos e também na formação de auxinas, RNA e ribossomas. Existem evidências de que o Zn tem influência na permeabilidade de membranas e é estabilizador de componentes celulares.

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