OS VÍRUS

 

VÍRUS, VIRÓIDES, VIRUSÓIDES E PRÍONS

 

CARACTERÍSTICAS GERAIS

 

Vírus é uma palavra de origem latina que significa veneno. É utilizada para se referir a um grupo de agentes infecciosos microscópicos, com tamanho entre 20 e 300 nm, constituídos basicamente por ácidos nucléicos recobertos por uma capa proteica, podendo haver também um envoltório membranoso originário da célula alvo onde foi produzido.

 

A capa proteica que recobre o material genético é chamada capsídeo. Ao conjunto material genético mais capsídeo, dá-se o nome nucleocapsídeo. No que diz respeito ao seu material genético, o vírus pode ser de RNA ou DNA, de cadeia simples ou dupla (sendo que os RNAs de cadeia simples podem funcionar como mRNAs ou não, ou seja, podem ser traduzidos assim que entram nas células e são respectivamente denominados de RNA de cadeia positiva e de cadeia negativa).

Estrutura de um adenovírus, um vírus de DNA e sem envelope membranoso.

 

Estrutura de um influenzavirus, vírus de RNA e envelopado. O envelope deriva da membrana plasmática da célula infectada de onde a partícula viral brota.

 

Os vírus não apresentam organização celular, ou seja, são acelulares. Em decorrência disso, não apresentam metabolismo próprio e são considerados sistemas moleculares replicativos não vivos, ou pelo menos no limite do que é vivo e do que é inanimado e, também, parasitas intracelulares obrigatórios, pois dependem da maquinaria de replicação da célula que infectam para poderem ser produzidos. Existem vírus capazes de infectar organismos de todos os reinos de seres vivos: das bactérias aos animais.

 

Na imagem são mostrados um bacteriófago, vírus que infecta bactérias, e um vírus do mosaico do tabaco, que infecta plantas.

 

Uma boa analogia para se referir aos vírus e às células que eles infectam seria compará-los com um disco, tipo Blu-ray, e um computador. O disco, assim como um vírus, contém as informações, como o código para instalar um jogo, por exemplo, mas para que essas informações sejam lidas e executadas, é necessário o hardware e o software celulares, neste caso, do computador fazendo o papel de célula.

 

A REPLICAÇÃO VIRAL

 

Para que haja a produção e a montagem de novas partículas virais, a chamada replicação viral, o vírus deve invadir uma célula alvo em um processo denominado infecção. A replicação como um todo normalmente segue os passos a seguir:

 

1. Adesão: é o processo no qual o vírus se liga à célula alvo que irá infectar. Na superfície da célula alvo existem proteínas chamadas receptores, que se ligam às proteínas presentes na superfície do vírus (que podem ser chamadas de antireceptores ou ligantes).

 

2. Inserção: é a internalização da partícula viral e/ou do material genético viral na célula alvo.

 

3. Biossíntese: a partir dos ácidos nucléicos virais inicia-se a síntese de mais ácidos nucléicos e proteínas virais. Os genes dos vírus também atuam no sentido de alterar o metabolismo e os recursos celulares no sentido da síntese dos componentes virais.

 

4. Montagem: as moléculas constituintes dos vírus, as proteínas e os ácidos nucleicos, sintetizados pela célula infectada, interagem de maneira a montar as novas partículas virais. Pode haver a produção e a montagem de centenas de novos vírus para cada célula alvo infectada.

 

5. Liberação: as partículas virais montadas são liberadas pela célula. Pode ocorrer por exocitose ou pela lise (= rompimento) celular.

 

Esquema simplificado da replicação viral. Há muita variedade nos processos.

 

Dá-se o nome de vírions às partículas virais capazes de infectar uma célula alvo e direcioná-la a produzir novos vírus (basicamente, é o vírus completo). Às vezes utiliza-se o nome vírus para se referir apenas aos estágios intracelulares.

 

No caso de alguns vírus, como os que infectam as bactérias, os bacteriófagos, pode acontecer de o material genético viral se incorporar ao genoma da célula alvo e permanecer em estado latente. Nesse caso, ele passa a ser chamado provírus. Para esses vírus o ciclo de replicação pode seguir dois caminhos:

 

1. Ciclo lítico (de lise): não ocorre a integração do material genético do vírus no genoma da bactéria. Há a produção e a montagem de novas partículas virais, que vão promover a lise da bactéria quando os vírus forem liberados.

 

2. Ciclo lisogênico: nesse caso o material genético do vírus é integrado ao genoma da bactéria e lá permanece latente, até o momento em que algum estressor promova a sua liberação do cromossomo bacteriano, iniciando um ciclo lítico.

 

Ciclo lítico e lisogênico em bacteriófagos. Eventos de estresse ambiental podem desencadear o início de um ciclo lítico: como a bactéria passar por carência nutricional ou entrar em contato com substâncias tóxicas.

 

DOENÇAS VIRAIS

 

Os vírus causam doenças, pois, para a célula alvo, o resultado da infecção geralmente é a morte, podendo ser causada pela própria ação viral, como no momento da fase de liberação (lise), ou pelo reconhecimento e destruição pelo sistema imunológico. Se um tecido ou órgão perde suas células, perde sua função. Além desse mecanismo, os vírus também podem originar cânceres, pois como vimos, são capazes de integrar seu material genético no genoma da célula alvo transformando-a em uma célula tumoral, pois esse material genético viral pode se inserir no meio de um gene que controla a progressão do ciclo celular.

 

A transmissão de doenças virais pode se dar de diversas formas, como através de:

 

Secreções. Ex: saliva, vírus da raiva (Lyssavirus).

Fluídos corporais, como o esperma e o sangue. Ex: HIV (o vírus da AIDS).

Gotículas em suspensão no ar. Ex: gripe (Influenzavirus), Hantavírus e Coronavirus.

Vetores animais, como os arbovírus (arthropod borne vírus – Vírus “originados” de artrópodes). Ex: vírus da febre amarela e da dengue (Flavivirus, vetor: mosquito Aedes aegypti).

Toque. Ex: vírus da herpes simples labial (HSV-1).

 

Alguns vírus têm a capacidade de infectar tanto as células humanas quanto as de outros animais. Sendo assim, pode-se adquirir doenças virais caso se tenha contato com animais contaminados. Estas doenças são chamadas de zoonoses virais. Como exemplos têm-se o vírus da raiva, que pode ser transmitido pela saliva de cães e morcegos infectados.

 

Formas pelas quais os morcegos podem transmitir vírus para os humanos. Quando os morcegos emitem os gritos da ecolocalização, expelem saliva que pode estar contaminada com os vírus.

 

Chamam-se reservatórios naturais, os animais (e até mesmo a nossa própria espécie) portadores dos vírus, que podem ou não apresentar as doenças. Por exemplo, os cães são reservatórios naturais do vírus da raiva. De forma geral, a destruição de ambientes naturais e a expansão populacional humana, fatores causadores de desequilíbrios ecológicos, acabam por promover a exposição da espécie humana a novos tipos de vírus “armazenados” em espécies consideradas como reservatórios naturais, as quais nós normalmente não tínhamos contato. É o caso das viroses emergentes, como as epidemias de SARS, MERS e COVID19, todas geradas por coronavírus.

 

De forma geral, as melhores formas de se lidar com as doenças virais são:

 

Prevenção, que é adotar práticas que permitam ao indivíduo não ser infectado pelo vírus. Como por exemplo, evitar o contato com animais considerados reservatórios naturais do vírus, contato sexual desprotegido com pessoas infectadas por vírus causadores de infecções sexualmente transmissíveis ou usar máscaras em lugares onde há aglomerações, de maneira a evitar inalar gotículas ou aerossóis contendo partículas virais capazes de infectar o aparelho respiratório como os influenza e os coronavírus.

 

Vacinação, para que, caso seja infectado pelo vírus, não desenvolva a doença ou pelo menos não desenvolva os sintomas graves da doença.

 

Tratamento com drogas antivirais, no caso de ter sido infectado e apresentar os sintomas da doença. Estas drogas objetivam impedir etapas específicas do ciclo de replicação dos vírus. Não é possível tratar as viroses com o uso de antibióticos, visto que não possuem organização celular.

 

A tabela a seguir mostra algumas doenças importantes causadas por vírus:

 

Doença	Transmissão	Prevenção	Manifestações
Gripe Influenzavirus	Gotículas em suspensão no ar.	Evitar o contato com os doentes; Vacinação.	Febre, coriza, tosse e obstrução nasal
Rubéola	Gotículas em suspensão no ar; Pode ser transmitida via transplacentária.	Evitar o contato com os doentes; Vacinação.	Febre, linfonodos inchados, manchas avermelhadas na pele, dores nos músculos e articulações, e malformações congênitas.
Varíola	Contato direto; Gotículas em suspensão no ar.	Evitar o contato com os doentes; Vacinação.	Lesões cutâneas, febre e hemorragias.
Poliomielite	Secreções respiratórias; Via fecal-oral.	Saneamento básico, isolamento dos doentes; Vacinação.	Febre, diarreia, fraqueza muscular e paralisia (pois o vírus pode atingir o sistema nervoso central).
Raiva	Secreções (mordidas de animais contaminados).	Vacinação humana e dos animais; Eliminação de animais contaminados.	Cefaleia, mal-estar, convulsões e dificuldade para engolir e respirar.
Hepatite A	Água ou alimentos com resíduos de fezes contaminadas, contato direto.	Evitar o contato com os doentes; Saneamento básico; Vacinação.	Icterícia, febre, dor abdominal, urina escura e fezes claras.
Dengue	Picada do mosquito vetor Aedes aegypti	Eliminar os mosquitos vetores.	Febre, dor muscular, hemorragias e cefaleia.
Febre amarela	Picada do mosquito vetor Aedes aegypti	Eliminar o mosquito; Vacinação.	Febre, icterícia, dor muscular, vômitos, diarreia, hemorragia e insuficiência renal.
SARS/COVID19 Coronavirus	Inalação de gotículas contendo os vírus (via preferencial) ou tocar uma superfície recentemente contaminada e levar as mãos aos olhos ou ao nariz.	Evitar o contato com os doentes; evitar aglomerações; evitar tocar o rosto; vacinação.	Febre, dores de cabeça, tosse, dificuldades para respirar e cansaço físico.

 

Vejamos um pouco mais sobre algumas doenças virais de maior interesse:

 

O HIV e a AIDS:

 

O HIV, vírus da imunodeficiência humana, é o agente causador da AIDS, síndrome da imunodeficiência adquirida, doença que aflige cerca de 433 mil indivíduos no Brasil, e aproximadamente 40 milhões de pessoas no mundo. O vírus é transmitido a partir de fluidos corporais contaminados, como o sangue e o esperma, e sua célula alvo principal são os linfócitos T CD4⁺ (ou T helpers, ou T auxiliares), células responsáveis por organizar a resposta imune do organismo. A imunodeficiência é resultante da destruição e/ou da parada do funcionamento adequado dessas células, então o organismo não consegue mais combater agentes que normalmente não seriam capazes de causar doenças, nesses casos, chamados de agentes oportunistas.

 

O vírion apresenta um envelope membranoso envolvendo o capsídio, que por sua vez envolve duas moléculas de RNA de cadeia simples e duas enzimas responsáveis por processos importantes durante o ciclo de replicação viral:

 

Transcriptase reversa: enzima que catalisa a síntese de DNA a partir do RNA viral (sintetiza uma cadeia simples, ao mesmo tempo em que degrada o RNA viral, e depois produz uma cadeia de DNA complementar à que já havia sido sintetizada). O fato de apresentar uma etapa de transcrição reversa em seu ciclo de replicação caracteriza o HIV como um retrovírus.

 

Integrase: catalisa a reação de integração do DNA viral no DNA cromossomal da célula hospedeira.

 

Protease: cliva os polipeptídeos precursores gerados após a tradução dos mRNA virais nas proteínas virais.

 

Estrutura do HIV, vírus causador da AIDS. Trata-se de um vírus envelopado cujo material genético consiste de duas moléculas de RNA. No capsídeo, além das moléculas de RNA, encontram-se também três proteínas importantes no processo de replicação viral, a transcriptase reversa (uma DNA polimerase RNA-dependente), a integrase e a protease. A proteína de superfície viral, que se liga ao receptor celular, é a gp120.

 

Basicamente, o ciclo de replicação se dá da seguinte forma:

 

Adesão do HIV ao linfócito T CD4⁺. CD4 é o nome do receptor do linfócito, a proteína de superfície do HIV se chama GP120 (glicoproteína 120).

 

1. Fusão do envelope viral à membrana celular.

2. Inserção do capsídeo no citoplasma, onde é desintegrado e libera os RNA virais e as enzimas transcriptase reversa e integrase.

3. Síntese de DNA viral por transcrição reversa. O DNA viral e a integrase penetram no núcleo da célula, e lá o DNA viral é integrado ao DNA cromossomal da célula.

4. Biossíntese de RNA viral, via transcrição, e de proteínas virais.

5. Montagem dos nucleocapsídios contendo as enzimas transcriptase reversa e integrase.

6. Liberação das partículas virais via brotamento a partir da membrana plasmática.

 

Replicação do HIV. O ciclo inicia com a ligação do virus à célula alvo e a entrada da partícula viral. O capsídeo desintegra e a enzima transcriptase reversa, transportada pelo vírus, sintetiza DNA viral, tendo como molde as moléculas de RNA viral. Esse DNA viral é transportado para o núcleo e integrado, graças à ação de uma integrase viral, ao DNA cromossomal do linfócito. Os genes virais são então transcritos normalmente, pela maquinaria da célula infectada e são produzidos RNAs virais. Alguns deles se tornam o genoma das partículas virais que serão produzidas e outros são traduzidos em proteínas virais (essa síntese proteica também ocorre normalmente, com o uso da maquinaria celular). Enfim, os componentes virais interagem e as partículas virais montadas brotam. Fonte: NIAID.

 

Em geral, os sintomas da infecção pelo HIV são a imunodeficiência (caracterizada pelas infecções oportunistas), febre, sudorese noturna, perda de apetite, perda de peso, cansaço e diarreia. É comum que os acometidos apresentem um tipo de tumor de pele chamado sarcoma de kaposi.

 

A AIDS é o estágio mais avançado da infecção pelo HIV, em que o número de linfócitos T CD4⁺ cai para 200 por mm³ de sangue. A infecção é caracterizada por três fases, e pode durar vários anos:

 

Fase aguda assintomática: É o início. Os números de linfócitos T CD4⁺ no sangue estão elevados, e o número de vírus aumenta e decresce rápida e bruscamente. Decresce pois os vírus entram em estado latente.

 

Fase crônica assintomática: O número de linfócitos T CD4⁺ decresce ao longo dos anos, ao passo que o número de vírus aumenta. Essa é a fase mais longa.

 

Fase aguda sintomática: É a AIDS propriamente dita. O número de partículas virais no sangue está bastante elevado, enquanto o número de linfócitos T CD4⁺ cai para 200 por mm³ de sangue.

 

Evolução da infecção pelo HIV. No gráfico de cima é mostrado o aumento de variação nos genomas das partículas virais que circulam no indivíduo infectado e os nomes das variantes dominantes. No gráfico de baixo, a linha vermelha mostra a evolução da carga viral e a azul, as quantidades de linfócitos T CD4⁺ ao longo do tempo. De acordo com https://www.mdpi.com/1999-4915/4/10/1984/htm.

 

A AIDS é uma doença ainda sem cura e uma das principais causas disso é o fato de que o vírus HIV apresenta muita variabilidade por sofrer muitas mutações em seu material genético. A prevenção se dá principalmente com o uso de preservativos durante as relações sexuais ou abster-se delas. Além disso é importante testar adequadamente o sangue utilizado nas transfusões. O tratamento pode ser feito com o uso de drogas antivirais (como por exemplo, inibidores de transcriptase reversa, como o AZT – zidovudine), que no caso da AIDS, infelizmente, devido ao uso repetitivo, tendem a selecionar as formas resistentes do vírus. Sendo assim, a melhor opção é o uso de um coquetel de drogas antivirais. Todavia, também se sabe que o uso dos coquetéis pode promover o surgimento de efeitos colaterais, como náuseas, inflamações e diminuição dos números de eritrócitos e leucócitos do sangue.

 

 

 

O SARSCov2 e a COVID19:

 

O SARSCoV2 é um coronavírus, um vírus de RNA e envelopado, transmitido primordialmente através de gotículas contendo partículas virais que viajam pelo ar e são inaladas. SARS é a abreviação de Severe Acute Respiratory Syndrome (síndrome respiratória aguda e grave) e Cov2, coronavírus 2, pois antes desse, em 2002/2003, já houve uma epidemia de SARS causada por outro coronavírus ao qual esse se assemelha. Também houve outra epidemia relevante em 2012/2013 causada por outro coronavírus, cuja síndrome foi chamada de MERS (middle east respiratory syndrome).

 

Estrutura do SARSCov2, causador da COVID19. Imagem: The Economist.

 

A COVID19 é uma doença altamente contagiosa, especialmente quando as pessoas estão aglomeradas e ainda pior quando se encontram em ambientes com má ventilação natural ou fechados, como por exemplo, veículos de transporte público cheios e com as janelas fechadas, ou ambientes de trabalho com muitas pessoas e também mal ventilados. Nessas situações é mais fácil que as gotículas contendo partículas virais se espalhem e sejam inaladas pelas pessoas. Por isso as formas mais eficazes de prevenção são baseadas em evitar as aglomerações de pessoas, usar máscaras, lavar as mãos com água e sabão e evitar passar as mãos no rosto.

 

Local pouco ventilado e aglomerado, propício à contaminação por SARSCov2. Imagem: Wired.

 

O SARSCov2 se liga nas células alvo na proteína receptora chamada enzima conversora de angiotensina 2 – ACE-2 (angiotensin converting enzyme 2), componente do sistema renina-angiotensina e que age na regulação da pressão sanguínea. É uma proteína expressa em diversos tecidos e órgãos, como os pulmões, rins e vasos sanguíneos, logo, os vírus podem infectar diversos órgãos, inclusive, podendo causar até dano cerebral. É uma infecção sistêmica.

 

Dentre os principais sintomas da COVID19 podemos citar a febre, tosse seca, dores de garganta, fadiga e dificuldade para respirar. Além desses, ainda há outros, menos frequentes, como as diarreias e as lesões na pele. Caso apresente dificuldades para respirar, junto com a febre e a tosse, é recomendado procurar atendimento médico. ~80 % dos acometidos se recuperam sem precisar de cuidados hospitalares e a taxa de letalidade é estimada em aproximadamente 0,5-1,0 %.  Apesar de a taxa de letalidade ser baixa, os números de óbitos são altos, pois a doença é muito contagiosa (quanto maior o número de infectados, maior o número de óbitos). Há também alguns fatores que predispõem o indivíduo acometido ao óbito, como a idade avançada, obesidade, doenças cardíacas, problemas pulmonares e diabetes.

 

Imagem: Revista Pesquisa Fapesp.

https://www.uol.com.br/vivabem/noticias/redacao/2020/10/05/o-enigma-da-letalidade.htm

 

Dentre as causas de letalidade estão a destruição da parede dos alvéolos pulmonares com a consequente entrada de muco, que prejudica as trocas gasosas, e a formação de coágulos nos vasos sanguíneos, que dificulta o transporte de nutrientes e gases respiratórios. Ambos resultados de reações inflamatórias.

 

 

No tocante ao tratamento, ainda não existe medicamento com ação antiviral comprovadamente eficaz. O que se faz é gerenciar os sintomas da infecção. Por exemplo, administrar medicamentos como o paracetamol para aliviar as febres e as dores e, talvez, anticoagulantes para lidar com os coágulos.

 

Há vacinas disponíveis para prevenir a COVID19 e as suas formas graves e essa, associada às formas de prevenção, parece ser a melhor alternativa para combater essa doença.

 

OUTROS PARASITAS ACELULARES

 

VIRÓIDES: Moléculas de RNA de cadeia simples e circulares que infectam células de plantas. Não produzem proteínas.

 

Estrutura do viroide PSTV (potato spindle tuber viroid). Imagem: wikipedia.

 

VIRUSÓIDES: Praticamente iguais aos viróides, exceto pelo fato de que só se multiplicam se a célula estiver sendo infectada simultaneamente por determinados tipos de vírus.

 

PRÍONS: Proteinaceous Infectious Particles – partículas proteicas infecciosas. Proteína outrora normal, mas cujo gene sofreu uma mutação e tornou-se um príon, capaz de transformar outras proteínas, as correspondentes normais dela, em príons. O problema com os príons é que estas proteínas não sofrem digestão no aparelho digestório, e penetram intactas na circulação sanguínea. A partir daí começam a se acumular nos neurônios, transformando proteínas normais em príons e causando a morte destas células. Os príons são os responsáveis pelas doenças chamadas encefalopatias espongiformes, dentre as quais, a mais comum é a doença da vaca louca.

 

 

Esquerda: representação tridimensional de uma proteína no estado de príon. Direita: proteína normal.

Imagem: http://www.invivo.fiocruz.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=1441&sid=9

 

Referências:

 

Livros de biologia do ensino médio da Sônia Lopes e Amabis, várias entradas sobre o assunto na Wikipedia, Britannica e nos links das imagens.

 

REINO PLANTAE

 

REINO PLANTAE – DIVERSIDADE E CARACTERÍSTICAS GERAIS.

 

O Reino Plantae é constituído pelas plantas, dos pequenos musgos às grandes sequoias. Acredita-se que sua origem foi a partir das algas verdes (Reino Protoctista, Filo Chlorophyta), pois também possuem cloroplastos com clorofilas a e b, e parede celular constituída de celulose.

 

Filogenia das plantas, mostrando a sua origem. Imagem: Pinterest.

 

Características gerais das plantas:

 

Pluricelulares.

Autótrofos fotossintetizantes (existem exceções, como o cipó-chumbo, planta parasita).

 

Cipó chumbo, planta amarela que parasita outras. Imagem: Pinterest.

 

Com exceção das briófitas, possuem tecidos diferenciados, como por exemplo, o xilema e o floema, condutores de seiva.

Possuem um embrião multicelular que se desenvolve sobre e às custas da planta mãe. Essa é uma das apomorfias (novidades evolutivas) do grupo, as algas verdes não possuem este tipo de embrião, portanto não são plantas. Também devido a esta característica, as plantas podem ser chamadas de embriófitas. 

Possuem células contendo plastídios, como o amiloplasto (armazena amido) e o cloroplasto (responsável pela fotossíntese), um grande vacúolo e parede celular constituída de celulose.

 

Acredita-se que as plantas tenham sido os primeiros organismos a colonizar o ambiente terrestre tornando-o propício para a posterior colonização por parte dos animais. Todavia, para tal foi necessário que houvesse o surgimento de uma série de adaptações morfológicas (que as algas não têm):

 

Um sistema de absorção de água do solo, e condução de soluções aquosas (seiva).

Tecidos capazes de impermeabilizar a superfície do organismo, a fim de evitar a perda de água, e tecidos rígidos de sustentação do corpo (pois o ar é pouco denso).

Mecanismos de trocas gasosas, a fim de facilitar o processo de fotossíntese.

 

De forma geral, as plantas apresentam um ciclo de vida onde ocorre alternância de gerações caracterizado pela presença de organismos adultos haplóides (n) e diplóides (2n). Além da reprodução gamética (sexuada), pode também haver reprodução agamética (assexuada) via fragmentação, em que pedaços de um organismo podem originar um novo indivíduo idêntico. Basicamente, a ciclo de vida pode ser resumido da seguinte forma:

A planta adulta diplóide (2n), o esporófito (planta que produz esporos), produz esporos (haploides – n) por meiose, em uma estrutura chamada esporângio. 

O esporo (n) é disseminado, germina em um local apropriado e origina o indivíduo adulto haplóide (n), o gametófito (planta que produz gametas).

O gametófito produz gametas em estruturas chamadas gametângios: Os anterídios produzem os gametas masculinos, que podem ser os anterozoides ou as células espermáticas, dependendo do grupo de plantas. Os arquegônios produzem os gametas femininos, chamados oosferas. 

Na fecundação ocorre a união dos gametas (n), formando um zigoto (2n).

O zigoto se desenvolve em um novo esporófito.

 

Imagem mostrando um esquema geral sobre o ciclo de vida com alternância de gerações das plantas.

 

Ao longo do tempo, a tendência evolutiva neste Reino foi a redução progressiva da fase gametofítica em detrimento da esporofítica, ou seja, a planta adulta diploide, esporófito, domina, no sentido de ser a planta maior, que vemos normalmente. Veremos ao todo quatro grupos de plantas, as briófitas, pteridófitas, gimnospermas e angiospermas. As características mais básicas e gerais destes grupos estão listadas na tabela a seguir:

 

 

Grupo	Geração Dominante	Vasos Condutores*	Estruturas Reprodutoras**	Possuem Semente?	Fruto
Briófitas	Gametofítica	Avasculares	Criptógamas	Não	Não
Pteridófitas	Esporofítica	Vasculares	Criptógamas	Não	Não
Gimnospermas	Esporofítica	Vasculares	Fanerógamas	Sim	Não
Angiospermas	Esporofítica	Vasculares	Fanerógamas	Sim	Sim

*Estamos nos referindo especificamente ao xilema e floema, alguns musgos também apresentam um tecido condutor de seiva, o hadrome, constituído por dois tipos de células, os leptóides, que fazem o papel de floema e os hidróides, que fazem o papel de xilema.

**Criptógamas: Estruturas reprodutoras pouco evidentes / Fanerógamas: Estruturas reprodutoras bem visíveis (flores e pinhas).

 

Vejamos a seguir os grupos de plantas.

 

BRIÓFITAS:

 

Amostra de diversidade das briófitas. Musgo, hepática, hepática e antócero. Imagem: Botany 317.

 

Briófitas (grego: bryon-musgo, phyton-planta) são plantas criptógamas, ou seja, as estruturas reprodutoras são pouco evidentes. São avasculares, não possuem vasos condutores de seiva, o transporte de substâncias se dá por difusão entre as células e é um processo lento, o que limita seu tamanho (as briófitas são plantas de porte pequeno). As briófitas mais conhecidas são os musgos, as hepáticas e os antóceros.

 

Seu ciclo de vida apresenta nítida alternância de gerações, onde a geração gametofítica (n) é dominante em relação à geração esporofítica (2n). O gametófito é o vegetal duradouro e fotossintetizante. Os musgos que você vê são os gametófitos, possuidores de anterídios e arquegônios. Cada anterídio produz vários anterozóides que, na presença de água, nadam até o arquegônio para fecundar a oosfera (cada arquegônio produz uma oosfera), e originar um zigoto (2n). A presença de água é fundamental para que ocorra a fecundação, pois promove o rompimento da parede dos anterídios e permite que os anterozóides, flagelados, nadem até a oosfera, guiados por substâncias químicas dissolvidas na água. Haja vista a necessidade de água para que ocorra a fecundação, as briófitas são geralmente encontradas em ambientes terrestres úmidos e sombreados.

 

Estrutura de um musgo, um bom representante das briófitas. O esporófito se desenvolve sobre o gametófito e nem sempre pode ser visto. Imagem: clutchprep.com.

 

O zigoto se desenvolve num esporófito (2n), que cresce sobre o gametófito (n) e é dependente dele (total ou parcialmente). No ápice do esporófito encontra-se um esporângio, chamado cápsula, que é o local de produção dos esporos (n), todos iguais (essas plantas são isosporadas). A cápsula pode conter restos do arquegônio, que conferem proteção (caliptra). Ao germinar, o esporo pode se desenvolver e originar diretamente o gametófito, ou no caso dos musgos, pode inicialmente originar uma estrutura filamentosa chamada protonema, que pode dar origem a vários gametófitos, a partir de gemas (reprodução agamética via fragmentação). Além de produzirem os anterídios e arquegônios, no caso das hepáticas, os gametófitos podem também produzir estruturas denominadas conceptáculos, estes produzem gemas (propágulos), que também podem originar outros indivíduos.

 

Ciclo de vida de um musgo.

 

As briófitas são classificadas em três Filos:

 

Bryophyta: os musgos, com gametófito organizado em rizóides, caulóide e filóides.

Hepatophyta: as hepáticas, com gametófito prostrado, onde não ocorre a diferenciação entre filóides e caulóides.

Anthocerophyta: os antóceros (raros).

 

Importância das Briófitas:

 

As briófitas são organismos pioneiros em uma sucessão ecológica, podem se desenvolver em rochas e os produtos resultantes de sua atividade biológica modificam este substrato de forma a permitir que outras espécies também possam se desenvolver nele. Dependendo do ambiente, a quantidade de carbono que estas plantas absorvem pode influenciar grandemente o ciclo biogeoquímico deste elemento. São também plantas bastante sensíveis à poluição atmosférica, sendo assim podem ser indicadoras de áreas muito poluídas, quando nestes locais a quantidade de briófitas é bastante reduzida. Musgos do gênero Sphagnum, os musgos de turfeira, são importantes na agricultura, pois auxiliam na retenção de água pelo solo, além de melhorarem sua textura. A turfa é composta de depósitos destes musgos e plantas associadas. Pode ser comprimida, seca e queimada como combustível. Além disso, a fumaça proveniente de sua queima influencia o sabor de uísques escoceses.

 

PTERIDÓFITAS

 

Uma samambaia qualquer, um bom representante das pteridófitas. Imagem de autoria desconhecida.

 

As pteridófitas, assim como as briófitas, são plantas criptógamas. Foram as primeiras plantas vasculares, ou seja, a apresentam vasos condutores de seiva (xilema e floema), sendo que isto proporciona a elas reporem as perdas de água de forma mais eficaz, e atingirem maiores comprimentos, inclusive podendo apresentar porte arbóreo, como a samambaiaçu. Apresentam raízes, caules e folhas verdadeiros. As pteridófitas mais comuns são as samambaias, avencas, cavalinhas e selaginelas.

 

Apresentam ciclo de vida com alternância de gerações, sendo que neste caso (e nos grupos de plantas seguintes) a geração esporofítica (2n) é dominante em relação a gametofítica (n). O esporófito é autótrofo e possui esporângios, as estruturas produtoras de esporos (n).

 

O ciclo de vida de uma samambaia.

 

O gametófito, também chamado prótalo, é autótrofo, apresenta estrutura laminar, e tamanho reduzido (~1 cm). Produz em sua face inferior os gametângios: os arquegônios e os anterídios. Cada arquegônio produz uma oosfera (n), enquanto cada anterídio produz vários anterozoides (n), que podem fecundar a oosfera e originar o zigoto (2n). As pteridófitas, assim como as briófitas também necessitam de água para que ocorra a fecundação, e devido a este fato, também são geralmente encontradas em ambientes úmidos e sombreados. Algumas são aquáticas (gêneros Salvinia e Azolia), mas não existem representantes marinhos. O zigoto se desenvolve e origina o esporófito. Este depende do gametófito apenas no início de seu desenvolvimento, em que se encontra associado a ele.

 

As pteridófitas são classificadas em 4 Filos:

 

Pterophyta: Samambaias e Avencas.

Psilotophyta: Psilotum.

Lycophyta: Licopódios e Selaginelas.

Sphenophyta: Cavalinhas.

 

Também se pode dividir as pteridófitas em dois grupos, no que diz respeito aos esporos:

 

Isosporadas (ex: samambaias), que assim como as briófitas só produzem um tipo de esporo, que se desenvolve em um gametófito monoico;

Heterosporadas (ex: selaginelas), que produzem micrósporos (masculinos) e megásporos ou macrósporos (femininos).

 

Os microsporângios produzem numerosos micrósporos, que ao se desenvolverem irão originar gametófitos masculinos, enquanto os megasporângios produzem 4 grandes esporos que irão se desenvolver em gametófitos femininos. A Selaginela é uma pteridófita heterosporada, e é interessante notar que, como os gametófitos desenvolvem-se no interior das paredes dos esporos e o embrião é nutrido por reservas nutritivas provenientes do megagametófito, acredita-se que este conjunto seja o precursor evolutivo das sementes.

 

Importância das Pteridófitas:

 

São amplamente utilizadas como plantas ornamentais, sendo que inclusive, o caule da samambaiaçu serve para se fazer xaxim. Os atuais depósitos de carvão mineral (hulha), um importante combustível, foram formados a partir da fossilização de pteridófitas de porte arbóreo, de aproximadamente 375-290 milhões de anos atrás. Algumas podem ser utilizadas na fabricação de alimentos e medicamentos.

 

GIMNOSPERMAS:

 

Os pinheiros são as plantas mais conhecidas dentre as gimnospermas.

 

As gimnospermas são plantas de porte arbóreo, climas temperados, e vasculares (ou traqueófitas) pois apresentam vasos condutores de seiva. Ao contrário das briófitas e pteridófitas (criptógamas), formam estróbilos ou pinhas, as estruturas reprodutoras que abrigam os esporângios (são as “flores” das gimnospermas), sendo então classificadas como fanerógamas, por terem as estruturas reprodutoras evidentes. Estas plantas possuem sementes, todavia, não formam frutos: gimnosperma significa semente nua (mas têm casca). Dentre as gimnospermas mais conhecidas estão os pinheiros, o pinheiro-do-paraná (Araucaria angustifólia), e as sequoias, que estão dentre as maiores árvores conhecidas atualmente. Além disso, uma gimnosperma apelidada de Matusalém provavelmente é o ser vivo mais velho do planeta, com aproximadamente 4800 anos de idade.

 

Seu ciclo de vida apresenta alternância de gerações pouco nítida, com o gametófito (n) bastante reduzido.

 

Ciclo de vida de um pinheiro.

 

Os estróbilos são unissexuados, sendo o masculino denominado microestróbilo (2n) e o feminino macroestróbilo (2n). São ambos formados por um eixo de onde partem folhas modificadas responsáveis pela formação dos microsporângios (2n) e macrosporângios (2n), chamadas folhas carpelares, os microesporófilos (2n) e macroesporófilos (2n).

 

Dentro dos microsporângios, as células mães de esporos produzem por meiose os micrósporos, estes por sua vez originam os grãos de pólen (n), que são os gametófitos masculinos (microprótalos) imaturos. Cada grão de pólen contém uma célula geradora, que será a responsável pela produção dos gametas masculinos, as células espermáticas, e uma célula do tubo (ou vegetativa), responsável pela formação do tubo polínico. A célula geradora seria algo como um gametângio masculino.

 

O óvulo é constituído pelo megasporângio (nucela) mais o tegumento que o recobre. Uma grande célula mãe de esporos localizada no megasporângio sofre meiose e origina 4 células (n), sendo que 3 degeneram e uma delas forma o megásporo (n), este por sua vez se desenvolve em gametófito feminino, o megagametófito, contendo arquegônios (gametângios femininos), que produzem os gametas femininos, as oosferas.

 

Denomina-se polinização o processo pelo qual os grãos de pólen são transportados até a abertura do óvulo (micrópila). Transportados pelo vento até a câmara polínica e em contato com os óvulos, os grãos de pólen germinam iniciando seu desenvolvimento em microgametófitos maduros com a formação do tubo polínico. A polinização mediada pelo vento se chama anemofilia.  Na medida em que o tubo polínico se desenvolve, a célula geradora se divide e origina dois núcleos espermáticos, sendo eles os gametas masculinos. Ao atingir o arquegônio, um dos gametas masculinos fecunda a oosfera e origina o zigoto (2n) (o outro degenera). Ao contrário das briófitas e pteridófitas, onde a fecundação ocorre por oogamia, processo em que anterozoides flagelados se deslocam em meio aquoso até a oosfera, a fecundação das gimnospermas geralmente se dá da forma descrita acima, a sifonogamia, em que os gametas masculinos atingem a oosfera a partir do crescimento do tubo polínico. Esta forma de fecundação não necessita da presença de água para ocorrer. Observação: as Cicadáceas e as Gincófitas ainda dependem da água para a fecundação.

 

O zigoto se desenvolve e origina o embrião, e o óvulo se desenvolve formando a semente, constituída pelo tegumento (2n) do óvulo, e pelo corpo do gametófito feminino (n) convertido em um tecido que armazena substâncias nutritivas. Graças a este tecido nutritivo, algumas sementes de gimnospermas (pinhões) são comestíveis.

 

As gimnospermas são classificadas mais comumente em 4 Filos:

 

Coniferophyta: pinheiros, sequóia, araucária.

Cycadophyta: cicas (ornamentais).

Gnetophyta: efedra.

Ginkgophyta: com somente uma espécie, a Ginkgo biloba.

 

Importância das gimnospermas:

 

Este grupo é importante para a indústria madeireira e da celulose (produção de papel), inclusive, a araucária é uma espécie em risco de extinção graças à exploração excessiva (a madeira da araucária é resistente às águas das chuvas).

A semente do pinheiro-do-paraná (araucária), o pinhão, é utilizada na alimentação humana e animal. A gnetácea Welwitschia mirabilis também tem sua semente utilizada como alimento no deserto de kalahari, na África.

Da Gnetophyta efedra extrai-se a substância denominada efedrina, um estimulante do Sistema Nervoso Central, e também é utilizada como descongestionante nasal no tratamento de pessoas asmáticas.

Como já mencionado, acredita-se que o chá das folhas da Ginkgo biloba atue no sentido de favorecer a irrigação cerebral e estimular a memória.

As gimnospermas também são utilizadas na ornamentação, neste caso, principalmente as cicas.

 

ANGIOSPERMAS:

 

Uma laranjeira (Citrus sinensis) com flores e frutos. Imagem: garden.eco

 

As angiospermas são as verdadeiras plantas superiores. São o grupo vegetal atual mais representativo e com a maior diversidade morfológica, variando de ervas a árvores, além de serem também o grupo com a maior distribuição geográfica e de ambientes, inclusive existem algumas espécies marinhas. São fanerógamas que além de produzirem flores, também produzem os frutos, que conferem proteção às sementes além de auxiliarem na sua dispersão (angios – urna, caixa).

 

Antes de se entrar em detalhes sobre o ciclo de vida destas plantas, deve-se inicialmente analisar a estrutura das flores e frutos.

 

A flor é constituída por uma haste que termina em um pedúnculo, este por sua vez, apresenta uma extremidade dilatada (receptáculo floral), que sustenta um conjunto de folhas especializadas com funções relacionadas à reprodução, os verticilos florais. Denomina-se verticilo floral um conjunto de folhas especializadas do mesmo tipo.

 

 

 

Estrutura básica de uma flor. Imagem modificada de: ScienceFacts.net.

 

Os elementos florais e o nome dos verticilos que eles constituem são listados a seguir:

 

Estames e Carpelos são os esporófilos, as folhas que abrigam os esporângios:

 

Estames: são microsporófilos formados pelo filete, uma haste que sustenta uma estrutura chamada antera, que por sua vez abriga microsporângios denominados sacos polínicos. A antera é unida ao filete por um tecido denominado conectivo. Ao conjunto de estames dá-se o nome de androceu.

Carpelos: são macroesporófilos formados pelo ovário, a base larga que abriga os macrosporângios, os óvulos, um estilete, porção alongada que serve de substrato para o crescimento do tubo polínico, e a porção dilatada do estilete, chamada estigma (onde os grãos de pólen se aderem). Ao conjunto de carpelos dá-se o nome gineceu. Os carpelos (ou o único carpelo) forma uma estrutura denominada pistilo, que recebe este nome por ser semelhante à uma mão de pilão.

 

Pétalas e sépalas constituem o perianto:

 

Sépalas: folhas verdes, estéreis, com função de proteção de outros verticilos. Constituem o cálice.

Pétalas: folhas geralmente de coloração diferente do verde, devido à presença de pigmentos. As cores das pétalas, assim como a presença de substâncias produzidas por elas, como o néctar, têm o objetivo de tornar a flor mais atrativa aos agentes polinizadores, como insetos, aves e morcegos. As pétalas constituem a corola.

 

Caso as pétalas sejam iguais às sépalas de forma que não se pode diferenciá-las, o perianto passa a ser chamado perigônio, e as pétalas e sépalas passam a ser chamadas tépalas. Além das sépalas, pode haver a presença de uma outra folha modificada com a função de proteção da flor ou de uma inflorescência, a bráctea (a palha da espiga de milho é uma bráctea).

 

O fruto é proveniente do desenvolvimento do ovário após a fecundação. É constituído pela semente (proveniente do desenvolvimento do óvulo) mais um conjunto de três camadas que a recobrem, denominado pericarpo e proveniente da parede do ovário. O pericarpo é constituído de três camadas, de fora para dentro: Epicarpo, Mesocarpo (geralmente é a porção comestível dos frutos) e Endocarpo.

 

Estrutura de um fruto.

 

Denomina-se fruto carnoso, aquele cujo pericarpo armazena substâncias nutritivas de reserva e fruto seco o caso contrário. O fruto carnoso constitui um mecanismo de dispersão das sementes servindo de alimento aos animais, que disseminam as sementes a partir das fezes. Além deste caso, existem também frutos com espinhos que se grudam ao corpo de animais e frutos alados, cujo meio de dispersão é o vento.

 

Sobre o ciclo de vida das angiospermas, o esporófito é o vegetal dominante, duradouro e fotossintetizante, enquanto o gametófito, assim como no caso das gimnospermas, é bastante reduzido, se desenvolve associado ao esporófito e é dependente dele. As angiospermas, assim como as gimnospermas, também apresentam heterosporia e a fecundação se dá por sifonogamia.

 

Ciclo de vida das angiospermas.

 

Os microesporângios (sacos polínicos) localizam-se no interior das anteras, onde as células mães de esporos (2n) originam micrósporos (n) por meiose. Os micrósporos se desenvolvem em grãos de pólen (n), os microgametófitos. Estes grãos de pólen também possuem uma célula do tubo, que origina o tubo polínico, e uma célula geradora, que origina as células espermáticas (gametas masculinos).

 

No interior do ovário, tem-se os óvulos, constituídos pelo megasporângio (2n), e o tegumento que o recobre. Dentro do megasporângio há uma célula mãe de esporos que sofre meiose e origina quatro megásporos (n), sendo que três degeneram e um permanece como o megásporo fértil e funcional. Este megásporo germina e origina o megagametófito também chamado saco embrionário, contendo um conjunto de 7 células (e 8 núcleos):

 

Três células próximas à micrópila (abertura do óvulo): uma oosfera (gameta feminino) no meio de duas sinérgides.

Uma célula grande e central, contendo dois núcleos polares. Esta célula também será fecundada, originará um tecido triplóide (3n), com função de reserva nutritiva para o embrião, o endosperma. (Lembre-se de que o megagametófito das gimnospermas também origina um tecido de reserva nutritiva, mas naquele caso, o tecido é haplóide e não é sinônimo de endosperma).

Três células distantes da micrópila (no extremo oposto), denominadas antípodas.

 

Estruturas dos megasporângios. Imagens: plantlet.org e digitalatlasofancientlife.org.

 

A polinização precede a fecundação. As anteras se rompem e o grão de pólen é transportado até o estigma, onde a partir daí germina. Caso o grão de pólen caia no estigma da própria flor, a polinização é direta, caso caia no estigma de uma flor distinta, é cruzada. Esta pode ser mediada por diversos agentes, como por exemplo: insetos (entomofilia), vento (anemofilia), pássaros (ornitofilia) e morcegos (quiropterofilia).

 

Quando o grão de pólen cai sobre o estigma, germina e forma o tubo polínico, que cresce ao longo do estilete em direção ao óvulo. Ao contrário da fecundação das gimnospermas, nas angiospermas ocorre uma dupla fecundação, onde o 1º núcleo espermático fecunda a oosfera e forma o zigoto (2n), e o 2º núcleo espermático fecunda a célula central (que contém os dois núcleos polares) e a célula resultante (3n) originará por mitose o endosperma (tecido de reserva nutritiva). A partir daí, o óvulo se desenvolve originando a semente, o zigoto origina o embrião, e o ovário origina o fruto.

 

As angiospermas são classificadas em apenas um Filo: Magnoliophyta. Além disso, podem também ser subdivididas de acordo com o número de cotilédones que possuem. Os cotilédones são folhas especializadas dos embriões, cuja função é nutri-los transferindo substâncias acumuladas diretamente para o embrião ou transferindo para o embrião os nutrientes do endosperma (3n). De acordo com esse critério, pode-se dividir as angiospermas em:

 

Monocotiledôneas, cujo embrião contém apenas um cotilédone.

Dicotiledôneas, cujos embriões contêm dois cotilédones:

Dicotiledôneas basais.

Eudicotiledôneas.

 

(As gimnospermas geralmente possuem dois ou mais cotilédones.)

 

 

Comparativo entre as dicotiledôneas e as monocotiledôneas.

 

Importância das Angiospermas:

 

Como já visto anteriormente elas são o grupo vegetal mais diverso e representativo. Sendo assim, são muito importantes para a humanidade em diversos aspectos, como alguns exemplos temos: a agricultura (são os principais componentes da dieta dos seres humanos), medicina (plantas medicinais), economia (indústria madeireira e de celulose) e ornamentação. Têm também papel fundamental na reciclagem do O₂ e CO₂ atmosféricos e regulação climática (as grandes florestas seriam grandes aparelhos de ar-condicionado) e por serem autótrofas fotossintéticas ocupam o primeiro nível trófico nos ecossistemas.

 

Referências:

 

Livros de biologia do ensino médio da Sônia Lopes e Amabis, várias entradas sobre o assunto na Wikipedia e Britannica e nos links das imagens. 

https://edisciplinas.usp.br/mod/book/view.php?id=2434060&chapterid=19900