Mobilização de xiloglucano de reserva em sementes de Hymenaea courbaril L

Autor: Tine, Marco Aurelio Silva
Přispěvatelé: Buckeridge, Marcos Silveira, Cortelazzo, Angelo Luiz, 1954, Dietrich, Sonia M. Campos, Vieira, Candida Conceição J., Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Biologia, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 1997
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientadores: Marcos Silveira Buckeridge, Angelo Luiz Cortelazzo Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Algumas espécies de Leguminosae acumulam grande quantidade de polissacarídeos na semente. Seus produtos de degradação são translocados para o eixo embrionário após a germinação, constituindo uma importante reserva de carbono e energia para a plântula em desenvolvimento. Sementes de Hymenaea cOllrbaril L. chegam a acumular 40% da massa da semente na forma de xiloglucano depositado na parede das células do parênquima cotiledonar. Neste trabalho, o processo de mobilização do xiloglucano de reserva de sementes de Hymenaea cOllrbaril L. foi acompanhado citoquímica e bioquimicamente. Após a semeadura, foram coletadas 20 sementes a cada 5 dias até a queda dos cotilédones: 15 para acompanhamento da massa de matéria fresca e seca, 2 para acompanhamento de alterações celulares e 3 para análises bioquímicas (análise dos carboidratos presentes e enzimas envolvidas na degradação do xiloglucano). Foi constatada a presença de pelo menos 3 outros materiais de reserva além do xiloglucano: oligossacarídeos da série rafinósica (metabolizados nos primeiros 15 dias após semeadura), corpos protéicos (mobilizadas até 35 dias após semeadura) e grânulos presentes nos corpos protéicos (que provavelmente consistem em fitina, mobilizada nos primeiros 10 dias após a semeadura). o xiloglucano de reserva foi mobilizado no período entre 35 e 50 dias após semeadura. V árias evidências corroboram esta observação: (1) neste período a espessura das paredes das células dos cotilédones diminui; (2) a quantidade de açúcar extraível dos cotilédones com água e álcali caem; (3) ocorre um aumento na atividade das enzimas envolvidas na degradação do xiloglucano e; (4) há um acúmulo temporário de amido no interior das células, sugerindo que os carboidratos gerados pela degradação do xiloglucano entrem na célula. O aumento da atividade das enzimas hidrolíticas não foi simultâneo. A primeira enzima a aumentar de atividade foi a a-xilosidase (em torno de 15 dias após semeadura), seguida pela p-galactosidase e p-glucosidase (cujas atividades aumentam a partir de 35 dias após semeadura, embora haja atividade presente desde a embebição) e pela xiloglucano-endo-transglicolase (XET, cuja atividade foi detectada apenas a partir de 55 dias após semeadura). O estudo da estrutura fina do xiloglucano mostrou uma alteração na proporção entre os oligossacarídeos obtidos por digestão do xiloglucano com celulase antes do período de mobilização. Esta observação sugere que a atividade de f3-galactosidase e f3-glucosidase detectadas neste momento não seja um artefato gerado pela perda de compartimentalização das células, e sim uma atividade real sobre o polissacarídeo in vivo. Apenas sacarose e monossacarídeos (principalmente glucose e frutose) foram detectados na fração de material solúvel em etanol durante a mobilização do xiloglucano. Estas devem ser, portanto, a forma de transporte do carboidrato de reserva para o eixo embrionário. A pequena quantidade de outros monossacarideos presentes (xilose e galactose, que são monossacarídeos constituintes do xiloglucano) reforça a teoria de que os açúcares provenientes da degradação do polissacarideo da parede entrem rapidamente na célula cotiledonar. Uma vez dentro da célula, os monossacarídeos seriam convertidos a glucose e frutose e teriam diversos destinos possíveis: (1) biossíntese de sacarose a ser transportada para o eixo embrionário; (2) uso no metabolismo da célula do cotilédone (respiração, síntese de proteínas, etc.); (3) biossíntese de amido, o que funcionaria como um regulador da concentração de carboidratos, drenando o excesso de açúcares livres do citoplasma, mantendo-o disponível para mobilização posterior, quando as reservas da parede forem esgotadas e; (4) biossíntese de oligossacarídeos de xiloglucano. A biossíntese de oligossacarídeos poderia vir a ser uma forma de a célula controlar a degradação do polissacarídeo da parede. Por não ter, aparentemente, uma endo-f31,4-glucanase verdadeira, e sim uma xiloglucano-endo-transglicolase (XET), o mecanismo de degradação do xiloglucano requereria uma fonte externa de oligossacarídeos para que houvesse liberação de fragmentos de polissacarídeo susceptíveis ao ataque das exo-hidrolases (a-xilosidase e f3-glucanase, principalmente) Abstract: Some species of Leguminosae accumulate high amounts of polysaccharides in the seed. These polysaccharides are translocated to the embryo after the germination, being an important source of carbon and energy to the developing plantlet. Seeds of Hymenaea courbaril L. store up to 40% of the seed mass in the form of xyloglucan deposited in the walls of parenchyma cells. In this work, the mobilization of the storage xyloglucan in the seeds of Hymenaea courbaril L. was followed citochemically and biochemically. After planting, 20 seeds were collected every 5 days until the fall of the cotyledons: 15 to follow ftesh and dry weight; 2 to follow cytological alterations and; 3 were collected for biochemical analysis (of the carbohydrates present and the enzymes involved in the degradation of xyloglucan). At least 3 other types of reserves other then xyloglucan were detected: oligosaccharides of the rafinose family (metabolised during the first 15 days after planting), protein bodies (mobilized unti135 days after planting) and granulation in the protein bodies (probably fitin, mobilized within the first 10 days after planting). The storage xyloglucan was mobilised between 35 to 50 days after planting. This observation can be confirmed as follows: (1) in this period the walls of the cotiledonary cells became thinner; (2) the amounts of water and alcali soluble sugar decrease; (3) there is an increase in the activity of the enzymes involved in the degradation of xyloglucan and; (4) there is accumulation of transitory starch inside the cells, suggesting that the monosaccharides derived ftom xyloglucan breakdown are entering in the cell. The rise of the activity of the enzymes was not simultaneous. The first enzyme to increase its activity was a-xylosidase ( around 15 days after planting), followed by p­galactosidase and p-glucosidase (whose activity rise 35 days after planting, although there is activity since the beginning of inbibition) and xyloglucan-endo-transglycolase (XET, whose activity was detected only after 55 days of planting). The study of xyloglucan fine structure showed that chances in the proportion between the oligosaccharides occurred before the mobilisation period. This observation indicates that the activities of p-galactosidase and P-glucosidase detected prior to the mobilisation are not an artifact caused by the lost of compartimentalization of the cell, but a real activity upon the polysaccharide in vivo. Only sucrose and monosaccharides (specially glucose and fructose) were detected in the fraction of the alcohol soluble carbohydrates during the mobilisation of xyloglucan. On the basis of these results, this seems to be the way the carbohydrates are transported to the embryo. The small amount of other monosaccharides (specially xylose and galactose, which are constituents of xyloglucan) strengthen the hypothesis that the sugars coming from the wall enter in the cell. Once inside it, the monosaccharides would be converted to glucose and fructose and could be used in the following ways: (1) biosynthesis of sucrose to be translocated to the embryo; (2) use in the cell metabolism (respiration, protein synthesis, etc.); (3) biosynthesis of starch, draining the excess of free carbohydrates ITom the cytoplasm, but keeping it available for further transport to the embryo and; (4) biosynthesis of xyloglucan oligosaccharides. The biosynthesis of xyloglucan could be a way to control the degradation of cell wall polysaccharide. Since the degradation mechanism does not involve a real endo­ J31,4-glucanase, but axyloglucan-endo-transglycolase (XET), xyloglucan oligosaccharides ITom an external source would be required to start the degradation of xyloglucan Mestrado Biologia Celular Mestre em Ciências Biológicas
Databáze: OpenAIRE
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