Ultraestrutura da parede celular

Aula 1

Quimicamente, a madeira é composta por polímeros estruturais – 85%:

• celulose 40-45%
• hemicelulose 20%
• lignina 15-35%

Componentes ocasionais (baixa molar) – 10%:

• extrativos (organicos)
• cinzas (inorgânicos)

Ultraestrutura da parede celular

• fibra: tipo de célula vegetal especializada do xilema secundário
  • função de sustentar o material, resistência mecânica para se manter em pé
    • celulose,
      • estruturas lineares
      • grandes,
      • resistência mecânica: altamente resistentes à tração,
      • muito rígidas,
      • cor branca,
      • hidrofílica,
      • monômeros de B-d-1,4 anidroglucose
    • lignina, permitiu a saída do meio aquático para o terrestre, preenchendo o espaço vazio da celulose permitindo que ela nao se quebrasse quando tracionada, resistência a compressão
      • estrutura tridimensional
      • nao possui afinidade com a celulose
      • resistência mecânica de compressão
      • cor: marrom
      • hidrofóbica
      • monômeros de fenóis
    • hemicelulose, permite que a celulose e a lignina se liguem
      • estrutura ramificada
      • cor parda
      • parcialmente hidrofílica
      • 40 tipos de açúcar
    • lamela média (composta quase que exclusivamente de lignina), funciona como uma cola entre as fibras, 0,2-1 µm

Parede primária

• orientação cruzada
• camadas delgadas de celulose
• contém polioses, pectina e lig.
• espessura de 0,1 a 0,22 µm
• muito importante quando pensamos no amadurecimento da célula, quando ela está sendo formada pelo câmbio

Parede secundária

• camada espessante da célula depositada após a diferenciação celular
  • lenho tardio e lenho inicial: resposta da célula à competição de onde está inclusa
• possui até 90% de celulose
• divide-se em 3 camadas + camada W
  • s1:
    • mais lignificada,
    • primeiro ponto de resistência a organismos xilófagos,
    • fibrila com angulação de 50-70o.
    • espessura de 0,2 a 0,3 µm
  • s2:
    • maior quantidade de lignina,
    • fibrila com angulação de 10-30o
    • espessura de 1 a 9 µm
    • propriedades físicas, até 90% da espessura da parede secundária
  • s3:
    • fibrila reticulada
    • baixa concentração de celulose
    • fina espessura de 0,1 a 0,2 µm
  • camada w
    • resíduo citoplasmático
    • traqueídes e fibras primárias das angiospermas

Como se forma a parede celular? Dentro da parede celular primária existe uma proteína chamada de Complexo Terminal de Rosette (RTC), o grande responsável pela formação da parede secundária.

• a madeira é formada por parede secundária
• presente livremente na membrana plasmática
• proteínas hexaméricas de 25nm
• contém enzimas que sintetizam cadeias individuais de celulose (UDP – Uridine diphosphate)
• responsável pelo ângulo microfibrilar

RTC –

• 1o passo: UDP
• 2o passo: B-d-1,4 anidroglucose (glucose)
• 3o. passo: celobiose (duas unidades de glucose)
• 4o. passo: fibrila elementar (cadeias de 300-700 glucose > 40 moléculas de celulose)
• 5o. passo: microfibrila (cadeias de 10 a 20 fibrilas elementares de celulose ligadas)
• 6o. passo: macrofibrila (20 microfibrilas ligadas)
• 7o. passo: fibra (de celulose)

Atividade semanal

1. Considerando que os componentes estruturais são todos classificados como polímeros (celulose, hemicelulose, lignina), quais as diferenças químicas entre eles?

• Celulose:
  • Polissacarídeo composto por cadeias de glicose.
  • Ligações β-glicosídicas conferem alta rigidez e resistência.
• Hemicelulose:
  • Polissacarídeos variados (xilanos, mananos, etc.).
  • Estrutura mais complexa e solúvel em água.
• Lignina:
  • Polímero complexo e amorfo.
  • Contém fenóis, proporcionando resistência e rigidez.
  • Não é formada por unidades repetitivas como a celulose.

2. Considerando o processo de diferenciação celular, quando ocorre a formação da parede secundária? Por quê?

• Ocorre durante a fase de maturação da célula.
• Celulas especializadas, como fibras e traqueídeos, formam a parede secundária após a deposição da parede primária.
• A parede secundária é mais espessa e contribui para a resistência mecânica da célula.

3. Explane porquê a camada S2 é tida como a que mais contribui para as propriedades físicas e mecânicas da madeira.

• Possui microfibrilas de celulose alinhadas.
• Maior densidade e rigidez.
• Principal contribuição para resistência e rigidez da madeira.

4. O ângulo microfibrilar pode influenciar na resistência mecânica da madeira? Explane!

• Referente à orientação das microfibrilas de celulose na parede celular.
• Microfibrilas alinhadas longitudinalmente contribuem para maior resistência mecânica.
• Um ângulo ideal pode otimizar a força estrutural.

5. Há variação do ângulo microfibrilar da S2 dentro de uma árvore? Como ocorre esse comportamento?

• Ângulo microfibrilar pode variar dentro de uma árvore.
• Influenciado por fatores como taxa de crescimento, idade da árvore e posição no tronco.
• Parte inferior do tronco pode ter microfibrilas mais inclinadas, enquanto a parte superior pode ter orientação mais vertical.