Resumo de Introdução à Fisiologia Vegetal

## Introdução O magnésio (Mg) é um cátion divalente essencial para as plantas, com funções centrais na fotossíntese, na síntese de proteínas e na regulação enzimática. Este material explica sua forma iônica, localização celular, efeitos fisiológicos de sua deficiência e seu papel em reações bioquímicas chave, com exemplos práticos e aplicações. > **Definição:** O magnésio é um cátion divalente, escrito como $\mathrm{Mg^{2+}}$, com um raio iônico de hidratação de $0{,}428\ \mathrm{\mu m}$ e uma alta energia de hidratação de $1908\ \mathrm{J\,mol^{-1}}$. ## Propriedades básicas e absorção - É absorvido pela planta na forma iônica $\mathrm{Mg^{2+}}$. - Sua absorção é fortemente afetada pelo pH do solo e pela competição com outros cátions: $\mathrm{K^+}$, $\mathrm{NH_4^+}$, $\mathrm{Ca^{2+}}$, $\mathrm{Mn^{2+}}$. - Valores de conteúdo foliar requeridos: $0{,}15\%$–$0{,}35\%$ da massa seca, segundo diversas fontes; outro intervalo citado é $0{,}02\%$–$0{,}031\%$, dependendo da espécie e do tecido. ### Distribuição na planta e na célula - De 6% a 25% do Mg total pode fazer parte da clorofila. - 5%–10% do Mg foliar está firmemente combinado a pectatos. - 60%–90% é solúvel e extraível com água. - Concentração citoplasmática e em cloroplastos: $2$–$10\ \mathrm{mM}$. Concentrações superiores a $50\ \mathrm{mM}$ inibem fortemente a fotossíntese em cloroplastos isolados. > **Definição:** Clorofila: pigmento que contém um átomo de $\mathrm{Mg}$ em seu centro e é essencial para a captura de luz durante a fotossíntese. ## Funções Principais do Magnésio ### 1) Componente da Clorofila - O Mg é o átomo central da molécula de clorofila; portanto, a síntese e o conteúdo de clorofila dependem do suprimento de Mg. - A deficiência de Mg reduz as clorofilas e carotenoides e altera a estrutura do cloroplasto. ### 2) Síntese de Clorofila e Proteínas - A enzima **magnésio-quelatase** catalisa a incorporação de $\mathrm{Mg^{2+}}$ em porfirinas para formar clorofila; sua ativação requer ATP dependente de Mg. - O Mg atua como ponte para a agregação de subunidades ribossômicas, essencial na síntese proteica. - A RNA-polimerase necessita de $\mathrm{Mg^{2+}}$ para a formação de RNA. - Em folhas, pelo menos 25% do total de proteína está nos cloroplastos; por isso, a falta de Mg altera a dimensão, a estrutura e a função dessas organelas. ### 3) Ativação e Modulação de Enzimas Chave Lista de enzimas com forte requerimento de $\mathrm{Mg^{2+}}$: - RNA-polimerase - ATPases de membrana - Pi-ases inorgânicas - Rubisco (Ri-1,5BiP-C) — sua atividade depende de $\mathrm{Mg^{2+}}$ e do pH, alterando a afinidade por $\mathrm{CO_2}$ e $V_{\max}$ - Frutose-1,6-bifosfatase (regula o destino de fotoassimilados entre amido e exportação) - Glutamina sintase (assimilação de $\mathrm{NH_4^+}$ no cloroplasto) > **Definição:** ATPase de membrana: enzima que gera gradientes de potencial e de pH indispensáveis para o transporte de solutos; requer $\mathrm{Mg^{2+}}$ como cofator efetivo. ### 4) Papel na Fosforilação e Síntese de ATP - O substrato real para muitas ATPases e Pi-ases é o complexo Mg-ATP, por isso $\mathrm{Mg^{2+}}$ é crítico para a síntese de ATP: $$\text{ADP} + \text{Pi} \xrightarrow{\mathrm{Mg^{2+}}} \text{ATP}$$ - A fotofosforilação em cloroplastos requer Mg; estudos mostram que a taxa de fotofosforilação depende do suprimento de Mg e não de Ca. ## Consequências fisiológicas da deficiência de Mg - Redução de clorofilas e carotenoides → clorose internerval típica. - Acúmulo de carboidratos não estruturais (açúcares e amido) nas folhas. - Desequilíbrio na distribuição de fotoassimilados: maior biomassa foliar em detrimento da raiz, aumentando a razão parte aérea/raiz. - Diminuição da atividade de ATPases de membrana → menor carregamento de açúcares para o floema → redução do transporte para o restante da planta. - Retroalimentação sobre a Rubisco que favorece sua atividade oxigenase → aumento na formação de $\mathrm{O_2^-}$ e $\mathrm{H_2O_2}$ e ativação d