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36.6: Respostas ao Stress do Calor e do Frio
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Responses to Heat and Cold Stress
 
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36.6: Responses to Heat and Cold Stress

36.6: Respostas ao Stress do Calor e do Frio

Every organism has an optimum temperature range within which healthy growth and physiological functioning can occur. At the ends of this range, there will be a minimum and maximum temperature that interrupt biological processes.

When the environmental dynamics fall out of the optimal limit for a given species, changes in metabolism and functioning occur – and this is defined as stress. Plants respond to stress by initiating changes in gene expression - leading to adjustments in plant metabolism and development aimed at attaining a state of homeostasis.

Plants maintain membrane fluidity during temperature fluctuations

Cell membranes in plants are generally one of the first structures that are affected by a change in ambient temperature. These membranes primarily constitute phospholipids, cholesterol, and proteins, with the lipid portion comprising long chains of unsaturated or saturated fatty acids. One of the primary strategies plants can adopt under temperature change is to alter the lipid component of their membranes. Typically, plants will decrease the degree of unsaturation of membrane lipids under high temperature, and increase it under low temperature, maintaining the fluidity of the membrane.

Heat Shock Proteins

The exposure of plant tissue or cells to sudden high-temperature stress results in transient expression of heat-shock proteins (HSPs). They perform essential physiological functions as molecular chaperones, prevent the aggregation of denatured proteins, or promote the renaturation of aggregated protein molecules.

Stomatal conductance

Increases in temperature above the typical average range impacts upon the photosynthetic activity and stomatal physiology of plants. As temperature rises, plants will close their stomata to reduce stomatal conductance and water-loss due to transpiration.

Solute accumulation within plant cells

Extremely low temperatures can reduce water absorption by plants due to low water potential, leading to dehydration. Many plants regulate their osmotic potential and maintain water content through the accumulation of solutes like sugars – sucrose, glucose, and fructose, within their cells. This accumulation of solutes can also delay water freezing in the tissue by decreasing the freezing point.

Cada organismo tem uma faixa de temperatura ideal dentro da qual o crescimento saudável e o funcionamento fisiológico podem ocorrer. No final desta faixa, há uma temperatura mínima e máxima que interrompe processos biológicos.

Quando a dinâmica ambiental sai do limite ideal para uma determinada espécie, ocorrem alterações no metabolismo e funcionamento – e isso é definido como stress. As plantas respondem ao stress iniciando alterações na expressão genética - levando a ajustes no metabolismo e desenvolvimento das plantas visando alcançar um estado de homeostase.

As plantas mantêm fluidez de membrana durante flutuações de temperatura

As membranas celulares nas plantas são geralmente uma das primeiras estruturas que são afetadas por uma mudança na temperatura ambiental. Essas membranas são constituídas principalmente por fosfolípidos, colesterol e proteínas, com a porção lipídica composta por longas cadeias de ácidos gordos insaturados ou saturados. Uma das principais estratégias que as plantas podem adoptar sob mudanças de temperatura é alterar o componente lipídico das suas membranas. Normalmente, as plantas diminuirão o grau de insaturação de lípidos membranares a altas temperaturas, e aumentam-no a baixas temperaturas, mantendo a fluidez da membrana.

Proteínas de Choque Térmico

A exposição do tecido ou células vegetais ao stress súbito de altas temperaturas resulta na expressão transitória de proteínas de choque térmico (HSPs). Elas executam funções fisiológicas essenciais como chaperonas moleculares, previnem a agregação de proteínas desnaturadas, ou promovem a renaturação de moléculas de proteínas agregadas.

Condutância Estomatal

O aumento da temperatura acima da gama típica média impacta a atividade fotossintética e a fisiologia estomatal das plantas. À medida que a temperatura sobe, as plantas fecharão os seus estomas para reduzir a condutância estomatal e a perda de água devido à transpiração.

Acumulação de soluto dentro de células vegetais

Temperaturas extremamente baixas podem reduzir a absorção de água pelas plantas devido ao baixo potencial hídrico, levando à desidratação. Muitas plantas regulam o seu potencial osmótico e mantêm o teor de água através da acumulação de solutos como açúcares – sacarose, glicose e frutose, dentro das suas células. Essa acumulação de solutos também pode atrasar o congelamento da água no tecido, diminuindo o ponto de congelamento.


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