herbicidas do fotossistema I, Notas de estudo de Engenharia Agronômica

Baixe herbicidas do fotossistema I e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Agronômica, somente na Docsity!

indíce

I - INTRODUÇÃO

Os inibidores da fotossíntese são considerados inibidores do transporte de elétrons), uma vez que resultam na remoção ou inativação de um ou mais carregadores intermediários do transporte de elétrons. Esses herbicidas dividem-se em dois grupos distintos: o primeiro, mais numeroso, atua sobre o fotossistema II, inibindo a reação de Hill (evolução do oxigênio a partir da água na presença de cloroplastos e de um aceptor adequado de elétrons). O segundo grupo atua como falso aceptor de elétrons no fotossitema I, e causa sintomas distintos dos herbicidas do primeiro grupo. Sendo este ultimo objeto de estudo neste trabalho.

II - DESENVOLVIMENTO

Herbicidas e sua definição

antes utilizar e que se regule corretamente o equipamento de pulverização, quando for o caso, para evitar riscos de toxicidade ao homem e à cultura. Os herbicidas podem ser agrupados por atividade, uso, modo de ação, grupo químico ou tipo de vegetação controlada. Por atividade:

• De contato
• Sistêmicos Por uso:
• Aplicados no solo
• Pré-emergentes
• (^) Pós-emergentes Por mecanismo de ação, ou seja, primeira enzima, proteína ou etapa bioquímica afetados na planta:
• Inibidores da acetil-coenzima A-carboxilase
• Inibidores da acetolacto-sintase
• Inibidores da enolpiruvil-shikimato 3-fosfate-sintase
• Auxina sintética
• Inibidores do fotossistema Inibidores do fotossistema I (Formadores de radicais livres) Inibidores do fotossistema II

Fotossíntese e os inibidores do fotossistema I

A fotossíntese é o processo pelo qual a planta sintetiza compostos orgânicos a partir da presença de luz, água e gás carbônico. Ela é fundamental para a manutenção de todas as formas de vida no planeta, pois todas precisam desta energia para sobreviver. Os organismos clorofilados (plantas, algas e certas bactérias) captam a energia solar e a utilizam para a produção de elementos essenciais, portanto o sol é a fonte primária de energia. Os animais não fazem fotossíntese, mas obtém energia se alimentando de organismos

produtores (fotossintetizantes) ou de consumidores primários. A fotossíntese pode ser representada pela seguinte equação: luz 6H 2 O + 6CO 2 -> 6O 2 + C 6 H 12 O (^6) clorofila A água e o CO2 são pouco energéticos, enquanto que os carboidratos formados são altamente energéticos. Portanto a fotossíntese transforma energia da radiação solar em energia química. Através da fotossíntese as plantas produzem oxigênio e carboidratos a partir do gás carbônico. Na respiração ela consome oxigênio e libera gás carbonico no ambiente, entretanto em condições normais, a taxa de fotossíntese é cerca de 30 vezes maior que a respiração na mesma planta, podendo ocorrer momentos em que ambas serão equivalentes. Espectros Eletromagnéticos A luz é uma radiação eletromagnética. Todo o espectro eletromagnético é irradiado pela energia solar. O ultravioleta é prejudicial aos organismos. Parte da energia é refletida na atmosfera pelas nuvens e pelos gases, outra parte é refletida pela superfície terrestre, sendo apenas uma pequena parte absorvida pelas plantas. O espectro de luz visível vai do violeta ao vermelho. Os comprimentos de onda mais curtos são muito energéticos e ou mais longos são menos energéticos.

A energia luminosa é transmitida em unidades chamadas quanta (singular = quantum ), ou fóton. Para que a fotossíntese ocorra, é necessário que a clorofila absorva a energia de um fóton com o comprimento ideal de onda para iniciar as reações químicas.

Estrutura do cloroplasto A fotossíntese ocorre em organelas chamadas cloroplastos que se localizam principalmente no mesófilo foliar.

Envelope: Membrana dupla de revestimento do cloroplasto; Estroma: Matriz fluida, que contém várias estruturas membranosas, chamadas grana;

chamado fosforecência. Neste processo, a molécula excitada pode interagir com outra molécula, fazendo trocas de energia. Quando uma molécula de clorofila b ou carotenóide absorve um quantum a energia é transferida para a clorofila a. Normalmente há uma cooperação entre as moléculas de clorofila, aumentando a eficiência da fotossíntese. Em uma unidade fotossintética há o pigmento aprisionador, ou molécula aprisionadora, aonde a energia irá se concentrar após ter passado por várias outras moléculas, e as outras moléculas são chamadas de antenas pois captam as radiações e as transferem para um único ponto.

Fotossistemas

Dois cientistas chamados Emerson e Arnold trabalharam com uma alga chamada Chlorella e a expuseram em uma intensidade luminosa próxima à 700 nm (vermelho) e verificaram que isso provocava uma grande queda na eficiência quântica, contrariando a idéia que a clorofila a absorve quanta em comprimento de onda próximo à 700 nm. Emerson e col. utilizaram dois diferentes comprimentos de onda e verificaram que haviam dois sistemas fotossintéticos, pois, separadamente para cada intensidade luminosa havia uma resposta e quando os dois feixes monocromáticos foram colocados juntos (700 e 710 nm) aumentou a eficiência da fotossíntese. Um dos sistemas possuía um sistema aprisionador para comprimentos de onda curtos e o outro sistema para ondas longas. Estudos subseqüentes explicaram o processo que o corre. Nos dois fotossistemas há clorofila a e b, porém em proporções

diferentes. Enquanto o fotossistema 1 tem mais clorolfila a, o fotossistema tem mais clorofila b. O fotossistema que absorve luz com comprimento de onda próximo a 700 nm é chamado de P 700 e o que absorve luz com comprimento de onda próximo da 680 nm é chamado de P 680. Quando os pigmentos recebem energia luminosa e ficam excitados, ocorre o deslocamento de elétrons para níveis energéticos mais elevados. A substância que doou elétrons fica oxidada e a receptora reduz, evidenciando então uma reação de óxido-redução.

A clorofila recupera os elétrons doados através da reação de foto- oxidação da água, onde os átomos de H (hidrogênio) e O (oxigênio) são separados e os 4 elétrons resultantes são doados.

O fotossistema 1 possui um redutor poderoso e um oxidante fraco (P700) enquanto o fotossistema 2 possui um redutor fraco e um oxidante forte, formando um sistema oxidante-redutor chamado esquema Z. Quem faz a ligação entre os 2 fotossistemas é a plastoquinona, plastocianina e citocromos, cada um com seu potencial de óxido-redução.

No FS1, a ferredoxina está envolvida na transferência de elétrons e ocorre a redução do NADP. O FS2 está relacionado com a liberação de O2. Após receber elétrons, a clorofila P682 fica excitada e transfere seus elétrons para a plastoquinona.

Fotofosforilação acíclica A fotofosforilação acíclica utiliza os dois fotossistemas e tem início quando a clorofila P680 é excitada e doa um elétron para um aceptor Q do grupo das quinonas ficando com carga elétrica positiva e o aceptor Q com carga negativa. Esse poder oxidante da clorofila a provoca a fotólise da água. A reação ocorre com 2 moléculas de água, que tem 4 elétrons captados por 4 moléculas de clorofila a. Como resultado desta reação temos a produção de 1 molécula de gás oxigênio e 4 íons de H+. O ATP produzido durante a fotossíntese é

Herbicidas Inibidores do fotossistema I (Formadores de

radicais livres)

Modo de ação

Os bipiridíliuns, como o paraquat e o diquat, com potenciais redox de -249 e -446 mV (Halliwell, 1991), são normalmente dicátions, mas têm a habilidade de, ao funcionarem como aceptores de elétrons no fotossistema I na fotossíntese, tornarem-se radicais livres (mono-cátions). O sítio no qual ambos atuam no fotossistema I é na ou muito próximo à ferredoxina, em função do potencial redox dessas moléculas (Figura 2). Pensa-se que o doador imediato de elétrons para o paraquat seja um grupamento ferro-enxofre. A interceptação de elétrons no fotossistema I paralisa a redução da ferredoxina e as reações subsequentes descritas na figura abaixo. A morte das plantas, no entanto, resulta de uma soma de numerosos processos que ocorrem em função da perda do estado de equilíbrio bioquímico natural pela perda de substâncias reduzidas. Uma série de reações de oxidação, produção de radicais livres (em função do ambiente oxidante que é o ar), disrupção de membranas, oxidação de clorofilas e uma gama de respostas secundárias pode ser observada à medida que progride a fitotoxicidade.

Representação simplificada dos potenciais redox dos constituintes da cadeia de transporte de elétrons do cloroplasto, mostrando a posição relativa dos intermediários e do diquat e paraquat. O fluxo de elétrons ocorre na direção do menor potencial redox, e é por esse fato que os bipiridíliuns são capazes de funcionar como falsos aceptores, desviando o fluxo de elétrons. São mostrados ainda os sítios de atuação de alguns inibidores do fotossitema II - o dos derivados da uréia (1) e o do DBMIB (2).

Reações metabólicas de transferência de elétrons em que a ferredoxina está envolvida e que são bloqueadas após o desvio do fluxo de elétrons pelos bipiridíliuns nos cloroplastos. Fp = flavoproteína.

Resumidamente, a morte das plantas ocorre pela perda de fotossíntese dos tecidos afetados, pela destruição dos ácidos graxos nos tilacóides e outras membranas celulares próximos aos locais de produção de radicais livres, e pelo dano que esses radicais livres causam às células, levando à clorose, necrose e morte.

Seletividade : Não são seletivos, de modo geral. Nos Estados Unidos, algumas espécies de amendoim e de Agropyron repens foram selecionadas por serem tolerantes ao paraquat, possivelmente em função do aumento dos teores das enzimas superóxido-dismutase, catalase e peroxidase, as quais transformam o H 2 O 2 produzido em compostos não prejudiciais às plantas. No entanto, é possível usar esses herbicidas de modo seletivo por meio de aplicações dirigidas em pós-emergência, nas quais seja evitado o contato do jato pulverizado com as folhas da cultura.

Resistência : Quatro espécies resistentes aos bipiridíliuns foram identificadas em pomares no Japão em 1980. Atualmente, 24 espécies de plantas daninhas desenvolveram resistência em resposta a aplicações de paraquat e 2 espécies ao diquat, sendo 19 espécies de dicotiledôneas e 7 de monocotiledôneas. Em pelo menos três casos, confirmou-se que a resistência era cruzada (diquat e paraquat). No entanto, devido à limitação da área infestada com biótipos resistentes e à efetividade de herbicidas alternativos no controle destas espécies, o impacto econômico até o momento não é de grande relevância. O mecanismo de resistência parece estar associado à destoxificação dos radicais superóxidos pelas enzimas superoxido-desmutase, catalase e peroxidase (Heap, 2000).

pastagens e dessecação pré-colheita. Podem ainda ser aplicados em jato dirigido em milho, cana e em espécies frutíferas perenes.

Características do DIQUAT

O diquat é um herbicida que produz ressecamneto na maioria das vezes disponível como o dibrometo , dibrometo diquat. As marcas para esta formulação inclui aquacide, dextrone, preeglone, deiquat, detrone, reglone,reglon, reglox , ortho-diquat e weedtrine-d.

Diquat é um herbicida não-seletivo que atua rapidamente para que os danos somente as partes da planta para que ela seja aplicada. [3] Ela divide-se rapidamente após a exposição a solo, deixando pouco resíduo.

dibrometo diquat é moderadamente tóxico. Pode ser fatal para os seres humanos se ingerido, inalado ou absorvido através da pele em quantidades suficientes.

Produção A piridina é um oxidante acoplado a 2,2’-bipiridina , aquecida ao longo de um níquel Rany catalisador. a ponte de etileno é formado pela reação com 1, dibromoetano:

6,7-Dihydrodipyrido [1,2-a: 2 ', 1'dibrometo-c] pyrazinediium Formula moleular C 12 H 12 Br 2 N (^2)

Produto Comercial Mais Utilizado REGLONE

Ingrediente Ativo: 9, 10−dihydro−8a, 10a−diazoniaphenanthrene (DIQUATE) …………………...................... 200 g/L (20% m/v) Ingredientes inertes:............................................... 967,9 g/L (96,79% m/v)

CLASSE: Herbicida não seletivo, de ação não sistêmica do grupo químico Bipiridílio TIPO DE FORMULAÇÃO: Concentrado Solúvel TITULAR DO REGISTRO: Syngenta Proteção de Cultivos Ltda. Plantas daninhas as quais o produto é indicado :

Características do PARAQUAT

Características do PARAQUAT paraquat é o nome comercial de N’,n- dimetil-4,4’ –dicloro bipyridinium um dos herbicidas mais utilizados no mundo. Paraquat , um viologen, é de ação rápida e não seletiva, matando o tecido de planta verde em contato. Também é tóxico para os seres humanos quando ingerido.

Produção

Piridina é combinada com sódio em amônia anidra para dar 4, 'bipiridina- , que depois é misturado com cloreto de metila para dar o composto desejado.

1,1 '-dimetil-4, 4'dicloreto bipyridinium- Formula molecular

C 12 H 14 Cl 2 N (^2)

Toxidade

1,1'−dimetil−4,4'−bipiridilio dicloreto, íon (PARAQUAT).........200 g/L Ingredientes inertes.................................................................876 g/L

CLASSE : HERBICIDA DE CONTATO NÃO SELETIVO, DO GRUPO

DOS BIPIRIDÍLIOS

TIPO DE FORMULAÇÃO : CONCENTRADO SOLÚVEL

REGISTRANTE, FABRICANTE E FORMULADOR: Syngenta Proteção de Cultivos Ltda.

O GRAMOXONE 200 é um herbicida para aplicações em pós−emergência das ervas, com ação de contato. Pode ser utilizado em pulverização, nas seguintes formas:

A) Com jato dirigido em culturas estabelecidas; B) Em área total antes do Plantio Direto; C) Em dessecação de culturas; D) Em aplicação aérea nas culturas de soja, milho e cana−de−açúcar. Ervas controladas:

Capim−marmelada ou capim−papuã (Brachiaria plantaginea) Capim−colchão ou milhã (Digitaria sanguinalis) Capim−pé−de−galinha (Eleusine indica) Capim−carrapicho ou timbete (Cenchrus echinatus) Arroz−vermelho (Oryza sativa) Capim−arroz (Echinochloa crusgalli) Capim−rabo−de−gato, capim−oferecido

(Setaria geniculata) Azevém (Lolium multiflorum) Caruru (Amaranthus retroflexus) Picão−preto (Bidens pilosa) Beldroega (Portulaca oleracea) Poaia−branca (Richardia brasiliensis) Fedegoso (Cassia tora) Trapoeraba (Commelina virginica) Serralha−branca (Sonchus oleraceus) Joá (Solanum americanum) Amendoim−bravo (Euphorbia heterophylla) Mentrasto (Ageratum conyzoides) Picão−branco, fazendeiro (Galinsoga parviflora)

Culturas e doses de aplicação:

Culturas Perenes : Banana, café, cana−de−açúcar, citros, maçã e seringueira: utilizar 1,5 a 3,0 Litros/ha.

Culturas Anuais:

III – CONCLUSÃO

Estes compostos, devido ao alto potencial redutor, possuem a capacidade de captar elétrons provenientes do fotossistema I, não havendo produção de NADPH+. O sítio de ação desses compostos b(captura dos elétrons) está próximo da ferredoxina no fotossistema I. Os radicais livres do paraquat e do diquat não são os agentes responsáveis pelos sintomas de toxidez observados. Esses radicais são instáveis e rapidamente sofrem oxidação e redução na presença de oxigênio celular. Durante esse processo são produzidos radicais de superóxidos. Estes superóxidos sofrem o processo de dismutação, para formarem o peróxido de hidrogênio (H2O2). Este composto, na presença de Mg, rapidamente, produz radicais hidroxila (OH*-), que promovem a degradação das membranas (peroxidação de lipídios), ocasionando o vazamento do conteúdo celular e a morte do tecido, afetando todas as plantas. Poucas horas após a aplicação desses herbicidas, na presença de luz, verifica-se severa injúria nas folhas das plantas tratadas (necrose do limbo foliar). Estes produtos são utilizados em grande escala na produção agrícola mundial.

IV – REFERENCIAS

WIKIPEDIA.Herbicidas. Disponível em : <http://pt.wikiped ia.org/wiki/Herb icidas>. Acesso em 09 abr 2010.

OLIVEIRA. R.S Mecanismos De Ação De Herbicidas. Disponível em : www.dag.ue m.br/napd/up/material_192978_yWZG4fjyiWSR.pdf. Acesso em 09 abr 2010. BRASIL ESCOLA. Fotossíntese. Disponível em : < http://ww w.infoescola.com/ biologia/fotossintese/ > .Acesso em 09 abr 2010.

SYNGENTA. REGLONE propriedades. Disponível em : < www.syn genta.pt/docs/ produtos/sec/Reglone.pdf >. Acesso em 09 abr 2010.

ARYSTA. GRAMOXONE propriedades. Disponível em : < http://www. arystalifescience.com.br/globalsite/manuais%5CGramoxone%20200%20fispq.pdf >. Acesso em 09 abr 2010.

SOUZA .F,I .Controle De Plantas Daninhas .UFLA. Apostilas de estudo.