36.3 : Relógios Biológicos e Respostas Sazonais

O florescimento da maioria das plantas está sincronizado com as mudanças sazonais, permitindo que as plantas germinem durante condições ideais. Como as plantas percebem o tempo e as mudanças sazonais? Cronometristas internos chamados relógios biológicos sentem as variações ambientais, como a alteração dos níveis de luz.

Os relógios biológicos permitem as plantas seguirem regularmente ritmos circadianos, diários, ciclos comportamentais de 24 horas. As plantas também usam os relógios biológicos para responder às mudanças sazonais. Um dos mecanismos através dos quais as plantas respondem as diferentes estações é o sistema da fitocromo.

As fitocromos são recetores sensíveis à luz. Uma de suas muitas funções em plantas é detetar a mudança das estações. As fitocromos fazem isso medindo a duração do dia ou fotoperíodo.

A capacidade das fitocromos para regular o fotoperiodismo, as respostas biológicas ao fotoperíodo, depende da transição estimulada pela luz entre duas formas interconversíveis o Pr inativo e o Pfr ativo. As fitocromos são sintetizadas no escuro, em sua forma Pr inativa, dentro do citoplasma da planta. Durante o dia, o Pr absorve luz vermelha da luz do sol e rapidamente a converte em sua forma Pfr biologicamente ativa.

O Pfr pode ativar moléculas citoplasmáticas, ou translocar para o núcleo e regular a expressão do gene. À noite, o nível de Pfr nas células vegetais declina, devido a lenta reversão da escuridão de Pfr para Pr ou a destruição de Pfr por enzimas. Durante as longas noites de inverno, os níveis de Pfr nas células vegetais podem cair completamente ao nascer do sol.

Se as noites forem mais curtas, como elas são na primavera, uma quantidade considerável de Pfr pode permanecer ao amanhecer. A proporção de Pr para Pfr ao amanhecer permite as plantas determinarem a duração do ciclo diurno-noturno. Porque os níveis de Pfr flutuam com as estações, níveis mais altos de Pfr podem ativar plantas que florescem durante temporadas com longos dias enquanto os níveis mais baixos de Pfr são necessários para ativarem plantas que florescem durante dias curtos.

Interações entre o sistema fitocromo e o relógio biológico habilitam as plantas a medirem o comprimento relativo de noites e dias ao longo do ano e sincronizem suas atividades com as estações.