REINO VEGETAL - NUTRICIÓN - INTERCAMBIO DE GASES - TRANSPORTE DE SUSTANCIAS - RELACIÓN

CONCEPTOS PREVIOS

• Flor; órgano reproductor propio de las plantas con semillas (espermatofitas) donde se forman las semillas

• Flor

• Polen; partículas formadas en los sacos polínicos que

contienen los gametos masculinos.

• Semilla; estructura reproductora resultante del desarrollo del óvulo tras la fecundación. Protege al embrión y le permite mantenerse en reposo durante largos periodos de tiempo

• Cotiledón; hojas primordiales (embrionarias) que se encuentran en el interior de la semilla (en el embrión). Puede haber plantas monocotiledóneas (embrión presenta un solo cotiledón, p.ej gramíneas como arroz, maíz, trigo, cebada) o dicotiledóneas (p.ej. Judía)

• Fruto; estructura que resulta de la transformación de las paredes del ovario. En su interior se encuentran las semillas, protegidas.

• Fruto; estructura que resulta e la transformación de las paredes del ovario. En su interior se encuentran las semillas, protegidas.

CLASIFICACIÓN DE LAS PLANTAS

Existen varios criterios para la clasificación de las plantas

• Según la presencia de tejidos conductores:

– Sin tejidos; BRIOFITAS (musgos)

– Con tejidos conductores; PLANTAS VASCULARES O CORMOFITAS (resto, presenta raíz, tallo y hojas)

Briofitas

Briofitas

Plantas vasculares

Existen varios criterios para la clasificación de las plantas

• Dentro de plantas vasculares, según producción de semillas:

– Plantas sin semillas; PTERIDOFITAS (helechos)

– Plantas con semillas; ESPERMATOFITAS

Pteridofitas

Espermatofitas

Existen varios criterios para la clasificación de las plantas

– Plantas con semillas desnudas; GIMNOSPERMAS (p.ej. Coníferas)

– Plantas con semillas protegidas en el interior de un fruto; ANGIOSPERMAS (plantas con flor y fruto)

Gimnospermas – Coníferas

Gimnospermas – Coníferas

Gimnospermas – Coníferas

Gimnospermas – Coníferas

Piñón; semilla propia del género pinus (perteneciente a las coníferas)

Piña; cono femenino fecundado

Angiospermas – Plantas con flor y fruto

NUTRICIÓN EN VEGETALES

CAPTACIÓN DE NUTRIENTES

Nutrición - 1

Nutrición - 2

• Tipo de nutrición en vegetales; mayoritariamente autótrofos (pero no necesariamente)

1. Captación de nutrientes en vegetales

• Nutrientes vegetales

– Micronutrientes (Ca, Mg, S, Fe)

– Macronutrientes (H2O, CO2, O2, N, P, K)

• Talófitas (ambientes acuáticos o húmedos, sin tejidos diferenciados) Captación de nutrientes a través de toda la superficie de la planta Atraviesan membranas de las células

– Son talófitas las algas, musgos, líquenes, etc.

• Cormófitas (tejidos y órganos especializados) Captación en raíz, tallo y hojas

1. Captación de nutrientes en vegetales

• Talófitas

1. Captación de nutrientes en vegetales

• Talófitas

1. Captación de nutrientes en vegetales

• Talófitas

• Cormófitas. Raíz

• Cormófitas. Raíz

Cormófitas. Incorporación de agua y sales minerales

• El agua y las sales minerales se incorporan a la planta a través de los pelos radicales (evaginaciones de las células epidérmicas de la raíz, que aumentan la superficie de contacto de las raíces con el suelo)

• El agua y las sales minerales entran de distinta forma:

– El agua penetra en la raíz por ósmosis, ya que en su interior existe una mayor concentración de solutos (medio hipertónico) que en el exterior, por lo que entra a favor de gradiente de concentración

– La sales minerales, generalmente en forma iónica, penetran en el interior de la raíz mediante un sistema de transporte activo, que se realiza en contra de un gradiente de concentración y requiere aporte de energía.

• Cormófitas. Raíz

• Cormófitas. Raíz

Cormófitas. Incorporación de agua y sales minerales

• Una vez que el agua y las sales minerales ya han entrado en el interior de la raíz, pueden seguir dos vías diferentes hasta el xilema:

– Vía A o simplástica

– Vía B o apoplástica

Cormófitas. Incorporación de agua y sales minerales

• Vía A o simplástica

– Una parte del agua y la mayoría de las sales minerales circulan por el interior de la raíz hasta los vasos leñosos a través del citoplasma de las células que forman el parénquima cortical.

– De una a otra célula pasan a través de las membranas plasmáticas y de los plasmodesmos; las sales minerales lo hacen mediante transporte activo y el agua lo hace por ósmosis.

Cormófitas. Incorporación de agua y sales minerales

• Vía B o apoplástica

– La mayor parte del agua y una parte de las sales minerales circulan por el interior de la raíz a través de las paredes celulares y de los espacios intercelulares, hasta legar a la endodermis.

– A partir de aquí el agua atraviesa la membrana y el citoplasma de la banda de Caspari por ósmosis, mientras que las sales minerales penetran en las células de la endodermis por transporte activo

Via apoplástica y simplástica

TRANSPORTE DE SAVIA BRUTA

• El conjunto de agua y sales minerales que han llegado hasta el xilema se denomina savia bruta y será transportada por los vasos leñosos hasta las hojas, donde se utilizará en la fotosíntesis

• La savia bruta debe ascender por el tamaño de la planta hasta llegar a las hoja. Este ascenso se realiza a través del xilema, formado por vasos leñosos de un diámetro entre 20 y 70 µm.

• Es un mecanismo en contra de la gravedad y que se produce gracias a varios fenómenos físicos como la presión radicular, la transpiración y la tensión-cohesión.

• El mecanismo recibe el nombre de tensión-adhesión-cohesión

Mecanismo de tensión-adhesión-cohesión

• Presión radicular. Como ya hemos visto, el agua del suelo entra en el interior de la raíz por ósmosis. Esta entrada produce un aumento de la presión radicular, que es suficiente para que la savia bruta ascienda por el tallo en plantas de escasa altura, pero no es suficiente en plantas de gran altura.

• En términos físicos, el aumento de la presión hidrostática provoca una fuerza de empuje ascendente

Mecanismo de tensión-adhesión-cohesión

• Transpiración. Consiste en la pérdida de agua por evaporación a través de los estomas, y está relacionado con el proceso de absorción de agua a través de las raíces, de tal forma que al aumentar la transpiración aumenta la absorción de agua en las raíces

• Esto se debe a que la pérdida de agua por transpiración produce una fuerza aspirante (tensión) que literalmente tira de cada molécula de agua y sales hacia arriba. Esta fuerza es eficaz debido a la elevada cohesión de las moléculas de agua (ver siguiente diapositiva)

Mecanismo de tensión-adhesión-cohesión

• Tensión-cohesión. La elevada cohesión de las moléculas de agua se debe a su unión por enlaces de puente de H.

• En este mecanismo interviene también la adhesión de las moléculas de agua a las paredes de los finísimos vasos leñosos, de manera que en la ascensión también interviene la capilaridad

Transpiración - Transporte savia bruta Animación 2 - Transporte en xilema y floema (inglés)

INTERCAMBIO DE GASES

• Para que la nutrición de las plantas no es suficiente con el agua y los nutrientes minerales. Es necesario un aporte de O2 atmosférico para la respiración celular, y también CO2 para la fotosíntesis

• La entradas de estos gases en la planta se realiza a través de tres vías:

– Estomas

– Pelos radicales

– Lenticelas

• También se produce la salida de vapor de agua por los estomas

Estomas • Son la vía más importante de entrada de gases, una vez en su

interior se disuelven en agua y son trasportados a cualquier parte de la planta.

• El mecanismo de apertura y cierre de los estomas es en este caso clave y fundamental, y se debe a cambios de turgencia que experimenta las células oclusivas que los forman

• Control de la apertura y cierre estomático por la hormona vegetal ácido abscísico

Apertura de estomas

• Cuando las células oclusivas reciben agua procedente de células adyacentes, se vuelve turgentes y sus paredes celulares se comban.

• De esta forma se abre el estoma y los gases entran o salen a través del estoma

• Este aumento de turgencia se debe principalmente a la entrada de iones K+ en el interior de las células oclusivas, lo que ocasiona que el medio sea hipertónico y la entrada de agua por ósmosis

• Este proceso de entrada de iones K+ es activado por la luz (su ausencia provoca el efecto contrario)

• Aumento de volumen de células oclusivas (aumento de turgencia) Apertura de estomas

Cierre de estomas

• Cuando las células oclusivas pierden agua se vuelven flácidas y el estoma se cierra

• Esta pérdida de turgencia se debe principalmente a la salida de iones K+ del interior de las células oclusivas, lo que ocasiona que el medio interno de las células oclusivas sea hipotónico con respecto a células adyacentes, favoreciendo la salida de agua por ósmosis

• Este proceso de salida de iones K+ se favorece en ausencia de luz, y cuando la temperatura sobrepasa valores muy altos (en plantas C3, 35ºC)

• Disminución de la turgencia de células oclusivas (por plasmólisis o deshidratación) Cierre de estomas

Vías de conducción ascendentes

• Vasos leñosos recientes, albura. Función conductora

• Vasos leñosos más antiguos; duramen. Sin función conductora, función de sostén

• Otras estructuras especializadas en intercambio de gases

– Pelos absorbentes. Una pequeña parte de los gases pueden entrar en forma disuelta en agua

– Lenticelas. Orificios lenticulares en protuberancias de los troncos. Propio de especies vegetales con estomas poco abundantes, o cuando estos están ausentes (p.ej. Falta de hojas)

TRANSFORMACIÓN DE NUTRIENTES

• El conjunto de agua y sales minerales (savia bruta) y es transportada por los vasos leñosos hasta las hojas, donde se utilizará en la fotosíntesis

• De la fotosíntesis se obtendrán azúcares (savia elaborada) que podrán ser empleados por la planta para obtener energía por procesos catabólicos (por ejemplo respiración celular), o para fabricar sus propias estructuras o sustancias de reserva (procesos anabólicos)

• En cualquier caso , las sustancias orgánicas obtenidas en la fotosíntesis deben llegar a otras zonas de la planta (fruto, tallo, raíz, etc.), por lo que es imprescindible un mecanismo de transporte para la savia elaborada

TRANSPORTE DE SAVIA ELABORADA

• La savia elaborada es una solución formada, principalmente por azúcares (sacarosa), aminoácidos y otras sustancias nitrogenadas.

• La savia elaborada es transportada por toda la planta a través de los vasos del floema (flujo ascendente y descendente) por un proceso denominado translocación

• Este proceso se puede explicar por la existencia de un gradiente de presión entre las zonas donde penetra la savia elaborada en el floema (alta presión hidrostática) y las partes de la planta donde sale la savia elaborada del floema (baja presión)

Proceso de flujo de la savia elaborada 1. Resultado de fotosíntesis, glúcidos salen al citoplasma en

forma de sacarosa

2. Sacarosa entra en floema (vasos liberianos) en contra de gradiente, por transporte activo. Células acompañantes proporcionan energía para este transporte

3. Entrada de sacarosa en floema provoca que las células del floema sean hipertónicas, y esto supone la entrada de agua del xilema al floema por ósmosis

4. La entrada de agua provoca un icnremento de la presión hidrostática, que hace la savia elaborada se desplace

5. Al llegar al órgano o tejido receptor, los solutos (por ejemplo sacarosa) sale del floema y éste se vuelve hipotónico (baja la concentración de soluto en los vasos liberianos)

6. Al ser hipotónico, el agua sale por ósmosis del floema al xilema, reduciéndose la presión hidrostática

Los áfidos (pulgones) en la investigación del floema)

Los áfidos (pulgones) en la investigación del floema)

• La anterior imagen corresponde a un áfido alimentándose sobre un tallo. El áfido introduce su estilete (pieza bucal modificada) hasta los tubos cribosos del floema. La presión a la que se encuentra la corriente de asimilación hace que parte del fluido floemático se introduzca a través del estilete hasta el tubo digestivo del áfido, llegando incluso a salir por el extremo distal del mismo.

• En el dibujo puede verse emergiendo una gotita de líquido azucarado. Tomando muestras de estas gotitas se puede analizar la composición del líquido floemático.

• [Figura modificada de Moore, R., Clark, W.D. & Vodopich, D.S. (1998). Botany. 2nd ed., WCB McGraw-Hill].

Los datos obtenidos de estudios que utilizan áfidos y marcadores, radiactivos indican que, en el floema las velocidades del movimiento longitudinal de los productos son particularmente rápidas. Por ejemplo, en una serie de experimentos que utilizaron estiletes de áfido cortados, se estimó que la savia de los tubos cribosos se estaba moviendo a una velocidad de más o menos 100 centímetros por hora en las zonas de la punta de los estiletes (Figura 13.11)

• Pastores de pulgones

Pulgón 1

EXCRECIÓN EN VEGETALES

• En vegetales la excreción no presenta órganos especializados por los siguientes motivos

– Las tasas metabólicas son mas bajas que en animales, generándose menor cantidad de desechos

– Los desechos no suelen ser tóxicos, sino que en su mayoría se pueden almacenar en vacuolas o citoplasma, o en conductos especiales

– En varios casos se pueden reutilizar en otros procesos, como sucede con el agua y el dióxido de carbono resultantes de la respiración celular, que se emplean en la fotosíntesis

Productos de desecho en vegetales

• Sustancias gaseosas

– Dióxido de carbono. Se produce durante la respiración celular. La planta lo elimina a través de los estomas o lenticelas, cuando no lo reutiliza para la fotosíntesis.

– Etileno. Es una sustancia química que actúa con función hormonal; su producción es uno de los primeros indicadores de la maduración del fruto.

Productos de desecho en vegetales

• Sustancias líquidas

– Aceites esenciales. Pueden ser expulsados al exterior, a través de cilios ganglionares localizados en las flores, yemas y hojas, o almacenados en células o bolsas oleíferas.

– Resina. Sustancia orgánica formada principalmente por terpenos que en algunas plantas como las coníferas se acumulan en canales resiníferos situados en el parénquima. Se puede obtener para producir trementina

– Látex. Se almacena en forma de gotas en el interior de canales laticíferos. A partir del látex se puede obtener el caucho natural.

Agua

• Se produce en la respiración celular

• Se puede reutilizar en la fotosíntesis

• Cuando está en exceso un mecanismo eficiente de excreción es la transpiración:

– Eliminación de vapor de agua a través de estomas

– Permite el transporte de agua y nutrientes

– Regula la temperatura de las plantas, evitando un aumento excesivo

Agua

• Otro mecanismo; gutación

– Eliminación de agua en forma de gotas por la presión en vasos conductores ascendentes

– Propia de plantas de pequeño porte en condiciones de elevada humedad atmosférica

– Agua sale por estomas acuíferos específicos, situados en el extremo de los nervios de las hojas

Gutación - abeja

Gutación

Productos de desecho en vegetales

• Sustancias sólidas. Algunas de estas sustancias, como el oxalato cálcico, se cumulan en forma de cristales (drusas) de diferente tipo en el interior de las vacuolas celulares

FUNCIÓN DE RELACIÓN EN VEGETALES

VER LIBRO, PÁGINAS 285-289

Cambio conformacional en la estructura del fitocromo

Tropismos

• Fototropismo – Experimento

• Fototropismo – Práctica

• Fototropismo y geotropismo

Acción de auxinas en tropismos

Geotropismo en raíz

Geotropismo en raíz

Nutaciones

Nutaciones

Nastias

• Sismonastia – Mimosa

• Termonastia - Tulipán