Nutrición en plantas cormofitas

Nutrición en plantas cormofitas: Órganos específicos; las raíces (absorción de agua y sales minerales), las hojas (captan la luz y fijan el CO2 en la atmósfera) y poseen vasos conductores que permiten el transporte de sustancias incorporadas y de las elaboradas en la fotosíntesis.

Nutrición en plantas briofitas

Nutrición en plantas briofitas: Carecen de tejidos conductores; son protocormofitas (filoide, cauloide y rizoide). El intercambio de gases se realiza por difusión y carecen, en muchos casos, de cutícula o cubierta cerosa impermeable.

Nutrientes

Nutrientes: macronutrientes (≈ 0,05% del peso seco) y micronutrientes (oligoelementos).

Estructura y funciones de la raíz

Partes de la raíz: zona pilífera (pelos absorbentes formados por extensiones de células epiteliales), zona de alargamiento, cono vegetativo (es la parte terminal de la raíz; en su interior se encuentra la yema vegetativa, formada por meristemos primarios y protegida por la cofia o caliptra).

Se distinguen dos tipos de raíces según su desarrollo: estructura primaria (crecimiento en longitud) y estructura secundaria (crecimiento en grosor).

Estructura primaria de la raíz

La estructura primaria de la raíz incluye: la epidermis (en el exterior, generalmente una capa de células, sin cutícula y con prolongaciones de pelos absorbentes; en algunas plantas se sustituye por la exodermis), la corteza (formada por parénquima cortical que actúa como tejido de reserva; su capa más interna es la endodermis, en cuyas paredes radiales hay engrosamientos de suberina que interrumpen el paso de agua y sustancias disueltas: la banda de Caspary), y el cilindro central (consta de abundante parénquima; la capa más externa se llama periciclo y hacia el interior se encuentran los haces conductores de xilema y floema en disposición radial).

Factores que afectan la absorción de minerales

• Temperatura.
• Aireación del suelo (mayor aireación facilita la absorción).
• Disponibilidad de agua (aumento de la cantidad de agua favorece la absorción).

Vías de absorción de agua y sales minerales

Vía simplástica (vía A): el agua y los iones son transportados por osmosis y transporte activo de unas células a otras a través de plasmodesmos (pasa por el interior de las células, por el citoplasma).
Vía apoplástica (vía B): el movimiento se realiza por difusión simple a través de los espacios exteriores a la membrana celular (paredes celulares y espacios intercelulares). La banda de Caspary en la endodermis de la raíz bloquea esta vía y obliga al agua y los iones a seguir la vía simplástica. De esta forma se regula el paso de sustancias que llegan al xilema, evitando aquellas perjudiciales para la planta.

Estructura y funciones del tallo

Partes del tallo: nudos (se insertan las hojas), entrenudos (tramos entre dos nudos), yemas terminales (meristemos primarios) y yemas axilares (situadas en las axilas de las hojas y responsables de ramas laterales).

Tipos de células del xilema

Tráqueas o vasos leñosos: con gruesas paredes reforzadas por lignina (característicos de las angiospermas). Traqueidas: con un lumen estrecho y extremos puntiagudos (características de las gimnospermas).

Transporte de la savia bruta por el xilema

Transporte de la savia bruta por el xilema (hipótesis de la tensión-cohesión-adhesión):

• Traspiración: la evaporación de agua a través de los estomas genera una tensión o presión negativa en la columna de agua.
• Cohesión-adhesión: las moléculas de agua son cohesivas entre sí y se adhieren a las paredes celulares, lo que facilita el transporte por capilaridad.
• Presión radicular: una presión positiva generada por la absorción de sales y agua en la raíz que también contribuye al empuje del agua en ciertas condiciones.

Gutación: pérdida de agua en forma líquida debido a atmósferas muy húmedas; el agua es expulsada por los hidátodos.

Estructura de las hojas

Estructura de las hojas: pecíolo (parte por la que el limbo se une al tallo) y limbo (zona frecuentemente delgada y plana; haz en la cara superior y envés en la inferior).

Partes del limbo foliar

Epidermis: formada por células que segregan cutina, formando una cutícula que rodea superficialmente al limbo y deja pasar la luz a las células fotosintetizadoras del mesófilo. Los estomas son más numerosos en el envés que en el haz. Los estomas son estructuras que ponen en contacto el exterior de la hoja y los espacios intercelulares del interior.

Mesófilo: constituido por parénquima en empalizada en el haz y parénquima lagunar en el envés.

Haces conductores: se encuentran en el mesófilo; conducen el xilema y floema y forman las nerviaciones de las hojas. Se reconocen en el limbo por su dureza y falta de clorofila.

La transpiración

La transpiración: es la pérdida de agua por evaporación que se produce en las hojas mediante un proceso de difusión simple.

Factores ambientales que afectan la transpiración

• Viento: facilita la eliminación del vapor de agua cercano a la hoja e incrementa la transpiración.
• Humedad relativa del aire: a mayor humedad, disminuye la transpiración.
• Temperatura: a mayor temperatura hay más evaporación y transpiración; por encima de ~35 ºC los estomas tienden a cerrarse al elevarse la concentración de CO2 debido al incremento de la respiración celular.

Intercambio de gases

El intercambio de gases: durante la noche, en la oscuridad, hay consumo de O2 y desprendimiento de CO2; durante el día, con iluminación, se desprende O2 y se consume CO2. En tallos de más de 1 año, el intercambio de gases también se realiza a través de lenticelas.

Apertura y cierre de estomas

Apertura y cierre de estomas: se deben al cambio de turgencia de las células oclusivas. Al entrar agua en las células oclusivas aumenta su turgencia y se abre el ostiolo.

Factores que afectan la apertura de estomas

• Luz: la luz favorece la acumulación de azúcares en células del mesófilo y células acompañantes, lo que provoca la entrada de agua por osmosis y la apertura del estoma durante el día.
• Concentración de CO2: una concentración elevada de CO2 (por aumento de la respiración celular) produce el cierre de estomas.
• Disponibilidad de agua: déficit hídrico en el suelo estimula el cierre de los estomas (estrés hídrico).

Fases de la fotosíntesis

Fases de la fotosíntesis: fase luminosa (se realiza en la membrana de los tilacoides) y fase oscura (se lleva a cabo en el estroma de los cloroplastos; ciclo de Calvin: conjunto de reacciones químicas).

Importancia de la fotosíntesis

Importancia de la fotosíntesis: las plantas elaboran su propia materia orgánica a partir de materia inorgánica; la materia orgánica que forma los vegetales sirve de primer eslabón en las cadenas tróficas de los ecosistemas; la energía solar se transforma en energía química, proceso que origina el flujo de energía en los ecosistemas; el oxígeno liberado es imprescindible para organismos aerobios; la fotosíntesis fija el CO2 ambiental en forma de moléculas orgánicas, contribuyendo a regular el efecto invernadero.

Factores que afectan la fotosíntesis

Factores: la temperatura, la intensidad luminosa y la concentración de CO2 y O2. La disponibilidad relativa de estos factores condiciona la tasa fotosintética.

Translocación: distribución de la savia elaborada

Distribución de la savia elaborada por la planta: el transporte de sustancias tiene lugar a través de los vasos liberianos o tubos cribosos y las células acompañantes del floema. La savia elaborada se transporta desde los órganos productores a los órganos consumidores por un proceso llamado translocación.

Productores o fuentes: órganos fotosintetizadores, principalmente las hojas, y órganos que acumulan sustancias de reserva. Producen más azúcares de los que consumen.

Consumidores o sumideros: órganos como las raíces, tallos en crecimiento, yemas, flores, frutos, semillas y órganos de reserva en formación. Consumen más azúcares de los que producen.

Transporte de la savia elaborada por el floema

Transporte por el floema (hipótesis del flujo por presión):

A. Los glúcidos y demás componentes orgánicos producidos en el parénquima clorofílico de las hojas pasan mediante transporte activo a las células acompañantes del floema y, a través de los plasmodesmos, entran en los tubos cribosos.

B. El aumento de glúcidos en los tubos cribosos incrementa la concentración de solutos, provocando la entrada de agua por ósmosis desde células vecinas del xilema.

C. Como resultado de la entrada de agua se genera un aumento de presión hidrostática en el interior de los tubos, lo que produce un empuje de la savia hacia zonas de menor presión, los órganos consumidores, tanto hacia arriba como hacia abajo.

D. Al llegar a los sumideros, los solutos pasan por transporte activo desde los tubos cribosos hacia las células que los requieren. La consiguiente disminución en la concentración de solutos hace que el agua salga de los tubos cribosos por ósmosis hacia los tejidos que los rodean.

Fitohormonas y desarrollo

Fitohormonas responsables del desarrollo y del estado juvenil: intervienen en la germinación y el crecimiento de la planta.

Auxinas (Au): sintetizadas principalmente en meristemos de las yemas apicales, en el embrión de las semillas y en hojas jóvenes. Giberelinas (Gb): se sintetizan sobre todo en meristemos apicales del tallo y de las raíces, en hojas jóvenes y en el embrión. Citoquininas (Cq): sintetizadas fundamentalmente en meristemos apicales de las raíces, en hojas en desarrollo y en el embrión joven tras la germinación.

Fitohormonas responsables de la abscisión y la senescencia

Fitohormonas responsables de la abscisión y de la senescencia: intervienen en la maduración y envejecimiento de la planta. Ácido abscísico (ABA): se produce en hojas, tallos, semillas maduras y frutos verdes; se transporta por toda la planta. Etileno (Et): gas a temperatura ambiente; se produce en tejidos de frutos durante la maduración y en hojas y flores senescentes.

Movimientos vegetales: estímulos externos

Estímulos externos: tropismos (movimiento lento y direccional) y nastias (movimiento no direccional, reversible). Diferencia: ambos son movimientos de partes de la planta; el tropismo es un movimiento permanente (positivo o negativo) en respuesta a un estímulo direccional, mientras que la nastia es un movimiento pasajero que recupera la posición inicial.

Reproducción asexual

Reproducción asexual: descendientes genéticamente idénticos al progenitor de origen.

Se distingue la reproducción por esporas (mediante células germinales, esporas, que se forman en esporangios; el organismo que produce esporas es el esporofito) y la multiplicación vegetativa (se produce a partir de células somáticas por fragmentación y división; en otros casos mediante propágulos, masas de células a partir de las cuales se puede desarrollar un nuevo individuo).

Órganos de reproducción vegetativa en cormofitas

• Estolones: ramificaciones laterales de crecimiento horizontal que salen de la base de los tallos; sus yemas emiten raíces dando lugar a nuevos individuos (ejemplo: fresa).
• Tubérculos: tallos subterráneos muy ensanchados que almacenan alimento; pueden separarse de la planta madre y dar lugar a plantas nuevas (ejemplo: patata).
• Rizomas: tallos subterráneos que crecen horizontalmente; a partir de yemas pueden formarse tallos aéreos que enraízan y pueden separar nuevos individuos (ejemplo: bambú).
• Bulbos: tallos subterráneos con hojas carnosas de almacenamiento dispuestas en capas; cuando mueren los bulbos hijos rebrotan y forman plantas separadas (ejemplo: ajo).

Reproducción sexual

Reproducción sexual: las plantas presentan un ciclo biológico diplohaplonte en el cual se alternan dos generaciones morfológicamente diferentes: el esporofito (diploide, productor de esporas por meiosis) y el gametofito (haploide, productor de gametos).

Ciclo biológico de los helechos

1. En la cara inferior de las frondas se disponen los esporangios, agrupados en estructuras llamadas soros. En el interior de los esporangios se forman las esporas por meiosis.
2. Las esporas haploides, al caer al suelo en condiciones idóneas, germinan formando un pequeño gametofito haploide, laminar y verde llamado protalo.
3. En la parte inferior del protalo se forman los gametangios. Los anteridios producen anterozoides, flagelados. Los arquegonios contienen una oosfera. Gracias a la humedad y al agua ambiental, los anterozoides alcanzan el arquegonio y se produce la fecundación.
4. Tras la fusión de los gametos se forma un cigoto diploide que, tras sucesivas mitosis, desarrolla un pequeño embrión. Inicialmente, el embrión vive a expensas del protalo hasta que desarrolla el esporofito joven. Este crece y da lugar a un helecho adulto que volverá a producir esporas haploides por meiosis.

Angiospermas: flores y semillas

Las angiospermas: órganos sexuales agrupados en flores y semillas protegidas. La flor está constituida por hojas modificadas que se disponen formando verticilos sobre un receptáculo floral.

Tipos de verticilos

Verticilos fértiles: gineceo (carpelos) y androceo (estambres), presentes en flores hermafroditas. Verticilos estériles o perianto: corola (pétalos) y cáliz (sépalos). Los sépalos suelen ser verdes; los pétalos suelen ser coloreados. Si sépalos y pétalos presentan la misma coloración se llaman tépalos. La misión del perianto es proteger a los verticilos fértiles y facilitar la polinización.

La polinización

La polinización: transferencia de los granos de polen desde la antera hasta el estigma de la misma u otra flor. Puede ser polinización cruzada o autopolinización.

Agentes polinizadores: anemófila (viento), entomófila (insectos) y ornitófila (aves).

Doble fecundación

La doble fecundación: el grano de polen germina en el estigma y produce un tubo polínico que crece a través del carpelo hasta el ovario y alcanza el gametofito femenino. El tubo se rompe y libera dos gametos masculinos: uno se fusiona con la oosfera formando el cigoto diploide que desarrollará el embrión; el otro núcleo espermático se une al núcleo central del gametofito femenino formando un núcleo triploide del que derivará el endospermo.

La semilla

La semilla: después de la doble fecundación, el óvulo se transforma en semilla. La semilla puede presentar un periodo de latencia o dormición.

• La semilla contiene un embrión pluricelular, mientras que las esporas son unicelulares.
• La semilla contiene el endospermo.
• Las semillas están protegidas por cubiertas (testa), mientras que las esporas tienen escasa protección.

El fruto

El fruto: está compuesto por una o varias semillas rodeadas por un tejido protector, el pericarpo, derivado del desarrollo de las paredes del ovario. El pericarpo suele presentar tres capas: epicarpo (capa más externa), mesocarpo (capa intermedia) y endocarpo (capa más interna).

Dispersión de las semillas

Dispersión: anemocoria (viento), hidrocoria (agua), zoocoria (animales). La zoocoria puede ser epizoocoria (semillas adheridas externamente) o endozoocoria (frutos carnosos ingeridos y dispersados en heces). Autocoria: la propia planta dispersa sus semillas.

Germinación

La germinación: proceso por el que termina la latencia y se reanuda el crecimiento y la diferenciación del embrión. Comienza con la imbibición, un proceso pasivo en el que la semilla absorbe gran cantidad de agua.

Intervención humana en la reproducción vegetal

El ser humano interviene en la reproducción de las plantas para la mejora de cultivos (biotecnología vegetal):

Micropropagación vegetal: producción vegetativa mediante cultivo in vitro. Se obtiene una masa de células indiferenciadas o callo, en la que se introducen hormonas para regenerar plantas.

Obtención de plantas transgénicas: plantas genéticamente modificadas en las que se introducen genes procedentes de otras especies. Su seguridad para el medio ambiente y para los consumidores es objeto de debate y regulación.

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