Fisiología vegetal

Fisiología vegetal

1. NUTRICIÓN EN PLANTAS:
   1. ABSORCIÓN DE SUSTANCIAS
   2. INTERCAMBIO DE GASES
   3. TRANSPORTE
   4. EXCRECIÓN

1. ABSORCIÓN DE SUSTANCIAS

Las plantas toman del medio agua, sales minerales y CO₂ (autótrofas) y emplean la luz como fuente de energía (fotótrofas).

Los musgos y las hepáticas absorben los nutrientes del agua por difusión a las células.

Las cormofitas tienen raíces que les permiten absorber el agua y las sales del suelo, concretamente a través de los pelos absorbentes de la zona pilífera.

La absorción de sales en las plantas no puede ocurrir por difusión simple porque la concentración en el interior de la célula es mayor que en el suelo. Se proponen dos formas de entrada:

• Transporte activo, a través de proteínas llamadas bombas, con gasto de ATP.
• Efecto Donnan, los iones tienden a almacenarse donde hay proteínas cargadas con signo opuesto. En las células abundan las proteínas que atraen los iones de las sales.

La absorción de agua ocurre por difusión simple (ósmosis). La absorción es mayor cuanto mayor sea el contenido de agua, la temperatura y el contenido de oxígeno del suelo y menor cuanto mayor es la concentración de solutos del suelo.

Una vez absorbidas, el agua y las sales minerales (savia bruta) se dirigen hacia el cilindro vascular mediante dos posibles vías:

1. a) vía A o intracelular (a través de las células): el agua y las sales minerales pueden evitar la banda de Caspary y llegar al cilindro vascular.
2. b) vía B o extracelular (a través de los huecos que hay entre las células): el agua y las sales minerales no pueden acceder al cilindro vascular porque al llegar a la endodermis, la Banda de Caspary (impermeable) les impide entrar.

Por tanto, se dice que el transporte de sales a la zona vascular es selectivo porque sólo llegan aquellas sustancias que entran por la vía A.

1. INTERCAMBIO DE GASES Y TRANSPIRACIÓN

Además de fotosíntesis, las plantas son organismos eucariotas que realizan respiración celular. En la respiración, se toma O₂ y se elimina CO₂ y en la fotosíntesis ocurre lo contrario. En función del predominio de uno u otro proceso se consume más uno de estos gases.

Tanto el intercambio de gases como la transpiración ocurre a través de los estomas, que se encuentran principalmente en el envés de las hojas y en los tallos jóvenes.

El intercambio de gases es la salida de O₂ y la entrada de CO₂ en la planta a través de los estomas y ocurre por difusión simple. La concentración de CO₂ en la atmósfera es mayor que en las células de la planta.

En cuanto a la transpiración o pérdida de agua en estado de vapor, no se conoce con exactitud cuál es su función biológica. Se piensa que puede servir para mantener el flujo de nutrientes por la planta, para refrigerarla o para el intercambio de gases.

Las células oclusivas de los estomas los mantienen abiertos durante el día, cuando hay luz y se realiza la fotosíntesis, y los cierran por la noche. Además, existen otros factores que influyen en la apertura y cierre de los estomas, como son la concentración de ciertos solutos, la luz, la humedad, la concentración de CO₂ y la temperatura.

• El principal soluto responsable de la apertura y cierre de los estomas es el K⁺. Su entrada en las células oclusivas hace que el agua pase a su interior por ósmosis, las células aumentan de volumen y abren el ostiolo.
• La luz activa la entrada de iones K⁺ en las células oclusivas.
• Cuando la cantidad de agua que tiene la célula es baja, los estomas se cierran.
• Una alta concentración de CO₂ produce el cierre de los estomas.
• Temperaturas mayores que 35ºC producen el cierre de los estomas porque aumenta la respiración y, a su vez, la concentración de CO₂.

1. TRANSPORTE DE LA SAVIA

En los musgos y hepáticas, las sustancias pasan de célula a célula por difusión simple.

Las cormofitas han desarrollado tejidos conductores que forman vasos, encargados de transportar la savia:

1. a) Xilema, que forma los vasos leñosos y transporta la savia bruta (agua y sales minerales que toma la planta por la raíz) desde la raíz hasta las hojas, ascendiendo por el tallo. El xilema está constituido por tubos largos y rígidos de células muertas con paredes de lignina. Las hipótesis que explican cómo asciende la savia bruta por estos tubos son las siguientes:

- Capilaridad: solo explica el fenómeno en herbáceas. Las moléculas de agua se adhieren a las paredes del tubo ascendiendo contra la gravedad, debido a la elevada fuerza de adhesión.

- Por presión radical: la absorción de las raíces genera una presión que provoca el ascenso de la savia.

- Por tensión-cohesión: la elevada cohesión de las moléculas de agua hace que, a medida que estas se van evaporando de las hojas, sean sustituidas por nuevas moléculas que ascienden.

1. Floema, que forma los vasos liberianos y transporta la savia elaborada (azúcares, lípidos, aminoácidos, nucleótidos, ... todos ellos productos de la fotosíntesis que se sintetizan en las hojas) desde las hojas a toda la planta, descendiendo por el tallo. El floema está constituido por célulasvivas y los tabiques que los separan están perforados por numerosos poros. La hipótesis que explica la circulación de la savia elaborada es la siguiente:
   • Flujo de presión: se basa en la diferencia de presión osmótica que hay entre la raíz y las hojas. En las hojas hay una gran cantidad de sacarosa que pasa al floema por transporte activo, lo cual induce a las células cercanas a ceder agua a la célula del floema. Esto hace que la sacarosa se transporte a otra célula pasivamente y se repite el proceso.

1. EXCRECIÓN Y SECRECIÓN

Las plantas no tienen un verdadero sistema excretor (pero si tejidos). Normalmente, los productos de excreción se depositan en vacuolas o se expulsan al exterior por los estomas y lenticelas, los compuestos nitrogenados se aprovechan en el metabolismo .

Las plantas presentan tejidos secretores que fabrican y excretan o almacenan sustancias que suelen ser productos finales de su metabolismo.

1. Sustancias olorosas (aceites esenciales) fabricadas en células epidérmicas de las hojas de plantas aromáticas.
2. Nectarios: estructuras que pueden encontrarse en las flores y que secretan una sustancia azucarada llamada néctar que atrae a los insectos.
3. Pigmentos: las coloraciones características de las flores, frutos y hojas en otoño se deben a la secreción de antocianinas que se acumulan en estos órganos.
4. Resina: se deposita en los canales resiníferos situados en el parénquima de las coníferas
5. Látex: sustancia pegajosa de color blanco que se encuentra en la higuera o la amapola. De él se extrae el caucho.

La resina y el látex son productos de desecho de la planta y tienen aplicaciones médicas e industriales.

1. RELACIÓN EN PLANTAS

La relación es la capacidad de los seres vivos para responder a estímulos, tanto externos como internos, para adaptarse al medio en el que viven.

Las plantas no tienen sistema nervioso pero presentan hormonas que les proporcionan una gran capacidad de adaptación al ambiente.

Pueden responder a diversos factores ambientales (luz, temperatura, viento, agua, gravedad, cambios de estación) mediante dos tipos de movimiento: tropismos y nastias.

Las hormonas actúan en cantidades muy pequeñas y no tienen efectos específicos. Son sintetizadas en determinados tejidos y pueden ejercer su acción en zonas cercanas o lejanas del lugar donde se formaron, transportándose por el floema. Tipos:

1. Auxinas
2. Giberelinas Estimulan la división y crecimiento celular (Estimuladoras)
3. Citoquininas

1. Ácido abscísico
2. Etileno Inhiben el crecimiento (Inhibidoras)

Auxinas: se sintetizan en los meristemos de la raíz y el tallo, en flores y frutos, embriones y hojas nuevas, desplazándose hacia las partes inferiores de las plantas. Su función principal es estimular el crecimiento del vegetal activando la división y el alargamiento de las células. Además, inhiben el desarrollo de las yemas axilares y retardan la caída de las hojas y los frutos.

Giberelinas: están distribuidas por toda la planta aunque en mayor concentración en las semillas inmaduras. Su función principal es producir el alargamiento de los tallos jóvenes pero también estimulan la floración y germinación de las semillas.

Citoquininas: están en las semillas, frutos y raíces. Estimulan la división celular de los tallos e inhiben la de la raíz. También intervienen en la floración y germinación y en el retraso del envejecimiento de hojas y frutos.

Ácido abscísico: se sintetiza en las partes basales de los frutos. Inhibe la división y el alargamiento celular. Induce el letargo de las yemas axilares de las hojas y la caída de los frutos.

Etileno: es un gas que liberan los frutos durante su maduración. También se encuentra en tallos, hojas, raíces y flores. Induce la maduración de otros frutos, estimula la caída de las hojas y marchita las flores.

TROPISMO

Es una respuesta de la planta en forma de crecimiento direccional de algún órgano a un estímulo externo que viene de una dirección concreta. Si la planta se acerca al estímulo, es positivo, y negativo si se aleja de él.

• Fototropismo: movimiento de respuesta a la luz. Las raíces presentan fototropismo negativo mientras que el tallo lo tiene positivo. Se debe a la acción de las auxinas que se acumulan en la parte de la planta que no recibe luz y aceleran su crecimiento.
• Geotropismo: respuesta a la gravedad terrestre. Se debe también a las auxinas. Al germinar una semilla, las raíces tienen geotropismo positivo y el tallo negativo.

NASTIA

Es un cambio pasajero y rápido que se produce en algunos órganos de las plantas en respuesta a estímulos que envuelven al órgano afectado o, si son unidireccionales, cuando la respuesta no depende de la dirección del estímulo.

• Movimiento fotonástico: apertura y cierre de los pétalos de las flores como respuesta a la luz, en relación con la alternancia día/noche.

1. REPRODUCCIÓN EN PLANTAS

Presentan tanto reproducción asexual (por esporas) como sexual (por gametos).

1. Asexual

La mayoría de las plantas pueden reproducirse asexualmente por propagación vegetativa, cuando se desprende una parte de la misma y origina nuevos individuos a partir de los fragmentos. Son claros procesos de regeneración (esquejes). El resultado es que los nuevos organismos tienen la misma dotación genética que sus parentales.

1. Sexual

Los descendientes tienen características diferentes a los progenitores gracias a:

• La formación de los gametos: células especializadas que son el vehículo de transporte de la información genética. Son haploides porque se forman a partir de una división reduccional: la meiosis.
• La formación del cigoto: cuando se unen los gametos y se funden sus núcleos se genera una célula diploide de nuevo, con características de los dos progenitores.
• El desarrollo del cigoto: que se divide por mitosis sucesivas, con las nuevas instrucciones genéticas del nuevo núcleo.

Las especies vegetales pueden ser:

1. Monoicas o hermafroditas: el mismo individuo tiene los dos sexos y produce los dos tipos de gametos. No se suele dar la autofecundación y los órganos suelen madurar en momentos diferentes. Lo más frecuente es la fecundación cruzada. En ella los dos individuos hermafroditas se fecundan mutuamente.
2. Dioicas o unisexuales: existen dos tipos de individuos diferentes, cada uno de sexo diferente

Aparece un aparato reproductor que se caracteriza pro la presencia de gametangios adaptados al medio aéreo: anteridios (masculinos) y arquegonios (femeninos). Estos gametangios protegen sus gametos del medio exterior.

En este tipo de reproducción existe la alternancia de dos generaciones distintas:

• gametofito (n): fase que forma los gametos. En los musgos, constituye la fase dominante, siendo el esporofito pequeño y dependiente.
• esporofito (2n): fase en la que se forman esporas. En las cormofitas, es la fase dominante y el gametofito está muy reducido.