Las Plantas

Transcripción alternativa:

A partir de la glucosa, otras rutas metabólicas dan lugar a las diversas moléculas orgánicas que requieren las plantas (aminoácidos, lípidos, ácidos nucleicos, etc). Los bioelementos que aportan las sales minerales (N, P o S) son parte de las enzimas y coenzimas o se incorporan a los productos resultantes. 4. Transporte de la savia elaborada La savia elaborada es una mezcla de agua y nutrientes orgánicos, que se distribuyen desde las hojas a toda la planta a través de los vasos liberianos del floema. 5. Eliminación de las sustancias de desecho Los nutrientes orgánicos sintetizados se emplean para el crecimiento o la regeneración de las células. Estos nutrientes se almacenan en las hojas o en órganos especializados (tubérculos o frutos) y se usan como fuente de energía. Para ello, las células realizan la respiración celular en las mitocondrias. Los gases (O₂ procedente de la fotosíntesis, el CO₂ de la respiración y el H₂O en forma de vapor (transpiración)), son expulsados a través de los estomas, durante el intercambio de gases. Otros desechos se acumulan en las vacuolas o son secretados (como el látex o las resinas) 1.2. Absorción del agua y sales minerales: El agua y las sales minerales penetran en la raíz a través de los pelos absorbentes (apéndices de la epidermis que aumentan la superficie de absorción). → La entrada a la raíz por los pelos absorbentes - El agua pasa desde el suelo a los pelos absorbentes de la raíz por difusión simple (ósmosis), es decir, pasa de una disolución más diluida (suelo) a otra más concentrada (el interior de la raíz). - Las sales minerales disueltas en el agua (en forma iónica) atraviesan las membranas por transporte activo. Dado que la concentración de sales es mayor en el interior de la raíz, es necesario aportar energía para introducir aniones (nitratos, sulfatos o fosfatos) y cationes (sodio, hierro, potasio, cobre, etc). → La circulación hasta la endodermis: El agua y las sales minerales utilizan dos tipos de vías para atravesar el tejido del parénquima cortical, situado por debajo de la epidermis: - La vía transcelular o simplástica (vía A): El agua y las sales minerales atraviesan el interior de las células. Para pasar de una célula a la célula contigua, utilizan los plasmodesmos, unos conductos que comunican sus citoplasmas. - La vía intercelular o apoplástica (vía B): El agua y las sales minerales bordean las células. Para pasar utilizan el espacio intercelular que queda entre ellas. → La circulación hasta el xilema: Al llegar a la endodermis, el agua y las sales minerales encuentran la banda de Caspary, una fina capa de células que se unen sin dejar espacios intercelulares, por lo que solo pueden utilizar la vía simplástica. Una vez que se ha llegado al cilindro vascular, el agua utiliza la vía apoplástica y las sales la vía simplástica para llegar al xilema. 1.3. Transporte de la savia bruta (por el xilema): La savia bruta debe ascender por el tallo hasta las hojas a través del xilema. Este ascenso, en contra de la gravedad, se debe a los tres siguientes mecanismos que reciben el nombre de la teoría de la transpiración-tensión-cohesión: → La transpiración: Se produce una pérdida de vapor de agua por los estomas de las hojas cuando entra CO₂. Al perder agua, aumenta la concentración de sustancias en las células del estoma y, por ósmosis, el agua de las células adyacentes se desplaza para equilibrar de nuevo las concentraciones. Se crea una corriente de agua ascendente que contribuye a la subida de la savia bruta. De esta manera, al aumentar la transpiración aumenta la absorción. → La fuerza de cohesión y adhesión: capilaridad. La capilaridad es una propiedad de los líquidos, que les confiere la capacidad de subir o bajar por finos tubos (los capilares). Depende de: - La elevada fuerza de cohesión que tienen las moléculas de agua debido a los enlaces de puente de hidrógeno que hacen que el agua tenga una elevada tensión superficial. Por eso, la tensión que puede soportar una columna de agua sin romperse es muy alta. - Las fuerzas de adhesión a las paredes del tubo: según esta teoría, las fuerzas de cohesión son menores que las fuerzas de adhesión a las paredes del vaso conductor, por lo que el agua asciende superando la tensión sin gasto de energía. ➜ La presión radicular: La presión radicular es la presión osmótica en el xilema de las raíces de las plantas vasculares que provoca el movimiento ascendente del agua en el tallo. La concentración de solutos que hay en las células de la raíz es mayor que la del agua del suelo y por tanto el agua entra por ósmosis en las células. 1.4. Intercambio de gases → Fotosíntesis vs respiración celular La fotosíntesis y la respiración celular son procesos que tienen requerimientos opuestos: en la respiración se incorpora oxígeno y se expulsa dióxido de carbono como producto de desecho; en la fotosíntesis sucede a la inversa. Esto implica la necesidad de llevar a cabo un intercambio de gases con el medio. Son 3 las estructuras capaces de llevar a cabo el intercambio de gases: Los estomas: Los estomas son abundantes en el tejido epidérmico del envés de las hojas. Están formadas por dos células oclusivas que dejan entre sí una abertura, el ostiolo. La planta puede regular la apertura y el cierre del ostiolo por un cambio de turgencia de las células oclusivas que se produce según un ritmo circadiano (día/noche). Apertura de los estomas: ● La luz induce la acumulación de iones K+ en las células oclusivas, llenándose de agua por ósmosis. Las dos células tienen sus paredes celulares engrosadas en la zona cóncava del ostiolo y sus fibrillas de celulosa se disponen de forma radial, por lo que el aumento de turgencia tira de ellas, provocando su apertura (como por la noche, se produce el proceso inverso, se cierran). Una baja concentración de CO₂2 Cierre de los estomas (para evitar pérdidas de vapor): ● Algunas hormonas sexuales (ácido abscísico) Condiciones de alta temperatura ● Baja humedad Las lenticelas: Las lenticelas son aberturas en la epidermis de los tallos leñosos que ponen en contacto el aire y las células del parénquima. En la lenticela, las células epidérmicas tienen mayores espacios intercelulares y menor suberificación, lo que permite que el dióxido de carbono y el oxígeno se intercambien por difusión simple. Se pueden encontrar en la corteza del tronco, las ramas, las raíces y los frutos. Los pelos absorbentes: Absorben los gases disueltos en el agua. 1.5. Transporte de la savia elaborada (floema) La savia elaborada circula por el floema desde las hojas hasta otras partes de la planta, gracias a un movimiento denominado traslocación. La traslocación. La savia elaborada es una disolución de glúcidos y aminoácidos sintetizados durante la fotosíntesis. Se denominan fuentes a las zonas donde se originan, generalmente las hojas; y sumideros a las zonas de consumo (raíces). Las zonas de reserva o almacenamiento (tubérculos o frutos) pueden actuar de fuente, cuando aportan nutrientes a la planta, o de sumidero, cuando los acumulan. La hipótesis del flujo de presión La hipótesis del flujo de presión explica el movimiento de la savia (la translocación) que sigue la dirección de las fuentes a los sumideros. En las fuentes: las células fotosintéticas introducen la sacarosa en el floema por transporte activo. El xilema pasa por ósmosis desde los vasos leñosos a los tubos cribosos, situados de forma paralela y próximos unos a otros. → aumento de concentración de solutos. Procesos: En los sumideros: las células extraen la sacarosa de los tubos cribosos. El agua regresa por presión osmótica al xilema. → disminución de concentración de solutos. 1.6. Eliminación de los productos de excreción La eliminación de los productos de desechos procedentes del metabolismo de la planta se realiza mediante el intercambio de gases, la excreción y la secreción, a través de ciertos tejidos de la planta. Excreción: eliminación de los productos de exceso de la planta. Para ello, se aprovecha de la caída de las hojas y, en algunas especies, la corteza. Secreción: expulsión de sustancias con el objetivo de beneficiar a la planta. Para ello, las plantas disponen de glándulas situadas en distintos tejidos: • Tejidos secretores epidérmicos: se encuentran en flores, tallos u hojas, como Nectarios Pelos glandulares • Tejidos secretores internos: formados por células aisladas o pequeñas agrupaciones de células que rodean un canal o bolsa donde vierten su secreción como son: Tubos laticíferos: segregan un líquido lechoso, el látex, que las defiende de los insectos (árbol del caucho). Tubos resiníferos: segregan resinas que defienden a la planta de hongos e insectos y taponan sus heridas (parénquima de las hojas y la corteza de las coníferas). Intercambio de gases 2. Función de relación en plantas La función de relación: las plantas tienen la capacidad de detectar estímulos y reaccionar ante ellos mediante respuestas adecuadas. 2.1. Estímulos y receptores Estímulos: cambios que se producen en el medio externo o en el organismo de las plantas. Como la luz, la gravedad, la humedad, la temperatura, la presión o la presencia de determinadas sustancias químicas. Receptores: captan estímulos. 2.2.- Principal mecanismo de respuesta: Las hormonas vegetales. Las hormonas vegetales o fitohormonas son sustancias químicas producidas en pequeñas cantidades por células especializadas de la planta, como respuesta a diferentes estímulos. Regulan cambios fisiológicos de las plantas, como el crecimiento, la caída de las hojas o la maduración de los frutos. Fitohormona Auxinas Giberelinas Citoquininas Ácido abcísico Etileno Lugar de formación Meristemos, hojas y embriones. Meristemos primarios, semillas en germinación. Meristemos. Semillas, tallos, hojas y frutos. Frutos y hojas. 2.3. Otros mecanismos de respuesta Proceso que activan Crecimiento en longitud y grosor de tallos. Crecimiento y maduración de frutos. Germinación. Alargamiento del tallo. Floración. División celular. Caída de frutos. Cierre de los estomas. Caída de las hojas. Maduración de los frutos. Senescencia de la flor tras la fecundación. Proceso que inhiben Desarrollo de ramas laterales. Maduración de frutos. Letargo de semillas Germinación. Alargamiento de la raíz ➤ Tropismos: son movimientos de crecimiento permanente que suponen la curvatura de las plantas como respuesta a un estímulo externo. Son respuestas irreversibles y lentas, y pueden ser positivos (acercarse al estímulo) o negativos (alejarse). o Fototropismo: crecimiento de la planta como respuesta a la luz (tallos-positivo / raíz-negativo) o Hidrotropismo: crecimiento de la planta en respuesta a la humedad (raíces-positivo) o Tigmotropismo: los tallos de las plantas trepadoras crecen como respuesta al contacto, lo que les permite anclarse a los objetos que tocan. o Quimiotropismo: crecimiento de la planta como respuesta a la presencia de determinadas sustancias químicas (ej. las raíces crecen hacia zonas ricas en nitrógeno) o Gravitropismo o geotropismo: crecimiento de la planta como respuesta a la gravedad terrestre (raíces-positivo / tallos-negativo). > Nastias: cambios rápidos y reversibles causados por distintos estímulos. El movimiento es una respuesta del órgano que reacciona y están regulados por cambios en la turgencia de las células. o Tigmonastia o sismonastia: se producen como respuesta a un contacto (plantas carnívoras para atrapar insectos en el interior de sus hojas - venus atrapamoscas). O Fotonastia: se producen como respuesta a estímulos luminosos (apertura o cierre de los los de las flores, al amanecer o al anochecer) O Termonastia: se producen como consecuencia de los cambios de temperatura (apertura de los tulipanes cuando aumenta la temperatura) Hidronastia: se producen como respuesta a la humedad (la apertura de los esporangios de los helechos cuando la humedad es elevada). O ➤ Floración: es la respuesta a estímulos de tipo luminoso. Según las horas de luz (o fotoperíodo) en las que inician su floración, pueden ser plantas: O De día corto: fotoperiodo entre 8 y 15 horas. Florecen en primavera y otoño. O De día largo: fotoperiodo entre 15 y 16 horas. Florecen en verano. O De día neutro: en ellas la floración es independiente del fotoperiodo. 3. Función de reproducción en plantas 3.1. La reproducción asexual La reproducción asexual implica un solo progenitor, a partir del cual se forman los nuevos individuos genéticamente idénticos → no hay fusión de gametos. Para ello pueden utilizar dos mecanismos diferentes: La multiplicación vegetativa: las nuevas plantas se originan a partir de unas estructuras de la planta progenitora, llamadas propágulos, que conservan actividad meristemática. Tipos de procedimientos vegetativos: Tubérculos →→ Ejemplo: Patata Rizomas →→ Ejemplo: Jengibre Bulbos →→ Ejemplo: Cebolla ● Estolones →→ Ejemplo: La planta de la fresa ● Apomixis: las nuevas plantas que se desarrollan a partir de semillas genéticamente iguales (no ha habido meiosis ni fecundación de gametos). 3.2. La reproducción sexual/generativa: Intervienen dos individuos. Cada uno aporta un gameto, que al unirse (fecundación) forman el cigoto, del cual surgirá la nueva planta. Supone variabilidad porque los dos progenitores aportan información al nuevo individuo. Los gametos se forman en los gametangios (unicelulares o pluricelulares). Los gametangios masculinos y femeninos pueden formarse en plantas distintas o en la misma planta, y dependiendo de esto las plantas pueden ser: Plantas hermafroditas: Presentan dos tipos de gametangios situados en el mismo órgano Plantas unisexuales: Presentan los gametangios separados en órganos diferentes O Monoicas: Sexos separados en el mismo individuo (el maíz) O Dioicas: Sexos separados en individuos diferentes (la palmera datilera) 88 Gametangio (gametos) Briofitas helechos anteridios Cormofitas espermatogonios Briofitas arquegonios Cormofitas oogonios • Etapas de reproducción sexual: 1) Una espora producida por meiosis, una meiospora (n) germina dando lugar a un individuo adulto: el gametofito. 2) El gametofito forma gametos: el masculino o anterozoide y el femenino u oosfera. 3) La unión de gametos da lugar al cigoto diploide que, por mitosis forma el embrión. 4) Este desarrolla un individuo adulto: el esporofito. 5) En el esporofito, por meiosis, se forman las meiosporas en unos órganos denominados esporangios. 4. En los esporangios y por melosis se producen las meiosporas ESPOROFITO (2n) Desarrollo por mitosis Cigoto (2n) MEIOSIS Meiospora (n) Fecundación 3. Por fecundación de los gametos se origina un cigoto que por mitosis da lugar al esporofito C 4. Reproducción briofitos y pteridofitos 4.1. La reproducción en los briofitos 1. Germina y da lugar al gametofito adulto Oosfera (n) Gameto femenino Anterozoide (n) Gameto masculino GAMETOFITO (n) MITOSIS 2. El gametofito da lugar a los gametos en anteridios y arquegonios Los briofitos son los musgos y las hepáticas menos evolucionadas, sin vasos conductores ni semillas, que dependen del agua para su reproducción. Tienen un ciclo haplodiplonte con alternancia de generaciones, en el que predomina el gametofito (n), que es el individuo visible, sobre el esporofito (2n). El ciclo biológico de un musgo: 1) El gametofito (n), formado por cauloides, filoides y rizoides, se origina por germinación de las meioesporas al caer al suelo. Contiene los anteridios y los arquegonios. 2) Los anteridios se abren y dejan salir los gametos masculinos o anterozoides (n), biflagelados, que con el agua nadan en busca de los arquegonios. En su interior contienen los gametos femeninos u oosferas (n), de manera que se produce su fecundación dando lugar al cigoto (2n). 3) A partir del cigoto, por mitosis se desarrolla el esporofito (2n). Tiene un filamento que lo fija al gametofito y una cápsula que contiene el esporangio. 4) Cuando el esporofito está maduro, en el esporangio se forman por meiosis las esporas (n). 5) Las meioesporas, una vez maduras, se liberan al abrirse el opérculo de la cápsula. Al caer en un lugar con las condiciones favorables germinan originando un nuevo gametofito. 4.2. La reproducción en los pteridofitos Los pteridofitos, como los helechos y los equisetos, son plantas vasculares con raíz, tallo y hojas, sin semillas y que dependen del agua para su reproducción. Tienen un ciclo haplodiplonte con alternancia de generaciones, en el que predomina el esporofito (2n) sobre el gametofito (n). El ciclo biológico de un helecho: 1) Las meioesporas, al caer al suelo y encontrar condiciones favorables, germinan originando el gametofito (n) o prótalo. Éste contiene los gametangios masculinos (anteridios) y los femeninos (arquegonios). 2) Cuando el gametofito madura, los anteridios se abren y liberan los anterozoides (n) flagelados. Estos nadan en busca de los arquegonios, en cuyo interior se encuentra la oosfera (n) inmóvil. Se produce la fecundación y se origina el cigoto (2n). 3) El desarrollo del cigoto da lugar al esporofito (2n), que crece a costa del prótalo hasta que pueda realizar la fotosíntesis (se independiza). 4) El esporofito crece y en el envés de sus hojas, los frondes, se forman los soros, en cuyo interior están los esporangios donde se formarán las esporas (n) por meiosis. 5) Al madurar los esporangios, se abren y liberan las meioesporas, que el viento se encargará de dispersar. Al caer al suelo, si las condiciones son favorables germinan originando un nuevo gametofito. 5. Reproducción plantas con semillas (espermatofitas) -La flor: Gineceo Estigma Estilo Ovario Óvulos Perianto Corola: Pétalos Cáliz: Sépalos Ovario Eje floral Nectario Pedículo Androceo: Estambres Antera Filamento Conectivo Antera Granos de Polen Estambre Los gametos: Masculino: en la antera se genera el saco polínico que contiene microesporas. La microespora por meiosis genera 4 núcleos, de los cuales se reabsorben 3, quedando una célula haploide. Esta genera otro núcleo, teniendo así el núcleo generativo y el núcleo vegetativo, dando posibilidad a la doble fecundación. Así se generan los granos de polen. - Femenino: el ovario almacena un óvulo que por meiosis forma 4 núcleos. Estos núcleos se separan por mitosis dando lugar a 8 óvulos en total, entre los que están los dos polares y el que será fecundado. -Procesos de la reproducción: Núcleos polares Cigoto Sinergidas. Ovario Ovulo MEIOSIS MITOSIS Antipodas Megagametofito (saco embrionario) Perianto Pétalo:Corola Sépalo Cáliz Tubo polínico Estigma Estilo Nectario Plantula Cubierta seminal. Endosperma- Embrión Eje floral Articulación Pedicelo Nucleos espermaticos Microesporangio (saco polinico) Polinización y fertilización Filamento- Nucleo generativo Microespora (célula madre) MEIOSIS MITOSIS Microgametofito (polen) Grano de polen Tubo polinico Núcleo del tubo Antera 1. Formación de gametos (masculino y femenino por meiosis): la flor produce el polen (gameto maculino) en la anteras. 2. Polinización: se transporta el polen de la flor (bien por un animal, viento o agua) hasta el gineceo (órgano femenino) de la misma flor (autopolinización) o de otra flor que suele ser lo común (polinización cruzada). 3. Fecundación: el polen ha llegado al gineceo y se sitúa en el estigma. Se da la doble fecundación. El grano de polen contiene dos núcleos (vegetativo y generativo), el grano vegetativo se abre paso por el gineceo creando un tubo polínico hasta llegar al micropilo, donde está situado el óvulo que dará lugar al embrión. El núcleo generativo genera con el óvulo fecundado el cigoto OR (diploide), mientras que el núcleo vegetativo se junta con los dos óvulos polares para dar lugar a una célula triploide que dará lugar al endospermo (protección para el embrión y almacenamiento de sustancias para alimentarlo). 4. Formación del embrión y semilla: el óvulo fecundado se transforma en la semilla y el ovario poco a poco se transforma en el fruto que rodea la semilla para protegerla. De la semilla podemos distinguir: - El embrión: compuesto por radícula, plúmula, gémula y cotiledones (donde almacena nutrientes). -El endospermo: sustancia con nutrientes que rodea al embrión. -El epispermo: cubierta protectora que rodea a la semilla. Del fruto podemos distinguir - Epicarpo: capa externa, piel - Mesocarpo: parte media - Endocarpo: parte interna normalmente leñosa 5. Dispersión de la semilla y frutos: es importante que la semilla caiga al suelo para poder germinar. Se pueden transportar por diferentes medios como el viento, animales... Los frutos se dispersan de diferentes formas: Dispersión autócora: el fruto se abre presionado por las semillas que salen propulsadas. Dispersión hidrócora: se transportan por el agua, flotando. Dispersión anemócora: el viento dispersa frutos ligeros. Dispersión zoócora: los animales ingieren frutos y defecan las semillas o a través del pelaje los transportan. 6. Germinación de la semilla: se produce cuando la semillas absorben agua y el embrión empieza a crecer apareciendo la raíz, que se hunde en el suelo y el tallo y las hojas se empiezan a desarrollar. Hasta que sale la primera hoja con la que la planta puede hacer ya la fotosíntesis, la planta se alimenta de las sustancias reservadas en los cotiledones.