Fisio vegetal 1

LAS FUNCIONES VITALES DE LAS PLANTAS I
LAS FUNCIONES VITALES EN LAS PLANTAS
1. LAS FUNCIONES DE NUTRICIÓN EN PLANTAS
Las plantas son organismos autótrofos fotosintéticos, esto quiere decir que
presentan la capacidad de producir la materia orgánica que necesitan a partir de
materia inorgánica, empleando el CO2 como fuente de carbono, y utilizando la luz
como fuente de energía.
La materia inorgánica la toman del suelo (sales minerales y agua) a través de las
raíces, y del aire (CO2 y O2) a través de los estomas de las hojas, siendo
transportada a aquellas células que presenten cloroplastos donde será
transformada en compuestos orgánicos mediante el proceso de fotosíntesis.
Posteriormente estos compuestos orgánicos son distribuidos a todas las células
de la planta donde participarán en el metabolismo celular. Los productos de
desecho procedentes de éste serán eliminados mediante diferentes sistemas de
excreción.
1.1. ABSORCIÓN DE NUTRIENTES.
Podemos distinguir a grandes rasgos la absorción de nutrientes que tiene lugar
en las plantas talofitas, como los musgos y las hepáticas, que al vivir en medios
acuáticos o muy húmedos toman los nutrientes directamente del agua por
difusión, a la que tiene lugar en las cormofitas, que han desarrollado órganos, de
tal manera que las hojas cumplen la función de captación de luz y de intercambio
de gases, los tallos llevan a cabo el transporte de sustancias y las raíces la
absorción de agua y sales minerales.
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1.1.1. ABSORCION DE AGUA Y SALES MINERALES
La absorción de agua y sales minerales se realiza por la raíz. La raíz carece de
cutícula (película de cutina que hace la epidermis impermeable al agua y a los
gases) y además presenta pelos absorbentes que aumentan la superficie de
absorción.
La absorción de agua tiene lugar por ósmosis,
smosis ya que el interior de la planta
presenta una mayor concentración salina que el suelo.
Existen una serie de factores que influyen en la absorción de agua por la raíz:
-
Contenido de agua del suelo: el aumento de la cantidad de agua del
suelo supone un incremento de la absorción.
Concentración de solutos del suelo: el aumento de la concentración de
sales disminuye la absorción.
Temperatura: el aumento de la temperatura implica un aumento de la
absorción.
Aireación del suelo: el mayor contenido de O2 del suelo permite un
mayor desarrollo de las raíces y, por lo tanto, un incremento de la
absorción.
Debemos tener en cuenta que no toda el agua del suelo está disponible
para la planta, gran parte de ella es fuertemente retenida por las partículas del
suelo, de tal manera que sólo el agua que ocupa los pequeños espacios del suelo
y que están débilmente unidas a las partículas será absorbida por las planta.
Las sales se encuentran en el medio en forma iónica ya que están en
disolución, su absorción por la raíz no puede tener lugar por ósmosis ya que el
gradiente de concentración es mayor en el interior de las células que en el suelo.
Se postulan dos procedimientos de entrada:
-
Transporte activo,
activo mediante proteínas transportadoras de membrana
llamadas bombas.
Efecto Donn
Donnan,
an se basa en que los iones tienden a almacenarse donde
hay proteínas con signo opuesto, como las células presentan gran
cantidad de proteínas se produciría un efecto de atracción de los iones
salinos.
Los iones salinos cargados positivamente se pueden encontrar adheridos a
la superficie de las partículas que conforman el suelo y que están cargadas
negativamente, no pudiendo ser absorbidos por la planta, este es el caso, por
ejemplo, del Ca2+ y del K+. La liberación de estos iones se debe fundamentalmente
a los iones hidrógeno H+ presentes en el suelo, que compiten con los cationes por
su unión a las partículas del suelo, desplazándolos y dejándolos disponibles para
la planta. La propia planta contribuye al enriquecimiento en H+ del suelo mediante
la respiración de sus raíces, proceso que libera CO2, el cual reacciona con el agua
del suelo para dar ácido carbónico (H2CO3) que se disocia dando protones:
H2CO3→ 2 H+ + CO32-
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El agua y las sales minerales constituyen la savia bruta, que será transportada
por el xilema hasta las hojas. Para ello, deben atravesar el córtex de la raíz y llegar
al cilindro vascular. Existen dos posibles vías para realizar este transporte lateral
en la raíz:
-
Vía Apoplástica:
Apoplástica vía extracelular, el agua y las sales minerales se desplazan
a través de las paredes celulares y de los espacios intercelulares.
-
Vía Simplástica:
Simplástica vía transcelular, el agua y los iones son incorporados al
interior de las células, siendo transportados célula a célula a través de
plasmodesmos (uniones celulares).
Sin embargo, el agua que se desplaza por la vía apoplástica no puede penetrar
al cilindro vascular directamente debido a las Bandas de Caspary de la
endodermis (engrosamiento de las paredes de las células endodérmicas), sino
que debe penetrar en las células de la endodermis atravesando su membrana
celular.
El paso de agua desde las células de la raíz al xilema se cree que tiene lugar
mediante un transporte
transporte activo debido a que el gradiente de concentración es
mayor en las células de la raíz que en el xilema. Una vez en el xilema el agua y las
sales minerales son transportadas a lo largo de la raíz y el tallo hacia las hojas.
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1.1.2. INTERCAMBIO GASEOSO EN LAS PLANTAS
Las plantas necesitan oxígeno atmosférico para realizar su metabolismo
respiratorio y dióxido de carbono para realizar la fotosíntesis. Para permitir la
entrada y salida de estos gases la planta presenta una serie de estructuras
especializadas:
•
Estomas: aberturas existentes en las partes verdes de las plantas,
principalmente, en el envés de las hojas.
Micrografía de un estoma
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El intercambio de gases a través de los estomas se produce por
difusión, ya que la concentración de CO2 es mayor en la atmósfera que en
difusión
las células de la planta.
Los estomas están constituidos por un ostiolo y dos células oclusivas
que están rodeadas por células acompañantes. Las células oclusivas
presentan cloroplastos, mientras que las acompañantes no. La apertura y
cierre de los estomas se realiza por un cambio de turgencia en las células
oclusivas debido a los cambios de presión osmótica de su citoplasma.
Los factores que influyen en la apertura y el cierre del estoma son la
humedad, la concentración de CO2, la luz y la temperatura.
Durante el día, al realizarse la fotosíntesis, se incrementa la
concentración de sustancias dentro de las células oclusivas, lo que provoca
la entrada de agua por ósmosis. Al aumentar la turgencia de la célula su
pared externa se deforma, abombándose hacia fuera y arrastrando la
pared interna (que da al ostiolo) que es más gruesa. De esta manera el
estoma se abre, permitiendo el intercambio de gases entre la planta y el
exterior. De noche ocurre lo contrario, el ostiolo se cierra al disminuir la
turgencia de las células oclusivas.
•
Lenticelas:
enticelas aberturas naturales de la epidermis de los tallos leñosos y las
raíces. Consisten en roturas de la capa epidérmica del súber que ponen en
contacto el exterior con el tejido parenquimático, haciendo posible que los
gases atmosféricos penetren por difusión.
TRANSPIRACIÓN
Consiste en la pérdida de vapor de agua a través de los estomas de las hojas.
La intensidad de transpiración aumenta con:
- la luz
- la temperatura
- la velocidad del viento
- la humedad relativa del aire
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Además, la transpiración se ve afectada por una serie de factores intrínsecos
de la planta, de manera que la intensidad de transpiración disminuye si existe una
capa gruesa de cutina, hojas en posición vertical, bajo número de estomas,
disminución de la superficie foliar o la caída de las hojas.
Existen varias hipótesis sobre la función de la transpiración:
•
•
•
La pérdida
pérdida de agua es inevitable,
inevitable por lo que la transpiración no cumpliría
ninguna función.
función.
Mantiene el flujo de
de nutrientes por la planta,
planta al perderse agua por las hojas
se aumenta la presión osmótica en éstas provocando el arrastre de agua
desde la raíz.
Contribuye a la refrigeración de la planta.
planta
1.2. EL TRANSPORTE EN LAS PLANTAS
En las talofitas las sustancias pasan de célula en célula por simple difusión.
Sin embargo, las cormofitas han desarrollado tejidos conductores que forman
vasos:
-
-
el xilema forma los vasos leñosos y transporta la savia bruta,
bruta compuesta
por el agua y las sales minerales que la planta toma por la raíz, a través del
tallo hasta las hojas.
el floema forma los vasos liberianos y transporta la savia elaborada,
elaborada
compuesta por los compuestos orgánicos originados gracias a la
fotosíntesis en las partes verdes de la planta, repartiéndola por toda la
planta.
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1.2.1. TRANSPORTE POR EL XILEMA
El xilema es un tejido formado por células muertas y alargadas que se
disponen linealmente, en las que los tabiques transversales han desaparecido y
las paredes laterales están engrosadas por lignina, constituyendo largos tubos
rígidos.
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El ascenso de la savia bruta puede deberse a varios mecanismos:
•
•
•
Presión radical:
radical presión ejercida desde la raíz debido a la continua
absorción de agua.
Capilaridad:
Capilaridad es la propiedad física por la cual un líquido sube tanto más
alto cuanto menor es el diámetro del tubo capilar (el diámetro de los vasos
leñosos es mínimo).
Energía metabólica:
metabólica se han observado células vivas en las discontinuidades
de los vasos que podrían bombear agua con gasto de energía.
Con estos mecanismos explicaríamos el ascenso de savia en plantas
herbáceas, pero no en especies de mayor altura.
•
TensiónTensión- cohesión:
cohesión la elevada cohesión de las moléculas de agua (es decir,
su capacidad para unirse unas con otras y con las paredes de los vasos del
xilema) hace que, al movilizarse una molécula arrastre tras de sí a las
siguientes. El agua que se elimina por transpiración en las partes altas de
la planta origina una presión negativa en el xilema, tirando de las
moléculas de agua hacia arriba.
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1.2.2. TRANSPORTE POR EL FLOEMA
El floema es un tejido formado por células vivas que han perdido parte de su
material nuclear. Los tabiques que los comunican están perforados por poros
agrupados en áreas o placas cribosas, por lo que se conocen como vasos cribosos.
En invierno, en las plantas de hoja caduca estos poros quedan taponados por
calosa, interrumpiendo la circulación de la savia y provocando la caída de la hoja.
En primavera, la calosa es reabsorbida y la savia puede volver a circular.
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El transporte de la savia elaborada no se ha esclarecido aún, pudiendo deberse
a varios procesos:
•
Difusión facilitada:
facilitada a través del citoplasma de las células se produciría un
transporte selectivo de los nutrientes con consumo de energía.
•
Por
Por flujo de masas:
masas el transporte de la savia elaborada se debería a un
gradiente de presión entre las zonas de producción o “fuentes”, donde la
savia elaborada penetra en el floema, y las zonas de consumo o
“sumideros”, donde la savia elaborada es extraída del floema.
La fuente es una zona de elevada concentración de azúcares y por tanto
elevada presión hidrostática, mientras que los sumideros presentan baja
presión hidrostática al tener menor concentración de azúcares. Según esta
hipótesis, en la fuente, la savia elaborada se desplazaría por transporte
activo hacia las células acompañantes, y de éstas hacia las células del tubo
criboso a través de plasmodesmos. Esto provocaría un aumento de la
concentración y, por tanto, la entrada por ósmosis de agua procedente de
los vasos leñosos próximos. La presión hidrostática aumentaría y
provocaría el desplazamiento de la savia elaborada hacia los sumideros,
donde la presión hidrostática es menor. Al llegar a los sumideros, los
solutos salen de los vasos cribosos por transporte activo, lo que provoca la
disminución de la concentración y la consecuente salida de agua por
ósmosis hacia las células acompañantes y los vasos leñosos, provocando
así la baja presión hidrostática característica de los sumideros.
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•
Contracción de proteínas:
proteínas la contracción de proteínas fibrosas contráctiles
acelera el paso selectivo de nutrientes.
El transporte de savia elaborada depende de diversos factores como las
características del soluto, el tipo de planta, la actividad metabólica de las células
cribosas, la temperatura, la concentración de oxigeno, la estación,….
1.3. LA EXCRECIÓN Y LA SECRECCIÓN EN PLANTAS
La excreción está poco desarrollada en las plantas, ya que carecen de un
auténtico sistema excretor.
Como presenta una baja tasa metabólica, la cantidad de sustancias de
desecho es muy baja. Además, algunos de estos productos son reutilizados en
procesos anabólicos: el agua y el dióxido de carbono se pueden emplear para
realizar la fotosíntesis, los compuestos nitrogenados se aprovechan en el
metabolismo... Los pocos desechos producidos no siempre salen al exterior,
pudiendo acumularse en vacuolas o espacios intercelulares
intercelulares.
lares Además, las plantas
presentan tejidos secretores distribuidos por distintas partes de su cuerpo que
fabrican y excretan o almacenan los productos finales de su metabolismo.
Algunas de estas sustancias son:
•
Sustancias olorosas, como aceites esenciales producidos en la epidermis
de las hojas de las plantas aromáticas.
•
El Néctar producido por los nectarios de las flores
para atraer a los insectos que intervienen en la
polinización.
•
La resina se deposita en los conductos resiníferos de las coníferas.
•
El látex circula por los conductos laticíferos de plantas
como la higuera o la amapola. Un caso especial es el
látex del árbol Hevea brasiliensis, del que se extrae el
caucho.
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