TEMA 7: LAS PLANTAS. 1.- La función de nutrición en las plantas

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1 TEMA 7: LAS PLANTAS En las plantas, la nutrición es autotrofa, es decir, sintetizan sus propios nutrientes, utilizando la materia inorganica y la energía solar. Son capaces de relacionarse con su entorno, percifen estimulos y elaboran respuestas. En cuanto a la reproducción, desde la esporas hasta plantas con semillas, la complejidad depende del medio terrestre donde se ubican. 1.- La función de nutrición en las plantas 1.1. Las fases de la nutrición en las plantas. Los briofitos son las plantas más sencillas, son de pequeño tamaño y su organización es de tipo talo. Carece por tanto de verdaderos tejidos, se fijan al sustrato por rizoides, los nutrientes son absorbidos directamente del medio por simple difusión, necesiando grandes superficies de absorción(caulidio y filidios) y vivir en lugares humedos y sombrios.

2 Las plantas vasculares o cormofitas tienen organización de tipo cormo, es decir presentan tejidos y organos( raiz, tallo y hoja) 5 etapas: Absorción del agua y las sales minerales por la raíz: Forman la savia bruta. Transporte de la savia bruta a través de los vasos leñosos (xilema) hasta las hojas. Intercambio de gases (oxigeno y dioxido de carbono) por los estomas y fotosintesis. Transporte de la savia elaborada a traves de los vasos liberianos (floema). La planta elimina los productos de desecho.

3 1-Absorción del agua y las sales minerales por la raíz: Forman la savia bruta.

4 1. 2. Absorción del agua y las sales minerales por la raíz: Forman la savia bruta. La absorción del agua y s.m. (savia bruta) se hace a traves, de celulas especializadasllamadas pelos radicales que son evaginaciones de las celulas epidermicas, que aumentan la superficie de absorción de las raices. El agua penetra por difusión simple (osmosis) ya que la concentración de solutos en las celulas radicales es mayor que en el suelo. Las s.m. Deben estar disueltas es decir formando iones, entrando por transporte activo, es decir consumiendo energia, pues la concentración salina en el interior es mayor que el suelo. Una vez dentro de las celulas epidermicas, los nutrientes tienen que llegar a los vasos del xilema para ascender hasta las hojas, va aseguir para ello dos vias: Apoplastica (vía intercelular) y simplastica (vía transcelular). Via simplastica: Es la vía por la que el agua y las s.m. Pasan por el interior de las celulas a traves de los conductos citoplasmáticas llamados plasmodesmos que comunican celulas adyacentes. Via apoplastica: El apoplasto está formado por el espacio libre aparente en la planta y presenta una menor resistencia al paso de agua que el simplasto, en el que abundan lípidos, sustancias hidrófobas, orgánulos y partículas que aumentan la viscosidad del medio. El camino que siguen el agua y los solutos en la planta es una combinación de ambos. Pero se piensa que el agua discurre en la raíz mayoritariamente por el apoplasto mojando paredes celulares y espacios intercelulares. Al llegar a la endodermis que es la capa más interna de la corteza que se caracteriza porque sus células se disponen de forma compacta no dejando espacios intercelulares y por la presencia de la banda de Caspary (depósitos de suberina) en sus paredes celulares anticlinales y radiales, presenta una resistencia muy alta, y el flujo de agua a través de estas paredes es prácticamente nulo. La suberificación de la endodermis bloquea la vía apoplástica, y en este punto el agua es forzada a atravesar las membranas citoplasmáticas y los protoplastos de las células endodérmicas, que representa una resistencia de cierta magnitud, pero mucho menor a la resistencia de las paredes. Una vez superada la endodermis, el agua vuelve a encontrar menor resistencia en la vía apoplástica y la mayor parte de las sales sigue la vía simplastica.

5 1.3. Transporte de la savia bruta a través de los vasos leñosos (xilema) El agua y sales minerales que han penetrado en el xilema, es la llamada savia bruta, la va a transportar desde la raiz hasta las hojas. La celulas del xilema que intervienen en est acción son las traqueas y traqueidas. E transporte tiene lugar a traves de tres fenomenos: a- Transpiración: Es la perdida de vapor de agua por los estomas de hojas y tallos, el responsable es la energia solar, que provoca el ascenso de la savia bruta en contra de la gravedad. Cuando el agua sale poer el estoma, se produce un aumento de la concentración de solutos en el interior de las celulas del estoma. Para mantener el equilibrio, estas tomanagua de las adyacentespor osmosis, y estas celulas las toman de las vecinas. Esto crea una corriente ascendente hacia las hojas. b- Fuerzas de cohesión de las moleculas de agua La cohesión se debe a los enlaces por puentes de hidrogeno y ade mas se adhieren a las paredes de los vasos del xile ma (capilaridad), las propiedades cohesivas y adhesivas del agua le permite formar una columna ininterrumpida (Teoria de la tension-cohesión)

6 c- Presion radicular Al absorber la raiz los nutrientes, genera una presion radical, debido a las diferencias de concentración y así se favorece el ascenso Intercambio de gases El oxigeno y dioxido de carbono se captan a traves de los estomas, lenticelas y pelos absorbentes. En las hojas, gracias a la luz, se realiza la fotosintesis, desprendiendo el oxigeno. El material formado es la savia elaborada.

7 Los estomas: Se encuentran en la epidermis y son muy abundantes en el envés de las hojas. El dioxido de carbono penetra por difusión y lo mismo le ocurre al oxigeno cuando sale. El estoma es una abertura rodeada por dos celulas oclusivas que por cambios de turgencia controlas la apertura y cierre del orificio estomatico u ostiolo. Al aumentar la turgencia, el orificio se abre, pues las celulas se deforman, abombandose hacia fuera arrastrando la pared interna más gruesa, con lo que el ostiolo se abre. Se cierra por la perdida de turgescencia de las celulas oclusivas. Los estomas se abre principalmente durante el día, cuando tiene lugar la fotosintesis y se cierra de noche. Los factores que influyen en estos movimientos son la concentración de potasio, dioxido de carbono, la concentración de hormonas. La temperaturay la humedad.

8 Las lenticelas: Son aberturas naturales existentes en la epidermis suberificada de tallos leñosos, que ponen en contacto el tejido parenquimatico interno con el exterior., por aqui penetra el co2 y el o2 por simple difusión Los pelos absorbentes: Son evaginacionesde las celulas epidermicas sirven para la entrada de gases disueltos en agua que están en el suelo. Una vez que llega la savia bruta a las hojas, por el proceso fotosintetico, se transforma en savia elaborada, es una disolucion de azucares )sacarosa) y de aa y su transporte se llama translocación y se va a llevar a cabo su traslado atraves del floema. Está formado por células vivas, alargadas y sin núcleo, la savia se mueve desde la fuente (hoja) hacia el sumidero (raiz), el paso de la fuente a los sumideros se hace a traves de la hipotesis del flujo de presión.

9 La hipotesis del flujo de presión: La savia elaborada entra en los tubos cribosos del floema por transporte activo y aumenta la concentración, este provoca la salida de agua desde los vasos leñosos del xilema, entra por osmosis y así se realiza el transporte, al llegar a la celula sumidero entra la glucosa y así el agua regresa al xilema

10 1.6. La eliminación de los productos de excreción La excreción Es la eliminación de sustancias por que estas no pueden ser utilizadas por la planta, pueden ser productos residuales del metabolismo., un ejemplo en sentido amplio es la perdida de las hojas y de la corteza. La secreción Es la expulsión de sustancias utiles. Los tejidos secretores sintetizan sustancias que no se incorporan al metabolismo fundamental y que son expulsadas al exterior o quedan almacenadas por ejemplo las sustancias olorosas, nectar, resina, latex. El nectar es una solución azucarada que atrae a insectos polinizadores. La resina es viscosa y se deposita en los canales resiniferos en coniferas, la misión es la defensa frente a insectos fitofagos y de los hongos El latex es una mezcla de glucidos, alcaloides, aceites etc, cuya misión tambien es defensiva frente a los mismos fitogagos y hongos 2. La función de relación en las plantas No tiene un sistema especializado, pero perciben los estimulos y son capaces de responder realizando movimientos. La regulación de sus actividades fisiologicas depende de factores internos y externos. Entre los internos estan se lleva a cabo a traves de las hormonas vegetales o fitohormonas entre los externos, están el día y la noche.

11 Las hormonas vegetales o Fitohormonas Las celulas que las producen no forman glandulas, son sustancias quimicas que a baja concentración, promueven, inhiben o modifican el desarrollo del vegetal y están producidas por celulas especializadas que actuan sobre otras celulas o estructuras alejadas del lugar donde se producen 2.2 Los tropismos Son movimientos de crecimiento permanente que implican curvaturas como respuesta a un estimulo externo. Son irreversibles y lentos y pueden ser de acercamiento o alejamiento, es un tropismo positivo cuando implica acercamiento al estimulo y negativo si hay alejamiento

12 Los tipos de tropismos Según la naturaleza del que los produce, se distinguen: Fototropismo: Es la respuesta a las variaciones de luz, manifestandose con curvaturas, la responsable es la auxina, se dirige a la zona oscura haciendo que esas celulas crezcan más, y así se curva hacia la luz Hidrotropismo: Respuesta a un estimulo cuyo origen es el agua, las raices tienen hidrotropismo positivo. Tigmotropismo: Son estimulos que provienen del tacto

13 Gravitropismo: Los tallos tienen geotropismo negativo y la raiz positivo Quimiotropismo: Respuesta ante la presencia de sustancias quimicas. La raiz tiene quimiotropismo positivo o negativo

14 2.3. Las Nastias: Son tambien movimientos pero cuya respuesta no viene determinada por la dirección del estimulo, sino por la constitución del organo. Son movimientos rapidos y reversibles Fotonastias y Termonastias: Son respuestas florales a la luz y calor ambiental Tigmonastias: Movimiento por cambio de turgescencia en las celula debido a roces

15 2.4. La Fotoperiodicidad: Regula la floración por la duración relativa del día y la noche y dependiendo de esta relación inician la floración (De día corto, de día largo y de día neutro) En función de su fotoperiodo o numero de horas de luz cuando se inicia la floración, hay plantas: De día corto: cuyo fotoperiodo debe ser entre las 8 y las 15 horas. Ejemplo: arroz, soja, tabaco, maiz De día largo: entre 15 y 16 horas. Ejemplo: trigo, avena, remolacha, espinacas De día neutro: La floracion es independiente de las horas de luz. Ejemplo. Algodón, judía, girasol, patata, pimiento, esparrago, guisante, pepino

16 3. La función de reprodución en las plantas Hay un proceso continuo de evolución en la reproducción, desde plantas con esporas a las que tienen semillas. La evolución va ligada a la conquista del medio terrestre Los tipos de reproducción en las plantas Existe 2 tipos al igual que en los animales: asexual o vegetativa y la sexual o generativa. Según que los gametangios (donde se forman los gametos) se formen en individuos distintos o en el mismo se habla de: - Plantas hermafroditas: Son plantas que presentan los dos tipos de gametangios sobre el mismo organo, ejemplo una flor que presente estambres y carpelos. Ejemplos: tomate, manzana - Plantas unisexuales: presentan gametangios separados en organos diferentes: monoicas: planta con los sexos separados en el mismo individuo. Ejemplos: maiz, arroz, trigo dioicas: planta con los sexos separados en individuos diferentes. Ejemplos: kiwi, palmera La R.asexual o vegetativa Actua un solo progenitor, no hay gametos, las modalidades son: los rizomas, tuberculos, bulbos y estolones a. Rizomas: Son tallos subterraneos horizontales, carnosos o no, presentan yemas y nudos, lo que indica que son tallo, ejemplo: los jengibres, helechos

17 b. Tuberculos: Son rizomas engrosados que almacenan alimentos, ejemplo: las patatas c. Bulbos: Son yemas subterraneas que forman un tallo corto al que se unen hojas carnosas de almacenaiento, tb pueden presentar ye mas laterales, como bulbos hijos, ejemplos: el tulipan, cebolla d. Estolones: Tallos horizontales sobre el suelo, tienen largos internudos y en toda su longitud se desarrollan yemas que dan lugar a un nuevo sistema aereo que se enraiza, ejemplos: fresa, hiedra.

18 La R.sexual o generativa: Participan dos individuos, cada uno aporta un gameto, el lugar donde estos se forman se llaman gametangios, los femeninos se llaman oogonio y en briofitos y pteridofitos arquegonios. Los masculinos se llaman espermatogonios y en briofitos y pteridofitos se llaman anteridios Los ciclos de las plantas Se caracteriza cada grupo de plantas.en la existencia de generaciones y el predominio de una sobre otra. En briofitos (musgos y helechos), la planta principal es el gametofito haploide. El esporofito diploide vive sobre el gametofito, es tan solo el conjunto del esporangio más el pie, se llama esporogonio. En Pteridofitos (helechos), las dos generaciones son independientes, la planta principal bien desarrollada es el esporofito diploide. En espermatofitos, aumenta la importancia del esporofito, la planta que vemos es el esporofito diploide y el gametofito se ha reducido a unas pocas celulas. El masculino en el interior del grano de polen y el femenino, en los tejidos internos del gineceo de la flor. 4. La reproducción en briofitos y pteridofitos 4.1. Briofitos: Sin semillas, no vasculares. Necesitan ambiente humedo. Alternancia de generaciones donde predomina el gametofito sobre el esporofito

19 Ciclo biologico de un musgo: Tienen caulidio, rizoide y filoide El gameto masculino es el anterozoide n, es biflagelado y se forma en el anteridio El gameto femenino es la oosfera n y se forma en el arquegonio, con forma de botella. La fecundación se da en presencia de agua y el cigoto 2n resultante crece sobre el arquegonio Se forma el esporofito que es 2n, forma una capsula con un pie y en su interior estan las celulas madres de las esporas, que se llaman celulas esporógenas, que se dividirán por meiosis dando las esporas n. Las esporas caen al suelo y si las condiciones son buenas, germina y forma una madeja de celulas llamada protonema y de aqui saldrá un nuevo gametofito.

20 4.2. Pteridofitos: No tienen semillas y si raiz tallos y hojas con sistema vascular Aqui, el esporofito 2n está formado por un tallo subterraneo horizontal, es el rizoma, con raices verdaderas y hojas llamadas frondes. En el envés de los frondes, existen los esporangios que se disponen en grupos llamados soros, aqui es, donde se da la meiosis formandose las esporas, estas maduran y germinan formando el gametofito n llamado protalo. El protalo tiene forma de corazon y se fija al suelo por rizoides. Aqui en el protalo se forma los gametangios llamados anteridios y da anterozoides y arquegonios que da la oosfera se necesita agua para la fecundacion, dando el cigoto 2n que crece y se transforma en el esporofito, que una vez consigue su capacidad fotosintetica se independiza del gametofito. Ciclo biologico de un helecho:

21 5. La reproducción en las plantas con semillas Son las de mayor exito, pues han conquistado todos los medios, es debido a que ya no dependen del agua para la fecundación. El gametofito está muy reducido y hay un dominio total del esporofito. Hay 2 grandes grupos: Coniferofitos o Coniferas o Gimnospermas y Angiospermatofitos o Angiospermas En la reproducción se puede distinguir: Polinización Formación de los gametos Fecundación Formación del embrión y de la semilla Dispersión Germinación 5.1. La flor En las Angiospermas, la flor es la estructura donde se produce la reproducción. Presenta piezas que son fertiles y otras esteriles que provienen de hojas transformadas

22 El desarrollo de los gametofitos El Gametofito masculino: En las anteras, los sacos polinicos contienen numerosas celulas madres (microsporocitos), estas sufren meiosis dando 4 celulas llamadas microsporas, que al madurar dan los granos de polen (gametofito masculino), estos presentan 2 nucleos. El vegetativo que formará el tubo polinico y el generativa que dará los gametos masculinos.

23 El Gametofito Femenino Se desarrolla dentro del ovulo, que está constituido por masa compleja llamada nucela que esta rodeada por 2 tegumentos que deja un orificio llamado micropilo. Dentro de la nucela se forma la celula madre (megasporocito) que sufre meiosis dando 4 megasporas, 3 de ellas degeneran y la otra formará la celula madre del saco embrionario. Esta celula se divide dando 8 nucleos: La oosfera con 2 sinergidas a los lados cerca del micropilo, en el centro 2 nucleos polares y en el otro extremo 3 celulas llamadas antipodas.

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25 5.2. La polinización Es el traslado del grano de polen desde los sacos polinicos hasta los estigmas, donde estan las oosferas. Puede ser una autopolinización o una polinización cruzada. La segunda es la más frecuente, produciendose mayor variabilidad, y se puede realizar por varios medios. Anemofila, zoofila e hidrofila. Anemofila: Transpote por el viento, requieren grandes cantidades de polen de poco peso y que floten en el aire. La plantas no necesitan ser vistosas, no producen ni nectar ni son olorosas Zoofila: Se lleva a cabo por insectos y tb pajaros y murcielagos., los animales se ven recompensados con sustancias comestibles (nectar, polen, azucares) Hidrofila: Al desprenderse tienen la capacidad de flotar, sería el vehiculo que serviría de transporte La fecundacion El grano de polen llega al estigma y empieza a germinar emitiendo una prolongación llamado tubo polinico. Del grano de ponen se diferencian 2 gametos masculinos que bajaran por ese tubo hasta llegar a la oosfera donde se produce la fecundación originandose el cigoto Hay una doble fecundación, uno de los nucleos espermaticos con la oosfera dando el cigoto y el otro con los 2 nucleos polares dando el endospermo (tej. Nutritivos)

26 Entre el desarrollo del gametofito masculino en el tubo polinico y la cariogamia (fusión de nucleos) puede transcurrir un tiempo largo.desde pocas horas a dias en angiospermas, en cactus tarda meses.

27 5.4. Formación del embrión de la semilla Tras la fecundación se inicia la formación de la semilla: desarrollo del embrión tejidos de reserva cubiertas externas

28 El cigoto tras una 1ª mitosis dá lugar a : una celula inferior y una celula superior la celula inferior situada hacía el micropilo dará lugar a un suspensorio para fijar al embrión y ayuda a captar los nutrientes del endospermo la celula superior dará lugar al embrión que empezarán sus celulas a especializarse en los diferentes tejidos, en dicotiledoneas, se forman dos cotiledones y el embrión adquiere forma acorazonada. Así el ovulo fecundado dará una semilla y el ovario al fruto. - La germinación de la semilla: Hasta que las condiciones ambientales no sean las adecuadas puede permanecer la semilla en estado latente Debe de absorber agua y a partir de aqui el embrión usa las reservas nutritivas de los cotiledones y una vez rotos los tegumentos sale al exterior la radicula y el tallito con la gemula.

29 5.5. Los frutos despues de la fecundación el ovario sufre cambios que darán lugar a los frutos y encerrarán en su interior las semillas. El fruto está formado por una cubierta, el pericarpo y por las semillas. Se puede distinguir: El exocarpo, mesocarpo y endocarpo. - La dispersión de los frutos a- autócora: Madura el fruto y la presíon rompe las envolturas, estalla y salen disparados. Falsa acacia b- hidrócora: El agua sería el medio de transporte pues las semillas y frutos flotan. El cocotero c- anemócora: Por el viento al tener organos plumosos a modo de paracaidas. Los cardos d- zoócora: Los animales al comer los frutos comestibles y las semillas son esparcidas con las heces, a veces poseen ganchos y viajan adheridos al cuerpo

30 Ciclo de un angiospermatofito