Biología Vegetal 1ª Parte: Estructura y crecimiento de las plantas Tema 4 de Biología NS Diploma BI Curso 2013-2015
Antes de comenzar Pregunta guía Cómo puede llegar el agua desde las raíces hasta las hojas en un árbol con un tamaño de cientos de metros? Conocimientos previos Actividad1 de la wiki para ver qué aprendiste en 1ºESO.
Principales fila de plantas Reino vegetal Plantas no vasculares (pequeñas, sin tejidos conductores) Briofitas (hepáticas y musgos) Espermatofitas (producen semillas) Plantas vasculares (tienen tejidos conductores) Filicinofitas (ciclo vida alternativo) Helechos Angioespermofitas (plantas con flores y semillas en fruto) Gimnospermofitas (plantas con flores en forma de conos y semillas desnudas sin fruto) pinos, abetos, Gingko Monocotiledóneas (una hoja al germinar) gramíneas, orquídeas, tulipanes, hierbas Dicotiledóneas (dos hojas al germinar) rosas, magnolia, geranio, romero
Principales fila de plantas CORMOFITAS (estructura con raíz, tallo y hojas) TALOFITAS (estructura sin tejidos ni órganos especializados)
Monocotiledóneas vs Dicotiledóneas Las plantas angiospermas se dividen en dos grupos en función del número de cotiledones u hojas de semilla en la planta. Web biolarioja.com.ar
Monocotiledóneas vs Dicotiledóneas En qué se diferencian estas dos plántulas? En qué se diferencian estas dos raíces?
Monocotiledóneas vs Dicotiledóneas En qué se diferencian estas dos hojas? En qué se diferencian estas dos flores?
Monocotiledóneas vs Dicotiledóneas En qué se diferencian estos dos cortes de tallo?
Monocotiledóneas vs Dicotiledóneas Órganos florales en múltiplo de 3. Órganos florales en múltiplo de 4 ó 5. Nervadura paralela en hojas. Distribución aleatoria de tejidos vasculares en el tallo. 1 cotiledón (primera hoja) al germinar. Haces vasculares organizados en un anillo en el tallo. 2 cotiledones al germinar. Nervadura reticulada en hojas. Raíces adventicias fibrosas (fasciculadas). Raíces pivotantes ramificadas.
Monocotiledóneas vs Dicotiledóneas Raíces Embriones Hojas Tallos Órganos Granos florales de polen
Distribución de tejidos en tallo de dicotiledónea Alfalfa (dicotiledóena) Maíz (monocotiledónea)
Distribución de tejidos en tallo de dicotiledónea webs.uvigo.es
Distribución de tejidos en tallo de dicotiledónea Epidermis: superficie del tallo formada de una única capa de células que presentan cutina y ceras en sus paredes para evitar la pérdida de agua. Córtex: región externa del tallo que frecuentemente contiene células con engrosamiento secundario en su pared celular para proveer soporte adicional. Médula: región central formada de células parenquimáticas que presenta abundantes espacios intercelulares. Función de acumulación de sustancias de reserva. Haces vasculares: paquetes de vasos de floema y xilema, junto con cambium vascular. Xilema: conduce la savia bruta (agua y sales) desde las raíces hacia las hojas. Floema: transporta la savia elaborada a lo largo de todos lso tejidos.
Diagrama baja resolución tallo de dicotiledónea Un diagrama de baja resolución es una simple representación donde se muestran los diferentes tipos de tejidos encontrados. No hay que dibujar cada célula. corteza médula floema cambium xilema epidermis
Diagrama baja resolución tallo de dicotiledónea floema Haz vascular xilema médula
Distribución de tejidos en hoja de dicotiledónea
Distribución de tejidos en hoja de dicotiledónea Animación1
Diagrama baja resolución hoja de dicotiledónea cutícula (capa cerosa) epidermis superior mesófilo en empalizada haces vasculares mesófilo esponjoso epidermis inferior ESTRUCTURA Cutícula: Epidermis superior: Mesófilo en empalizada: Haces vasculares: Mesófilo esponjoso: Epidermis inferior: Células de guarda (estoma): células de guarda FUNCIÓN Estructura cerosa no celular que previene la pérdida de agua. Capa unicelular de células aplanadas que forma la superficie de la hoja y que permiten el paso de luz. 1-2 capas de células alargadas empaquetadas con muchos cloroplastos: principal región fotosintética de la hoja. Transporte de agua y sales hacia la hoja (xilema) y los productos de la fotosíntesis desde la hoja (floema). Poco empaquetado, contiene espacios para el movimiento de gases y agua. Capa unicelular de células aplanadas con presencia de estomas. Las células de guarda se abren y cierran controlando la pérdida de agua por transpiración y permitiendo el intercambio gaseoso.
Diagrama baja resolución hoja de dicotiledónea cutícula (capa cerosa) (d) (e) (c) epidermis superior haces vasculares (a) floema (b) xilema (f) epidermis inferior estomas
Raíces, tallos y hojas modificadas según funciones Web www.ugr.es
Raíces modificadas En muchas plantas las raíces, aparte de llevar a cabo su función básica de anclaje y absorción, sufren grandes modificaciones. Las zanahorias, remolachas o rábanos son raíces de reserva, donde la raíz primaria ha engordado al almacenar alimento en forma de carbohidratos y agua. Rábano Remolacha Zanahoria Las plantas de zanahoria frecuentemente se encuentran en suelos muy arenosos, por lo que esta modificación de la raíz permite almacenar agua en la corteza y región central. Además, la masa de la raíz estabiliza la planta en el poco compacto suelo arenoso.
Raíces modificadas Los neumatóforos de los manglares son proyecciones radicales, es decir, modificaciones de raíces que salen a la superficie del agua y adquieren el oxígeno para asegurar la respiración celular de las partes sumergidas.
Tallos modificados Los tallos, además de servir de apoyo y transporte, también sufren grandes modificaciones, ayudando en la adaptación a diferentes ambientes. Los tubérculos, como las patatas, son extensiones del tallo que crecen horizontalmente bajo tierra y cuya función es el almacenamiento de alimento. Permiten a la planta convertirse en perenne, ya que tras morir en invierno, a la primavera siguiente se desarrolla un nuevo tallo y raíces a partir del tubérculo. Tubérculo de patata (Solanum tuberosum)
Hojas modificadas Lss hojas también muestran grandes modificaciones estructurales mientras mantienen su función básica participando en el intercambio gaseoso y la fotosíntesis. Los bulbos son un conjunto de finas hojas que almacenan alimento y que se pegan al tallo vertical, el cual no dejan ver al ser demasiado pequeño. Hojas frescas Tallo Bulbo cebolla (Allium cepa) Bulbo ajo (Allium sativum)
Hojas modificadas Los zarcillos son hojas modificadas en forma de espiral que crecen hasta encontrar una superficie sólida, a la cuál se enrrollan, sirviendo a la planta de soporte. Los espinas de los cactus son hojas modificadas que reducen la pérdida de agua, al reducir la supeficie de evapotranspiración.
Meristemos Los plantas sólo crecen a través del meristemo: tejido embrionario no diferenciado presente en las regiones de crecimiento activo de las plantas, es decir, grupo de células indeferenciadas (como las células madre en los animales) que se dividen constantemente. Existen dos tipos de meristemos en las plantas dicotiledóneas: Apical o primario y lateral o cambium vascular. Web wadsworthmedia.com
Crecimiento primario: Meristemo apical Los meristemos apicales se localizan en los extremos (yema terminal o apical) de las raíces y tallos. Producen tejidos para el crecimiento longitudinal o primario de la planta. Meristemo apical Yema terminal Yema auxiliar (nodo) A ciertos intervalos en el tallo, aparecen yemas auxiliares (nodos) a partir de los cuales se pueden desarrollar ramas o flores. internodo Este tipo de crecimiento tiene lugar en raíces y tallos herbáceos no leñosos. El crecimiento primario permite que: - La raíz se extienda a lo largo del suelo. -El tallo aumente en tamaño incrementando su exposición a la luz y CO 2. Meristemo apical
Crecimiento secundario: Meristemo lateral El meristemo lateral o cambium es responsable del crecimiento secundario de las plantas. Existen dos tipos de meristemos laterales o cambium: -Cambiumvascular, responsable del crecimiento en grosor al producir nuevo tejido vascular (xilema y floema secundario). - Cambium cortical, responsable de producir nuevas células en el exterior, con función protectora del tallo en algunos árboles (corcho).
Meristemos apicales tallo (en yemas) Crecimiento secundario: Meristemo lateral Crecimiento primario del tallo Epidermis Corteza Floema primario Cambium vascular Cambium del corcho Meristemos laterales Médula Crecimiento secundario del tallo Xilema primario Meristemos apicales raíz Médula Xilema Primario Xilema secundario Cambium vascular Cambium cortical Corteza Floema primario Floema secundario
Meristemo lateral
Corcho cambium cortical floema primario floema secundario Cambium vascular xilema secundario (madera) médula Meristemo lateral A medida que las plantas aumentan de tamaño necesitan soportar este exceso de masa. El meristemo lateral o cambium vascular permite el crecimiento secundario en grosor de las plantas, por división de sus células. Anillo anual de crecimiento Estas células se diferencian originando floema 2º hacia fuera (corteza) y xilema 2º hacia dentro (madera), formando anillos a partir del cambium vascular. El corcho de los árboles resulta del crecimiento meristemático lateral (cambium cortical).
Xilema secundario Crecimiento secundario: Meristemo lateral Cuando una célula del cambium vascular se divide, produce dos nuevas células. Una de ellas permanecerá indiferenciada (meristemática) como parte del cambium, y la otra originará nuevas células de floema o xilema secundario de forma alterna. Floema secundario Cambium vascular Madera tardía Madera temprana Cambium cortical Corcho Peridermo Raya de xilema Corteza Sección transversal del tallo de un Tilo de 3 años de antiguedad 0.5 mm 0.5 mm Web whfreeman.com
Meristemo lateral Los tejidos que se encuentran por fuera del cambium vascular, incluido el floema, constituyen la corteza. A medida que el tronco incrementa su diámetro, la epidermis finalmente se rompe y es reemplazada por corcho.
Crecimiento secundario: Meristemo lateral
Dendrocronología La dendrocronología es la rama de la ciencia que data los anillos de crecimiento de los troncos de los árboles, posibilitando fechar de forma aproximada la edad del tronco y, aunque de forma imprecisa, la evolución del clima en el pasado. El crecimiento de los árboles no es continuo, se detiene cuando las condiciones son desfavorables y se reinicia cuando las condiciones climáticas vuelven a ser favorables. Cada vez que se detiene el crecimiento queda una marca visible en la madera que forma los conocidos anillos de crecimiento. En regiones con clima estacional se forma un anillo por año, porque cada año presenta condiciones favorables y condiciones desfavorables. La producción de nueva madera es rápida al principio de la primavera porque la temperatura es suficientemente elevada y hay disponibilidad de agua. A medida que avanza el verano la producción va disminuyendo a causa de la escasez de agua y se detiene totalmente en el otoño y en el invierno cuando las temperaturas son demasiado bajas. Las diferencias en la velocidad de formación quedan reflejadas en las características de la madera (grosor, diferente coloración de la madera según la época de crecimiento ) y es lo que permite la diferenciación de los anillos.
Tropismos Los tropismos son respuestas direccionales permanentes de las plantas ante estímulos externos. Pueden ser positivos (crecen hacia el estímulo) o negativos (crecen apartándose de él). Web whfreeman.com
Auxinas y fototropismo El fotropismo es un ejemplo de tropismo positivo donde la planta crece hacia la luz. El crecimiento vegetal está regulado por la hormona auxina, cuyo precursor es el ácido indolacético (IAA), que proviene del aminoácido L-triptófano. Web media.pearsoncmg.com
Auxinas y fototropismo El crecimiento vegetal está regulado por la hormona auxina, que promueve el crecimiento mediante la elongación celular. Las auxinas se sintetizan en las regiones meristemáticas del ápice de los tallos y se desplazan desde allí hacia otras zonas de la planta, principalmente hacia la base, estableciéndose así un gradiente de concentración. Bajo condiciones normales, la auxina se distribuye uniformemente a lo largo de la plántula, causando el crecimiento vertical. Si los fotorreceptores en el tallo detectan un estímulo luminoso desde una dirección determinada, la auxina se desplaza hacia la cara opuesta de la plántula en crecimiento. La distribución desigual de auxinas provoca una elongación celular mayor en una cara que en otra del tallo, y el crecimiento de la planta se dirige hacia la luz. Web www.kscience.co.uk
Auxinas y fototropismo Cómo causa la auxina la elongación del tallo? La auxina estimula el movimiento de protones (H + ) desde el citoplasma al interior de la pared celular. Se activan enzimas ácidas dependientes de ph que provocan la rotura de las fibras de celulosa, de manera que la pared se hace más flexible. El alargamiento celular se produce al aumentar la turgencia celular mediante la entrada de agua en la vacuola. La auxina también altera la expresión génica, promoviendo así el crecimiento celular.