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FUNCIONES  VITALES EN  LAS  PLANTAS 1.­ FUNCIÓN  DE  NUTRICIÓN 2.­ FUNCIÓN  DE  RELACIÓN 3.­ FUNCIÓN  DE  REPRODUCCIÓN


FUNCIONES  VITALES  EN  LAS  PLANTAS     Las plantas son seres vivos de nutrición autótrofa, para lo cual deben tomar compuestos  inorgánicos del exterior para luego transformarlos en compuestos orgánicos. El agua y las sales  minerales  las  toman  del  suelo  por  absorción  a  nivel  de  los  pelos  radicales  y  el  anhídrido  carbónico lo toman del aire a través de los estomas. Luego, gracias a luz solar, los transforman  en compuestos orgánicos mediante un proceso llamado Fotosíntesis. Los procesos básicos por  los que se lleva a cabo la nutrición vegetal son prácticamente iguales en todas las plantas.    Las plantas se relacionan con el medio externo de manera poco aparente ya que no sienten ni  son capaces de moverse. Sin embargo, también son capaces de captar los cambios en el ambiente  (luz,  humedad,  temperatura,  etc.)  y  responder  ante  ellos.  Además,  su  desarrollo  y  fisiología  tienen que estar regulados para que el crecimiento sea armónico y adecuado. El control de estas  actividades es llevado a cabo mediante una serie de sustancias químicas llamadas Hormonas.  Algunas plantas se mueven en cierta medida, produciéndose entonces Nastias y Tropismos.     Por último, el órgano reproductor de las plantas (la Flor) presenta una estructura común en  todas  ellas  y  el  proceso  de  formación  de  los  gametos,  fecundación,  formación  del  fruto  y  semilla,  así  como  la  germinación  de  ésta  son  también  comunes.  Existen  diferencias  en  los  distintos  grupos  en  cuanto  al  proceso  reproductor,  pero  nosotros  estudiaremos  solamente  la  reproducción en las angiospermas, por ser el proceso más complejo y completo.


NUTRICIÓN    VEGETAL


NUTRICIÓN   VEGETAL 1.­ ABSORCIÓN  DEL  AGUA 2.­ ABSORCIÓN  DE  LAS S ALES  MINERALES 3.­ ENTRADA  DEL  AGUA  Y  LAS  SALES      AL  XILEMA 4.­ ASCENSO  DE  LA  SAVIA  BRUTA 5.­ ENTRADA  DEL  ANHÍDRIDO CARBÓNICO 6.­ FOTOSÍNTESIS 7.­ TRANSPORTE  DE  LA  SAVIA  ELABORADA 8.­ METABOLISMO  CELULAR 9.­ ELIMINACIÓN  DE  LOS  PRODUCTOS  DE       EXCRECIÓN


ABSORCIÓN  DE  AGUA

    Las  plantas  incorporan  el  agua  desde  el  suelo,  absorbiéndola  a  través  de  los  pelos  radicales.  El  mucílago  que  rodea  a  la  zona  de  los  pelos  radicales,  es  fundamental para este proceso de absorción del agua, ya que permite una mejor  adherencia  a  las  partículas  del  suelo,  lo  cual  facilita  la  captación  del  agua que  rodea a las partículas.     El flujo de agua al interior de la raíz depende de la cantidad de agua retenida  en el suelo, la cual, a su vez, está relacionada con el tamaño de las partículas del  suelo, de tal forma que cuanto menor sea el tamaño de las partículas, mayor es la  cantidad  de  agua  en  el  suelo  y  con  mayor  facilidad  será  tomada  por  los  pelos  radicales.    La entrada del agua en el interior de los pelos radicales se debe a un gradiente  osmótico,  es  decir,  que  en  las  células  epidérmicas  existe  mayor  concentración  de  solutos  que  en  el  suelo,  entonces,  para  equilibrar  las  concentraciones,  el  agua  penetra en el interior de la célula epidérmica. Es, pues, necesario, que exista mayor  concentración dentro de la célula que fuera para que se produzca la absorción del  agua, de lo contrario, el agua puede no ser absorbida, e incluso, puede salir de la  planta al suelo.


ABSORCIÓN  DE  LAS  SALES  MINERALES

  Las plantas absorben del suelo una cierta cantidad de elementos químicos inorgánicos  necesarios  para  su  nutrición  y  funcionamiento.  La  entrada  de  las  sales  minerales  a  la  planta  se  realiza  también  a  través  de  los  pelos  radicales.  Las  sales  minerales  que  la  planta tiene que absorber deben estar en forma iónica. Los principales cationes que las  plantas toman son K+, Na+, Ca++, Mg++ y Fe++, mientras que los principales aniones  absorbidos son el nitrato, el sulfato y el fosfato. Pero, además, ciertas plantas necesitan  otros iones, que son tomados en pequeña cantidad, como son Mo6+, Zn++, Mn7+, Boro,  Silicio, etc., según sus necesidades metabólicas.     Existen dos mecanismos básicos por los cuales pueden entrar los iones en el interior de  la raíz:    1.­ Vía Apoplástica. Los iones disueltos en el agua penetran junto a ella a través de los  espacios  intercelulares.  En  este  caso  no  existe  control  de  su  entrada,  pudiendo  pasar  cualquier tipo de ion y en cualquier proporción.    2.­ Vía Simplástica. En ella penetran únicamente los iones necesarios para la planta,  los cuales entran dentro de las células epidérmicas por un transporte activo en el que se  gasta energía y mediante proteínas transportadoras específicas. Además, por esta vía se  incorporan iones que están en pequeña cantidad en el suelo y se acumulan en las células. 


INCORPORACIÓN   A  LOS  VASOS  DEL  XILEMA    El agua y las sales minerales que han entrado en la raíz gracias a la acción de los pelos  radicales,  tienen  que  atravesar  todo  el  interior  de  la  raíz  hasta  alcanzar  el  xilema  constituyendo allí una disolución conocida como Savia Bruta.    El agua puede pasar hasta el interior del xilema desplazándose a través de los espacios  intercelulares  que  existen  entre  las  células  del  parénquima  cortical,  luego  pasan  por  el  exterior de las células de la endodermis y tras atravesar el periciclo llegan a los vasos del  xilema.  Otra  vía  también  utilizada  por  el  agua  es  a  través  del  interior  de  las  células,  pasando de unas a otras a través de los orificios de comunicación entre ellas (plasmodesmos).    Las sales minerales que han entrado por vía aploplástica van disueltas en el agua que  circula  entre  los  intersticios  del  parénquima  cortical,  pero  como  por  esta  vía  han  podido  entrar  iones  no  deseados  o  en  concentraciones  no  necesarias,  se  produce  una  selección  de  ellos en la Banda de Caspary existente en la endodermis. De esta forma, sólo superan la  endodermis,  y  llegan  al  xilema,  aquellos  iones  que  la  planta  necesita  y  en  la  cantidad  adecuada a sus necesidades fisiológicas.     Los iones que han entrado por vía apoplástica pasan de una célula a la contigua a través  de los plasmodesmos y así llegan hasta los tubos del xilema. Estos iones no necesitan ser  seleccionados porque la planta  sólo tomó los  necesarios en su proceso de absorción en los  pelos radicales.


El siguiente  esquema  muestra  los  procesos  de  entrada del agua y de las  sales  minerales  desde  el  suelo  hasta  el  xilema  (absorción  y  transporte)  tanto  por  vía  apoplástica  (Vía  B)  como  por  vía  simplástica (Vía A).


ASCENSO  DE  LA  SAVIA  BRUTA

  La savia bruta asciende por los vasos conductores del xilema desde la raíz hasta las hojas a  través  del  tallo.  El  recorrido  de  la  savia  bruta  es  grande,  a  veces  de  varios  metros  en  los  árboles, para lo cual se deben alcanzar enormes presiones de empuje. Como las plantas carecen  de  un  órgano  que  impulse  la  savia,  el  mecanismo  de  ascenso  de  la  savia  bruta  se  debe  a  procesos puramente físicos.     La velocidad de ascenso de la savia bruta depende del diámetro de los tubos conductores, de  tal manera que cuanto mayor es el calibre de los vasos, mayor es la velocidad de la savia bruta.  Por eso, en las gimnospermas, cuyos vasos son delgados, la velocidad de ascenso de la savia  bruta es menor que en las angiospermas cuyos vasos conductores presentan mayor diámetro.     Se ha demostrado que el agua pasa de unos compartimentos a otros de la planta debido a  que  entre  ellos  se  establece  un  gradiente  de  potenciales  hídricos,  es  decir,  de  la  cantidad  de  agua  que  presenta  cada  compartimento.  Así,  el  agua  pasará  del  lugar  con  mayor  potencial  hídrico al que presenta menor potencial hídrico. De este modo, se establece un flujo de agua  desde el suelo al interior de la raíz, de allí pasa al xilema por el que asciende hasta las hojas.  En ellas, el potencial hídrico es menor que en el xilema, por lo que el agua sale del xilema a las  hojas y, por último, el agua es expulsada al exterior (en forma de vapor de agua) a través de los  estomas. El proceso de expulsión de vapor de agua de la hoja al aire se llama Transpiración.


El ascenso  de  la  savia  bruta  por  los  vasos  del  xilema  se  debe  a  varias  causas  que  actúan  conjuntamente, por lo que a la teoría que lo explica se le denomina Teoría de la Presión­ Tensión­ Cohesión, elaborada por Dixon y Joly. Según esta teoría, el ascenso de la savia bruta se debe a la  creación de tres fuerzas que actúan conjuntamente. Estas fuerzas o presiones son:    ­ Presión de aspiración desde las hojas. La transpiración continua de vapor de agua desde las  hojas al aire debido al gradiente hídrico provoca un gradiente hídrico importante entre las hojas y  el xilema, con lo que el agua del xilema pasa a las hojas. Se crea así un vacío en el tramo final del  xilema que provoca que el agua suba para llenarlo, quedando de nuevo un vacío por debajo que se  llena continuamente en sentido ascendente. Por último el vacío se encuentra en la parte final del  xilema, es decir, en la raíz, con lo que para llenarlo pasa agua desde la raíz hasta el xilema. El  funcionamiento sería igual al que ocurre cuando chupamos un líquido con una pajita. Se crea así  una fuerza de ascenso de gran magnitud, que es la más importante en el proceso.    ­ Presión radicular. Como la presión osmótica de las células epidérmicas de la raíz es mayor que  la  del  suelo,  para  equilibrar  las  concentraciones  pasa  agua  desde  el suelo  a  la  raíz,  la  cual,  al  entrar, provoca una fuerza de empuje sobre el agua de la raíz, con lo que ésta se desplaza hasta  alcanzar los tubos del xilema.     ­ Capilaridad. Esta propiedad la presenta el agua por sí sola y es la capacidad que tiene el agua  para ascender por tubos finos hasta una cierta altura. A su vez, se debe a la gran unión entre las  moléculas  de  agua  (cohesión),  de  tal  manera  que  cuando  una  molécula  de  agua  se  desplaza  arrastra tras de sí a las otras moléculas a las que está unida y así sucesivamente.


ESQUEMA EXPLICATIVO DE LA TEORÍA  DE LA PRESIÓN – TENSIÓN­ COHESIÓN


ENTRADA  DEL  ANHÍDRICO  CARBÓNICO

  Las plantas necesitan tomar del aire oxígeno para su respiración, pero sobre todo deben toman  el  anhídrido  carbónico  para  realizar  la  fotosíntesis  e  incorporarlo  a  la  materia  orgánica.  La  entrada de ambas moléculas se produce a través de los estomas. Estas aberturas también sirven  para expulsar al aire el exceso de oxígeno que las plantas producen de día durante la fotosíntesis  y  para  eliminar  el  vapor  de  agua  por  transpiración,  proceso  vital  en  las  plantas  para  que  se  produzca el ascenso de la savia bruta por el xilema y se aporten así las sales minerales que las  plantas necesitan.         El  proceso  de  intercambio  gaseoso  entre  el  aire  y  la  hoja  es  muy  sencillo  y  no  precisa  de  órganos  especializados.  Este  proceso,  de  día,  tiene  un  balance  positivo  para  el  anhídrido  carbónico,  ya  que  éste  entra  en  la  hoja  y  se  elimina  el  exceso  de  oxígeno  producido.  Por  el  contrario, de noche, es positivo para el oxígeno, ya que al no realizarse la fotosíntesis, la planta  necesita oxígeno que toma del aire y produce CO2 en la respiración que expulsa al aire.      La entrada de gases se realiza a través del ostiolo abierto de los estomas, luego pasa a la  cámara subestomática y de allí se reparte a todo el interior del parénquima por difusión a través  de los huecos que existen en el parénquima lagunar. La salida de gases se realiza por un circuito  inverso. Ya que el metabolismo es muy bajo, las plantas necesitan poco oxígeno y además, suelen  quedarse con algo del que producen de día, por lo que podemos decir que, en definitiva, por los  estomas suele entrar CO2 y salir vapor de agua.


Apertura y Cierre de los Estomas     Es evidente que el intercambio de gases entre la hoja y el aire está regulado por la mayor o  menor abertura del ostiolo de los estomas, el cual, incluso, puede cerrarse completamente. El  mecanismo de apertura de los estomas es sencillo.    Para explicarlo partimos de la situación en que el estoma está cerrado durante la noche. Al  incidir la luz solar del día en las células oclusivas, comienza la fotosíntesis y se consume el  CO2 que había en ellas, provocando que se transforme el bicarbonato y los H+ en CO2 y H2O,  por el enzima Anhidrasa Carbónica para conseguir más CO2. Como consecuencia el pH de las  células que era ácido pasa a ser neutro. Entonces activa otro enzima, la Amilasa, que rompe el  almidón y forma glucosa. Así aumenta la concentración dentro de las células oclusivas. Para  compensar esta elevada concentración, entra agua desde las células próximas. De esta forma,  las células oclusivas aumentan de tamaño y adoptan una forma curvada en el centro, es decir,  semejan habichuelas y entre ellas queda un orificio u ostiolo que permite el paso del anhídrido  carbónico hacia el interior de la hoja y la salida de vapor de agua.     Cuando llega la noche, el proceso que ocurre es inverso, con lo que se forman H+ que bajan  el pH e inactivan a la amilasa. Entonces baja el nivel de glucosa y las células oclusivas ceden  el agua a las células próximas. Con ello, disminuyen de volumen y vuelven a adquirir forma  alargada, acercándose entre sí y cerrando el orificio que había entre ellas. Entonces, el estoma  está cerrado.


Mecanismo de apertura de los Estomas

ESTOMA  CERRADO

ESTOMA  CERRADO SE ABRE EL OSTIOLO CO3H­  +  H+  ­­­­  CO2 + H2O Y SE CURVAN ACTIVACIÓN  AMILASA SE HINCHAN CÉLULAS ALMIDÓN ­­­­ GLUCOSA

ENTRA AGUA

AUMENTA LA CONCENTRACIÓN

ESTOMA  ABIERTO


FOTOSÍNTESIS

   La fotosíntesis es el proceso básico de la nutrición de las plantas, ya que mediante ella  transforman la materia inorgánica (agua, sales minerales y anhídrido carbónico) en materia  orgánica, que les sirve de alimento para obtener la energía para sus funciones vitales y para  crear  sus  nuevas  estructuras.  Además,  esta  materia  orgánica  formada  es  la  base  de  la  alimentación de los animales.     La fotosíntesis se realiza en las partes verdes de la planta, concretamente en el parénquima  clorofílico de las hojas y también en la capa exterior de la corteza de los tallos verdes. Este  proceso se realiza concretamente en el interior de los cloroplastos.     La fotosíntesis es un proceso complejo que se divide en dos fases claramente diferenciadas:    1.­  Fase Luminosa. En esta fase se capta la energía solar por medio de unas moléculas  especiales,  los  pigmentos  fotosintéticos,  siendo  la  clorofila  (verde)  el  más  abundante  e  importante en el proceso. La energía luminosa sirve para arrancar un electrón a la clorofila  que es cedido al NADP para obtener así poder reductor. Además, la energía del electrón es  utilizada para formar ATP, la molécula energética. La clorofila recupera su electrón cuando  el agua se rompe, con lo cual se origina oxígeno, un producto secundario de la fotosíntesis.    2.­ Fase Oscura. Con el poder reductor (NADPH) y la energía (ATP) obtenidos en la fase  luminosa,  se  lleva  a  cabo  la  transformación  de  los  compuestos  inorgánicos  en  compuestos  orgánicos, proceso independiente de la luz.


ESQUEMA  DE  LA  FOTOSÍNTESIS


TRANSPORTE  DE  LA  SAVIA  ELABORADA

  Los nutrientes formados durante la fotosíntesis tienen que repartirse a las células  y órganos no fotosintéticos de la planta. Estos nutrientes (sacarosa, aminoácidos y  agua) constituyen la Savia Elaborada, la cual es repartida a través de los tubos del  floema.     Las células recogen los nutrientes que necesitan para su metabolismo. El resto de  los nutrientes elaborados son almacenados en órganos como la raíz y el tallo, en  forma  de  almidón,  donde  son  muy  importantes  para  alimentar  a  la  planta  en  periodos en los que no realiza la fotosíntesis. Estas sustancias de reserva también  se acumulan en las semillas que las utilizarán en el proceso de germinación.      La entrada de los nutrientes en el floema se produce gracias a la acción de las  células  acompañantes,  las  cuales  introducen  en  su  interior  la  sacarosa  y  los  aminoácidos  desde  el  parénquima  clorofílico  de  la  hoja.  Para  ello,  estas  células  gastan  energía  en  forma  de  ATP.  Luego,  los  nutrientes  pasan  al  interior  de  los  tubos del floema a través de los orificios de comunicación entre ellos.


La entrada del agua en el floema se produce desde los tubos del xilema que  discurren paralelos a ellos. Como en el floema existe una alta concentración de  nutrientes,  el  agua  pasa  desde  el  xilema  al  floema  para  igualar  las  concentraciones. Así se forma una solución densa de moléculas orgánicas que es  la savia elaborada.     La savia elaborada fluye a través de los vasos del floema pasando de célula a  célula  a  través  de  los  orificios  de  comunicación  que  existen  en  las  placas  cribosas.         Cuando  el  floema  llega  a  los  órganos  y  tejidos  donde  se  necesitan  los  nutrientes, éstos realizan un recorrido inverso al de entrada. Así, los nutrientes  pasan  primero  desde  los  tubos  del  floema  a  las  células  acompañantes  y  desde  éstas  salen  al  exterior.  En  el  caso  del  agua,  ocurre  el  proceso  contrario  a  su  entrada. Ahora, el floema presenta menor concentración por lo que el exceso de  agua pasa a los vasos del xilema que discurren paralelos a ellos.


ESQUEMA  DE  LA  ENTRADA,  FLUJO  Y  SALIDA  DE LA  SAVIA  ELABORADA  DEL  FLOEMA


METABOLISMO

    Una  vez  que  los  nutrientes  han  llegado  a  las  distintas  células  de  la  planta,  éstos  son  utilizados  en  su  interior,  transformados  mediante  una  serie  de  reacciones  químicas  que,  en  conjunto, reciben el nombre de Metabolismo.         Por  una  parte,  los  glúcidos  sencillos  son  degradados  y  oxidados  para  obtener  de  ellos  la  energía que contienen, la cual queda almacenada en forma de ATP. Este ATP o energía será  consumida  para  la  realización  de  todas  las  funciones  vitales  del  organismo,  tales  como  el  transporte, la división celular, la síntesis de nuevas moléculas y estructuras más complejas, etc.  Estas reacciones en las que se consigue energía forman el Catabolismo.    El resto de los nutrientes obtenidos se emplea en formar nuevas moléculas más grandes y  complejas como  celulosa, lípidos, proteínas  y  ácidos nucleicos que se reúnen para forman  las  estructuras celulares u orgánulos como ribosomas, membranas, pared celular, etc. Todas estas  reacciones de biosíntesis constituyen el Anabolismo.     Por último, los glúcidos que no son necesarios se almacenan en las células del parénquima de  la  raíz,  del  tallo,  de  las  semillas  y  de  los  frutos,  formando  Almidón.  También  pueden  almacenarse lípidos en forma de Aceites y, a veces, proteínas en las semillas (Gluten). Estas  reservas serán utilizadas más tarde, cuando la planta las necesite, por ejemplo para brotar de  nuevo o para la germinación de las semillas.


ELIMINACIÓN  DE  LOS  PRODUCTOS  DE  DESECHO

    Como  consecuencia  del  metabolismo  celular,  las  plantas  generan  una  serie  de  productos de desecho que son tóxicos y que deben de ser eliminados al exterior. Estos  productos  son  escasos,  ya  que  las  plantas  tienen  un  metabolismo  bajo.  Además,  muchos de los productos de desecho pueden ser reutilizados y aprovechados, con lo que  no tienen que ser eliminados. Por último, el producto más abundante es el CO2 que es  utilizado de nuevo en la fotosíntesis para formar nueva materia orgánica a partir de  él.     Los mecanismos de excreción en las plantas son más sencillos que en los animales y  éstas carecen de órganos específicos para llevar a cabo este proceso.         Algunas  células  se  encargan  de  almacenar  ácidos  y  sales  en  su  vacuola.  En  las  plantas  anuales,  cuando  la  planta  muere  se  eliminan  al  medio  los  productos  almacenados.  En  los  árboles,  las  hojas  se  marchitan  y  caen  con  lo  que  así  se  desprenden de las acumulaciones de productos de desecho en sus células.    También hay productos tóxicos que deben ser eliminados al exterior, para lo cual se  aprovechan las glándulas y conductos de secreción. Por eso, en las plantas, es difícil  diferenciar entre el proceso de secreción y el excreción.

Funcion de nutricion de las plantas  

Forma de nutricion de las plantas a traves de la fotosintesis

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