Fundamentos de Fisiología Vegetal: Nutrición, Hormonas y Reproducción en Plantas

Nutrición en Plantas Cormofitas y Briófitas

Nutrición en plantas cormofitas: Poseen órganos específicos como las raíces (absorción de agua y sales minerales), las hojas (captan la luz y fijan el CO2 de la atmósfera) y poseen vasos conductores (transporte de sustancias tanto incorporadas como elaboradas en la fotosíntesis).

Nutrición en plantas briófitas: Carecen de tejidos conductores; son protocormofitas (poseen filoide, cauloide y rizoide). El intercambio de gases se realiza por difusión y carecen de cutícula o cubierta de ceras impermeable.

Clasificación de los Nutrientes

Se dividen en macronutrientes (0.05% del peso seco) y micronutrientes (oligoelementos).

H, C y O	Componentes de todos los compuestos orgánicos.	Bioelementos primarios
N (Nitrógeno)	Componente de proteínas, ácidos nucleicos, clorofila y coenzimas.
P (Fósforo)	Componente de ácidos nucleicos, fosfolípidos y ATP.
S (Azufre)	Componente de algunos aminoácidos y vitaminas.
Mg (Magnesio)	Componente de la clorofila y activador enzimático.	Bioelementos secundarios
Ca (Calcio)	Activador enzimático que interviene en procesos de permeabilidad y estabilidad de la membrana.
K (Potasio)	Activador enzimático que participa en procesos de ósmosis y apertura de estomas.

Anatomía y Fisiología de la Raíz

Partes de la raíz:

Zona pilífera: Contiene pelos absorbentes formados por extensiones de células epiteliales.
Zona de alargamiento.
Cono vegetativo: Es la parte terminal de la raíz; en su interior se encuentra la yema vegetativa, formada por meristemos primarios y protegida por la cofia o caliptra.

Existen dos tipos de crecimiento en la raíz: estructura primaria (crecimiento en longitud) y estructura secundaria (crecimiento en grosor).

Estructura Primaria de la Raíz

Epidermis: En el exterior, generalmente una capa de células sin cutícula y con prolongaciones de pelos absorbentes; es sustituida por la exodermis.
Corteza: Formada por parénquima cortical que actúa como tejido de reserva. Su capa más interna es la endodermis, en cuyas paredes radiales hay engrosamientos de suberina que interrumpen el paso de agua y sustancias disueltas (la banda de Caspary).
Cilindro central: Consta de abundante parénquima. La capa más externa se llama periciclo y hacia el interior se encuentran los haces conductores del xilema y floema en disposición radial.

Factores de absorción de minerales: La temperatura, la mayor aireación del suelo y el aumento de la cantidad de agua.

Vías de Absorción de Agua y Sales Minerales

Vía A o simplástica: El agua y los iones son transportados por ósmosis y transporte activo de unas células a otras a través de plasmodesmos (por el interior celular).
Vía B o apoplástica: El movimiento se realiza por difusión simple por el exterior de la membrana celular. La banda de Caspary en la endodermis de la raíz bloquea esta vía y obliga al agua y los iones a seguir la vía A, regulando así el paso de sustancias al xilema y evitando elementos perjudiciales.

Estructura del Tallo y Transporte de Savia Bruta

Partes del tallo: Nudos (donde se insertan las hojas), entrenudos (tramos entre dos nudos), yemas terminales (meristemos primarios) y yemas auxiliares (situadas en las axilas y ramas laterales).

Tipos de células del xilema:

Tráqueas o vasos leñosos: Con gruesas paredes reforzadas por lignina (característico de angiospermas).
Traqueidas: Con un lumen estrecho y extremos puntiagudos (característico de gimnospermas).

Transporte de la Savia Bruta (Hipótesis de la Tensión-Cohesión-Adhesión)

Atracción por la transpiración: El agua se evapora a través de los estomas, generando una tensión o presión negativa.
Cohesión-adhesión: Las moléculas de agua se encuentran fuertemente unidas entre sí (cohesión) y a las paredes de la célula (adhesión/capilaridad).
Presión radicular: Presión positiva ejercida desde la raíz.

La gutación es la pérdida de agua en forma líquida debido a atmósferas muy húmedas; el agua es literalmente empujada por los hidátodos.

La Hoja y el Intercambio Gaseoso

Estructura de las hojas:

Pecíolo: Parte por la que el limbo se une al tallo.
Limbo: Zona delgada y plana, con el haz en su parte superior y el envés en la inferior.

Partes del limbo foliar:

Epidermis: Células que segregan cutina formando una cutícula. Los estomas son más numerosos en el envés y comunican el interior con el exterior.
Mesófilo: Constituido por parénquima en empalizada (haz) y parénquima lagunar (envés).
Haces conductores: Xilema y floema que forman las nerviaciones.

Transpiración e Intercambio de Gases

La transpiración es la pérdida de agua por evaporación mediante difusión simple. Factores que influyen:

Viento: Facilita la eliminación de vapor de agua e incrementa la transpiración.
Humedad relativa: Si es alta, disminuye la transpiración.
Temperatura: Si es alta, aumenta la evaporación; sin embargo, a más de 35ºC, los estomas se cierran por el aumento de CO2 derivado de la respiración celular.

Intercambio de gases: Durante la noche hay consumo de O2 y desprendimiento de CO2. Durante el día, se desprende O2 y se consume CO2. En tallos de más de un año, el intercambio ocurre a través de lenticelas.

Apertura y Cierre de Estomas

Se debe al cambio de turgencia de las células oclusivas. Factores determinantes:

Luz: La concentración de azúcares provoca la entrada de agua por ósmosis y abre el estoma.
Concentración de CO2: Niveles elevados producen el cierre.
Disponibilidad de agua: El estrés hídrico estimula el cierre.

Fotosíntesis y Distribución de Savia Elaborada

Fases de la fotosíntesis:

Fase luminosa: Se realiza en la membrana de los tilacoides.
Fase oscura (Ciclo de Calvin): Se lleva a cabo en el estroma de los cloroplastos.

Importancia biológica: Elaboración de materia orgánica, primer eslabón de las cadenas tróficas, transformación de energía solar en química, liberación de oxígeno y regulación del efecto invernadero mediante la fijación de CO2.

Factores limitantes: Temperatura, intensidad luminosa y concentración de CO2 y O2.

Transporte por el Floema (Hipótesis del Flujo por Presión)

La savia elaborada se transporta desde los productores (fuentes) hacia los consumidores (sumideros) mediante translocación a través de los tubos cribosos.

Los glúcidos pasan por transporte activo al floema.
El aumento de solutos provoca la entrada de agua por ósmosis desde el xilema.
Se genera una presión hidrostática que empuja la savia hacia zonas de menor presión.
En los sumideros, los solutos salen por transporte activo y el agua regresa a los tejidos circundantes.

Fitohormonas y Desarrollo Vegetal

Hormonas de Crecimiento (Estado Juvenil)

Auxinas (Au): Sintetizadas en yemas apicales y hojas jóvenes. Responsables del crecimiento longitudinal, dominancia apical y tropismos.
Giberelinas (Gb): Sintetizadas en meristemos y semillas. Estimulan la elongación del tallo y la germinación.
Citoquininas (Cq): Sintetizadas en raíces. Estimulan la división celular y retrasan el envejecimiento.

Hormonas de Abscisión y Senescencia

Ácido abscísico (ABA): Inhibe el crecimiento y favorece el letargo de las semillas.
Etileno (Et): Gas que promueve la maduración de frutos y la caída de hojas (abscisión).

Respuestas a Estímulos: Tropismos y Nastias

Diferencia fundamental: Los tropismos son movimientos lentos y permanentes (crecimiento), mientras que las nastias son movimientos pasajeros y reversibles.

Tipo de Movimiento	Estímulo	Descripción
Fototropismo	Luz	Regulado por auxinas; el tallo se curva hacia la luz.
Geotropismo	Gravedad	Negativo en tallos y positivo en raíces.
Higrotropismo	Humedad	Positivo en raíces (búsqueda de agua).
Quimiotropismo	Sustancias químicas	Positivo hacia sales minerales; negativo ante herbicidas.
Trigmotropismo	Contacto	Típico en plantas trepadoras (parras).
Nictinastias	Luz/Noche	Repliegue de hojas o flores según la iluminación.
Sismonastias	Presión/Contacto	Ejemplo: Mimosa pudica o plantas carnívoras.

Reproducción en las Plantas

Reproducción Asexual

Genera descendientes genéticamente idénticos. Puede ser por esporas (en esporofitos) o por multiplicación vegetativa (fragmentación o propágulos).

Órganos de multiplicación vegetativa:

Estolones: Ramas horizontales superficiales (fresas).
Tubérculos: Tallos subterráneos cargados de reserva (papas).
Rizomas: Tallos subterráneos horizontales (bambú).
Bulbos: Tallos con hojas carnosas (ajos).

Reproducción Sexual y Ciclos Biológicos

Las plantas presentan un ciclo diplohaplonte con alternancia de generaciones: el esporofito (2n, asexual) y el gametofito (n, sexual).

Ciclo Biológico de los Helechos:

Los soros (en el envés de las frondes) contienen esporangios que producen esporas por meiosis.
Las esporas germinan formando el protalo (gametofito).
En el protalo se forman anteridios (anterozoides) y arquegonios (oosfera). La fecundación requiere agua.
El cigoto (2n) desarrolla un nuevo esporofito (helecho adulto).

Angiospermas: Flores y Semillas

La flor posee verticilos insertados en el receptáculo floral:

Verticilos fértiles: Gineceo (carpelos) y Androceo (estambres).
Verticilos estériles (Perianto): Corola (pétalos) y Cáliz (sépalos). Si son iguales, se llaman tépalos.

Polinización: Transferencia de polen (anemófila, entomófila u ornitófila).
Doble fecundación: Un gameto masculino se une a la oosfera (cigoto 2n) y otro al núcleo secundario (endospermo 3n).

La Semilla y el Fruto: La semilla contiene el embrión y endospermo protegidos por la testa. El fruto se forma a partir del ovario y consta de epicarpo, mesocarpo y endocarpo.

Dispersión: Anemocoria (viento), hidrocoria (agua), zoocoria (animales – epizoocoria o endozoocoria) y autocoria (propia planta).

Germinación: Comienza con la imbibición (absorción de agua) para finalizar el periodo de latencia.

Biotecnología Vegetal

El ser humano interviene mediante:

Micropropagación vegetal: Cultivo in vitro a partir de un callo (masa celular indiferenciada).
Plantas transgénicas: Organismos modificados genéticamente con genes de otras especies para mejorar el rendimiento o resistencia.