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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
Plantas vasculares
(pequeñas, sin tejidos conductores)
(tienen tejidos conductores)
Briofitas
(hepáticas y musgos)
Espermatofitas
Filicinofitas
(producen semillas)
(ciclo vida alternativo)
Helechos
Angioespermofitas
Gimnospermofitas
(plantas con flores y
semillas en fruto)
(plantas con flores en forma de
conos y semillas desnudas sin fruto)
pinos, abetos, Gingko
Monocotiledóneas
Dicotiledóneas
(una hoja al germinar)
(dos hojas al germinar)
gramíneas, orquídeas,
tulipanes, hierbas
rosas, magnolia,
geranio, romero
CORMOFITAS
(estructura con raíz, tallo y hojas)
TALOFITAS
(estructura sin
tejidos ni órganos
especializados)
Principales fila de plantas
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.
Distribución aleatoria
de tejidos vasculares
en el tallo.
Nervadura paralela
en hojas.
1 cotiledón (primera
hoja) al germinar.
Haces
vasculares
organizados en un
anillo en el tallo.
2 cotiledones
germinar.
al
Nervadura reticulada en
hojas.
Raíces adventicias fibrosas
(fasciculadas).
Raíces pivotantes
ramificadas.
Monocotiledóneas vs Dicotiledóneas
Raíces
Embriones
Hojas
Tallos
Órganos
florales
Granos
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
células de guarda
ESTRUCTURA
FUNCIÓN
Cutícula: Estructura cerosa no celular que previene la pérdida de agua.
Epidermis superior: Capa unicelular de células aplanadas que forma la superficie de la hoja y
que permiten el paso de luz.
Mesófilo en empalizada: 1-2 capas de células alargadas empaquetadas con muchos cloroplastos:
principal región fotosintética de la hoja.
Haces vasculares: Transporte de agua y sales hacia la hoja (xilema) y los productos de la
fotosíntesis desde la hoja (floema).
Mesófilo esponjoso: Poco empaquetado, contiene espacios para el movimiento de gases y agua.
Epidermis inferior: Capa unicelular de células aplanadas con presencia de estomas.
Células de guarda (estoma): 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)
(c) epidermis
superior
(d)
haces vasculares
(a) floema
(b) xilema
(e)
(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 ajo (Allium sativum)
Bulbo cebolla (Allium cepa)
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.
A ciertos intervalos en el tallo, aparecen yemas
auxiliares (nodos) a partir de los cuales se pueden
desarrollar ramas o flores.
Este tipo de crecimiento tiene lugar en raíces y tallos
herbáceos no leñosos.
El crecimiento
permite que:
Meristemo
apical
Yema auxiliar (nodo)
internodo
primario
- La raíz se extienda a lo
largo del suelo.
-El tallo aumente en
tamaño
incrementando
su exposición a la luz y
CO2.
Yema terminal
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:
- Cambium vascular, 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).
Crecimiento secundario: Meristemo lateral
Meristemos apicales
tallo (en yemas)
Crecimiento primario del tallo
Epidermis
Corteza
Floema primario
Cambium
vascular
Cambium
del corcho
Xilema primario
Meristemos
laterales
Médula
Crecimiento secundario del tallo
Cambium
cortical
Corteza
Médula
Xilema
Primario
Meristemos
apicales raíz
Floema
primario
Xilema
secundario
Floema
secundario
Cambium vascular
Meristemo lateral
Meristemo lateral
Corcho
cambium cortical
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.
floema primario
floema secundario
Cambium vascular
xilema secundario
Anillo anual de crecimiento
(madera)
médula
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).
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
Cambium
Madera tardía
Xilema
cortical
secundario Madera temprana
Peridermo
Corcho
Sección transversal
del tallo de un Tilo de
3 años de antiguedad
Raya de xilema
Corteza
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.