CapÃtulo 43

Capítulo 43
Anatomía vegetal y
transporte de nutrientes
Lecture Outlines by Gregory Ahearn,
University of North Florida
Copyright © 2011 Pearson Education Inc.
Fanerógamas
• El cuerpo de las angiospermas consta de
dos regiones principales: el sistema de
raíces y el sistema de vástago.
Fanerógamas
• Las raíces son porciones ramificadas del
cuerpo de la planta que, por lo regular,
están enterradas en el suelo.
Fanerógamas
• Las raíces tienen seis funciones
principales:
– Anclan a la planta en el suelo.
– Absorben del suelo agua y minerales.
– Almacenan azúcares excedentes.
– Transportan agua, minerales, azúcares y
hormonas al vástago y desde éste.
– Producen algunas hormonas.
– Interactúan con hongos y microorganismos
del suelo.
Fanerógamas
• El sistema de vástago casi siempre está
situado arriba del suelo.
Fanerógamas
• El sistema de vástago tiene cuatro
funciones principales:
– Fotosíntesis
– Transporta agua, minerales, azúcares, y
hormonas entre las hojas, flores, frutos y
raíces
– Reproducción
– Produce algunas hormonas
structures
functions
reproduction
leaf primordia
apical meristem
terminal bud
lateral bud
node
flower
stem
body support;
transport of water
and nutrients
fruit
reproduction
blade
energy acquisition
by photosynthesis;
gas exchange
petiole
leaf
shoot system
growth and
development of
plant structures
root
branch roots
Acquisition
of water and
minerals
root hairs
root cap
root system
branch
Fig. 43-1
Monocotiledóneas y dicotiledóneas
• Existen dos grandes grupos de
angiospermas (monocotiledóneas y
dicotiledóneas) basados en la estructura
de sus flores, hojas, tejido vascular, raíces
y semillas.
Monocotiledóneas y dicotiledóneas
• Las monocotiledóneas tienen un solo
cotiledón (hoja de semilla).
– Ejemplos: pastos, lirios, palmas, orquídeas.
• Las dicotiledóneas tienen dos
cotiledones (hojas de semilla).
– Ejemplos: árboles caducifolios (aquellos que
tiran sus hojas en invierno), arbustos, muchas
plantas de jardín.
FIGURA 42-2 Comparación entre monocotiledóneas y dicotiledóneas
Crecimiento
– Durante el crecimiento de una planta, células
meristemáticas producen células
diferenciadas.
Células meristemáticas
• Las células meristemáticas son células
no diferenciadas; pueden dividirse
mientras la planta viva.
Células meristemáticas
• Las células diferenciadas son células
maduras especializadas en una función
específica.
– Se derivan de las células meristemáticas que
pierden la capacidad para dividirse.
– Por lo general no se dividen.
– Ejemplo: traqueidas y elementos de los vasos
del xilema.
Células meristemáticas
• Las células meristemáticas permiten que
las plantas crezcan a través de su vida.
Células meristemáticas
• Los meristemos apicales están situados
en los extremos de las raíces y los
vástagos.
Células meristemáticas
• Los meristemos laterales, también
llamados cambium, forman cilindros que
corren paralelos al eje longitudinal de las
raíces y los tallos.
Células meristemáticas
• El crecimiento primario ocurre por la
división de las células de los meristemos
apicales y la diferenciación de sus células
hijas.
– Es responsable del aumento en la longitud y
del desarrollo de las estructuras
especializadas de la planta.
Células meristemáticas
• El crecimiento secundario tiene lugar
por la división de células del meristemo
lateral y la diferenciación de sus células
hijas.
– Es responsable del aumento en el diámetro
de las raíces y los vástagos de la mayoría de
las dicotiledóneas y las coníferas.
Tejido dérmico y células
• El cuerpo de las plantas se compone de
tres sistemas tisulares.
– Cada tejido se compone de dos o más tipos
de células especializadas.
• El tejido y los tipos de célula varían en las
plantas herbáceas y leñosas.
Plantas herbáceas
• Cuerpo suave con tallos flexibles.
• Por lo general, son anuales (sólo viven un
año.
• Presentan crecimiento primario.
– Ejemplos: lechuga, frijoles, pastos.
Plantas leñosas
• Plantas con tallos y raíces duros y
gruesos.
• La mayoría son perenes (viven muchos
años).
• Presentan crecimiento tanto primario
como secundario.
– Ejemplos: árboles y arbustos.
Tres sistemas tisulares
• El cuerpo de las plantas se compone de
tres sistemas tisulares:
– Sistema de tejido dérmico
– Sistema de tejido fundamental
– Sistema de tejido vascular
FIGURA 42-3
Estructura de la raíz y el vástago
Table 43-1
El sistema de tejido dérmico
• Cubre el cuerpo de la planta.
• Hay dos tipos de tejido dérmico: tejido
epidérmico y peridérmico.
El sistema de tejido dérmico
• El tejido epidérmico forma la epidermis
(capa celular más exterior que cubre
hojas, tallos, raíces, flores, frutos,
semillas).
El sistema de tejido dérmico
• Las células epidérmicas de las hojas y los
tallos secretan una cutícula cerosa
impermeable.
– Reduce la evaporación de agua de la planta.
– Protege a la planta contra la invasión de
microorganismos patógenos.
• Las células epidérmicas de las raíces no
están cubiertas por cutícula.
El sistema de tejido dérmico
• La peridermis reemplaza al tejido
epidérmico en las raíces y los tallos de las
plantas leñosas conforme envejecen.
• Se compone de células suberosas y
cambium de corcho.
– El cambium de corcho es un meristemo
lateral que da origen a las células suberosas.
– Las células suberosas forman las capas
protectoras externas de la corteza.
El sistema de tejido fundamental
• Constituye casi todo el cuerpo de las
plantas jóvenes.
• Hay tres tipos de tejidos fundamentales:
parénquima, colénquima y
esclerénquima.
El sistema de tejido fundamental
• Parénquima: el más abundante de los
tejidos fundamentales en las plantas
durante el crecimiento primario.
• Consiste en células parenquimatosas:
– Sus células tienen paredes delgadas y
flexibles.
– Están vivas en la madurez.
– Realizan la mayor parte de las actividades
metabólicas de la planta.
– La mayoría retiene la capacidad de dividirse
bajo condiciones especiales.
El sistema de tejido fundamental
• Parénquima
– Las células del parénquima también ayudan a
dar soporte a los cuerpos de muchas plantas,
especialmente plantas herbáceas
– Algunas células de parénquima se pueden
dividir
– Además de hacer gran parte del sistema
fundamental, las células de parénquima se
encuentran en tejidos vasculares y la
peridermis
El sistema de tejido fundamental
• Las funciones de las células
parenquimatosas varían de acuerdo a su
ubicación:
– Fotosíntesis (hojas, tallos jóvenes en
crecimiento, tallos herbáceos).
– Almacenamiento de azúcares y almidones
(zanahorias, papas).
– Secreción de hormonas.
FIGURA 42-5a
Estructura del tejido
fundamental
El sistema de tejido fundamental
• El colénquima consiste células
colenquimatosas:
– Células alargadas poligonales con paredes
de espesor irregular.
– Están vivas en la madurez.
– Generalmente no pueden dividirse.
– Son un sostén importante (plantas herbáceas,
tallos de las hojas, tallos jóvenes en
crecimiento).
FIGURA 42-5b
Estructura del tejido
fundamental
El sistema de tejido fundamental
• El tejido de esclerénquima :
– Células con paredes celulares secundarias
gruesas y endurecidas, reforzadas por una
sustancia que confiere rigidez (lignina).
– Mueren después de diferenciarse.
– Sirven como sostén para el cuerpo de la
planta.
• Forman fibras (cáñamo y el yute), las cáscaras de
las nueces, la cubierta exterior del hueso de los
duraznos, textura arenosa en las peras, soporte a
tejidos conductores.
FIGURA 42-5c
Estructura del tejido
fundamental
El sistema de tejido vascular
• Sirve para transportar agua, minerales,
azúcares, y hormonas a través de la
planta.
• Es continuo en la raíz, el tallo, y la hoja.
• Consta de dos tejidos conductores
complejos: xilema y floema.
El sistema de tejido vascular
• Xilema
– Conduce agua y minerales disueltos de las
raíces a los vástagos.
El sistema de tejido vascular
• Incluye fibras de esclerénquima, que
sirven de sostén, y dos tipos de células
especializadas: traqueidas y elementos de
los vasos.
– Las angiospermas, por lo general, tienen
tanto traqueidas como elementos de los
vasos.
– Las coníferas sólo tienen traqueidas.
El sistema de tejido vascular
• Traqueidas:
– Células delgadas tubulares con extremos
inclinados.
– Mueren en su madurez funcional.
– Están apiladas una sobre otra y forman largos
tubos.
El sistema de tejido vascular
• Traqueidas:
– Las paredes de los extremos contienen
concavidades (secciones porosas que
consisten sólo de una pared celular primaria
delgada).
– Permiten el paso de agua y minerales de una
traqueida a la siguiente, o de una traqueida a
un elemento del vaso adyacente.
FIGURA 42-6a
Estructura del xilema
FIGURA 42-6b Estructura del xilema
El sistema de tejido vascular
• Elementos de los vasos:
– Células tubulares cortas y anchas con
paredes celulares que contienen
concavidades.
– Mueren en su madurez funcional.
– Apilados extremo con extremo para formar
tubos de diámetro ancho llamados vasos.
– Sus paredes adyacentes están muy
perforadas o no existen.
Xilema
tracheids
pits
end wall
vessel
element
Fig. 43-4
El sistema de tejido vascular
• Floema:
– Lleva agua con sustancias disueltas
sintetizadas por la planta, como azúcares,
aminoácidos y hormonas.
– Incluye fibras esclerenquimatosas para el
sostén y dos tipos de células: elementos de
tubo criboso y células acompañantes.
El sistema de tejido vascular
• Elementos de tubo criboso:
– Las células adyacentes, apiladas extremo con
extremo, forman largas cadenas de tubos
cribosos.
– Las células adyacentes tienen placas
cribosas (poros revestidos de membrana).
– Están vivos en su madurez funcional; sin
embargo, generalmente carecen de
ribosomas, aparatos de Golgi y núcleo.
Floema
companion
cell
sieve plate
companion cell
sieve-tube
element
Fig. 43-5
El sistema de tejido vascular
• Células acompañantes:
– Las células acompañantes están conectadas
a los elementos de tubo criboso por
plasmodesmos (canales llenos de
citoplasma).
– Están vivas en su madurez funcional.
– Nutren y regulan la función de los elementos
de tubo criboso.
FIGURA 42-7a
Estructura del floema
Hojas
• Las hojas son las principales estructuras
fotosintéticas de la mayoría de las plantas
– Las hojas son las principales estructuras
fotosintéticas de la mayoría de las plantas
– Su color verde surge de las moléculas de
clorofila que absorben la luz
– La forma y estructura de las hojas se ha
desarrollado en respuesta a los desafíos
ambientales que enfrentan las plantas en la
obtención de los elementos esenciales para
la fotosíntesis: la luz solar, dióxido de carbono
(CO2) y agua
Hojas
– El agua es absorbida del suelo por las raíces,
y luego se transporta a las hojas por el
xilema.
– Suponiendo un suministro adecuado de agua,
la fotosíntesis máxima ocurriría en una hoja
porosa (lo que permitiría que el CO2 se
difunda fácilmente desde el aire) con un gran
área superficial (que interceptaría más luz
solar).
Hojas
• Sin embargo, las plantas no siempre pueden
obtener suficiente agua del suelo
– En un día caluroso y soleado, un gran hoja porosa
perdería más agua a través de la evaporación que la
que la planta podría reemplazar
– En la mayoría de las plantas con flores se da un
conflicto entre estas demandas.
• Tienen una superficie grande, sobre todo a prueba de agua
con poros ajustables que se abren y cierran para admitir
CO2 o restringir la evaporación del agua, según sea
necesario
Hojas
• Las hojas tienen dos partes principales:
– Pecíolo: parte que conecta la lámina con el
tallo.
• Orienta a la hoja de forma que su exposición a la
luz solar sea máxima.
– Lámina foliar (limbo): porción ancha y plana
de la hoja; incluye la epidermis, el mesófilo y
los haces vasculares.
Epidermis
•
•
•
•
Capa de células exteriores
Transparente
No fotosintética
Secreta una cutícula cerosa impermeable
– Reduce la pérdida de agua por evaporación.
Epidermis
• Perforada por poros ajustables llamados
estomas.
– Regulan la tasa de difusión de CO2 y vapor
de agua.
• Cada estoma está rodeado por dos
células guarda que regulan el tamaño de
la abertura hacia el interior de la hoja.
FIGURA 42-8a Estructura de una hoja representativa de dicotiledónea
petiole
blade
bundle-sheath
cell
cuticle
upper
epidermis
palisade
layer
mesophyll
spongy
layer
lower
epidermis
cuticle
xylem phloem
stoma guard cell chloroplasts
vascular bundle
Fig. 43-6
Mesófilo
• Células parenquimatosas dispuestas, de
manera holgada, entre la epidermis
superior e inferior.
– Fotosintética (las células contienen
cloroplastos).
– El xilema y el floema forman los haces
vasculares (venas) dentro del mesófilo.
Mesófilo
• En las hojas dicotiledóneas existen dos
regiones:
– Células en empalizada (células
parenquimatosas en forma de columna
situadas inmediatamente abajo de la
epidermis superior.
– Células esponjosas (células parenquimatosas
de forma irregular situadas arriba de la
epidermis inferior).
Mesófilo
• La epidermis transparente permite a la luz
alcanzar el mesófilo ("medio de la hoja"),
que se compone de células que contienen
cloroplastos sueltos
• Células del mesófilo realizan la mayor
parte de la fotosíntesis de una hoja
• Los espacios abiertos permiten que el
CO2 llegue a todas las células mesofílicas.
petiole
blade
bundle-sheath
cell
cuticle
upper
epidermis
palisade
layer
mesophyll
spongy
layer
lower
epidermis
cuticle
xylem phloem
stoma guard cell chloroplasts
vascular bundle
Fig. 43-6
Hojas
• Muchas plantas producen hojas especializadas
• Las plantas que crecen en la luz tenue que
alcanza el suelo de un bosque tropical a
menudo tienen hojas muy grandes, una
adaptación exigida por el bajo nivel de luz y
permitida por la abundancia de agua en este
hábitat
• Las hojas de cactus viven en el desierto, en
cambio, se han reducido a espinas que
proporcionan casi ninguna área de superficie
para la evaporación
Hojas
• Las hojas de plantas suculentas resistentes a la
sequía al almacenar agua en las vacuolas
centrales de sus células y están cubiertas con
una cutícula gruesa que reduce en gran medida
la evaporación del agua
• Hojas modificadas para almacenamiento de
nutrientes, la captura de presas o trepar
Fig. 43-7
Tallos
• Tallos:
– conducen agua y minerales disueltos hacia
arriba, a las hojas.
– mueven moléculas de alta energía hacia
abajo para dar sustento a las raíces.
Tallos jóvenes
• En la punta del nuevo vástago en
desarrollo se encuentra una yema
terminal.
– Incluye un meristemo apical (células mitóticas
no diferenciadas) rodeado de hojas en
desarrollo producidas por el meristemo.
– Algunas células hijas del meristemo apical se
diferencian para convertirse en los tipos
celulares diferenciados del tallo.
Tallos jóvenes
• Yemas laterales:
– Ubicadas en la base de la hoja.
– Cúmulos de células meristemáticas apicales
“quedan atrás” a medida que el tallo crece.
– Forman ramas.
Tallos jóvenes
• Nudos:
– Regiones a lo largo del tallo donde se
localizan las hojas y las yemas laterales.
• Entrenudos:
– Partes del tallo entre los nudos.
FIGURA 42-9
Estructura de
un tallo de
dicotiledónea
joven
Ramas
• Se forman de las yemas laterales (células
meristemáticas) ubicadas en los nodos.
– Las hormonas activan a las células
meristemáticas y la yema brota para
convertirse en una rama.
– Tejidos vasculares de la rama naciente se
conectan con el sistema vascular del tallo.
– La rama forma nuevas yemas laterales,
yemas terminales, nodos y entrenudos.
FIGURA 42-10
Cómo se forman las ramas
Tallos jóvenes
• Conforme la rama crece, ésta replica el
desarrollo del tallo, incluyendo la producción de
nuevas hojas y yemas laterales
• Los tejidos vasculares del tallo se conectan con
los tejidos vasculares en desarrollo de la rama
• Durante la época reproductiva, las células
meristemáticas forman botones florales
Tallos jóvenes
• La organización interna del tallo
– El meristemo apical produce las estructuras
internas del tallo, típicamente agrupados en
cuatro tejidos: la epidermis, la corteza, la
médula y los tejidos vasculares
– Monocotiledóneas y dicotiledóneas difieren
en la disposición de los tejidos vasculares
Tallos jóvenes
• Casi todos los tallos jóvenes están
compuestos por cuatro tejidos:
– Epidermis (tejido dérmico que cubre la
superficie del tallo).
– Corteza (tejido fundamental encerrado entre
la epidermis y los tejidos vasculares).
– Médula (tejido fundamental interno en los
tejidos vasculares).
– Tejidos vasculares.
FIGURA 42-9
Estructura de
un tallo de
dicotiledónea
joven
Tallos: epidermis
• La cutícula cerosa retrasa la pérdida de
agua.
• Los estomas regulan la difusión de CO2 y
O 2.
Tallos: corteza
• Sus funciones incluyen:
– Sostén
• Presión de turgencia en tallos jóvenes.
• Células esclerenquimatosas y colenquimatosas en
tallos más viejos.
Tallos: corteza
• Sus funciones incluyen:
– Almacenamiento
• Las células parenquimatosas convierten azúcares
en almidón.
– Fotosíntesis
• Las capas exteriores de la corteza de las plantas
herbáceas contienen clorofila.
Tallos: médula
• Sus funciones incluyen:
– Sostén
• Presión de turgencia en tallos jóvenes.
– Almacenamiento
• Las células parenquimatosas convierten azúcares
en almidón.
Tallos: tejidos vasculares
• Transportan agua, minerales, azúcares y
hormonas.
Tallos: tejidos vasculares
• Xilema y floema primarios de tallos
jóvenes.
– Surgen del meristemo apical (crecimiento
primario).
– Forman cúmulos vasculares que están ya sea
dispersos en el tallo (monocotiledóneas) o
dispuestos en un anillo (dicotiledóneas).
FIGURA 42-2 Comparación entre monocotiledóneas y dicotiledóneas
Tallos: tejidos vasculares
• Xilema y floema secundarios de coníferas
y dicotiledóneas leñosas.
– Surgen del cambium vascular (crecimiento
secundario).
– Forman cilindros concéntricos que suben por
el tallo.
FIGURA 42-11
Crecimiento
secundario en un
tallo de dicotiledónea
Crecimiento secundario en los tallos
• Ocurre en las coníferas y dicotiledóneas
leñosas.
• Produce un aumento en el diámetro del
tallo.
• Producido por dos meristemos laterales, el
cambium vascular, y el cambium de
corcho.
Cambium vascular
• Tejido meristemático que se forma entre el
xilema y el floema primarios.
Cambium vascular
• Cambium vascular produce xilema
secundario y floema secundario
– Las células del floema son mucho más
débiles que las del xilema
• Con el tiempo, los elementos de los tubos cribosos
y las células acompañantes son aplastados entre
el xilema duro en el interior del tronco y el corcho
en el exterior
• Sólo una delgada franja de floema recientemente
formada se mantiene vivo y funcionando
FIGURA 42-11
Crecimiento
secundario en un
tallo de dicotiledónea
Cambium de corcho
• Tejido meristemático que se forma en la
corteza externa de los tallos.
• Da origen a las células de corcho hacia el
exterior del tallo.
Cambium de corcho
• Células de corcho:
– Desarrollan paredes celulares resistentes e
impermeables.
– Reemplazan a la epidermis.
– Muertas a la madurez.
– Ofrecen protección contra la desecación y los
daños físicos.
– Con el crecimiento año tras año la corteza se
expande, fractura o se separa
Cambium de corcho
• El cambium de corcho sustituye a la epidermis
con corcho:
– Las células epidérmicas se diferencian y por lo
general no se dividen más
– Conforme nuevo xilema y floema secundario se
agregan cada año, el diámetro del tallo aumenta y la
epidermis se fractura
– Aparentemente estimulado por hormonas, algunas
células de la epidermis, corteza y floema rejuvenecen
y forman una capa de células meristemáticas
laterales - el cambio del corcho
Corcho
Fig. 43-10
Corteza
• Incluye todos los tejidos que están afuera
del cambium vascular (floema, cambium
de corcho y células de corcho).
• La eliminación de una franja de corteza en
toda la circunferencia de un árbol
(decorticación anular), lo mata.
– Los nutrimentos no pueden llegar a las
raíces.
– Las raíces no pueden absorber agua y
minerales.
Corteza
• Las plantas con flores se han desarrollado una
variedad de especializaciones del tallo
– Muchos tallos están adaptados para el
almacenamiento
– Troncos del baobab y otras especies contienen células
del parénquima almacenadoras de agua que le
permiten prosperar en climas con lluvias esporádicas
– Cactus – tallo para fotosíntesis y almacenar agua
– La papa es un tallo subterráneo repleto de parénquima
especializado para almacenar almidón
– Ramas en enredaderas especializadas para escalar
– Estolones en fresas para extenderse en el suelo
Fig. 43-11
Sistemas de raíces
• Las raíces anclan a la planta, absorben
nutrimentos y almacenan alimento.
Sistemas de raíces
• El crecimiento primario hace que las raíces se
alarguen y se ramifiquen.
• Muchas dicotiledóneas tienen un sistema de
raíz primaria o típica.
– Un sistema de raíz primaria consiste en la raíz
primaria y muchas raíces más pequeñas que crecen
de los costados de ésta.
• Las monocotiledóneas tienen un sistema de
raíz fibrosa.
– La raíz primaria se extingue y es sustituida por
muchas raíces nuevas que salen de la base del tallo.
Fig. 43-12
Crecimiento primario
• El crecimiento primario ocurre en el
meristemo apical, situado cerca de la
punta de la raíz.
• Hace que las raíces se alarguen.
Crecimiento primario
• Las divisiones del meristemo apical dan
origen a:
– La cofia
– La epidermis
– La corteza
– El cilindro vascular
root hair
epidermis
cortex
endodermis
of cortex
pericycle
xylem
phloem
vascular
cylinder
apical
meristem
root
cap
Fig. 43-13
Cofia
• Masa de células en forma de domo que
protegen el meristemo apical a medida
que la punta de la raíz empuja a la tierra
Epidermis de la raíz
• Células que recubren el exterior de la raíz.
• Las paredes celulares son muy
permeables al agua y minerales (no tienen
cutícula)
• Muchas células tienen pelos.
– Incrementan el área superficial para absorber
agua y minerales.
Fig. 43-14
Corteza de la raíz
• Constituye buena parte del interior de las
raíces jóvenes.
• Consiste en:
– Una masa exterior de células
parenquimatosas poco apretadas (almacenan
los azucares producidos en la fotosíntesis en
forma de almidón).
– Un anillo de células más pequeñas
apretadamente dispuestas, la endodermis.
Fig. 43-15. Raíces especializadas para el almacenamiento de nutrientes
Banda de Caspari
• La pared celular de cada célula
endodérmica contiene una banda de
material ceroso e impermeable llamado
banda de Caspari.
– Hace que el agua y los minerales que entran
en el cilindro vascular pasen a través de las
células de la endodermis, pero no entre ellas.
– Evita fugas en el tejido vascular.
FIGURA 42-18
Función de la banda de Caspari
Cilindro vascular de la raíz
• Forma el núcleo central de la raíz.
• Consiste en:
– Cilindro vascular (xilema y floema)
• Transportan agua y materiales disueltos.
– Periciclo
• Produce raíces laterales, forman el meristemo
apical de una raíz secundaria.
• Transporta activamente los minerales al espacio
extracelular que rodea al xilema.
root hair
epidermis
cortex
endodermis
of cortex
pericycle
xylem
phloem
vascular
cylinder
apical
meristem
root
cap
Fig. 43-13
Ramificaciones de la raíz
• Cuando se han formado, las
ramificaciones de la raíz rompen la
corteza y la epidermis de la raíz primaria.
Fig. 43-16
Crecimiento secundario
– Las raíces de las plantas leñosas (árboles y
arbustos) se vuelven más gruesas y más
fuerte a través del crecimiento secundario
– Algunas diferencias entre el crecimiento de
tallos y raíces, pero los elementos esenciales
son similares:
• Cambium vascular produce xilema y floema
secundario en el interior de la raíz
• El cambium del corcho produce una capa
protectora gruesa de células de corcho en el
exterior
Movimiento de agua en las raíces
• El agua entra a las raíces a través de dos
mecanismos:
– El agua sigue a los materiales que son
transportados activamente a las raíces (la
fuerza impulsora es un gradiente químico).
• Ocurre cuando la transpiración es baja (en la
noche).
– El agua se mueve hacia regiones de presión
baja (la fuerza impulsora es la transpiración).
• Ocurre cuando la transpiración es alta (en el día).
Contenido de la sección 42.4
• ¿Cómo obtienen nutrimentos las
plantas?
Nutrimentos minerales
• Las plantas requieren:
– Grandes cantidades de carbono, hidrógeno,
oxígeno, fósforo, nitrógeno, magnesio, calcio
y potasio - Macronutrientes
– Pequeñas cantidades de hierro, cloro, cobre,
manganeso, zinc, boro y molibdeno Micronutrientes
• Las plantas obtienen CO2 y O2 del aire y
los demás nutrimentos (minerales) del
suelo.
Nutrimentos minerales
• Sólo los minerales disueltos en el agua del
suelo están accesibles para las raíces.
• Casi todos los minerales entran a los
pelos de la raíz por transporte activo.
– El agua se mueve por ósmosis.
Nutrimentos minerales
• Los minerales se difunden a través de
plasmodesmos, de las células
endodérmicas a las células de la corteza,
la endodermis, y el periciclo.
– La banda de Caspari obliga al agua que viaja
por las paredes celulares a entrar en las
células endodérmicas.
Nutrimentos minerales
• Las células del periciclo transportan
activamente minerales al espacio
extracelular del cilindro vascular.
– El agua se mueve por ósmosis.
Nutrimentos minerales
• Los minerales se difunden en las
traqueidas y en los elementos de los
vasos del xilema.
FIGURA E42-1
Captación de
minerales
y agua por las
raíces
Relaciones simbióticas
• Las relaciones simbióticas ayudan a las
plantas a obtener nutrimentos.
• Micorrizas (simbiosis raíz-hongo ):
– El hongo ayuda a la planta a extraer y
absorber minerales.
– El hongo recibe azúcares, aminoácidos y
vitaminas de la planta.
Fig. 43-19
FIGURA 42-19b
Micorrizas, una simbiosis
raíz-hongo
Relaciones simbióticas
• Las raíces de las plantas sólo pueden
absorber nitrógeno en forma de iones
amonio (NH4+) o iones nitrato (N03-).
Relaciones simbióticas
• Las bacterias fijadoras de nitrógeno
poseen las enzimas necesarias para llevar
a cabo la fijación de nitrógeno [la
conversión de N2 en amonio (NH4+) o
nitrato (NO3)].
Relaciones simbióticas
• Las leguminosas (chícharos, trébol,
soya), albergan bacterias fijadoras de
nitrógeno en los nódulos (abultamientos)
de sus raíces.
– La planta suministra azúcares a las bacterias.
– Las bacterias suministran nitrógeno utilizable
a la planta.
Relaciones simbióticas
• Los agricultores plantan leguminosas para
enriquecer el suelo.
nitrogen-fixing bacteria within
cortex cells of nodules
nodule
epidermis
Fig. 43-20
Contenido de la sección 42.5
• ¿Cómo transportan las plantas el agua
de las raíces a las hojas?
Movimiento del agua en el xilema
• El flujo en masa hace que los líquidos
suban por el xilema de la raíz al tallo y las
hojas.
• El agua sube por el xilema impulsada por
la transpiración (teoría de cohesióntensión).
Teoría de cohesión-tensión
• Las moléculas de agua demuestran
cohesión (tendencia de las moléculas de
agua a adherirse una a la otra) y adhesión
(tendencia de las moléculas de agua a
adherirse a otras moléculas).
– Se crea una columna de agua sólida, parecida
a una cadena, dentro de los tubos del xilema.
Teoría de cohesión-tensión
• La transpiración (evaporación del agua de
las hojas) aporta la tensión que mueve
hacia arriba la columna de agua.
flow of water
1 Water
evaporates
through the
stomata of leaves
water molecules
2 Cohesion of
water molecules
to one another by
hydrogen bonds
creates a “water
chain”
3 Water enters
the vascular
cylinder of the
root
Fig. 43-21
Estomas
• Los estomas controlan la intensidad de la
transpiración.
• Un estoma consiste en una abertura
central rodeada de dos células oclusivas
fotosintéticas, las cuales regulan el
diámetro de la abertura.
– Los estomas se abren para permitir la entrada
de CO2 .
– Los estomas se cierran para no perder agua.
Stomata
Fig. 43-22
Estomas
• El potasio regula la abertura y el cierre de
los estomas.
• Los estomas se abren cuando:
– Se bombea activamente potasio dentro de las
células oclusivas.
– El agua fluye provocando que las células se
alarguen y se inclinen hacia fuera.
Estomas
• Los estomas se cierran cuando:
– El potasio sale de las células oclusivas.
– El agua fluye y las células se vuelven menos
inclinadas.
• En general, los estomas se abren durante
el día y se cierran durante la noche.
Estomas
• ¿Qué regula la concentración de potasio
dentro de las células oclusivas?
• Disponibilidad de luz:
– La luz desencadena la entrada del potasio al
interior de las células oclusivas (los estomas
se abren).
– Cuando no hay luz, el potasio se difunde fuera
de las células oclusivas (los estomas se
cierran).
Estomas
• Concentración de dióxido de carbono:
– La fijación de CO2 durante la fotosíntesis (día)
reduce su concentración dentro de la hoja,
estimulando el transporte activo de potasio a
las células oclusivas (los estomas se abren).
– Cuando la fotosíntesis se detiene (noche) pero
la respiración celular continúa, los niveles de
CO2 aumentan, permitiendo que el potasio
salga de las células oclusivas (los estomas se
cierran).
Estomas
• Disponibilidad de agua
– Las hojas producen ácido abscísico (una
hormona de estrés) si pierden agua más
rápido de lo que pueden reponerla.
– El ácido abscísico inhibe el transporte activo
del potasio a las células oclusivas (los
estomas se cierran).
1 K+ enters
the guard cells
(red arrows)
K+ ions
2 Water follows
by osmosis
(blue arrows)
cellulose
“belts”
3 The guard
cells lengthen
and bend
outward
pore
4 The pore
opens
guard
cells
(a) Closed stoma
(b) Opening a stoma
Fig. 43-23
Contenido de la sección 42.6
• ¿Cómo transportan azúcares las
plantas?
El floema transporta azúcares
• Los botánicos obtuvieron dos piezas de
información al estudiar a los áfidos
(insectos que se alimentan de savia del
floema).
– La savia del floema tiene un contenido de
azúcares disueltos que varía entre el 10% y el
25%.
– La savia del floema está presurizada.
La teoría de flujo-presión
• La explicación más ampliamente aceptada
para el transporte de líquido en el floema de
las angiospermas es la teoría de flujopresión, que establece que las diferencias
en la presión del agua en realidad se crean
indirectamente por la producción neta y el
uso de azúcar en diferentes partes de la
planta.
• Los azúcares son transportados de las
fuentes a los sumideros.
La teoría de flujo-presión
• Cualquier parte de la planta que sintetiza
más azúcares de los que utiliza se
considera una fuente de azúcar.
– Ejemplo: una hoja madura.
La teoría de flujo-presión
• Cualquier estructura que consume más
azúcares de los que produce es un
sumidero de azúcar.
– Ejemplos: los frutos, hojas, raíces, yemas, y
tallos en desarrollo.
• Los órganos de almacenamiento
(tubérculos, bulbos) pueden ser fuentes o
sumideros dependiendo de la temporada.
La teoría de flujo-presión
• El movimiento del azúcar de la fuente al
sumidero se determina por las diferencias
en la presión hidrostática (presión del
agua).
La teoría de flujo-presión
•
Fuente de sacarosa: fotosíntesis
– La hoja produce glucosa; casi toda la
glucosa se convierte en sacarosa.
•
Carga del tubo criboso del floema
– La sacarosa se bombea activamente en las
células acompañantes.
– La sacarosa se difunde por medio de
plasmodesmos en tubos cribosos
adyacentes.
La teoría de flujo-presión
•
Ósmosis en el tubo criboso de la hoja
– El agua entra en los tubos cribosos del xilema
(aumenta la presión hidrostática en el tubo).
•
Sumidero de sacarosa: fruto en desarrollo
– La sacarosa se difunde fuera de los tubos
cribosos por medio de plasmodesmos en las
células acompañantes adyacentes.
– La sacarosa se bombea activamente de las
células acompañantes a los frutos en
desarrollo.
La teoría de flujo-presión
•
Ósmosis fuera del tubo criboso del fruto
– El agua sale de los tubos cribosos y sigue al
azúcar en el fruto (disminuye la presión
hidrostática en el tubo).
•
Flujo en masa, impulsado por un
gradiente de presión hidrostática
– El líquido del floema se mueve en flujo en
masa de la fuente (región de presión
hidrostática alta) al sumidero (región de
presión hidrostática baja).
The Pressure-Flow Theory of Sugar
Transport in Phloem
phloem sieve tube
xylem vessel
sunlight
1
sugar
source
2
sugar
source
cell
3
sugar
sink
4
sugar
sink
cell
Fig. 43-25