El movimiento de las plantas y los microorganismos PDF

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This document discusses plant movements (tropisms and nastias), microorganism types and differences, factors affecting photosynthesis, mechanisms of sap transport, gas exchange, and transpiration in plants. It provides detailed explanations of various processes crucial for plant life and function.

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## El movimiento de las plantas Las plantas son capaces de reaccionar frente a determinados estímulos externos mediante movimientos que afectan a algunas zonas de la planta. Se distinguen dos tipos de movimientos: tropismos y nastias. ### Tropismos Son movimientos lentos como respuesta a estímulo...

## El movimiento de las plantas Las plantas son capaces de reaccionar frente a determinados estímulos externos mediante movimientos que afectan a algunas zonas de la planta. Se distinguen dos tipos de movimientos: tropismos y nastias. ### Tropismos Son movimientos lentos como respuesta a estímulos externos que se producen por la distinta velocidad de crecimiento de diferentes partes de la planta. Esto origina deformaciones permanentes del tallo o de la raíz, cuya orientación depende de la dirección del estímulo. **Luz** * **Fototropismo.** Su regulación se debe a las auxinas. La luz inactiva la auxina, por lo que la parte del tallo orientada hacia el foco luminoso crece menos y este se curva hacia la luz. **Gravedad** * **Geotropismo.** Está regulado por las auxinas. En el tallo, el geotropismo es negativo: crece en contra de la gravedad. En la raíz, el geotropismo es positivo: crece a favor de la gravedad. **Sustancias químicas** * **Quimiotropismo.** Las raíces tienen quimiotropismo positivo hacia las sales minerales del suelo. **Humedad** * **Higrotropismo.** La raíz tiene higrotropismo positivo, de manera que se dirige hacia las zonas del suelo ricas en agua. **Contacto con sólidos** * **Tigmotropismo.** Se da, por ejemplo, en trepadoras al contacto con un tutor debido a la interrupción del crecimiento en la parte del tallo que toca el objeto, continuando en el resto. ### Nastias También son movimientos provocados por estímulos externos, pero en este caso no guardan relación con la dirección en que actúan dichos estímulos y no producen cambios permanentes. A diferencia de los tropismos., las nastias sí afectan a órganos adultos. * **Nictinastias.** Debidas a los cambios de iluminación del día y la noche. Se aprecian en flores y hojas que se repliegan durante la noche y se expanden durante el día, o viceversa. Se producen por la diferencia de turgencia de las células de los órganos. * **Sismonastias.** Provocadas por el contacto o la presión en ciertos órganos. Es el caso de las hojas de Mimosa pudica, que se pliegan ante un contacto, y de plantas insectívoras como la Drosera, que se pliegan con la presión de un insecto al posarse. ## Los microorganismos Los microbios o microorganismos son seres vivos de tamaño microscópico, por lo que para observarlos es necesario utilizar el microscopio óptico o electrónico. Pueden ser unicelulares o pluricelulares, autótrofos o heterótrofos, y los hay también procariotas o eucariotas. Además, cada célula microbiana puede, por sí misma, realizar funciones vitales como crecer, relacionarse y reproducirse. Las unidades de medida empleadas para indicar las dimensiones de los microorganismos son: * el micrómetro o micra (µm) * el nanómetro (nm) * el angstrom (Å) * 1mm=103 µm=106 nm=107 Å A parte de los virus, los microorganismos se encuentran en los tres dominios en que se dividen, en la actualidad, los seres vivos. * **Los virus** no son considerados seres vivos, ya que no pueden realizar las funciones vitales por sí mismos; sin embargo, la importancia que tienen como agentes transmisores de enfermedades hace que se tienda a estudiarlos como si fueran microorganismos. * **Los dominios Archaea y Bacteria** están constituidos por organismos procariotas: * El dominio Archaea comprende a las arqueobacterias * El dominio Bacteria, a las eubacterias. * **El dominio Eukarya** contiene organismos eucariotas, dentro de los cuales se encuentran microorganismos como: * las algas microscópicas o microalgas * los protozoos, que pertenecen al reino Protoctista * los hongos microscópicos como los mohos y las levaduras, que se incluyen dentro del reino Fungi. ### Principales diferencias ente microorganismos | Características| Archaea | Bacteria | Eukarya | |:---|:---|:---|:---| | Envoltura nuclear | No | No | Sí | | Orgánulos membranosos | No | No | Sí | | Mureína en la pared celular | No | Sí | No | | Cromosoma circular | Sí | Sí | No | | Capacidad de crecer a temperaturas superiores a 100°C | Algunas | No | No | ## Factores que afectan a la Fotosíntesis Existen varios factores que afectan a la intensidad con que se produce la fotosíntesis y, por tanto, a su rendimiento. Entre ellos destacan: * la concentración de dióxido de carbono y oxígeno * la intensidad luminosa * la temperatura ## Mecanismos de transporte de savia bruta En el transporte ascendente de la savia bruta intervienen una serie de mecanismos capaces de mover, por el interior de los vasos y las traqueidas, gran cantidad de agua en contra de la fuerza de la gravedad. ### Transporte de la savia bruta por el xilema * **Succión por la transpiración.** El agua se evapora a través de los estomas de las hojas; esto genera una tensión o presión negativa y, en consecuencia, el agua asciende hacia las hojas por los vasos del xilema. Esta tensión se transmite a lo largo del sistema vascular, desde el tallo hasta las raíces, haciendo que el agua se mueva como por un efecto de succión. * **Cohesión-adhesión.** Las moléculas de agua se encuentran fuertemente unidas entre sí; esta elevada cohesión y la fuerte adhesión de las moléculas de agua a las paredes de las células del xilema permiten que el agua ascienda. La fuerza de atracción de la transpiración se transmite, molécula a molécula, por toda la columna de agua. La fina estructura de los vasos del xilema y las propiedades de cohesión y adhesión del agua hacen que la savia bruta pueda ascender por capilaridad. * **Presión radicular.** La presión ejercida por mecanismos osmóticos, originados por la continua entrada de agua en los pelos radicales, «empuja» las moléculas de agua hacia arriba. En condiciones normales, esta presión es muy pequeña, pero cuando las condiciones de transpiración son deficientes, la presión de la raíz puede tener mayor importancia. ## El intercambio de gases y la transpiración Las hojas son los órganos donde se realizan dos procesos esenciales para la nutrición de las plantas: * el intercambio de gases * la transpiración ### Estructura de las hojas * **Limbo.** Zona de la hoja, generalmente delgada y plana, en la que se diferencian el haz, en su parte superior, y el envés, en la inferior. Los nervios que se observan corresponden a los haces conductores. * **Nervios.** Son los haces conductores de xilema y floema, que forman las nerviaciones de las hojas. * **Peciolo.** Parte por la que el limbo se une al tallo; a veces en la base foliar se puede desarrollar un ensanchamiento o vaina que rodea el tallo por encima del nudo. * **Epidermis.** Está compuesta por una capa de células que segregan cutina, formando una cutícula que rodea superficialmente el limbo. Tanto la cutícula como la epidermis son transparentes, de modo que dejan pasar la luz a las células fotosintetizadoras del mesófilo. En la epidermis se encuentran los estomas, más numerosos en el envés que en el haz. Son estructuras que ponen en contacto el exterior de la hoja y los espacios intercelulares del interior. * **Estoma.** Son estructuras que ponen en contacto el exterior de la hoja y los espacios intercelulares del interior. * **Mesófilo.** Está constituido en casi todas las plantas por parénquima en empalizada, en el haz, y parénquima lagunar, en el envés. El primero está formado por dos o tres capas de células alargadas con gran número de cloroplastos y unidas en el sentido de la superficie de la hoja. En cambio, en el parénquima lagunar las células son irregulares, dejan muchos huecos y contienen pocos cloroplastos; actúa sobre todo como tejido de reserva. ### El intercambio de gases Las plantas intercambian dióxido de carbono y oxígeno con la atmósfera principalmente a través de los estomas. * **Durante el día.** Con iluminación, las plantas realizan la fotosíntesis y siguen respirando. La intensidad de intercambio de gases de la fotosíntesis es superior a la de la respiración, por lo que globalmente las plantas durante el día desprenden oxígeno y consumen dióxido de carbono. * **Por la noche.** En oscuridad, las plantas no realizan la fotosíntesis, por lo que solo hay consumo de oxígeno y desprendimiento de dióxido de carbono debido a la respiración celular. ## La transpiración La transpiración es la pérdida de agua por evaporación que se produce en las hojas mediante un proceso de difusión simple. La mayor parte de la transpiración de una planta tiene lugar a través de los estomas de la epidermis foliar. ### Factores ambientales que influyen en la velocidad de la transpiración * **La temperatura.** Cuando se eleva, aumenta la evaporación de agua y se incrementa la transpiración; pero, por encima de los 35 °C, los estomas se cierran al elevarse la concentración de dióxido de carbono por el aumento de la respiración celular. * **El viento.** Facilita la eliminación del vapor de agua cercano a la hoja e incrementa la transpiración. * **La humedad relativa del aire.** Si es alta, disminuye la transpiración. ### Apertura y cierre de los estomas Los estomas están constituidos por células epidérmicas diferenciadas. En el estoma se distinguen dos células oclusivas, con forma arriñonada y cloroplastos, entre las que hay una abertura u ostiolo que conecta con una cámara subestomática. En algunos casos, las células epidérmicas que rodean a las oclusivas están especializadas y reciben el nombre de células anexas. La mayor parte del proceso de transpiración y del intercambio de gases se produce a través de los estomas de las hojas. La apertura y cierre del estoma se debe al cambio de turgencia de las células oclusivas. Al entrar agua de las células de alrededor, las oclusivas se hinchan y, debido a la diferente distribución de la pared celular, se abre el ostiolo; cuando se pierde agua, se cierra el ostiolo. Este intercambio de agua está regulado por el ion K+. * Al aumentar la concentración de iones K+ en las vacuolas de las células oclusivas, el agua entra por ósmosis desde las células adyacentes, produciéndose la apertura del estoma. * La salida de iones K+ provoca la salida de agua y el cierre del estoma. Este flujo de iones K+ se produce a través de canales específicos con gasto de energía. ### Factores que afectan a la apertura y cierre de los estomas * **La luz produce un incremento de los azúcares por la fotosíntesis en las células oclusivas. La concentración elevada de azúcares provoca la entrada de agua en la célula por ósmosis y, por tanto, la apertura del estoma durante el día. Por las noches los estomas se cierran al decrecer la concentración de azúcares.** * **La concentración de dióxido de carbono elevada en el mesófilo por el incremento de la respiración celular produce el cierre de los estomas.** * **La disponibilidad de agua puede influir estimulando el cierre de los estomas cuando existe déficit de agua en el suelo (estrés hídrico).** ## La fotosíntesis La fotosíntesis es un proceso por el cual las plantas convierten la energía luminosa en energía química, que es utilizada para la síntesis de nutrientes orgánicos. Se realiza principalmente en los cloroplastos del mesófilo de las hojas, además de en los tallos verdes y en sépalos de flores. Para el proceso de fotosíntesis se requiere agua, que proviene de la savia bruta, y dióxido de carbono, que se obtiene del aire por difusión a través de los estomas principalmente. En el proceso de fotosíntesis podemos diferenciar dos fases: * **una fase luminosa**, en la que interviene la luz, * **una fase oscura**, exclusivamente química. ### Fase luminosa Se realiza en la membrana de los tilacoides, donde se encuentran los pigmentos fotosintéticos, como la clorofila, la xantofila y los carotenoides, capaces de absorber la energía luminosa que proviene del Sol para ser convertida en energía química que se almacena en una molécula llamada ATP. En esta fase se descompone la molécula de agua desprendiéndose oxígeno. ### Fase oscura Se denomina así porque para su realización no es necesaria la presencia de luz y se lleva a cabo en el estroma de los cloroplastos. En esta fase se produce la fijación de dióxido de carbono de la atmósfera que conduce a la síntesis de azúcares en el ciclo de Calvin. Las moléculas de ATP generadas en la fase luminosa aportan la energía que necesitan algunas reacciones de este ciclo. ### Reacción global de la fotosíntesis 6 CO2 + 6 H2O --> C6H12O6 (glucosa) + 6 O2 Los productos finales de la fotosíntesis, principalmente azúcares y polisacáridos, van a constituir la savia elaborada y serán transportados a otros lugares de la planta para servir de nutrientes en los distintos procesos fisiológicos que se desarrollan en los diversos tejidos. ### Importancia de la fotosíntesis * La energía que llega del Sol es transformada en energía química, que puede ser utilizada por el resto de los seres vivos. Esto hace que la fotosíntesis sea el proceso que origina el flujo de energía en los ecosistemas. * La materia orgánica producida es la base de las cadenas tróficas de la gran mayoría de los ecosistemas, manteniendo el ciclo de la materia. * El oxígeno liberado como producto residual es un gas imprescindible para todos los organismos aerobios, incluidas las propias plantas. ## Otras formas de nutrición de las plantas ### Plantas carnívoras Estas plantas son totalmente autótrofas; sin embargo, han evolucionado en entornos con suelos pobres en nutrientes minerales por lo que tienen una forma alternativa para obtener esos nutrientes. Las plantas carnívoras disponen de hojas modificadas que actúan como trampas para capturar a sus presas. Además, en muchos casos intervienen glándulas nectaríferas y odoríferas que atraen a los animales. La digestión de las capturas es siempre extracelular, mediante enzimas excretadas por células especiales, y se completa con la participación de microorganismos. ### Plantas parásitas Se distinguen dos tipos de parasitismo, el semiparasitismo y el holoparasitismo. Las plantas semiparásitas, como el muérdago, realizan la fotosíntesis y son autótrofas; sin embargo, viven sobre las ramas de los árboles y sus raíces penetran en el árbol chupando la savia bruta directamente. Las holoparásitas son estrictamente heterótrofas, como el orobanche y la cuscuta; no tienen clorofila y sus raíces penetran en los tallos y raíces de otras plantas de las que obtienen los compuestos necesarios para su nutrición, tanto inorgánicos como los orgánicos elaborados por el huésped. ### Simbiosis Hay plantas que viven en simbiosis con otros organismos, obteniendo ambas ventajas de la relación existente como ocurre en las bacteriorrizas. Las leguminosas tienen en sus raíces nódulos con bacterias del género Rhizobium capaces de captar directamente nitrógeno atmosférico necesario para la síntesis de proteínas que son utilizadas por la planta. La planta, a su vez, aporta los azúcares necesarios a la bacteria. ## Nutrientes minerales de las plantas Existen diecisiete elementos químicos esenciales para el desarrollo de las plantas terrestres. Salvo excepciones, todos ellos provienen del suelo. Estos bioelementos se pueden dividir en: * **Macronutrientes.** Se requieren en cantidades relativamente grandes. Son el carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P), azufre (S), magnesio (Mg), calcio (Ca), potasio (K) y níquel (Ni). * **Micronutrientes.** Se necesitan en cantidades muy pequeñas, por lo que también se conocen como oligoelementos. Son el boro (B), cloro (Cl), cobre (Cu), manganeso (Mn), cinc (Zn), hierro (Fe) y molibdeno (Mo). ## La incorporación de los nutrientes En las plantas cormofitas, la incorporación de la mayoría de los bioelementos se lleva a cabo en las raíces por medio de la absorción de agua y sales minerales del suelo. Además, la raíz puede almacenar sustancias de reserva y es un órgano encargado de la fijación de la planta al suelo. ### Partes de la raíz * **Cuello.** Zona de transición hacia el tallo. * **Zona de alargamiento.** Es la zona en la que se alargan las células y comienzan su diferenciación. No posee pelos absorbentes. * **Zona pilífera.** Contiene numerosos pelos absorbentes formados por extensiones de las células epiteliales cuyas paredes son delgadas y carecen de cutícula. Los pelos absorbentes aumentan la superficie de contacto con el agua del suelo, aumentando la capacidad de absorción. * **Cono vegetativo.** Parte terminal de la raíz. Es responsable de su crecimiento, con la yema vegetativa formada por meristemos primarios y protegida por la cofia o caliptra. ### Estructura primaria de la raíz * **Epidermis.** Situada en el exterior. Generalmente consta de una sola capa de células, sin cutícula y con prolongaciones que forman los pelos absorbentes. La epidermis es sustituida por la exodermis, capa de células cuyas paredes se suberifican, excepto en algunas zonas donde forman los puntos permeables de la raíz. * **Pelos absorbentes.** Son extensiones de las células epiteliales cuyas paredes son delgadas y carecen de cutícula. Los pelos absorbentes aumentan la superficie de contacto con el agua del suelo, aumentando la capacidad de absorción. * **Corteza.** Está formada por parénquima cortical. La capa más interna es la endodermis, en cuyas paredes hay engrosamientos de suberina que interrumpen el paso del transporte de agua y sustancias disueltas, formando una estructura llamada banda de Caspary. * **Cilindro central.** Contiene abundante parénquima; la capa más externa se llama periciclo y hacia el interior se encuentran los haces conductores de xilema y floema, en disposición radial. * **Floema.** Tejido vascular conductor de la savia elaborada, constituido por células vivas que se encargan de transportar los nutrientes desde las hojas al resto de la planta. * **Xilema.** Tejido vascular conductor de la savia bruta, constituido por células muertas que transportan el agua y las sales minerales desde la raíz al resto de la planta. ### Absorción de minerales La absorción de sales minerales se realiza en forma de iones. Por ejemplo, el nitrógeno se absorbe como nitrato (NO3-) y amonio (NH4+) y no puede incorporarse como N2, que es como se encuentra en la atmósfera. El mecanismo de entrada es por transporte activo, por lo que es necesario un gasto de energía. Para ello, intervienen enzimas transportadoras localizadas en la membrana plasmática, introduciendo iones del exterior al interior de las células epidérmicas y los pelos absorbentes. También se han observado canales iónicos a través de la membrana que facilitan el proceso. Además, existen mecanismos por difusión e intercambio iónico sin gasto energético. Las micorrizas son una asociación simbiótica entre hongos y raíces de plantas que facilita la absorción de agua y nutrientes del suelo de estas. ### Absorción de agua Las raíces mantienen el aporte continuo de agua que las plantas necesitan para su nutrición y compensan la pérdida de la misma por transpiración. En algunos casos existen mecanismos de incorporación de agua atmosférica a través de células epiteliales de otros órganos. Al igual que en el caso de los minerales, la zona de la raíz en la que se absorbe el agua es la zona pilífera. La membrana celular actúa como barrera semipermeable entre el exterior y el interior de la célula; mientras que los minerales sufren una absorción selectiva, el agua atraviesa la membrana y penetra en los pelos por ósmosis. * **Ósmosis:** paso de moléculas de agua a través de una membrana semipermeable de la disolución más diluida a la más concentrada. * **Coloide:** tipo de mezcla en la cual una sustancia se encuentra en el seno de otra, pero sin llegar a disolverse. ### Factores que afectan a la absorción de agua por las raíces * **La temperatura favorece el metabolismo celular y, por tanto, incrementa la absorción. Las temperaturas bajas la disminuyen.** * **El aumento de la cantidad de agua en el suelo favorece su entrada a las raíces, siempre que la concentración de sales en el suelo sea inferior a la del interior de los pelos radicales.** * **La capacidad de retención del suelo es importante, pues en muchos casos el agua del terreno no es agua libre o circulante, sino que está retenida en forma de coloides*. Además, en ocasiones, parte del agua queda fuertemente adherida a las partículas del suelo.** ### Recorrido de la savia bruta hasta el xilema Una vez que el agua y las sales minerales han penetrado en las células epidérmicas, forman la savia bruta, que circula hasta el interior de la raíz, donde se encuentra el xilema. El transporte hasta llegar a los vasos leñosos se puede realizar de dos maneras diferentes: mediante la vía simplástica o por la vía apoplástica. **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, poros en las paredes y membranas celulares que unen los citoplasmas de células vecinas. **Vía B o apoplástica** * El movimiento se realiza por difusión simple por el exterior de la membrana celular. Esta vía está formada por las paredes celulares y los espacios intercelulares. Este movimiento se ve interrumpido en la endodermis de la raíz, donde se encuentra la banda de Caspary, que bloquea esta vía y obliga al agua y los iones a seguir la vía simplástica. De esta manera se regula el paso de sustancias que llegan al xilema, evitando aquellas perjudiciales para la planta. ## El transporte de la savia bruta La savia bruta, formada por el agua y las sales minerales absorbidos, es transportada a lo largo de la raíz y del tallo hasta las hojas, donde una parte del agua se elimina por transpiración y otra se utiliza en la fotosíntesis. ### Partes del tallo * **El tallo.** Es el eje, normalmente aéreo, en el que se sitúan hojas, flores y yemas. Además de la savia bruta, transporta la savia elaborada y sirve de almacén de sustancias de reserva. * **Nudos.** Engrosamientos donde se insertan las hojas. * **Entrenudos.** Partes del tallo entre dos nudos. * **Yemas terminales.** Situadas en el extremo de los tallos y ramas. Con meristemos primarios responsables del crecimiento en longitud. * **Yemas axilares.** Situadas en las axilas de las hojas, donde se forman las ramas laterales. ### Estructura primaria del tallo * **Es la que corresponde al primer año de vida de las plantas leñosas o a las plantas herbáceas anuales.** * **Epidermis.** Formada por una sola capa de células, con estomas y cutícula. * **Cilindro cortical.** Con parénquima de reserva y, en su periferia, esclerénquima y colénquima, que aumenta la resistencia a la torsión y la flexión. * **Endodermis.** Separa el cilindro cortical del central. * **Cilindro central.** Compuesto de parénquima de reserva y haces de xilema y floema, que transporta la savia. En las dicotiledóneas forma un anillo regular y en las monocotiledóneas se dispone de manera dispersa. * **Floema.** Tejido vascular conductor de la savia elaborada, constituido por células vivas que se encargan de transportar los nutrientes desde las hojas al resto de la planta. * **Xilema.** Tejido vascular conductor de la savia bruta, constituido por células muertas que transportan el agua y las sales minerales desde la raíz al resto de la planta. ## La nutrición de las plantas Las plantas son organismos autótrofos que realizan la fotosíntesis. Obtienen agua, sales minerales y dióxido de carbono del medio en que viven y utilizan la luz como fuente de energía para fabricar su propia materia orgánica. ### Nutrición en plantas briofitas Las briofitas, musgos y hepáticas, son consideradas las plantas más primitivas. Son vegetales estructuralmente muy sencillos que carecen de tejidos conductores. No presentan raíz ni tallo ni hojas, aunque tienen estructuras parecidas, rizoides, cauloides y filoides, que recuerdan a las de las plantas cormofitas. Al no poseer tejidos especializados, toda la planta está implicada en la absorción de nutrientes, el intercambio de gases y el transporte de sustancias mediante difusión entre sus células y el medio. Los musgos y las hepáticas viven en medios terrestres, pero necesitan ambientes con mucha humedad. ### Nutrición en plantas cormofitas Estas plantas presentan tejidos y órganos especializados como las raíces, a través de las cuales se realiza la absorción de agua y sales minerales del suelo, y las hojas, que captan la luz y fijan el dióxido de carbono de la atmósfera. Además, poseen un sistema de vasos conductores por el que se transportan tanto las sustancias incorporadas como las elaboradas en la fotosíntesis. Son las pteridofitas y espermatofitas. * **Intercambio de gases** * **Transporte de la savia bruta** * **Incorporación de nutrientes y formación de la savia bruta** * **Fotosíntesis** * **Transporte de la savia elaborada** * **Metabolismo y almacenamiento** * **Eliminación de sustancias de desecho**

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