Resumen de Anatomía Vegetal PDF

Conformado por el Sistema aéreo y el Sistema radicular. Ambos conformados por Tejidos simples y Tejidos complejos. Sistema aéreo El Sistema aéreo se compone por partes que se encuentran encima del suelo: tallos, hojas y flores, donde el tallo determina el crecimiento vertical de la planta. La Yema...

Conformado por el Sistema aéreo y el Sistema radicular. Ambos conformados por Tejidos simples y Tejidos complejos. Sistema aéreo El Sistema aéreo se compone por partes que se encuentran encima del suelo: tallos, hojas y flores, donde el tallo determina el crecimiento vertical de la planta. La Yema o yemas se encuentran en las hojas, y se conforman por yemas apicales y yemas axilares, se encargan de... Sistema radicular El Sistema radicular o partes subterráneas son aquellas donde se crece dentro del suelo, teniendo como principales funciones la absorción de agua e iones disueltos en ella, almacenar productos de la fotosíntesis y liberación de desechos y metabolitos secundarios como ácidos orgánicos, aminoácidos y compuestos fenólicos. La Raíz se compone de 3 zonas principales: zona de diferenciación, zona de alargamiento y zona de crecimiento. Es donde se encuentran los Tejidos vasculares, cumpliendo el rol de sistema circulatorio en la planta. La zona de crecimiento es aquella conformada por el meristemo, es decir, de igual origen y sin diferenciación. La zona se encuentra protegida por un meristemo apical y superficialmente por la caliptra, células mucho más rígidas que soportan las condiciones externas a la raíz, al estar en constante contacto con la tierra. La zona de alargamiento es aquella donde las células no se encuentran dividiéndose, sino que creciendo y alargando en la raíz. La zona de diferenciación está conformada por células diferenciadas con funciones específicas y pelos radicales. Tipos de tejidos Los Tejidos basales son aquellos que realizan funciones básicas como la Fotosíntesis y el Almacenamiento de alimento. 1. Parénquima: Células de paredes delgadas, flexibles y múltiples lados, las cuales se encuentran vivas (metabólicamente activas) en la madurez y se dividen por mitosis. Representan la mayor parte del crecimiento primario, húmero y blando de raíces, tallos, hojas y flores. Reparan lesiones, almacenan el alimento y secretan desechos. 2. Colénquima: Células con capacidad de alargamiento, dando apoyo a partes que crecen con rapidez (tallos jóvenes y pedúnculos de hojas). Al igual que el parénquima, estas están vivas en la madurez, diferenciándose en la pared celular, la cual en este caso es primaria y contiene pectina (polisacárido mucho más grueso). Al agruparse estas células, se engrosan sus paredes de manera notable. Por lo mismo, tienen funciones en conformar soporte estructural a la planta, principalmente la parte aérea. 3. Esclerénquima: Constituido por células muertas (metabólicamente inactivas) en la madurez con pared secundaria, es decir, no ser capaz de desarrollarse ni crecer más. Se conforma de fibras en tejidos vasculares y esclereidas en toda la planta. Ambas presentan lignina resistente a la compresión (altamente especializadas, incapaz de desarrollarse más), dando apoyo mecánico a otras células impidiendo el ataque de hongos. Fibras: Células largas y cónicas, flexibles y resistentes a la elongación. Brindan apoyo estructural al tejido vascular en hojas y tallos. Esclereidas: Células más resistentes y ramificadas. Aportan fuerza a la cubierta dura de las semillas. Los Tejidos vasculares, desplazan el agua, el alimento y otros solutos a todas las partes de la planta. Son tejidos formados por células alargadas recubiertas por fibras y parénquima, encargadas de la conducción de sustancias a toda la planta. 1. Xilema: Conduce agua e iones minerales disueltos, y sirve de apoyo estructural. Presenta dos tipos de células: los Vasos y traqueidas, que forman los túbulos conductores. Estas se encuentran muertas a la madurez, perdiendo su citoplasma. La pared secundaria con lignina actúa como tubo resistente e impermeable al agua. En aspectos evolutivos, se diferencian ciertas plantas por la proporción de vasos y traqueidas que contienen, donde si la proporción de traqueidas es mayor que la de vasos, la planta correspondería a una planta más primitiva. La principal diferenciación entre ambos tipos de células, es que las traqueidas son de menor tamaño y más alargadas, y los vasos son más cilíndricos y anchos. Los poros en las traqueidas, denominados pits (que movilizan el agua desde xilema hacia el floema), formando depresiones, teniendo entre medio como pared la lámina media. Para los vasos, la unión entre un vaso y otro es a partir de una pared perforada (plato de perforación) formando segmentos. En ambos casos la función es realizar el traspaso de agua e iones. 1. Floema: Conduce azúcares y otros solutos orgánicos en unidades pequeñas (cuando se encuentran azúcares más complejas, están deben degradarse previo a transportarse por el floema). Sus principales células son miembros de los tubos cribados o túbulos de tamizado (vivas en la madurez) que se conectan extremo con extremo en sus placas de cribado, las placas cribosas son aquellas que seleccionan los nutrientes o sustancias a pasar por el tubo criboso, translocando los azúcares en la planta. Por otra parte, los tubos cribosos se encuentran en las plantas angiospermas, y las células cribosas en gimnospermas (más primitivas). Los Tejidos dérmicos son aquellos que recubren y protegen las superficies expuestas de la planta. En específico, la Epidermis se forma de este tejido. La epidermis está constituida por una sola capa de células, que secretan cutina (sustancia cerosa en la pared celular) formando la cutícula. A su vez, la cutícula conserva el agua y evita el ataque de patógenos. Por otra parte, en talles y raíces leñosas, el peridermo reemplaza a la epidermis. Puesto que es un tejido complejo, está conformado por otro tipo de células, en específico, de células especializadas denominadas ==estomas (en epidermis inferior), células oclusivas que intercambian líquidos y gases. Más aún, estos tejidos se pueden clasificar por complejidad, donde aquellos conformados por sólo un tipo de célula son Parénquima, Colénquima y Esclerénquima. Aquellos complejos, es decir, conformados por más de un tipo de célula, incluyen el Xilema, el Floemay la Epidermis. A partir del crecimiento de la planta, existe el Tejido meristemático (formando los meristemos) refiriéndose a la región embrionaria constituida por células que diferenciadas que retienen la capacidad de dividirse. Estas dan origen a todas las células que luego maduras y se diferencian en tejidos. Los meristemos apicales se ubican en las puntas de los brotes y raíces. Plantas superiores: Abarcan dos grupos que se distinguen por la manera en que se presentan las semillas: las Gimnospermas y las Angiospermas. Gimnospermas Son plantas más primitivas. Presentan semillas descubiertas que se ven en el fruto, con hojas en forma de agujas o escamas. Son plantas leñosas que crecen como arbustos o árboles y pueden llegar a tamaños muy grandes. Angiospermas: plantas vasculares con semillas y flores Se dividen en dos clases: Monocotiledóneas y Dicotiledóneas. Se diferencian en su estructura embrionaria, la forma de sus flores y la anatomía de su tallo y hojas. La semilla al momento de germinar emerge la radícula desarrollándose el crecimiento de la plántula, se abren los cotiledones y luego estos actúan como órganos estabilizadores. Característica Monocotiledóneas Dicotiledóneas Estado Un cotiledón: Actúa como estabilizador Dos cotiledones: la abertura de ellos da lugar al primer embrionario en la absorción y digestión de alimento de la plántula (planta en crecimiento vegetativo) para sustancias, en vez de órgano de estabilizarse. Se utiliza como órgano de almacenamiento almacenamiento. Se desarrolla una para depósitos de almidón y otros alimentos que nutren el única hoja. embrión, hasta que la plántula pueda producir sus propios alimentos por fotosíntesis. Hoja Nervadura paralela Nervadura ramificada Tallo Haces vasculares esparcidos, donde Haces vasculares dispuestos radialmente con el parénquima la epidermis rodea el sistema tisular cortical, rodeando la médula. fundamental (estando la médula dispersa en el mismo) Granos de Un único poro Tres poros o hendiduras polen Flor Múltiplos de 3 Múltiplos de 4 o 5 Raíz Raíces principales seguidas de pelos Dos o más raíces principales fibrosas seguida de raíces radiculares. La raíz luego muere y laterales menos gruesas con pelos radiculares poco forma parte del tallo mientras crece la frecuentes. Forma una raíz pivotante. planta. Forma raíces adventicias. Ejemplos Cultivos como el maíz (herbáceas) Arbóreas (y en mayor cantidad) de importancia económica Desarrollo del Bajo tierra Sobre tierra embrión Tipo de Crecimiento primario: Tejido suave y Crecimiento secundario: formación de corteza de árbol, crecimiento blando formación de anillos anuales. Tejido lignificado Punteadura, Apoplasto, Plasmodermo La principal diferencia en estructuras celulares vegetales con las animales, es la vacuola. La cual mantiene el agua dentro de la misma, y almacena compuestos carbonados. Entre células vegetales se encuentran el Plasmodesmo que conecta las células, pudiendo compartir citoplasma. La Lámina media se forma cuando hay pared celular entre células. En específico, la Pared celular primaria está formada por: Microfibrillas de celulosa (sintetizada en la membrana plasmática), embebidas en matriz y pectina La pectina previene la agregación y colapso de red celulósica, formando la lámina media. Puentes de hidrógenos por glucosas dan lugar a glucanos -> microfibrillas de celulosa -> pared primaria Las proteínas integrales contienen celulasas (enzimas que sintetizan las microfibrillas) se encargan de formar una red sobre la pared plasmática Pared secundaria se forma después que el crecimiento de la célula ha cesado. No todas las células forman esta misma, por lo que es altamente especializada. La impermeabilidad se da por la cutina y suberina, se conforma de celulosa. Movilidad de fosfolípidos en bicapa lipídica Los movimientos pueden ser por flexión (), rotación en su propio eje, difusión lateral (movilización en la membrana), bobbing (subida o bajada) y flip-flop (cambio de membrana, llevado a cabo por la proteína flipasa). El citoesqueleto (en el citoplasma) se conforma de microtúbulos, formados por tubulina, y microfilamentos, formados por actina. La mitocondria y cresta mitocondrial, está formada por paredes, crestas y matriz mitocondrial. Se encarga de la formación de moléculas energéticas como el ATP. El cloroplasto está formado por doble envoltura membranal, membranas tilacoidales las cuales se agrupan (tilacoides) formando granas, las cuales son proteínas que realizan la fotosíntesis. Realiza además la síntesis de glucagón para luego utilizarlo o almacenarlo en los estromas. El tilacoide, el sitio de la fotosíntesis, participa en el PSI, PSII y citocromos. La zona que se expone hacia el exterior se conforma de ATP sintasas y PSI, y al interior de las membranas se encuentran el PSII y los citocromos b6f. Fases de la Ortogenia En Gimnospermas: El viento es el principal polinizador del polen del cono masculino, ingresando al femenino. Al ingresar, se dirige a la ovocélula (generándose la fertilización y formación de semilla), formando un tubo que posteriormente se desarrolla en embrión (conformado por cotiledones, cubierta seminal, radícula y endosperma). Luego de la germinación, la plántula aún se alimenta del endosperma. En Angiospermas: 1. Formación de semilla: Desarrollo del óvulo fecundado para formar la semilla. 2. Semilla: Con el embrión. 3. Germinación: Rompimiento de la cubierta seminal o testa por la radícula. Aquí ocurre la aparición de la radícula, la cual se convierte posteriormente en la raíz primaria o principal, o sea, al rompimiento de la testa por parte de la radícula. El principal factor es el agua, puesto que este se debe hinchar y la cubierta de la semilla debe romperse. Este proceso requiere de procesos endógenos y factores ambientales adecuados. Una nueva planta requiere de elementos básicos como su desarrollo: T°, agua, oxígeno y sales minerales. 1. Generación de los gametos 2. Interacción polen-estigma 3. Interacción gameto-gameto 4. Desarrollo de la semilla 5. Desarrollo del fruto 6. Germinación de la semilla 7. Crecimiento de la plántula 4. Crecimiento vegetativo: Comienza con la salida a la superficie de los brotes. En este estado, la planta se desarrolla tallos, hojas y raíces. 5. Floración o antesis: Proceso donde una yema floral se desarrolla, formándose la flor. El éxito de la reproducción de las plantas depende de la floración y de la correcta formación de los órganos de la flor. Ambos procesos están bajo el control (o dependen) de factores ambientales y genéticos. La interacción del grano de poles es con el pistilo, por dispersión por animales/insectos. Este proceso es de rol reproductivo, donde la flor abierta tiene pétalos expandidos con estambres y estigma descubierto. Factores principales: fenología, hormonas, ambiente y factores genéticos. 6. Fructificación y senescencia: La fructificación ocurre después de la fecundación, formando la semilla y el ovario (pistilo) (dos fecundaciones), pasando a ser fruto. Factores que controlan el desarrollo del fruto son las hormonas, relaciones fuente-sumidero (órganos que producen y otros que reciben lo producido), el desarrollo del cuajado, que depende a su vez de la oferta de carbohidratos. Polinización: Es el proceso de transferencia de polen desde la antera al estigma. Para un periodo de polinización efectivo debe ocurrir una longevidad del óvulo; haber esterilidad gamética (deficiencia de desarrollo de estambres/ovarios), citológica (alteraciones de la meiosis) y homogenética (el polen no debe fecundar flores del mismo cultivas o de otro cultivar totalmente distinto). Cuajado: Reinicio del crecimiento del ovario, donde ocurre la transición del ovario de la flor a fruto en desarrollo. Factores endógenos y ambientales son la calidad de las yemas florales, el aporte de fotoasimilados, y la temperatura durante floración y polinización-fecundación. Más respecto a la germinación: La flor contiene la parte femenina (pistilo) y masculina (estambre), interactuando por el polen, el cual es disperso por el viento, forman el tubo polínico, fecundando el óvulo (formando núcleos espermáticos a partir de las sinérgidas). Las vías que puede tomar la germinación son la formación del endosperma (3n) o del embrión (2n). La adquisión de agua ocurre en tres etapas: la inicial, la activación metabólica (fase meseta), y el incremento de absorción y elongación del tamaño del embrión y radícula. Dormancia: Conjunto de sucesos que conducen al fracaso de una semilla viable a completar su proceso germinativo bajo condiciones favorables. Es decir, falta de algún factor abiótico que es esencial en la etapa de germinación. Se divide en dos dormancias: la primaria hace referencia a la dispersión de las semillas, y secundaria, donde se requieren condiciones medioambientales.  Dormición: Ocurre cuando hay ausencia de agua en el metabolismo previo a germinar. Ocurre en otoño e invierno, puesto que suspenden su crecimiento, cesando su actividad metabólica para activarse luego en primavera. Dormición impuesta: Interrupción del crecimiento debido a presencia de condiciones ambientales desfavorables (ej. T° menos disponibilidad de agua el agua se mueve hacia donde hay potencial más negativo Propiedades y conceptos El proceso es Unidirecional 1. La elevada cohesión, adhesión y tensión superficial (capilaridad) son las principales propiedades del agua en la planta 2. Esta se transporta por difusión (en dimensiones celulares) y en flujo de masa (transporte de agua en el xilema) a favor del gradiente de concentración. A favor del gradiente actúa por osmosis, a través de la permeabilidad selectiva de la membrana, desde una zona de alto potencial hídrico a uno de potencial bajo. Potencial hídrico en la planta La transpiración juega un rol en el flujo del agua en la planta, siendo esta extraída hacia afuera. Esto genera tensión, impulsando la columna de agua a través del xilema desde la raíz hacia las hojas en contra de la gravedad. El potencial hídrico cercano a las raíces tiende más a ser positivo, mientras que al subir, este potencial será más negativo, al haber mayor fuerza de retención de abajo. Sistema vascular Xilema y floema: El xilema transporte desde la raíz hacia las hojas agua, elementos y compuestos inorgánicos, mientras que el floema realiza un transporte desde la fuente de sustancias orgánicas, hacia el sumidero, órgano o tejido que requiera esas sustancias orgánicas disueltas. El suelo también cumple un rol relevante en la absorción de agua, habiendo alrededor de la raíz partículas de aire, bacterias que realizan interacciones simbióticas entre el agua y la planta (micorrizas), y hongos. Raíz En la raíz, los pelos radiculares son los principales pelos de absorción en la planta. En la misma, encuentran tres principales zonas: zona meristemática, zona de elongación y zona de maduración. 1. Zona meristemática: zona en constante desarrollo formado por células que se volverán raíz funcional y a su vez, parte del ápice de la raíz.  2. Zona de elongación: Células de la raíz que se elongan rápidamente, que eventualmente forman parte de la endodermis. Algunas se engruesan hasta ser parte de la banda de Caspary. 3. Zona de maduración: Raíz totalmente desarrollada con xilema y floema en su interior, aparición de los pelos radiculares. Movimiento del agua La banda de Caspary está conformada por sudorina, la cual cambia con el tiempo y depende de su distribución en la planta. Esta rodea la endodermis y desvía las vías de transporte del agua transmembrana y apoplásticas (apoplasto: entre la pared y la membrana, la más rápida), para que sea únicamente por vía simplástica (por los plasmodesmos (conexiones intercelulares)) y finalmente transportarse hacia el xilema. El agua fluye desde los pelos radiculares hacia la endodermis, luego hacia el córtex hasta llegar a la banda de Caspary. El ingreso de agua es a través de las aquaporinas, proteínas de la membrana que forman canales selectivos que facilitan el movimiento de agua. El ascenso del agua se lleva a cabo por el tejido vascular, conformado por los Vasos y traqueidas. Estas son metabólicamente activas hasta llegar a desarrollarse y madurar, donde degradan y desechan el contenido citoplasmático, quedando unos tipos de túneles/tubos donde fluye el líquido. Transpiración Este fenómeno ocurre cuando el agua es tensionada desde el xilema hacia las paredes de las células del mesófilo (alta cocentración de vapor de agua dentro de las células del mesófilo), y se evapora a los espacios de aire de la hoja. El vapor de agua sale de la hoja por el poro estomatal por difusión (a favor del gradiente de presión de vapor, es decir, de mayor a menor concentración, puesto que hay menor concentración de vapor de agua al exterior de la hoja). A su vez, ocurre un intercambio gaseoso entre el vapor de agua y las altas concentraciones de CO2 en la atmósfera, donde este ingresa a la hoja dando lugar a la expulsión de agua por los mismos poros. Hoja -> alta concentración de agua -> producción de vapor de agua en zona sub estomática-> tensión en célula de mesófilo -> expulsión a zona de menor concentración de agua (exterior) DIFUSIÓN -> atmósfera Teoría tensión-cohesión El ascenso del agua requiere de las propiedades cohesivas del agua para sostener grandes tensiones en las columnas de agua del xilema. En concentro, cuando fluye el agua por la columna de agua, se genera tensión en la parte superior que succiona a través del xilema (presión negativa), movilizando el agua por la adhesión de esta a los Vasos y traqueidas , y movilizando grandes cantidades de agua unida por cohesión (dando lugar al flujo en masa) Estomas Estos se abren y cierran (células oclusivas) permitiendo la entrada y salida de gases y agua. Estos se regulan a partir de hormonas, y responden a partir del déficit hídrico que haya en el suelo. Su control es a partir del ácido abscísico (ABA) que controla los procesos de la planta incluyendo respuestas al estrés, expresión génica, apertura de los estomas, germinación y dormancia, en altas concentraciones de la hormona. ABA es sintetizado en los cloroplastos (citoplasma), derivado de la zeaxatina, un pigmento. La menor cantidad de agua genera mayor estrés hídrico y, por consiguiente, mayor expresión del gen responsable de ABA. Asimismo, esto genera potencial hídrico más negativo, sintetizando más de la hormona. A nivel de planta, el estrés hídrico y ABA promueven el crecimiento de las raíces. Biosíntesis de metabolitos secundarios Sin moléculas o compuestos químicos sintetizados por las plantas que cumplen funciones no esenciales en ellas, de forma que su ausencia no es fatal para la planta. Estos derivan de la asimilación de CO2 (correspondiente al metabolismo primario), los cuales tienen funciones como protección, defensas, protección contra ROS. Estos son los compuestos fenólicos, compuestos nitrogenados y los terpenos. Los nutrientes de las plantas se clasifican en orgánicos e inorgánicos, siendo los primeros un 90 a 95% del peso seco de la planta, constituidos por C, O y H, obtenidos a partir del CO2 de la atmósfera y el agua. El otro 4 a 10% constituye a minerales. Este porcentaje es bajo dado que la planta no requiere estrictamente la absorción de estos, por lo que no se consideran esenciales. Sin embargo, la planta los asimila en su forma de ion de diferentes formas. Soluciones nutritivas Los nutrientes que se encuentran en la solución del suelo se mueven hacia la raíz por tres mecanismos: flujo de masa, difusión e intercepción. 1. Flujo de masa: los nutrientes son transportados por el movimiento del agua y depende del potencial hídrico en el suelo, la planta y la atmósfera, siendo el suelo el más cercano a cero. 2. Difusión: Los nutrientes minerales se mueven desde una región de alta concentración a una región de menor concentración 3. Intercepción: Las raíces interceptan los iones al crecer en las zonas donde están los nutrientes, en específico, interacción suelo-raíz. Actúan sensores y receptores que indican que el donor dona nutrientes. Transporte de nutrientes desde la superficie de la raíz hasta el xilema Vía de entrada simplástica, a través del citoplasma de las células, o vía apoplástica, sólo a través de las paredes celulares (al cual se interrumpe en la endodermis por la banda de Caspary). A nivel de raíz, los pelos radicales son los principales responsables de la absorción de nutrientes por mecanismos de intercambio iónico entre los pelos radicales y las partículas del suelo. En concreto, el plasmalema es una capa lipídica compuesta por distintos fosfolípidos y esteroles que contienen a su vez proteínas, a través de las cuales existe el continua tráfico de iones que permite a las células epidérmicas incorporar y acumular nutrientes, excluir iones o sustancias tóxicas, o intervenir en diversas respuestas a los estímulos hormonales. En este contexto, un ejemplo es el mecanismo de ingreso del calcio. Este provoca la salida de los protones, donde las cargas positivas quedan en el suelo (que tiene carga negativa), mientras que el calcio puede ingresar a las células epidérmicas (por los pelos radicales). Membrana plasmática Esta delimita la célula y regula el transporte de iones/moléculas que entran y salen de la célula, dependiendo de la necesidad metabólica. Poseen proteínas transportadoras que facilitan el paso de iones y moléculas polares. Tipos de transporte de minerales Sin embargo, no todos los iones son transportados a través del plasmalema de la misma forma ni a través del mismo tipo de proteína. Algunos son transportados y acumulados en condiciones cercanas al equilibrio (transporte pasivo o difusión), siendo un movimiento casi espontáneo de los nutrientes, desde una zona más o una menos concentrada, sin gastos energéticos. Otros se transportan y se acumulan muy por encima o muy por debajo del equilibrio (transporte activo), realizando el movimiento de nutrientes contra el gradiente de concentración. La concentración de iones en el ingreso al citosol (primeramente por la membrana plasmática) y a la vacuola están controlados por transporte activo y pasivo de iones. 1. Transporte pasivo 1. Difusión simple: transporte de solutos a través de la doble capa, como el N2, CO2, O2 y ácidos grasos liposolubles. 2. Difusión facilitada: transporte de solutos a través de canales iónicos o transportadores específicos, como la fructosa y glucosa.  Los canales transmembrana funcionan como poros selectivos que difunden a través de la membrana. El tamaño del poro y la densidad de cargas superficiales en su interior determinan la especificidad del transporte. Estos se abren o cierran en respuesta a señales internas como cambios de voltaje, concentración iónica, pH, etc. Los carriers o transportadores se especializan en el transporte de METABOLITOS ORGANICOS E IONES que se unen a un sitio específico de la proteína. El enlace de la molécula genera un cambio conformacional en la proteína, siendo altamente selectivo. 2. Transporte activo 1. Transporte activo primario: Involucra proteínas de membrana como las BOMBAS. Este transporte crea un gradiente de pH y de potencial eléctrico que induce el transporte de otros iones y moléculas hacia el transporte activo secundario. 2. Transporte activo secundario: Genera el gradiente electroquímico debido a la diferencia de concentración de iones, generando fuerza impulsora en contra del gradiente de concentración. 1. Simporte: Solutos en misma dirección. Azúcares, aa, Cl-, H2PO4-, NO3-. 2. Antiporte: Solutos en dirección opuesta, uno ingresa y otro sale. Bomba Na+/K- Nutrición mineral y estrés por nutrientes Las plantas obtienen los minerales desde el suelo por las raíces, y se distribuyen a través del xilema hacia toda la planta. Estos se dividen por función bioquímica, movilidad en la planta (elementos móvil e inmóvil) y su requerimiento (macronutriente como el N, K, Ca, Mg y micronutriente, como Cl, Fe, Mn, B). Un nutriente esencial se define por los siguientes parámetros: si la deficiencia de ese elemento impide que la planta desarrolle su ciclo vital, no se pueda reemplazar, y si participa directamente en el metabolismo de la planta. Características importantes de macro y micronutrientes 1. Nitrógeno: Se absorben como ion nitrato o amonio. El 70% del N de la hoja está en los CLOROPLASTOS y es un elementos MOVIL de la planta (ya que al envejecer los órganos degradan las proteína siendo redistribuidos los aa que contienen N, es decir, todos). Se relaciona con la producción de clorofila. 1. Síntomas de deficiencia son desarrollo lento y escaso, afectando primero a hojas INFERIORES, teniendo las hojas color verde pálido a amarillas, incluyendo nervaduras. 2. Síntomas de exceso son crecimiento exagerado del follaje de color verde intenso, absorción excesiva causando estructura general débil, sistema radicular pequeño. Escasa floración. 2. Fósforo: Se absorbe como ion fosfato en suelos con pH bajo 7, y como ion divalente en suelos con pH sobre 7. Cumple funciones importante en el METABOLISMO ENERGÉTICO de la planta, ya que forma parte del ATP, ácidos nucleicos y fosfolípidos. 1. Síntomas de deficiencia son menor crecimiento general, menor floración y producción de frutos. Hojas con TONALIDAD ROJA/MORADA. 2. Síntomas en exceso son regiones cloróticas o necróticas, y caída de hojas. 3. Potasio: Absorbido como catión K+. es activo enzimático que se desempeña en la osmorregulación debido a que está involucrado en procesos de cierre y apertura de estomas, de acuerdo con el pH. Elemento MUY MOVIL, distribuyéndose fácilmente desde órganos maduros a jóvenes. 1. Síntomas de deficiencia son reducción de la floración y fructificación. Tallos finas, planta enana, y moteado en puntas de las hojas. 2. Síntomas en exceso son interferir en la absorción y disponibilidad fisiológica de Ca y Mg. 4. Calcio: Absorbido como catión divalente Ca2+. Abundante en suelos y rara vez se comporta como factor limitante, salvo en suelos ácidos con abundante lluvia. Es requerido para la ELONGACIÓN Y DIVISIÓN CELULAS, ESTRUCTURA Y  ESTABILIDAD DE LAS MEMBRANAS. Es parte de la lámina media de la pared celular y de la formación del fruto de la planta. Es INMOVIL. 1. Síntomas de deficiencia son hojas jóvenes que se doblan y enrollan, zonas de tejido muerto en brotes y frutos. 2. Síntomas en exceso son hojas nuevas marchitadas, efectos en la disponibilidad de otros elementos. 5. Magnesio: Absorbido como catión divalente Mg2+ constituyente de la CLOROFILA. También interviene en el METABOLISMO ENERGÉTICO PARA FORMAR COMPLEJOS DE ATP. Es MUY MÓVIL. 1. Síntomas de deficiencia son amarillamiento entre nervios y bordes de hojas viejas, y deficiencia relativa de Mg en el suelo 2. Síntomas de exceso no existen visibles 6. Azufre: Absorbido como ion sulfato. Forma parte de aa esenciales como METIONINA y CISTEINA. Forma complejos aromáticos volátiles. 7. Hierro: Absorbido como catión divalente Fe2+. Forma parte de los GRUPOS CATALÍTICOS DE HEMOPROTEÍNAS transfiriendo electrones en citocromo, que interviene en la respiración celular. Además, en catálisis enzimática en la degradación de enzimas y activador enzimático. Requerido para la SÍNTESIS DE PROTEÍNAS Y CLOROFILA. Elemento INMOVIL en floema. 8. Cobre: Absorbido como catión divalente Cu2+. Presente un 70% en cloroplastos, en proteínas clave como la PLASTOCIANINA (cadena de transporte de electrones) y ENZIMA CITOCROMO C OXIDASA encargada de la respiración. POCO MÓVIL. 9. Boro: Absorbido como borato. 95% se encuentra en PAREDES CELULARES. Esencial para SÍNTESIS DE SACAROSA. POCO MÓVIL. 10. Cloro: Absorbido como ion Cl-. Participa activamente en la FOTOLISIS DEL AGUA y en la APERTURA Y CIERRE DE ESTOMAS junto con el K. MUY MOVIL, siendo muy soluble en vía xilema y floema. Suelo Factores que influyen en la disponibilidad de nutrientes y su absorción por las plantas en el suelo: temperatura, humedad, textura del suelo y pH. El pH influencia la disponibilidad de nutrientes en el suelo. Relación entre el crecimiento vegetal y el contenido de nutrientes minerales en el suelo (1995) I: Crecimiento frente a pequeñas aportaciones del nutriente I a II: Intervalo de deficiencia. Incremento del crecimiento y contenido de nutriente II: Crecimiento no está delimitado por el nutriente -> intervalo de suficiencia II: Excesivo contenido de nutrientes produce toxicidad y reducción de crecimiento Estrategias de captura de nutrientes 1. Micorrizas: Favorece la captación de agua y nutrientes minerales. Tipo de mutualismo entre las raíces y hongos del suelo, más del 80% de las especies funcionan por este mecanismo. 2. Bacterias fijadoras de nitrógeno: Familia Rhizobium-leguminosas 78% realiza simbiosis con la planta. de N se encuentra como gas en la atmósfera. 3. Raíces proteóideas: Principalmente en suelos pobres de nutrientes. Su estructura se caracteriza por tener una estructura densa de raíces finas y ramificadas, forman una especie de rad en la superficie del suelo, aumentando la absorción de nutrientes en la superficie. Para solubilizar estos componentes, la planta utiliza exudados. Los tejidos vasculares en el tallo son los primarios (floema y xilema), y secundarios (en arbustos). Diferencias entre tubos y células cribosas: las células cribosas son metabólicamente activas a la madurez, en comparación con los tubos/elementos cribosos. El xilema se compone de vasos y traqueidas, además de fibras y parénquima xilemático. Estructura del floema: Células conductoras, denominadas células cribosas La estructura general del floema se compone de Tubos y células cribosas. Su distribución depende de qué tan evolucionada sea la planta, donde mayor distribución de tubos cribosos en tejidos de la planta se atribuyen a una planta menos evolucionada. Las células cribosas se encargan de transportar los azúcares y compuestos nitrogenados. Entre las células cribosas se encuentran células del parénquima y fibras. Por otra parte, la unión entre los tubos tubos cribosos es por placas cribosas, que realizan filtración de nutrientes. Células conductoras y acompañantes Las células acompañante, vecinas y acopladas a las células conductoras, son metabólicamente activas, y son aquellas que producen elementos que luego se transportan a las células cribosas (conductoras), transportándose por el floema. Evidencia transporte por el floema Por Malpighi: El flujo de nutrientes se evidencia por la abultamiento del tejido, interpretándose como acumulación de alimento que se desplazaba hacia abajo, desde las hojas a las raíces, y quedaba interceptado en el anillo. Además, el abultamiento no se genera en invierno, lo cual está relacionado al proceso de dormición: los tejidos dejan de realizan producción de alimentos debido a la inactivación del metabolismo. Composición del fluido floemático Principalmente azúcares y aminoácidos. Sin embargo, no todos los azúcares son transportados vía floema, esto por su estructura química. Los azúcares no transportados vía floema son los azúcares reductores (altamente reactivos), al igual que azúcares muy grandes o no reducidas, para ello deben pasar por un proceso de depolimerización (descomposición). Por otra parte, las moléculas nitrogenadas son transportadas (como aspartato y asparagina), que son partes de la fijación de nitrógeno por bacterias. Fuentes y sumideros En la planta existen fuentes (órganos productores), en concreto las hojas maduras y órganos de reserva maduros, que producen o liberan los fotoasimilados (glucosa y otros CHO), exportando sus productos a otras localizaciones. En su contraparte, están el sumideros (órganos consumidores), como ápices de raíces y tallos, yemas axilares en crecimiento, hojas en expansión y flores, frutos y semillas, que no producen fotoasimilados (o que los producen en menor cantidad de la necesaria para sus procesos vitales), importando los mismos. La relación fuente-sumidero depende del estado fenológico de la planta, el ciclo de la misma, y la situación en que esté (estrés o condiciones ideales), por lo que la fuente y sumidero como tal cambian dependiendo de las necesidades constantes de la planta. Transporte vía floema El proceso es Bidireccional. El proceso inicia con la asimilación de CO2 en los cloroplastos, resultando en azúcares/fotoasimilados. Estos viajan por las células del mesófilo traspasando el plasmodesmo por vía simplástica, luego pasando por las células del haz vascular (parénquimas floemáticos) hasta su direccionamiento hacia dos vías de ingreso (apoplástica o simplástica). La vía apoplástica, o dependiente de ATP, requiere bombardeo de protones. Estos son bombardeados hacia el exterior de los tubos usando ATP, para luego incorporar la sacarosa en su interior por cotransporte, es decir, el ingreso de protones va acoplado al ingreso de glucosa en la misma dirección. La vía simplástica va polimerizando los azúcares ingresados para que estos no vuelvan a la fuente (retroceso). Esto ocurre desde el plasmodesmo. Hipótesis del flujo por diferencial de presión La acumulación de azúcares en las fuentes provoca acumulación de agua por osmosis (potencial osmótico), y un aumento de presión por turgencia (acumulación de agua; potencial de presión). Esto resulta en disminución de la presión en los sumideros, saliendo azúcar acompañada de la salida de agua. La diferencia de presión provoca el movimiento de agua desde la fuente al sumidero, y los azúcares son arrastrados pasivamente por el agua. El agua se transporta por los tubos cribosos, la cual se recicla en el xilema. El transporte de agua desde el xilema al floema ocurre por los parénquimas, el cual no es agua en concreto, sino que su transporte es por mecanismos indirectos. Factores que afectan el transporte por el floema 1. Luz El transporte hacia la raíz se ve favorecido en la oscuridad. Los carbohidratos se almacenan en el día, mientras que en las noches se transportan a la raíz. La luz roja acelera el transporte de carbohidratos. 2. Temperatura Esta afecta la velocidad de síntesis y utilización de asimilados, además del transporte de nutrientes. La velocidad máxima de transporte ocurre entre los 20 y 30°C, sin embargo, aún a 0°C todavía hay transporte. 1. How roots and shoots communicate throught stress Las limitaciones en la absorción de agua en las raíces y el suministro de sacarosa de los brotes bajo estrés abiótico se pueden codificar en señales que regulan el crecimiento y el desarrollo de tejidos distantes. Las señales de estrés localizadas en las raíces desencadenan cambios en la hidráulica del xilema, péptidos móviles, especies reactivas de oxígeno (ROS) y Ca2+ en regulación de estrés salino, que conducen a efectos remotos e inducen el cierre estomático de los brotes. Las señales desde las raíces a las zonas superiores se realizan para el ajuste del uso del agua, la regulación del estrés hídrico, y la regulación del estrés osmótico/salino. Las señales desde la zona superior de las raíces regulan el crecimiento de las raíces por medio de señales de azúcar, transmiten señales de luz y T° por medio de proteínas móviles como HY5 y ELF4, y ajustan los canales de comunicación. La movilidad de la proteína HY5 y sus objetivos posteriores a través del floema transmiten información de luz y temperatura detectada por los brotes para afectar el crecimiento de las raíces tanto primarias como laterales. El factor al estar activo regula los transportadores de N y promueve la expresión de genes de transportadores de azúcar. Por otra parte, ELF4 se ve regulado por la temperatura ambiental, donde la velocidad del reloj de las raíces puede aumentar o disminuir. La carga/descarga de sacarosa derivada de los brotes en el floema responde en gran medida a los cambios ambientales y desencadena vías de señalización que regulan el desarrollo de las raíces. El estrés ambiental limite el presupuesto de sacarosa, por lo que ante condiciones de estrés la distribución de sacarosa cambia. La plasticidad del desarrollo de la vasculatura en respuesta al estrés abiótico es de importancia clave para el transporte de sustancias a larga distancia para ayudar a la resiliencia de las plantas al estrés. La translocación de diversas señales móviles como transportadores de energía y agua, dependen del sistema vascular de la planta. Las principales señales químicas y hormonales que regulan la respuesta al estrés hídrico son el ácido abscísico (ABA), reduciendo la transpiración por el cierre estomático, regulación en el crecimiento de las raíces y llevar a cabo señales combinadas, el ácido jasmónico (JA), coordinando la respuesta contra patógenos, ácido salicílico (SA) y metabolitos secundarios (compuestos fenólicos, terpenos, compeustos nitrogenados). El déficit de agua, ABA endodérmico promueve la especialización del xilema desarrollando una pared celular secundaria, interviniendo en la permeabilidad de las células. En el floema, defectos en su formación causan sobreacumulación de almidón en la zona superior, además de un transporte deficiente de auxinas (hormona). 2. Plasmodesmata and the problems with size: Interpreting the confusion Los plasmodesmos tienen gran relevancia como canales intercelulares que facilitan la comunicación y transporte de moléculas. En este contexto, se presenta la paradoja sobre su tamaño, lo cual posiblemente afecte su función global en los procesos involucrados. Estos son conductores que atraviesan la membrana y paredes celulares para permitir el paso entre citoplasma y células vegetales vecinas. Existen plasmodesmos primarios y secundarios. Los primeros forman parte de la citocinesis (proceso donde el citoplasma se divide) en la placa células de células en división celular, y el segundo permite un incremento en el tráfico molecular, y la conexión de células citoquinéticamente no relacionadas. Posibles estados del plasmodesmo son el abierto, libre movimiento de iones, metabolitos y reguladores de crecimiento, cerrado, donde hay falta de intercambio de moléculas entre células vecinas, el cual puede ser transitorio o permanente, y dilatado, donde se permite el movimiento de macromoléculas que exceden el tamaño límite de exclusión dado para el tejido en cuestión. Funciones de los plasmodesmos: comunicación intercelular (señalización del desarrollo y respuestas de defensa), provisión de vías para el movimiento simplástico de materiales (transporte de nutrientes), y distribución de metabolitos. En el transporte de solutos y señales, se encuentra el metabolismo de la calosa, gradientes de auxinas, movimiento de ABA Aquellos factores que afectan la apertura y cierre de plasmodesmos son el estrés ambiental (T° y luz), hormonas vegetales (ABA) y proteínas asociadas.