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FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS MANEJ Programa Agroforestal. FISIOLOGIA VEGETAL
1
CURSO DE FISIOLOGA VEGETAL
JAIME FERNNDEZ HERNNDEZ
Ingeniero Agrnomo Esp.
CIENCIAS AGRARIAS UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y DISTANCIA
2005
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS MANEJ Programa Agroforestal. FISIOLOGIA VEGETAL
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que cualquiera que pueda hacer que crezcan dos espigas de cereal o dos hojas de hierba en un suelo donde antes solamente creca una, merecer mayor agradecimiento de la humanidad y har mejor servicio a su pas que toda la raza de polticos juntos JONATHAN SWIFT, 1667-1745.
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REFLEXIN
Como una forma de organizar el estudio de la fisiologa vegetal, en ste
curso, lo organizamos hacindonos las siguientes preguntas bsicas:
1- Ser que los vegetales tienen que ver con la existencia de la vida en la
tierra?
2- Cuales son los componentes de las clulas vegetales, cuales son sus
funciones?
3- A qu se debe que los iones y las molculas, principalmente el agua,
entren y salgan de la clula, y recorran todo el sistema vegetal?
4- Ser que la vida de los seres est en la interaccin de suelos, plantas,
agua, animales y medio ambiente?
5- Como podemos obtener los mejores alimentos y los medios cotidianos
para vivir mejor en forma sostenible y sustentable?
El autor.
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TABLA DE CONTENIDO
Fase I Reconocimiento......................................................................................... 10 INTRODUCCIN .................................................................................................. 11 OBJETIVOS .............................................................Error! Marcador no definido. METODOLOGIA.......................................................Error! Marcador no definido. UNIDAD I A .......................................................................................................... 15 EXTENSIN DE CONOCIMIENTO SOBRE FISIOLOGIA VEGETAL .................. 15
CAPITULO I....................................................................................................... 15 INTRODUCCIN Y GENERALIDADES ............................................................ 15
1.1 LA FISIOLOGA VEGETAL COMO CIENCIA Y EL CONOCIMIENTO HUMANO ....................................................................................................... 15 1.2 RELACIN DE LA FISIOLOGA VEGETAL CON OTRAS CIENCIAS..... 17 1.3 FACTORES HEREDITARIOS Y AMBIENTALES QUE AFECTAN LA FISIOLOGA DE LAS PLANTAS.................................................................... 18 1.4 INTERRELACIONES DE FACTORES ABITICOS Y ABITICOS EN LA FISIOLOGA DE LAS PLANTAS .............................................................. 19
CAPITULO II...................................................................................................... 20 LA CLULA ....................................................................................................... 20
2.1 GENERALIDADES................................................................................... 20 2.2 HISTORIA DE LA CLULA ...................................................................... 21 2.3 LA CLULA ESTRUCTURA Y FUNCIN................................................ 22
2.3.1 DEFINICIN...................................................................................... 22 2.3.2 ESTRUCTURA CELULAR................................................................ 23 2.3.2.1 Pared celular................................................................................... 23 2.3.2.2 Membrana celular ........................................................................... 24 2.3.2.3 El citoplasma ................................................................................. 26 2.3.2.4 El ncleo........................................................................................ 31
2.4 DIFERENCIA ENTRE LA CLULA VEGETAL Y LA ANIMAL................ 32 2.5 REPRODUCCIN CELULAR .................................................................. 32
2.5.1 REPRODUCCIN CELULAR DIRECTA LA AMITOSIS.................... 33 2.5.2 REPRODUCCIN CELULAR INDIRECTA LA MITOSIS E INTERFASE ............................................................................................... 35 2.5.2.1 La interfase..................................................................................... 35 2.5.2.2 La mitosis ...................................................................................... 35
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA DE PROFUNDIZACIN .......................... 38 1. LABORATORIO...................................................................................... 38 La clula vegetal......................................................................................... 38
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CAPITULO III..................................................................................................... 40 TEJIDOS DE LAS PLANTAS............................................................................. 40
3.1 TEJIDOS SIMPLES O SENCILLOS......................................................... 41 3.2 TEJIDOS COMPUESTOS O COMPLEJOS............................................. 41
3.2.1 TEJIDOS DE PROTECCIN............................................................. 42 3.2.2 TEJIDOS DE CONDUCCIN O VASCULARES ............................... 44 3.2.2.1 El xilema ......................................................................................... 44 3.2.3 TEJIDOS FUNDAMENTALES........................................................... 47 3.2.3.1 Parnquima .................................................................................... 47 3.2.3.2 Colnquima..................................................................................... 48 3.2.3.3 Esclernquima............................................................................... 48
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA DE PROFUNDIZACION. ......................... 52 1. LABORATORIO...................................................................................... 52 Tejidos vegetales........................................................................................ 52
UNIDAD I B .......................................................................................................... 54 FUNCIN DEL AGUA Y LOS DIFERENTES PAPELES QUE DESEMPEA EN LAS PLANTAS ...................................................................................................... 54
CAPITULO IV .................................................................................................... 54 4. IMPORTANCIA DEL AGUA........................................................................... 54
4.1 IMPORTANCIA FISIOLGICA DEL AGUA ............................................. 55
4.1.1 USO DEL AGUA EN LAS PLANTAS................................................ 59 4.2 IMPORTANCIA ECOLGICA DEL AGUA............................................... 61 4.3 RELACIONES DEL AGUA CELULAR...................................................... 62
4.3.1 DISTRIBUCIN DEL AGUA EN LAS CLULAS............................... 63 4.3.2 RETENCIN DEL AGUA EN LAS PAREDES CELULARES ............ 63 4.3.3 CONTENIDO DE AGUA EN EL CITOPLASMA................................. 64 4.3.4 CONTENIDO DE AGUA EN LAS VACUOLAS.................................. 64 4.3.5 CONTENIDO DE AGUA EN EL SISTEMA VASCULAR.................... 65
CAPITULO V ..................................................................................................... 66 RELACIONES HDRICAS EN LAS PLANTAS................................................... 66
5.1 PROPIEDADES FSICO - QUMICAS DEL AGUA................................... 67 5.2 POTENCIAL HDRICO............................................................................ 68
5.2.1 CICLO DEL AGUA............................................................................. 69 5.3 DIFUSIN, OSMOSIS, IMBIBICIN, PLASMOLISIS ............................. 69
5.3.1 OSMOSIS.......................................................................................... 74 5.3.2 IMBIBICIN....................................................................................... 77 5.3.3 PLASMOLISIS................................................................................... 78
5.4 MOVIMIENTO DEL AGUA EN LA PLANTA............................................ 79
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5.4.1 EL SISTEMA CONDUCTOR DE LAS RACES ................................. 80 5.4.2 EL SISTEMA CONDUCTOR DE LOS TALLOS................................. 81 5.4.3 EL SISTEMA CONDUCTOR DE LAS HOJAS................................... 84
5.5 PERDIDA DE AGUA EN LAS PLANTAS ................................................. 87 5.5.1 TRANSPIRACIN ............................................................................. 88 5.5.1.1 Mtodos para medir la transpiracin............................................... 91 5.5.1.2 Importancia de la Transpiracin...................................................... 95 5.5.1.3 Factores que afectan la Transpiracin............................................ 96 5.5.2 GUTACIN........................................................................................ 97
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA DE PROFUNDIZACION. ......................... 98 1. LABORATORIO...................................................................................... 98 Determinacin del potencial hdrico de las vacuolas de un tejido............... 98
UNIDAD II............................................................................................................ 101 FUNCIONES DE LAS PLANTAS ........................................................................ 101
INTRODUCCIN............................................................................................. 101 OBJETIVOS..................................................................................................... 102 CAPITULO I..................................................................................................... 103 LA FOTOSNTESIS ........................................................................................ 103
1.1 GENERALIDADES................................................................................. 103 1.2 NATURALEZA DE LA LUZ SOLAR ....................................................... 106 1.3 FACTORES AMBIENTALES QUE AFECTAN LA ACTIVIDAD FOTOSINTTICA ........................................................................................ 107
1.3.1 LA INTENSIDAD DE LA LUZ .......................................................... 108 1.3.2 LA CALIDAD DE LA LUZ................................................................. 112 1.3.3 LA DURACIN DE LA LUZ ............................................................ 113 1.3.4 CONCENTRACIN DE DIXIDO DE CARBONO.......................... 113 1.3.5 LA TEMPERATURA ........................................................................ 114 1.3.6 DISPONIBILIDAD DE AGUA........................................................... 117 1.3.7 LOS NUTRIENTES.......................................................................... 119
1.4 FOTOSINTESIS Y REPRODUCTIVIDAD DE LAS PLANTAS ............... 120 1.5 TASAS FOTOSINTETICAS EN DIVERSAS ESPECIES VEGETALES . 122 1.6 ESTRUCTURA DEL APARATO FOTOSINTTICO Y LOS PIGMENTOS RELACIONADOS......................................................................................... 123
1.6.1 ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LA CLOROFILA Y LOS PIGMENTOS FOTOSINTTICOS............................................................ 124 1.6.2 FOTOSISTEMAS............................................................................. 124 1.6.3 ESTRUCTURAS DE LAS HOJAS ................................................... 125 1.6.4 IMPORTANCIA DE LOS ESTOMAS ............................................... 128
1.7 REQUERIMIENTOS ENERGETICOS PARA LA FOTOSINTESIS ........ 130 1.8 CONDICIONES PARA LA PRODUCCION DE CLOROFILA ................. 131
1.8.1 CLOROSIS Y AMARILLAMIENTO ................................................. 132 1.9 NECESIDAD DE LA CLOROFILA EN LA FOTOSNTESIS ................. 132
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1.10 MEDICIN DE LA FOTOSNTESIS EN DISCOS DE HOJA................ 134 1.10.1 MATERIALES................................................................................ 134
CAPITULO II.................................................................................................... 137 LA RESPIRACIN DE LAS PLANTAS........................................................... 137
2.1 INTRODUCCIN ................................................................................... 137 2.2 FACTORES QUE AFECTAN LA TASA DE RESPIRACIN DE LAS PLANTAS..................................................................................................... 139
2.2.1 TEMPERATURA.............................................................................. 139 2.2.2 INTENSIDAD DE LA LUZ................................................................ 140 2.2.3 CONCENTRACIN DE OXGENO ................................................. 140 2.2.4 CONDICIONES EDFICAS ............................................................ 140
2.3 NATURALEZA DE LA RESPIRACIN Y SU IMPORTANCIA EN LA VIDA DE LA PLANTA............................................................................................ 141
2.3.1 RESPIRACIN ANAERBICA........................................................ 141 2.3.2 RESPIRACIN AERBICA ............................................................ 143 2.3.3 SUSTANCIAS CONSUMIDAS EN LA RESPIRACIN.................... 144 2.3.4 PRODUCCIN DE CO2 EN LA RESPIRACIN (MEDICIN EN LABORATORIO) ...................................................................................... 146
2.4 FERMENTACIONES............................................................................ 149 2.4.1 RELACIONES ENTRE LA FERMENTACIN Y EL PROCESO RESPIRATORIO ...................................................................................... 149 2.4.2 FERMENTACIN ALCOHLICA.................................................... 150 2.4.3 FERMENTACIN DE DIFERENTES CARBOHIDRATOS POR LEVADURA .............................................................................................. 152
2.5 REACCIONES DE LA RESPIRACIN.................................................. 153 2.5.1 GLICLISIS..................................................................................... 153 2.5.2 FOTORESPIRACIN ...................................................................... 155
CAPITULO III................................................................................................... 157 LA NUTRICIN DE LAS PLANTAS ............................................................... 157
3.1 INTRODUCCIN ................................................................................... 157 3.2 OBJETIVO ............................................................................................. 158 3.3 FACTORES QUE AFECTAN LA CONCENTRACIN DE NUTRIMENTOS EN LA SOLUCIN DEL SUELO .................................................................. 159 3.4 FACTORES QUE AFECTAN LA HABILIDAD DE LAS PLANTAS PARA ABSORBER NUTRIMENTOS ...................................................................... 161
3.4.1 CONCENTRACIN DE OXGENO EN LA ATMSFERA DEL SUELO................................................................................................................. 161 3.4.2 TEMPERATURA DEL SUELO......................................................... 161 3.4.3 REACCIONES ANTAGNICAS QUE AFECTAN LA TOMA DE NUTRIMENTOS ....................................................................................... 162 3.4.4 SUSTANCIAS TXICAS ................................................................ 163
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3.5 ELEMENTOS ESENCIALES PARA EL DESARROLLO DE LAS PLANTAS..................................................................................................... 163
3.5.1 NUTRIENTES PRIMARIOS............................................................. 164 3.5.2 NUTRIENTES SECUNDARIOS...................................................... 166 3.5.3 ELEMENTOS TRAZA O MICROELEMENTOS, SNTOMAS DE DEFICIENCIA O EXCESO ....................................................................... 167
3.6 FUNCIONES DE LA POBLACION BIOLOGICA DEL SUELO. ........... 170 3.6.1 LA MICROFLORA ........................................................................... 170 3.6.1.1 Bacterias....................................................................................... 170 3.6.1.2 Hongos ......................................................................................... 170 3.6.1.3 Algas............................................................................................. 171 3.6.1.4 Actinomicetos ............................................................................... 171 3.6.2 LA FAUNA DEL SUELO .................................................................. 171 3.6.2.1 Lombrices de tierra ....................................................................... 172 3.6.2.2 Colepteros .................................................................................. 172 3.6.2.3 Lombricillas o enquitreidos ........................................................... 172 3.6.2.4 caros o araitas.......................................................................... 173 3.6.2.5 Nemtodos ................................................................................... 173 3.6.2.6 Quelpodos y miripodos ............................................................. 173
3. 7 PREPARACIN DE SOLUCIN NUTRITIVA...................................... 173 3.8 METABOLISMO DEL NITROGENO ..................................................... 174
3.8.1 CICLO DEL NITRGENO ............................................................... 176 3.8.2 FIJACIN DEL NITRGENO Y REDUCCIN DE NITRATOS....... 179
CAPITULO IV .................................................................................................. 180 LA PROPAGACIN DE PLANTAS ................................................................ 180
4.1 INTRODUCCIN ................................................................................... 180 4.2 PROPAGACIN SEXUAL DE LAS PLANTAS ..................................... 182
4.2.1 LA REPRODUCCIN SEXUAL Y LA HERENCIA.......................... 182 4.2.2 INCREMENTO SEXUAL DE LAS PLANTAS ................................. 183 4.2.2.1 Floracin....................................................................................... 184 4.2.3 SELECCIN DE SEMILLAS ........................................................... 185 4.2.4 SIEMBRA DE SEMILLAS ................................................................ 187 4.2.5 PREPARACIN DE SUSTRATOS PARA LA SIEMBRA DE SEMILLA................................................................................................................. 188
4.3 PROPAGACIN ASEXUAL DE LAS PLANTAS .................................... 189 4.3.1 ESQUEJES ..................................................................................... 189 4.3.2 ACODOS ......................................................................................... 190 4.3.2.1 En punta ....................................................................................... 190 4.3.2.2 Simple........................................................................................... 190 4.3.2.3 Compuesto o serpentario ............................................................. 191 4.3.2.4 Acodado areo ............................................................................. 191 4.3.2.5 Banquillo....................................................................................... 191 4.3.2.6 Trinchera ...................................................................................... 191
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4.3.3 INJERTOS...................................................................................... 192 4.3.3.1 Mtodos de injertos ...................................................................... 193
4.4. CULTIVO DE TEJIDOS VEGETALES O MICROPROPAGACION ...... 195 4.5 DESARROLLO DE FRUTOS Y SEMILLAS .......................................... 197
4.5.1 DESARROLLO DE LA FLOR .......................................................... 197 4.5.2 DESARROLLO DEL FRUTO Y LA SEMILLA .................................. 197
CAPITULO V ................................................................................................... 200 CRECIMIENTO Y DESARROLLO DE PLANTAS........................................... 200
5.1 INTRODUCCIN ................................................................................... 200 5.2 CONCEPTOS DE CRECIMIENTO Y DESARROLLO............................ 202
5.2.1 CINTICA DEL DESARROLLO....................................................... 202 5.2.2 MORFOGNESIS Y DIFERENCIACIN ........................................ 203
5.3 ZONAS DE CRECIMIENTO DE LAS PLANTAS Y FACTORES AMBIENTALES QUE LOS AFECTAN.......................................................... 205
5.3.1 CRECIMIENTO DE LA RAZ ........................................................... 205 5.3.2 CRECIMIENTO DE HOJAS Y TALLOS........................................... 206
5.4 DIRECCIN DEL CRECIMIENTO DE LAS PLANTAS ......................... 208 5.4.1 GEOTROPISMO.............................................................................. 208 5.4.2 FOTOTROPISMO............................................................................ 209 5.4.3 DOMINANCIA APICAL .................................................................... 210
CAPITULO IV .................................................................................................. 211 REGULADORES DE CRECIMIENTO ............................................................. 211
6.1 LAS AUXINAS........................................................................................ 212 6.2 LAS CITOCININAS ................................................................................ 215 6.3 LAS GIBERELINAS................................................................................ 218 6.4 EL ETILENO .......................................................................................... 219 6.5 CIDO ABSCISICO ............................................................................... 220 6.6 INTERACCION HORMONAL................................................................. 222
6.6.1 INTERACCIN AUXINA GIBERALINA ........................................... 222 ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS ........................................................ 223
7. FUENTES DOCUMENTALES ..................................................................... 225
7.1 LIBROS.................................................................................................. 225 7.2 PAGINAS INTERNET ............................................................................ 227
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Fase I Reconocimiento
Para indagar el conocimiento bsico que se tienen sobre los temas de la Unidad
uno. Se propone un cuestionario autoevaluativo previo a la profundizacin y
desarrollo de los temas, para que el estudiante tenga un panorama acerca del
estado de sus nociones y conocimiento.
1. Para usted cual es la principal importancia de la fisiologa vegetal en los
programas de Ciencias Agrarias?
2. Colombia es un pas que est en la zona tropical, cree que es importante
saber sobre fisiologa vegetal?
3. Qu funciones tiene la clula en los procesos fisiolgicos de las plantas?
4. Sabe usted cuales son los tejidos vegetales y cual es su importancia?
5. Cual es la funcin del agua en y los diferentes papeles que desempea
en las plantas?
6. Cuales son las funciones de las plantas?
7. Cules son las propiedades fsico-qumicas del agua ?
8. Realice una lista de los elementos esenciales para la nutricin de las
plantas?
9. Explique es transpiracin de las plantas?
10. Qu es osmosis, imbibicin y plasmolisis?
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INTRODUCCIN El curso de fisiologa vegetal tiene como fin crear en el estudiante las condiciones
adecuadas para la comprensin, reflexin, anlisis y valoracin de la compleja
organizacin de los vegetales, para poder producir y mejorar la produccin
vegetal.
El estudio de la fisiologa vegetal ampliar la compresin de los fenmenos que se
llevan acabo dentro de las plantas.
El agua y los materiales disueltos que se desplazan por toda la planta, a travs de
las vas de transporte especiales tales como son: el agua del suelo va por las
races a tallos y hojas hasta la atmsfera; las sales inorgnicas y molculas
orgnicas en muchas direcciones en el interior de la planta.
De tal manera que se suceden miles de reacciones qumicas diferentes, qu
acaecen continuamente en las clulas vivas, transformando el agua, las sales
minerales y los gases del medio ambiente en tejidos y rganos de las plantas, todo
este proceso ocurre desde la fecundacin hasta la muerte del vegetal.
Las plantas como seres vivos tienen funciones que desarrollar dentro de los
procesos de germinacin, crecimiento, maduracin y reproduccin, por tanto, es
necesario que en ellas se sucedan en el de transcurso de la fotosntesis, la
respiracin, la nutricin, la propagacin y germinacin, el crecimiento y desarrollo
de los vegetales.
Al finalizar el estudio del modulo de Fisiologa vegetal el estudiante estar en
capacidad de:
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Estudiar y comprender el proceso de desarrollo de las plantas.
Entender y comprender los fenmenos fisiolgicos que rigen crecimiento de los diferentes sistemas de las plantas.
Interpretacin de las relaciones suelo planta y ecosistema, con el fin de aplicar las mejores tcnicas para obtener las mximas producciones.
Adquirir las bases cientficas para integrar y articular la aplicacin de los conceptos tericos de la fisiologa vegetal
Aplicar los conocimientos que desarrollan cotidianamente los biotecnlogos en la poca adecuada de los estados fenlogicos de las plantas, para mejorar
la calidad y rendimiento de los cultivos.
Interrelacin de factores biticos con abiticos para el crecimiento de las plantas.
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METODOLOGA
La metodologa consiste en el diseo de los procedimientos y estrategias que se
utilizan para que produzcan evidencias entorno a los enunciados de las
intencionalidades formativas (propsitos, objetivos, competencias y metas) en sus
vnculos y articulaciones con los aprendizajes que se constituyen en objeto del
curso.
Esta metodologa es de doble carcter la que corresponde a la elaboracin del
material didctico que es por captulos o unidades y la metodologa del trabajo
acadmico.1
Es importante que una los propsitos con el aprendizaje y desarrollo de
competencias que estn implcitas en el marco general de la teora y en segundo
lugar en la aplicacin de los ejercicios para adquirir los conocimientos de las
funciones de las plantas interrelacionadas con el medio ambiente y el hombre para
que haya un equilibrio en sostenibilidad de las generaciones presentes y
venideras.
Igualmente, se propagar de lo local o lo comunitario a travs de textos de
conocimientos obtenidos y a un de experiencias vividas en el laboratorio y en visita
a cultivos, que sern comunicados a nivel nacional, para promocionar desde lo
regional y nacional para alcanzar una mayor rea que es lo global, esta es una
metodologa.
El curso lo estudiaremos usando la siguiente metodologa:
1 SALAZAR RAMOS. R.
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1. Estudiar los textos que le son enviados, se revisar cada capitulo con sus
aplicaciones formativas de evidencias, a la vez al finalizarlo se realizar una
autoevalucin en grupo y se aplicar unos ejercicios prcticos de
laboratorio y campo en lo posible.
2. Los textos que le llegan por Internet con los cuales trabajar los ejercicios,
previamente sern ledos como tambin las palabras claves. Es
conveniente realizar resmenes o mapas conceptuales, que a la vez sern
discutidos con los compaeros de grupo y el aprendizaje se debe
multiplicar y resolver las dudas en acompaamiento con su tutor, como
tambin ampliar sus conocimientos escudriando otros autores en
bibliotecas, seminarios, va Internet.
Dentro de la explicitacin del tema se utilizaran medios didcticos y
recursos educativos como son: retroproyectores, videobeam, Cd ROM,
videocasetes, marcadores, carteleras, papelgrafo, Bibliografa sobre las
unidades didcticas, laboratorios, estrategias de aprendizaje, trabajo en
equipo.
Se usaran medios impresos. Modulo de formacin de frutales, guas de
aprendizaje, afiches, folletos, plegables, correos electrnicos. En
audiovisuales videos, presentacin de diapositivas, presentacin de
acetatos. En teleinformticas. Software, multimedia.
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UNIDAD I A
EXTENSIN DE CONOCIMIENTO SOBRE FISIOLOGA VEGETAL
CAPITULO I
INTRODUCCIN Y GENERALIDADES
1.1 LA FISIOLOGA VEGETAL COMO CIENCIA Y EL CONOCIMIENTO HUMANO
La fisiologa vegetal trata sobre la actividad de las plantas a nivel celular y a nivel
de territorio, estudia los procesos y funciones que rige el crecimiento y desarrollo
de los vegetales influenciados de acuerdo a las condiciones ambientales en que
se desarrollan.
Los procesos son eventos que se suceden en las plantas en forma consecutiva y continua por naturaleza, tales como: crecimiento, fotosntesis, transpiracin,
respiracin, absorcin de iones, apertura y cierre de estomas, toma de agua y
nutrientes, floracin, fructificacin, y produccin de semillas y otros. Las
funciones son actividades naturales que desarrollan las clulas, tejidos y rganos o cualquier otro organismo de la planta.
La fisiologa vegetal es muy importante para el estudiante de ciencias agrarias, y
agricultores progresistas porque describe, identifica y explica las funciones de
cada clula, rgano, tejido, estados fenolgico, as como de los constituyentes
qumicos y fsicos que intervienen en la vida de las plantas. Tambin describe
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como los procesos y funciones estn interrelacionados y son modificados por
factores externos como la humedad, la luz y la temperatura.
Los mtodos de estudio de la fisiologa vegetal son dependientes de la fsica y de
la qumica. La bioqumica analiza y estudia las sustancias y reacciones qumicas
de los seres vivos y la termodinmica estudia la energa y como se transfiere a la
actividad de los vegetales. Los instrumentos y herramientas usados para los
estudios fisiolgicos son entre otros: Los microscopios electrnicos, psicrmetros,
electroforesis, materiales radioactivos, analizadores infrarrojos de gases,
tensiometros cmaras de presin, cromatgrafos de gases, balanzas electrnicas.
La fisiologa vegetal ayuda al hombre a conocer la funcin que tienen las plantas
en la vida del equilibrio del sistema bitico del mundo terrestre y como parte
fundamental de los conocimientos y de los avances que cada da los cientficos
obtienen en la agricultura, fitopatologa, silvicultura, Agroforestera, farmacologa,
microbiologa, biotecnologa y otras ciencias que tienen que ver con la vida de los
vegetales.
La poblacin mundial crece cada da en alto porcentaje, por tanto es muy
importante producir alimentos para asegurar la paz y la supervivencia de los
pueblos y el equilibrio ecolgico. Por cada da son muy importantes los programas
de investigacin y experimentacin en las ciencias agrcolas Es por esto que las
empresas agrcolas requieren profesionales especialistas en fisiologa vegetal,
quienes debelan obtener conocimientos bsicos de cmo y porqu las vegetales
crecen, y multiplican sus rendimientos productivos para la humanidad y la
sostenibilidad del medio ambiente. Esta ciencia cada da busca como producir
mejores sistemas para el mejoramiento continuo de la agricultura, como se maneja
la temperatura, la luz, los activadores de crecimiento, el manejo de las especies
mejoraras, el manejo de microorganismos fijadores de nutrientes, controles
biolgicos y alelopaticos a problemas fitosanitarios.
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1.2 RELACIN DE LA FISIOLOGA VEGETAL CON OTRAS CIENCIAS
La fisiologa vegetal se apoya en otras ciencias de la biologa como son la
Citologa que estudia la estructura y organizacin, funciones y metabolismo de la
clula. Histologa se encarga de la estructura y la disposicin de los tejidos en los
rganos de las plantas. Taxonoma estudia descripcin y clasificacin de los
vegetales. Morfologa estudia las formas, estructuras y las relaciones entre las
diversas partes de la planta. Ecologa estudia las relaciones de los vegetales con
el medio ambiente. Gentica estudia los genes y la transmisin de los caracteres
hereditarios, interrelacionando el comportamiento de las plantas con los factores
biticos y abiticos y sus relaciones con los dems seres vivos.
Figura 1. Relacin de la fisiologa con otras ciencias biolgicas.
Fisiologa vegetal
Anatoma (Citologa - Histologa)
Morfologa)
Taxonoma
Ecologa
Gentica
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1.3 FACTORES HEREDITARIOS Y AMBIENTALES QUE AFECTAN LA FISIOLOGA DE LAS PLANTAS
Dentro de los principios de la fisiologa vegetal est reconocer que la herencia y el
medio ambiente son factores que regulan los procesos internos y las condiciones
vida de la planta, que al final van a determinar el crecimiento y desarrollo, forma y
rendimiento agronmico, resultante de una compleja serie de interacciones entre
la composicin gentica del vegetal y el medio ambiente en la cual crecen las
plantas.
Es muy importante que el estudiante de ciencias agrarias o productor
agropecuario, conozca las caractersticas genticas de las plantas como son: las
morfolgicas tales como el tamao y el tipo de raz, clase de hojas y de estomas,
tipo de crecimiento de tallos, resistencia a plagas y enfermedades, precocidad,
desarrollo de estados fenlogicos, rusticidad, rendimientos de produccin, as
como caractersticas fisiolgicas y qumicas de las plantas adems de los
relacionados con el medio ambiente en donde se desarrolla la planta, los cuales
tienen que ver con el clima, altura sobre el nivel del mar, luminosidad,
temperatura, humedad relativa, pH del suelo, respuesta a caractersticas fsicas y
qumicas de los suelos, vientos y alelopata con otras especies de vegetales que
crecen en conjunto.
Todos stos componentes son responsables del tamao de las clulas, rganos y
rea foliar que a su vez, influirn en la cantidad de biomasa producida y en la
calidad del producto obtenido.
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1.4 INTERRELACIONES DE FACTORES ABITICOS Y ABITICOS EN LA FISIOLOGA DE LAS PLANTAS
Las interacciones entre los factores abiticos y abiticos ms importantes que
regulan y modifican la respuesta fisiolgica de las plantas segn el ambiente en
que se desarrollan2.
En el ambiente interactan los factores abiticos como la temperatura, la radiacin
global total y la humedad relativa, estos factores afectan la transpiracin y el
balance energtico de las plantas. De otra lado, las propiedades fsicas de los
suelos como son: textura, estructura, su potencial total de agua y la temperatura,
clase de suelos, influyen grandemente en la disponibilidad de agua y nutrientes
para la planta, ya que en funcin de stos factores se lleva acabo la disfuncin de
aguas a las races, y la absorcin y traslocacin de nutrientes a travs del tejido
conductivo del tallo y las hojas.
Con relacin a los factores biticos estn relacionadas las caractersticas
morfofisiolgicas de las plantas, como son: la estructura y forma del tallo, de la
raz y de las hojas, partes fundamentales en todos los procesos de absorcin,
transporte de agua y transpiracin, que incide directamente en la respuesta
fisiolgica y su comportamiento, que tendrn como resultado final el rendimiento
agronmico del cultivo o planta a producir tanto para las actividades humanas
cotidianas o recuperacin de suelos, cuencas hidrogrficas y propagacin de
plantas en va de extincin.
2 Lira Saldvar Ricardo H.
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CAPITULO II
LA CLULA
Figura 2 Estructura de una clula vegetal
2.1 GENERALIDADES
Los seres vivos estn compuestos de varios elementos que forman niveles de
organizacin de la vida, as: los tomos forman molculas complejas tales como
las protenas y los cidos nucleicos, stas molculas se organizan para conformar
organelos y los organelos constituyen clulas. En el caso de las plantas
generalmente estn formadas por raz, tallo, hojas, flores, frutos y semillas, que a
la vez cada parte de la planta est formado por tejidos y los tejidos por clulas.
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Existen algunos organismos que se componen de una sola clula, otros como los
animales y las plantas, estn formados por muchas clulas. Los organismos
multicelulares, se agrupan en clulas similares para formar tejidos, y stos a la vez
se organizan diferentes tipos de tejidos para formar rganos y stos forman
sistemas. Los sistemas permiten a los seres vivos realizar funciones como
respirar, reproducirse, producir frutos y semillas.
2.2 HISTORIA DE LA CLULA
Robert Hooke en 1665, observ con un microscopio un delgado corte de corcho.
Hooke not que el material era poroso. Esos poros, en su conjunto, formaban
cavidades poco profundas a modo de cajas a las que llam clulas. Hooke haba
observado clulas muertas. Unos aos ms tarde, Marcelo Malpighi, anatomista y
bilogo italiano, observ clulas vivas. Fue el primero en estudiar tejidos vivos al
microscopio.
En 1838 el bilogo alemn Mathias Jakob Schleiden afirm que todos los
organismos vivos estn constituidos por clulas.
Theodor Schwann y Mathias Jakob Schleiden en 1839 fueron los primeros en
lanzar la teora celular. A partir de 1900, los investigadores de la clula enfocaron
sus trabajos en dos direcciones fundamentalmente distintas:
Los bilogos celulares, dotados de microscopios cada vez ms potentes procedieron a describir la anatoma de la clula. Con la llegada del
microscopio electrnico, se consigui adentrarse cada vez en la estructura fina
de la clula hasta llegar a discernir las estructuras moleculares.
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Los bioqumicos, cuyos estudios se dirigieron a dilucidar los caminos por los cuales la clula lleva a cabo las reacciones bioqumicas que sustentan los
procesos de la vida, incluyendo la fabricacin de los materiales que
constituyen la misma clula.
Ambas direcciones han convergido hoy da, de tal forma que para el estudio de la
estructura celular y de su funcin se aplican tanto tcnicas bioqumicas como de
biologa molecular.
2.3 LA CLULA ESTRUCTURA Y FUNCIN
2.3.1 DEFINICIN La clula se puede definir como:
Estructuras altamente organizadas en su interior, constituidas por diferentes orgnulos implicados, cada uno de ellos en diferentes funciones.
La unidad anatmica, fisiolgica y que da origen a los seres vivos.
La principal caracterstica que tienen los vegetales es la capacidad fotosinttica,
que utilizan para elaborar el alimento que necesitan transformando la energa de
la luz en energa qumica: este proceso tiene lugar en los plastos (orgnulos
celulares) verdes que contienen clorofila y se llaman cloroplastos.3
Existen dos tipos de clulas:
3 PARDO VELOSA JAIME ARTURO
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Las clulas Procariticas son las que no tienen un verdadero ncleo y no poseen organelos encerrados por membranas, las encontramos las bacterias y
cianobacterias (Algas verdes y azules) correspondientes al reino Mnera. El
ADN en estas clulas es una molcula circular.
Las eucariticas se presentan en los reinos: en las plantas Protistos, en los animales y en los hongos. Estas tienen un ncleo, limitado por una membrana
y membranas internas que conforman diferentes organelos y cada uno tienen
una funcin especfica. En estas clulas el ADN esta separado y asociado a
protenas y forma cromosomas separados.4
Las clulas presentan formas y tamaos variados. Las clulas bacterianas ms
pequeas tienen forma cilndrica de menos de una micra o m (1 m es igual a
una millonsima de un metro) de longitud. Casi todas las clulas vegetales tienen
entre 20 y 30 m de longitud, forma poligonal y pared celular rgida.
Las clulas guardan informacin gentica codificada almacenada en las
molculas de cido desoxirribonucleico (DNA).
2.3.2 ESTRUCTURA CELULAR
La clula tanto vegetal como animal consta de las partes fundamentales: La
pared celular, membrana plasmtica, el citoplasma y l ncleo.
2.3.2.1 Pared celular
Es una envoltura porosa, protectora, gruesa constituida principalmente por
celulosa y de soporte no viviente, formada por el protoplasto, de la parte viviente
4 SALDIVAR LIRA RICARDO HUGO.
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de las plantas celulares. La pared celular no funciona como barrera fisiolgica, la
funcin principal es mecnica. Sirve tambin como soporte de la clula e impide la
ruptura de las membranas externas, provocaba por las presiones hidrostticas en
el interior de la clula, principalmente por la accin del agua. Adems sirve como
proteccin frente a organismos invasores patgenos.5 Y las protege de daos
fsicos.
En la pared celular se encuentra las estructuras siguientes: La lamina media, el
plasmodesma y plasma membrana.
La lamina media esta constituida por una capa delgada de calcio cementante,
entre clulas adyacentes permitindoles permanecer unidas entre si.
El plasmodesma esta constituido por pequesimos poros que atraviesan la pared
celular y permiten una interconexin entre los protoplasmas, haciendo que los
contenidos de clulas adyacentes pueden estar en contacto.
La proteccin la realiza mediante las paredes celulares, relativamente
impenetrables, las microfibrillas de celulosa constituyentes principales elementos
de rigidez de las clulas.
2.3.2.2 Membrana celular
Segn Danielli y Davson, la membrana celular est constituida por dos capas de
protenas separadas por una capa intermedia de lpidos o grasas.
El paso de pequeas de sustancias o pequeas molculas a travs de la
membrana ocurre por tres mecanismos diferentes: difusin, smosis y transporte
activo.
5 Ibid
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25
Las clulas vegetales, adems de al membrana plasmtica, estn por una pared
celular gruesa constituida principalmente por celulosa, que les permite mantener
su forma y los protege de daos fsicos.
Las funciones de la membrana celular:
Controla en forma selectiva la entrada y salida de sustancias. Sostiene y protege la materia viva de al clula. Facilita la absorcin de nutrientes mediante procesos de fagocitosis
(captura de partculas slidas).
En la membrana celular se realizan dos procesos:
Endocitosis: es cuando la clula toma molculas grandes del medio que la rodea.
Exocitosis: Ocurre cuando la clula saca o secreta molculas grandes.
Todos los organelos subcelulares estn formados o circundados por membranas o
partes de stas.
Es de gran importancia, estudiar las plantas, conocer los procesos mediante los
cuales los materiales qumicos se distribuyen dentro de la clula. El proceso
bsico de transporte de materiales es la transferencia fsica de partculas de una
regin de mayor concentracin a otra de menor concentracin. Los materiales son
transferidos por difusin simple, an cuando se interponga en la trayectoria una
membrana.
El transporte de alimentos a la clula y la eliminacin de productos resultantes del
metabolismo estn regidos por la ley de la difusin. La difusin es la penetracin
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de las molculas de un cuerpo en las molculas de otro. Esta difusin depende de
la facilidad con que las molculas de un soluto se desplazan en un solvente.
Las paredes celulares se comportan como membrana de permeabilidad
diferencial, y puede haber paso de sustancias hacia dentro y hacia fuera de las
clulas, por tanto las clulas tienen un mecanismo osmo-regulador para que estas
no se estalle.
Las membranas biolgicas son permeables al agua pero no a las sustancias
disueltas en el agua. As, por ejemplo, si a un lado de la membrana hay agua pura
y al otro lado hay una solucin de material no permeable, el agua pasa del
compartimiento donde hay agua pura hacia la solucin. Si son dos soluciones las
que estn separadas por una membrana, el agua pasa de la solucin ms diluida
a la ms concentrada.
En este caso, ha ocurrido un proceso de smosis, es decir, el movimiento de un
solvente de una solucin diluida a otra ms concentrada a travs de una
membrana semipermeable.
Existen otros casos en los cuales el movimiento de las molculas se presenta en
contra de un gradiente de concentraciones y hay un gasto de energa por parte de
la clula, es lo que se conoce como transporte activo.
2.3.2.3 El citoplasma
Es la parte de la clula comprendida entre la membrana plasmtica y la membrana
nuclear. Esta constituido por una sustancia liquida y viscosa gelatinosa llamada
citosol, constituido principalmente por agua, iones ( K+, C l-, Na+), aminocidos,
protenas, azcares, lpidos y cidos orgnicos, la cual se encuentran los
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organelos. Los organelos tienen formas muy diversas y cada uno cumple una
funcin especial.
En el citoplasma tiene la funcin principal de de desarrollar las principales
actividades metablicas celulares.
Entre los organelos estn: el sistema de endomembranas, de donde se origina el
retculo endoplasmtico liso y rugoso. Los organelos celulares, las mitocondrias,
los plstidios, cloroplastos, aparato de Golgi, lisosomas, vacuola y vesculas,
citoesqueleto, los ribosomas y peroxisomas.
A continuacin se hace una descripcin de las estructuras del citoplasma:
1. Citoesqueleto: est conformado por una rede de filamentos de proteicos del citosol que componen el interior de las clulas vegetales. La funcin es como
armador de la organizacin de la clula y la fijacin de orgnulos y enzimas,
a la vez es responsable de muchos de los movimientos celulares.
Los movimientos asociados con la divisin celular dependen en plantas y
animales de los filamentos de actina y microtbulos, que distribuyen los
cromosomas y otros compuestos celulares entre las dos clulas hijas en fase
de segregacin.
2. Retculo endoplasmtico: Esta formado por un laberinto de membranas que proceden de la membrana nuclear.
El retculo endoplasmtico es de dos tipos y van a continuacin uno del otro:
El retculo endoplasmtico rugoso, llamado as porque presenta ribosomas unidos a l, se presenta en todas las clulas eucariticas y predomina en
aquellas que hacen grandes cantidades de protena para exportar. Las
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funciones son ensamblar protenas que son secretadas luego, fuera de la
clula a travs de los ribosomas.
El retculo endoplasmtico liso, carece de ribosomas unidos a l, y sus funciones son: sintetizar o producir lpidos, metabolizar los carbohidratos
transformndolos para poderlos utilizar, otra es transformar sustancias
txicas, como el alcohol, algunos medicamentos y venenos, para que puedan
ser eliminados del organismo.
3. Aparato de Golgi: consiste en un conjunto de membranas en forma de bolsas aplanadas, se pueden observar en el microscopio de luz. La funcin
del aparato de Golgi es aceptar vesculas del retculo endoplasmtico,
modificar membranas y los contenidos de las mismas e incorporar productos
terminados en las vesculas de transporte que los llevan a otras partes de la
clula y especialmente a la superficie celular, secretar sustancias como
mucus en las clulas calciformes que revisten el tubo digestivo o celulosa en
las clulas vegetal.
4. Ribosomas: Son pequeos organelos de forma esfrica que se encuentran libres en el citoplasma o adheridos a membranas como el retculo
endoplasmtico. Estn compuestos de protenas y de cido ribonucleico
(ARN). La funcin que presentan es la elaboracin y sntesis de protenas
para el crecimiento y para actividades celulares intrnsecas. Cuanto ms
protena esta produciendo una clula, ms ribosomas tendr.
5. Lisosomas: Son organelos vesiculares cuya funcin es digerir las grandes molculas de protenas, grasas y cidos nucleicos. Los lisosomas son
organelos que contienen enzimas hidrolticas, aislndolas por tanto el resto
de la clula. Las enzimas actan en la degradacin de protenas,
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polisacridos y lpidos. Si las membranas del lisosoma se rompieran en el
citoplasma, sus enzimas produciran autlisis o destruccin celular.
6. Vacuolas: Son organelos esfricos de diferente tamao encerrados por una por una membrana llamada tonoplasto, llenos de liquido, con funcin
digestiva, de almacenamiento y de excrecin de sustancias, regulando en
esta forma el contenido celular. Testas reciben diferentes nombres segn su
funcin:
Vacuola contrctil: se forma para expulsar el exceso de agua fuera de la clula, como sucede en algunos protistos de agua dulce. de
diferente tamao.
Vacuola alimenticia: Son las que se forman para ingerir una partcula alimenticia, por endocitosis.
Vacuola central: Se encuentra ocupando el 80% o ms de clula. En ella se llevan acabo las funciones como almacenamiento,
acumulacin y eliminacin de desechos, digestin de alimentos, reserva
de aire, absorcin de agua para colaborar en el crecimiento de la clula.
7. Plastdios: Son organelos que se presentan nicamente en las clulas vegetales, que tienen misiones especiales as: los amiloplastos almacenan
almidn, los cromoplastos contienen pigmentos, los cloroplastos es un
plastidio clsico que imparte el color verde a las plantas y captura la energa
solar, Algunos anatomistas reservan el trmino cloroplasto para pigmentos
de cualquier color, excepto los cloroplastos. Los cloroplastos estn
conformados por estructuras llamadas tilacoides, que son estructuras de
forma aplanada esparcidos en el estroma o sustancia fundamental. Cada
tilakoide est limitado por una sola membrana, llamadas lmelas. Las
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molculas de clorofila y las estructuras que atrapa la energa lumnica se
localizan en los tilacoides, principalmente en la grana o granum ver Figura.
6O 2 + 6H2 O + Energa solar C6 H12 + 6 O 2 Dixido + agua + energa de luz solar glucosa + oxigeno
8. Mitocondrias: Son estructuras u orgnulos grandes cilndricos ovalados, que forman la maquinaria metablica celular, productores de energa que
necesita la clula para crecer y multiplicarse. Las mitocondrias aportan casi
toda esta energa realizando las ltimas etapas de la descomposicin de los
alimentos6.
Estas se encuentran en casi todas las clulas eucariticas. Se presentan en
grandes cantidades en clulas jvenes y activas, pero abundan en las seniles
o en reposo. La funcin de ste organelo es liberar energa de materiales
elaborados para ser usados en la respiracin celular, que consiste en el
consumo de oxigeno y la produccin de dixido de carbono (proceso de
respiracin).
C6H12 O2 + 6 O2 6CO2 + 6H2O + energa.
Glucosa + oxigeno dixido de carbono + agua + energa
Sin las mitocondrias los animales y los hongos no serian capaces de utilizar
oxigeno para extraer toda la energa de los alimentos y mantener con ella el
crecimiento y la capacidad de reproducirse.
9. Tonoplasto: se le llama a la membrana simple que rodea las vacuolas y est formada por una solucin acuosa en la cual se disuelven muchas
sustancias. 6 PARDO VELOSA JAIME ARTURO.
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10. Cristal: algunas sustancias producidas por las clulas son retenidas en forma de cristales, compuestos de almidn o azcares.
2.3.2.4 El ncleo
Es la estructura ms grande y notable de las clulas eucariticas, contiene el
cdigo gentico que controlan todas las funciones y estructura de cada clula.
Los genes contienen la informacin gentica de cada organismo y dirigen la
sntesis de protenas en los ribosomas. El ncleo generalmente tiene forma de
ovoide u ovalado y hay algunas clulas con ncleos alargados y polimorfos. El
ncleo esta constituido por:
1. Membrana nuclear: Es la que encierra el ncleo, separando el contenido del citoplasma, doble membrana que posee numerosos poros pequeos,
grandes molculas, como los ribonucleoprotenas, pueden atravesarlos
permitiendo as la salida de material informativo desde el ncleo al
citoplasma.
2. Cromosomas: Son estructuras que contienen una molcula de ADN y protenas. Estos estn conformados por genes y cada gen es una porcin de
la molcula de ADN., que son los encargados de la transmisin de las
caractersticas hereditarias. El nmero de cromosomas en cada especie es
siempre el mismo
3. El nuclolo: Es la estructura ms visible dentro del ncleo, formados por grnulos densos redondeados constituidos por ARN, protenas y enzimas. La
funcin es la de producir ribosomas, que son los encargados de la sntesis de
propinas. Los nuclolos desaparecen durante la divisin celular.
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2.4 DIFERENCIA ENTRE LA CLULA VEGETAL Y LA ANIMAL
Las clulas vegetales son diferentes a las animales en que las vegetales:
Presentan pared celular que las protege, les da forma y las hace ms rgidas.
Estn constituidas por cloroplastos que les permiten realizar fotosntesis. Poseen vacuolas. Las clulas animales carecen de cloroplastos y de pared celular, no pueden
realizar fotosntesis y son menos rgidas que las clulas vegetales.
2.5 REPRODUCCIN CELULAR
Como producto del metabolismo de los seres vivos uno de los procesos es la
construccin de nuevas partes del cuerpo, es decir la divisin de celular para
producir otras.
El proceso mediante el cual las clulas se reproducen, manteniendo la constancia
en el nmero de cromosomas de una generacin a otra , se denomina citognesis.
En los organismos unicelulares la citognesis constituye el mtodo de
reproduccin. En los organismos multicelulares este proceso permite el desarrollo,
el crecimiento y la reposicin de los tejidos desgastados.
Se presentan dos tipos de citognesis o reproduccin celular: directa o indirecta,
ambas estn controladas por el ADN, siempre que una clula se va a dividir,
duplica su material gentico para que las clulas hijas contengan exactamente la
misma informacin gentica que la clula madre.
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2.5.1 REPRODUCCIN CELULAR DIRECTA LA AMITOSIS Es propia de organismos del reino Mnera, algunos del reino Protista, Hongos
La amitosis es de tres tipos gemacin, biparticin y esporulacin. (Figura 4 A).
La gemacin: Esta reproduccin es tipa de las levaduras: A la clula madre le empieza a salir un botn o gema, que gradualmente se va
desprendiendo. Esta clula hija es ms pequea que la que dio origen;
luego, crece y alcanza el tamao de la original.
La biparticin: Esta sucede en la reproduccin de losa procariotas (bacterias y cianobacterias), puede presentarse en algunos ciliados del
reino Protista como el Paramecium. En este proceso la clula duplica su
material gentico, cada copia se adhiere a la membrana plasmtica en los
lados opuestos de la clula. La membrana comienza a crecer, y al alcanzar
el doble del tamao inicial, se produce un estrechamiento central que se
acenta hasta que se produce la divisin en dos clulas hijas (Figura 3).
La esporulacin: Esta reproduccin de algunos hongos como el moho del pan. El ncleo de la clula madre se divide en varios ncleos. Cada uno de
estos atrapa para s una porcin del citoplasma existente, que luego se
rodea de una membrana celular. En este momento, la clula madre se
rompe, liberando as varias clulas hijas.
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Figura 3 Biparticin de clula bacterial.
A- AMITOSIS B- MITOSIS Figura 4 Clases de clulas del proceso de multiplicacin de plantas
Cromosomas
Duplicacin de cromosomas
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2.5.2 REPRODUCCIN CELULAR INDIRECTA LA MITOSIS E INTERFASE
El espacio de tiempo que ocurre cuando una clula se reproduce, para lo cual
tiene que dividirse en dos clulas hijas, y esas clulas hijas se vuelven a dividir, se
presentan una serie de actos a los que se les da el nombre de ciclo celular, que
comprende dos fases, la interfase y la mitosis. El ciclo celular varia segn el tipo
de clula, as la clula de un determinado tejido se puede dividir en dos horas, otra
de un diferente tejido se puede demorar dos das ( Figura 4 B).
2.5.2.1 La interfase Es la fase de preparacin para la mitosis, en la cual se presentan muchos cambios
qumicos en la clula. Es la fase ms larga. Inter significa entre, es el tiempo que
ocurre entre una y otra divisin. ste proceso ocupa el 90% del ciclo celular. En
esta fase la clula crece y fabrica protenas.
Los cromosomas se duplican, pero an se observan la cromatina.
2.5.2.2 La mitosis
En sta fase ocurre el proceso de la divisin del ncleo, y la divisin del
citoplasma o sea la citoquinesis. Comprende cuatro fases: la profase, la metafase,
la anafase y la telofase. En esta fase se inicia la divisin del citoplasma, entre el
final de la anafase y durante la telofase, proceso que se conoce como citoquinesis.
La mitosis es el mtodo de divisin por medio de la cual se forman nuevas clulas
en el crecimiento y la diferenciacin normales de una planta. Es la nica forma de
divisin celular asociada con la reproduccin asexual. En esta fase el ncleo
gemelo recibe normalmente duplicados de cada cromosoma originalmente
presente en el ncleo de la clula progenitora.
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La fase de la mitosis se caracteriza por:
La duplicacin longitudinal de cada cromosoma para formar las cromtidas. La desaparicin de la membrana nuclear, y la formacin de husos de fibras. El movimiento de los cromosomas hacia el ecuador de dichos husos. La migracin de las cromtidas a los polos opuestos de los husos. La formacin de dos ncleos gemelos cada uno, con su complemento
cromosmico, similar al del ncleo progenitor.
La formacin de paredes celulares divisorias entre los dos ncleos gemelos.
El otro tipo de divisin nuclear es la Meiosis esta asociada con la reproduccin
sexual de las plantas. Esta ocurre cuando las clulas esporas madres se dividen
para formar las esporas consiste en dos divisiones sucesivas, la primera reductora
y la segunda ecuacional.
La meiosis se caracteriza por:
Duplicacin longitudinal de cada cromosoma para formar dos cromtidas. Apareamiento de cromosomas homlogos: Los que contienen genes que
determinan caractersticas hereditarias similares.
Movimiento hacia el ecuador del huso de los cromosomas homlogos con sus cromtidas aun unidas en puntos conocidos como centrmeros.
Separacin de los cromosomas homlogos, en la cual uno de par se mueve hacia los polos opuestos con sus cromtidas an unidas.
La formacin de nuevos usos en cada extremo de la clula con las cromtidas unidas distribuyndose en el ecuador de cada uno de los husos.
La divisin de los centrmeros y la migracin de las cromtidas a los polos de sus respectivos husos.
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La formacin de paredes celulares para dar origen a cuatro esporas, cada una de las cuales, contiene la mitad de los cromosomas de la clula
progenitora.
La caracterstica muy importante de la meiosis es la reduccin del nmero de
cromosomas de diploide (2n) en las clulas progenitoras al nmero haploide (n) en
las esporas. Porque los gametos se forman de esporas por divisiones mitticas
sucesivas, tambin contienen el nmero haploide de cromosomas.7
El nmero de cromosomas en las plantas, tanto el haploide- diplode de
cromosomas para cualquier especie de plantas es esencialmente constante.
Tabla 1 Nmeros diploides de cromosomas de algunas especies de cultivos.
CULTIVO ESPECIE Nmero diploide de cromosomas (2n = )
Cebada Hordeum vulgare 14
Trbol rojo Trifolium pratense 14
Trbol blanco Trifolium repens 32
Maz Zea mays 20
Avena blanca Avena sativa 42
Arroz Oryza sativa 24
Sorgo Sorghum vulgare 20
Caa azcar Saccharum offinarum 80
Algodn Gossypium hirsutum 52
Trigo duro Triticum durom 28
Trigo comn Triticum vulgare 42
7 POEHLMAN, JOHN MILTON.
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ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA DE PROFUNDIZACIN
1. LABORATORIO Realice estas actividades en gran grupo, pequeos grupos o individual
La clula vegetal 2. Objetivos
Conocer la estructura de la clula vegetal: Observar algunas estructuras celulares: ncleos, vacuolas, cromoplastos,
membranas celulares.
Clases de reproduccin de las plantas. Importancia de los tejidos vegetales en las plantas. Clases de tejidos vegetales.
3. Procedimiento 3.1 Elementos Utilice un microscopio electrnico, hojas y tallos vegetales, corcho, bistur, lamina
de portaobjetos, laminilla cubreobjetos, gotero, aguja, papel, papel secante, lpiz,
laminas fotogrficas de clulas con estructuras vegetales, hojas para apuntes y
dibujos.
3.2 Proceso 3.2.1 Tomar una hoja o tallo de cualquier vegetal, realice cortes muy delgados y
laminas completas con el bistur, colquelo sobre el portaobjetos, deposite una
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gota de agua, luego con la punta de la cuchilla, coloca el corte sobre la gota de
agua, despus tapa el corte con una laminilla cubreobjetos, evitando que quede
burbujas de aire. Luego llvela al microscopio y obsrvelo. Por ultimo en tu
elemento de apuntes dibuja lo que observas en el microscopio, identifica y
colcale los nombres a los organelos que observas y compara con las
ilustraciones de clulas vegetales
3.2.2 Haga un corte de papa lo ms delgado posible y lvelo para retirarle el
almidn, obsrvelo al microscopio primero con agua y luego adicinele una gota
de lugol. Qu cambios observan?, que estructuras identifica?.
3.2.3 Coloque dos gotas de jugo de tomate sin semillas, obsrvelo al microscopio,
primero en fresco y luego con azul de metileno. Que diferencia se presentan se
presentan entre las dos?.
3.2.4 Haga un corte de la cscara de tomate y realice la observacin en el
microscopio, primero observe con una gota de agua y luego adicinele una gota
de azul de metileno, Qu cambios se observan?, Qu estructuras se
observan?. Qu estructuras identifica?, Qu colores observan en la muestra,
Por qu hay diferencia de colores?, Qu hay dentro de las clulas?.
4. Realice un mapa de conceptos
Relacionando los siguientes trminos entre s como usted crea posible, trazando
lneas o flechas entre aquellos que se considere ms conectados, escribiendo en
la flecha una descripcin indicativa de la naturaleza de esa relacin.
Mitocondrias/ plastillos/ ncleo / citosol / retculo endoplasmtico / cromosomas /
lisosomas / citoesqueleto / pared celular/ ribosomas genes / mitosis / meiosis./
plantas. (Observe que estn en desorden)
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CAPITULO III
TEJIDOS DE LAS PLANTAS
Figura 5 Esquema de anillos de crecimiento de un rbol, cada anillo corresponde a un ao de crecimiento.
Las plantas estn constituidas por clulas similares que forman tejidos, existen
diferentes tejidos que forman rganos y estos rganos forman sistemas, los
sistemas permiten realizar funciones como nutricin, respiracin, reproduccin y
otros.
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Se denomina tejido a la agrupacin de clulas similares, estrechamente
asociadas, de constitucin qumica anloga las cuales forman unidades
funcionales y / o estructurales. Dentro de un tejido es posible encontrar tambin
clulas diferentes. La anatoma vegetal estudia la estructura de las plantas y de
los tejidos vegetales.
Los tejidos en las plantas son de dos tipos:
3.1 TEJIDOS SIMPLES O SENCILLOS
Estos estn constituidos por un solo tipo de clulas, dentro stos pertenecen los
tejidos: parnquima, Colnquima y el esclerenquima.
3.2 TEJIDOS COMPUESTOS O COMPLEJOS
Los compuestos por diferentes tipos de clulas, dentro los cuales se conocen dos
tipos:
El floema: compuestos por fibra, tubos cribosos, clulas acompaantes y parnquima floematoso.
El xilema: Parnquima, traqueadas, vasos y fibras leosas. Los tejidos vegetales se agrupan en tres grupos:
1. tejidos de proteccin o epidermis.
2. Tejidos conduccin: Xilema y el floema.
3. Tejidos fundamentales: Parnquima, el Colnquima y esclerenquima.
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Los tejidos anteriormente nombrados se encuentran en los principales rganos de
la planta, raz, tallo y hojas. Adems de estos tejidos las plantas presentan otro
tejido denominado meristemtico, que es el que le permite crecer durante toda la vida de la planta.
A continuacin se hace una descripcin de cada uno de los tejidos:.
3.2.1 TEJIDOS DE PROTECCIN
Este tejido recibe el nombre de epidermis, ver figura 6, esta constituido por una sola capa de clulas que cubren y protegen toda la planta, otra funcin que
cumple la epidermis es proteger las partes areas de las plantas con cutina,
formando la cutcula, cuya funcin es evitar la prdida de agua y protegerlas del
ataque de hongos.
En la parte inferior de las hojas se presenta unos orificios denominados estomas,
que permiten el intercambio de oxigeno y dixido de carbono entre el aire que
rodea la planta y las clulas fotosintticas de la hoja y que tambin permiten la
salida de vapor de agua.
En otras plantas en la epidermis de la hoja o del tallo se transforma en unos
pelillos a veces fuertes llamados tricomas como en la calabaza que le sirven de
defensa. En la races se presentan otras modificaciones llamados pelos radicales
que sirven para la absorcin de agua y de minerales.
Los pelos intervienen en una misin especifica de la epidermis, as los
revestimientos sedosos formados por pelos vivientes, se hallan en las hojas muy
jvenes, al aumentar la superficie, contribuyen y favorecen la transpiracin, en
cambio un denso indumento blanquecino de pelos muertos tienen una funcin
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contraria de reducir la perdida de agua, al crear un espacio en donde se dificulta la
entrada de viento, en el que se acumula vapor de aguay al mismo tiempo protegen
contra la radiacin solar directa.
Figura 6 Sistemas de tejidos: Epidrmicos, vasculares y fundamental8
8 ARIAS PEREZ. Maria del C. 2002.
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3.2.2 TEJIDOS DE CONDUCCIN O VASCULARES
Son los que le sirven a la planta para el transporte del agua y los nutrientes a sus
diferentes partes., una manera de observar es colocando en un balde agua
coloreada e introducir cartuchos, se observa como sube el agua coloreada por los
conductos de los tallos del cartucho. Estos conductos son el floema y xilema.
3.2.2.1 El xilema
Es el tejido encargado del transporte del agua y materiales disueltos. El xilema
est constituido por traqueadas y elementos de vaso, por el parnquima y fibras
leosas. Las traqueadas son clulas alargadas con paredes gruesas, se
encuentran principalmente en la Gimnospermas, sus paredes estn endurecidas
por la sustancia llamada lignina, que le sirve para darle soporte a la planta, la
acumulacin del xilema con el tiempo constituye la madera.
Los vasos son filas de clulas individuales denominadas elementos de vaso, se
encuentran de un extremo a otro de las plantas Angiospermas. Las traqueadas
estn formadas por celulosa, hemicelulosa y lignina en sus paredes, en su
desarrollo inicial se observan anillos, hlices y bandas. Estas clulas cuando
alcanzan la madurez funcional, se degenera el ncleo y el citoplasma y mueren
quedando la pared celular para cumplir su funcin de conducir agua.
Los elementos vaso son ms cortos, el dimetro es mayor que las traqueadas, no
presentan ncleo ni citoplasma y a la etapa final de la maduracin se forman
aberturas reales, perforaciones en las paredes terminales de estos elementos
La forma que toman las plantas el agua est dada por la teora Dixon de la
cohesin del asenso de la savia.
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3.2.2 El floema
Este tejido conduce los alimentos que procesan las hojas, como las protenas,
azucares a todas las partes de la planta, se les llama tambin vasos liberianos.
Las clulas del floema se diferencian de las del xilema porque son clulas vivas
que carecen de ncleo, de ribosomas y vacuolas. En el floema los extremos de la
clula se comunican formando canales de conduccin.
Las del floema estn siempre comunicadas y acompaadas con otras clulas que
tienen organelos completos para poder cumplir las funciones del desarrollo de las
plantas.
La accin de estos dos tejidos permite el crecimiento de plantas y rboles. Para
entender este proceso los cientficos describen las teoras:
Teora de Dixon de la cohesin del agua Tiene su soporte en dos aspectos:
la tendencia que tienen las molculas de agua a permanecer unidas la influencia de las hojas de las plantas.
Una forma de explicar esta teora es que las gotas de agua limpia tienen forma
redonda lo que hace que permanezcan unidas dentro de los vasos de conduccin
de la planta.
La otra forma es que las hojas chupan el agua y cuando las hojas pierden el agua
por evapotranspiracin, el pequeo vaci que deja el agua perdida, succiona el
agua que se encuentra en los vasos del xilema haciendo que suba, entonces
como las molculas estn fuertemente unidas por cohesin toda el agua que se
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encuentran dentro del xilema se mover hacia arriba, esta es la forma como sube
el agua a las partes mas altas de las plantas y es la teora ms aceptada.
Figura 7 Absorcin de agua por al raz 9
Teora de la capilaridad El tejido de la conduccin de las plantas tiene un dimetro pequeo, por tanto el
desplazamiento del agua dentro de l se facilita, sin necesidad de usar fuerzas
exteriores que funcionen como bombas.
Las plantas vasculares tienen un sistema vascular. El agua y los minerales
suministrados por las races. El extremo de cada raz presenta varias zonas: el
9 http://www.biosci.uga.edu/almanac/bio_104/notes/apr_10.html
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pice donde se encuentra el meristemo apical radicular, responsable del
crecimiento en longitud de la misma, se halla cubierto por la caliptra que lo
protege de las partculas del suelo. A continuacin se observa una zona de
alargamiento, generada por la actividad mittica del meristemo. Se contina una
zona de los pelos absorbentes ver figura 7.
3.2.3 TEJIDOS FUNDAMENTALES
A estos corresponde el parnquima, Colnquima y esclernquima.
3.2.3.1 Parnquima Este sistema es el ms comn de todos los tejidos vegetales, y se ubica en el
interior de la planta en sitios que no estn ocupados por el sistema vascular, debajo de la epidermis en races, tallos y hojas, principalmente en la parte central de races y tallos, bordeados del tejido conductor.
Estos tejidos por capas de clulas de paredes delgadas y flexibles, estas clulas
generalmente no se dividen, pero cuando alguna planta sufre algn dao, las
clulas del parnquima se dividen y reemplazan a las clulas daadas.
En las dicotiledneas (figura 8), la corteza (entre la epidermis y el tejido vascular) y
la mdula (a dentro del sistema vascular del centro) pertenecen a este sistema
fundamental. En las monocotiledneas los haces vasculares estn dispersos.
La funcin principal del parnquima es la produccin y reserva de alimento, de agua y de aire. En las hojas se encuentra en forma de empalizada, en donde
estn los cloroplastos para realizar la fotosntesis, y como parnquima esponjoso,
con amplios espacios de aire entre sus clulas, paras permitir la circulacin de
oxigeno y del dixido de carbono.
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Se encuentran en las races, tallos y frutos, en donde las clulas presentan gran
cantidad de plastillos en donde almacenan almidn. En las races permiten la
absorcin de minerales.
En las plantas acuticas, existen unos conductos formados por tejidos que
almacenan el aire, permitiendo la flotabilidad y la transfusin de gases en el
interior de las clulas de las plantas se les llamas aernquimas.
3.2.3.2 Colnquima
Este tejido se encuentra en las partes jvenes y en crecimiento de las clulas,
generalmente en tallos herbceos por debajo de la epidermis, en los pecolos y en
las venas centrales de las hojas.
Est formado por clulas vivas un poco ms gruesas que las del parnquima, pero
carece de lignina. Por tal motivo es dar soporte sin impedir el crecimiento del
vegetal. El Colnquima es el principal tejido de sostn de las plantas herbceas
como el pasto.
3.2.3.3 Esclernquima
Este tejido se encuentra en las plantas que han cesado su crecimiento longitudinal
y esta constituido por clulas vivas o muertas de paredes muy gruesas y
endurecidas debido a la secrecin de lignina dentro de la pared original de
celulosa.
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En l se presentan dos funciones: dar soporte como el Colnquima y proteccin a
la planta. El esclerenquima es el principal tejido de sostn en las plantas leosas,
junto con el xilema acumulado.
Ejemplo de este tejido lo encontramos en las fibras de camo y el lino, en la fruta
del corozo y del durazno.
Se presentan dos clases de esclernquima:
1. Esclereidas:
Algunas provienen de clulas parenquemticas por engrosamiento de las
paredes celulares, otras proceden clulas meristemticas separadas, se
presentan en tres formas:
Clulas ptreas: de formas isodiamtricas, que pueden ser aisladas o en grupo, como sucede en algunas frutas y semillas, ejemplo en la
cscara de las nueces y en los ndulos duros de las peras.
Clulas con muchas ramificaciones: se presentan en estrellas irregulares, son frecuentes en las hojas o terminacin de las venas.
Canales huecos: Avanzan hacia a fuera a travs de paredes gruesa y se separan por medio de paredes primarias de los extremos de los
canales similares en paredes de clulas vecinas.
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Figura 8 Corte transversal de un tallo joven
2. Fibras:
Son clulas muy alargadas, de paredes gruesas de extremos puntiagudos.
Las fibras del esclerenquima son clulas muertas, son fibras muy elsticas,
pueden estirar en forma exageradas y no pierden la capacidad para volver
a su forma original, como ejemplo el camo y el lino.
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Tabla 2 cuadro resumen y comparativo de las funciones de los tejidos de las plantas
Grupos
Tejido Funcin
Tejido de
proteccin
Epidermis Proteccin: protegen a la planta contra daos fsicos, defensa de microorganismos y
ambientales, presentan en las hojas y tallos,
cutina o cerumen que les da resistencia a la
sequa, otros tienen pelillos que les sirven
para defensa de animales y conservan mejor
la toma de agua en caso de zonas xerofticas.
Tejidos de
crecimiento
Meristemos Crecimiento: Son los responsables del crecimiento de las plantas. Tienen clulas
indiferenciadas que ms tarde se
especializan, crecimiento lateral y vertical
Xilema Conduccin y sostn: Transporta agua y minerales de la raz a toda la planta y da
soporte a todo el vegetal.
Tejidos de
conduccin o
vasculares
Floema Conduccin: Conduce los alimentos o sustancias orgnicas elaboradas por las
hojas al resto de la planta.
Parnquima Produccin de alimento en las hojas a partir de