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TEMA 15: EL REINO VEGETAL
1. LA NUTRICIÓN VEGETAL
Para construir, renovar sus estructuras y realizar todos los procesos
vitales, los seres vivos necesitan materia y energía.
Se denomina nutrición al conjunto de procesos implicados precisamente en
el intercambio de materia y energía de un ser vivo con el medio que le rodea.
Los vegetales son seres vivos de nutrición autótrofa y fotosintética. Se
denominan autótrofos porque son capaces de transformar en materia
orgánica la materia inorgánica del medio y fotosintéticos porque para ello
obtienen la energía de la luz solar.
Los procesos implicados en la nutrición son:
 La absorción de los nutrientes
 El intercambio de gases (oxígeno y dióxido de carbono)
 El transporte de nutrientes por todo el organismo,
 El catabolismo (degradación de las moléculas en otras más
sencillas con obtención de energía)
 La excreción de sustancias tóxicas producidas durante el
metabolismo celular
1.1 LA CAPTACIÓN DE NUTRIENTES EN VEGETALES, SU
TRANSPORTE:
La incorporación de nutrientes en los vegetales se realiza de forma
diferente según estudiemos un vegetal de organización talofítica o
cormofítica.
Los de organización talofítica toman los nutrientes directamente del medio
a través de la membrana de sus células, por lo que no tienen, ni necesitan
órganos de absorción y de transporte
Los de organización cormofítica sí presentan estructuras especialmente
adaptadas para la absorción y el transporte en el medio terrestre. Estas
estructuras son:


Raíz: subterránea (normalmente) a través de la cual obtienen agua y
sales disueltas.
Tallo: Estructura por la cual transportan el agua y las sales minerales
desde la raíz a la hoja, y los productos de la fotosíntesis desde la
hoja a la raíz y al resto del vegetal.
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
Hojas: Es el lugar donde los compuestos inorgánicos se transforman
en orgánicos. Esta función la realizan transformando la energía de la
luz en energía química de enlace.
En el interior de estas estructuras se localiza el sistema vascular. Esta
formado por vasos conductores, que forman el xilema y el floema y
transportan sustancias necesarias para la nutrición.
La incorporación del agua y las sales minerales se realiza por las raíces, a
través
de
los
pelos
radicales. Estas
estructuras aumentan
considerablemente la superficie de contacto de la raíz con el suelo. Son
evaginaciones
de
la
epidermis.
El agua penetra en la raíz por ósmosis. Este fenómemo se produce porque en
el interior de la raíz existe más concentración de solutos que en el exterior.
El
agua
llega
así
circulando
hasta
los
conductos
leñosos.
Las sales minerales requieren energía para penetrar en la raíz, por lo tanto
su transporte es activo. Se realiza en contra de gradiente de concentración.
Existen unas proteínas en la propia membrana que permiten el paso de sales
que se absorben en forma de iones.
El conjunto de agua y sales minerales que han llegado hasta el xilema se
denomina savia bruta. Esta savia es transportada por los vasos leñosos
hasta las hojas, donde se utiliza en la fotosíntesis.
Durante la fotosíntesis, la savia bruta, transportada por el xilema hasta las
hojas, se transforma en savia elaborada. Es ésta una solución formada por
azúcares, aminoácidos y otras sustancias ricas en nitrógeno.
Esta savia se transporta por el floema que está formado por células
alargadas, dispuestas en fila con los tabiques perforados formando unos
tubos, llamados tubos cribosos. La savia lleva una dirección ascendente y
descendente, desde las zonas de producción (hojas) hasta las de consumo
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(sumideros), que pueden ser cualquier parte del vegetal: tejidos de reserva,
frutos, semillas, meristemos apicales, etc.
La nutrición autótrofa, propia de los vegetales, requiere la captación de luz
procedente del sol. Para ello existen unas estructuras especializadas, las
hojas, que presentan amplias superficies para que la captación de esta
energía sea eficaz.
1.2 LA IMPORTANCIA DE LA FOTOSÍNTESIS
La fotosíntesis se realiza en los cloroplastos, donde se encuentran los
pigmentos capaces de captar y absorber la energía luminosa procedente del
sol. Estos pigmentos son: clorofila (verde), xantofila (amarillo) y
carotenoides (anaranjados). Se trata de uno de los procesos anabólicos más
importantes de la naturaleza, ya que la materia orgánica sintetizada en su
transcurso permite la realización del mismo. En él:



Se transforma la energía luminosa en química: que es usada por todos
los seres vivos. Los vegetales son el primer y único eslabón productor
de la cadena trófica. Fase luminosa.
Se transforma materia inorgánica en orgánica: a partir de la fuente
de carbono del dióxido de carbono del aire y utilizando la energía
captada en la fase anterior. Fase oscura.
El oxígeno se libera como producto residual y lo usan la mayor parte
de los organismos para la respiración celular.
Existen factores ambientales que condicionan el rendimiento e intensidad
de la fotosíntesis. Esto es muy importante desde el punto de vista biológico,
puesto que lo que llamamos rendimiento fotosintético es lo mismo que
cantidad
de
materia
orgánica
producida.
Los principales condicionantes de la fotosíntesis son: la concentración de
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dióxido de carbono, la concentración de oxígeno, la intensidad luminosa, el
tiempo de iluminación o también llamado fotoperiodo, la humedad y la
temperatura.
*La actividad fotosintética crece al aumentar la cantidad de CO2, hasta
llegar a un límite a partir del cual el rendimiento se estabiliza. Para ello la
intensidad luminosa debe ser constante y elevada.
Cuanto mayor es la cantidad de oxígeno del ambiente, menor es la cantidad
de dióxido de carbono fijado en forma de moléculas orgánicas. La presencia
de oxígeno disminuye la cantidad de una enzima imprescindible para fijar el
CO2.
1.3 EL INTERCAMBIO DE GASES
Las plantas necesitan oxígeno atmosférico para respirar, para realizar su
metabolismo respiratorio. También necesitan dióxido de carbono para
realizar la fotosíntesis, tomando de esa fuente el carbono necesario para
construir sus propias moléculas orgánicas. Para permitir la entrada y salida
de estos gases la planta presenta una serie de estructuras muy
especializadas:



Los estomas: son la vía más importante de entrada de gases en la
planta. Una vez que han entrado estos gases se disuelven en agua y se
transportan hacia cualquier parte del vegetal por el floema.
Los pelos radicales: por ellos entran los gases disueltos en agua que
se absorbe del suelo.
Las lenticelas: son las aberturas de las paredes de los tallos leñosos.
1.3.1 ¿Cómo se abren y cierran los estomas?
Los estomas se abren o se cierran en función de la urgencia de las células
oclusivas que lo forman. Si se hinchan porque reciben agua de las células
adyacentes el estoma se abre, al combarse sus paredes celulares, con lo que
los gases entran o salen por el ostiolo. Si, por el contrario, las células
adyacentes absorben el agua de las oclusivas y éstas, en definitiva, pierden
agua se vuelven flácidas y el estoma se cierra, no permitiendo ni la salida ni
la entrada de gases.
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1.4 RELACIÓN ENTRE FOTOSÍNTESIS Y RESPIRACIÓN CELULAR
Los vegetales son organismos autótrofos, por lo tanto utilizan la energía
luminosa para la formación de materia orgánica a partir de inorgánica
(fotosíntesis). Para el resto de las actividades del vegetal (crecimiento,
floración, fructificación, etc.) necesitan energía química procedente de la
respiración celular (igual que los animales). Esta materia orgánica de la que
hablamos, está compuesta fundamentalmente de azúcares procedentes de la
fotosíntesis.
La respiración celular es independiente a la presencia o no de luz. En ella se
consume oxígeno, durante las 24 horas del día, al contrario de lo que sucede
en la fotosíntesis, en la que el oxígeno se desprende en la fase luminosa, es
decir, durante el día.


En la fotosíntesis se fija dióxido de carbono y se desprende oxígeno.
En la respiración se consume oxígeno y se desprende dióxido de
carbono, liberándose energía.
1.5 LA EXCRECIÓN EN VEGETALES
En los vegetales no existe una excreción propiamente dicha. No tienen, por
lo tanto, estructuras especializadas para realizar esta función.
Como su tasa metabólica es menor que la de los animales, la cantidad de
sustancias de desecho es muy baja. Además, algunos de estos productos son
reutilizados en procesos anabólicos: concretamente el agua y el dióxido de
carbono se pueden emplear para realizar la fotosíntesis. Los pocos desechos
producidos no siempre salen al exterior. Se pueden acumular en vacuolas o
espacios intercelulares.
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Las sustancias de desecho pueden ser gaseosas, sólidas o líquidas:



sólidas: pueden ser cristales de oxalato cálcico.
líquidas: aceites esenciales (menta, lavanda, eucaliptus) , resinas,
látex (caucho), etc.
gaseosas: dióxido de carbono y etileno (gas de los frutos maduros).
2.- LA COORDINACIÓN VEGETAL. HORMONAS Y MOVIMIENTOS:
2.1 LOS MOVIMIENTOS VEGETALES
Las plantas son capaces de percibir los cambios ambientales que actúan
como estímulos externos y reaccionar frente a ellos. Como la movilidad de la
planta es muy reducida, la respuesta ante estos estímulos no origina
desplazamiento, sino un tipo u otro de movimiento.
Estas respuestas pueden ser:
-
-
Tropismos: movimientos de crecimiento del vegetal en los que varía la
orientación de la planta. Pueden ser negativos: cuando la planta se
aleja del estímulo y positivos si ésta se acerca al estímulo. Los
principales son fototropismo: movimientos hacia o en contra de la luz
y geotropismo: movimientos en contra o hacia el suelo.
Nastias: movimientos pasajeros de determinadas zonas del vegetal.
Fotonastias: hacia o en contra de la luz; sismonastias: estímulos
ligados al contacto del vegetal con algo o a su sacudida.
2.2 LAS HORMONAS EN VEGETALES
Las hormonas vegetales se denominan fitohormonas y se producen en las
células de secreción que no forman glándulas. Controlan el crecimiento y
desarrollo del vegetal. Existen hormonas:
-
-
Auxinas: Activan los procesos de crecimiento, floración, yemas
apicales, crecimiento celular en los meristemos, formación de raíces
en los esquejes
Giberalinas: Hacen germinar las semillas e inducen a la formación de
flores y frutos
Citoquininas: Retardan la caída de la hoja y el envejecimiento e
inducen a la diferenciación celular y formación de nuevos tejidos
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-
-
Ácido abscísico: Provocan el cierre de los estomas cuando hay sequía
o inhibe el crecimiento del vegetal en momentos de crisis,
produciendo una especie de letargo
Etileno: Facilitan la maduración de los frutos y la degradación de la
clorofila, haciendo caer las hojas
Las auxinas y giberelinas se encuentran y fabrican en los meristemos
apicales y de ahí van a las zonas de ramificación y a todos los órganos del
vegetal. Las citoquininas se sintetizan en el ápice de las raíces y circulan por
el xilema hasta el tallo. El ácido abscísico se sintetiza en las hojas y
discurre por el floema hasta los meristemos apicales. Se le denomina
hormona del estrés porque somete a cambios a los tejidos que se
encuentran en condiciones ambientales extremas. El etileno es un gas que
fabrican todos los tejidos de las espermafitas..
3.- LA REPRODUCCIÓN SEXUAL Y ASEXUAL. LOS CICLOS
BIOLÓGICOS EN VEGETALES:
3.1 LA REPRODUCCIÓN ASEXUAL EN VEGETALES
En la reproducción asexual no intervienen gametos. De un solo individuo se
separa una unidad reproductora, constituida por una célula o grupo de
células, que dan lugar, tras su desarrollo, a un duplicado del progenitor. A
partir de un solo individuo se pueden formar gran cantidad de
descendientes que son idénticos entre sí e idénticos a su progenitor. No
existen combinaciones genéticas porque no existe mezcla ni unión de
gametos.
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En vegetales las modalidades más frecuentes de reproducción asexual son:
Regeneración: a partir de un pequeño fragmento del vegetal se puede
reproducir un vegetal completo. A partir de raíces, tallos o yemas se puede
reproducir la planta completa (esquejes, un trozo de patata con ojos, un
bulbo (ajo...), un estolón…).
Escisión o fragmentación: a partir de la rotura espontánea del organismo
progenitor en dos o más fragmentos. Cada uno de ellos da lugar a un
individuo completo (algas filamentosas).
Esporulación: divisiones sucesivas del núcleo de una célula materna. Luego el
núcleo se rodea de una pequeña porción de citoplasma y se aísla por una
membrana dentro de la célula madre. Finalmente se liberan las células hijas,
llamadas esporas, al romperse la membrana de la célula madre. Este proceso
se da en todos los vegetales en algún momento de su ciclo vital.
3.2 REPRODUCCIÓN SEXUAL
La mayoría de los vegetales, al igual que el resto de los seres pluricelulares,
se reproducen de forma sexual. También existen muchos que alternan
ambas formas de reproducción a lo largo de su ciclo de vida.
En la reproducción sexual, los descendientes tienen características
diferentes a los progenitores gracias a:

La formación de los gametos: células especializadas que son el
vehículo de transporte de la información genética. Son haploides
porque se forman a partir de una división reduccional: la meiosis.
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

La formación del cigoto: cuando se unen los gametos y se funden sus
núcleos se genera una célula diploide de nuevo, con características de
los dos progenitores.
El desarrollo del cigoto: que se divide por mitosis sucesivas, con las
nuevas instrucciones genéticas del nuevo núcleo.
Los gametos que intervienen en una fecundación pueden ser iguales
(isogamia) o diferentes (anisogamia). En los vegetales lo frecuente es la
anisogamia. Existe un gameto llamado femenino y uno llamado masculino. El
femenino es grande e inmóvil y el masculino pequeño y móvil. El femenino se
llama óosfera y el masculino anterozoide (espermatozoide en animales).
Estos gametos se forman en gametangios.
Las especies vegetales, al igual que las animales, pueden ser:


unisexuales o dioicas (existen dos tipos de individuos diferentes,
cada uno de sexo diferente)
monoicas o hermafroditas (el mismo individuo tiene los dos sexos y
produce los dos tipos de gametos). En este último caso, no se suele
dar la autofecundación y los órganos suelen madurar en momentos
diferentes. Lo más frecuente es la fecundación cruzada. En ella los
dos individuos hermafroditas se fecundan mutuamente.
3.3 LOS CICLOS BIOLÓGICOS
Según el momento en el que se produce la meiosis (división reduccional de
cromosomas) se distinguen tres tipos de ciclos biológicos:
3.3.1 Ciclo haplonte:
Presente en algas unicelulares. Estos organismos presentan dotación
cromosómica haploide. La meiosis se produce inmediatamente después de la
fecundación.
3.3.2 Ciclo diplonte:
Presente en algas pluricelulares. Propia de organismos diploides. La meiosis
se produce al formarse los gametos. El cigoto es diploide y el adulto
también.
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3.3.3 Ciclo diplohaplonte:
Presente en vegetales, musgos, helechos y plantas con semillas. Presentan
ciclo con alternancia de fases o generaciones. Existen individuos haploides y
otros diploides. La meiosis se produce al formarse las esporas. La fase
diploide es la esporofítica, un tipo de individuo produce por meiosis esporas.
Estas esporas dan lugar a un adulto haploide llamado gametofito, en el que
se forman los gametos haploides. Tras la fecundación se produce un cigoto
diploide que origina una nueva fase esporofítica.
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3.3.4 La evolución del ciclo biológico en las plantas:
El reino de las plantas incluye además de los espermatófitos (plantas con
semilla) y consideradas las más evolucionadas, los helechos (pteridófitas) y
los musgos (briófitas), plantas de características más primitivas.
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La evolución de las plantas guarda una estrecha relación con la evolución de
sus ciclos biológicos diplohaplontes. En estos ciclos se observa una continua
y progresiva disminución y regresión de las fases gametofíticas haploides
(que es domimante en musgos) y que prácticamente llegan a desaparecer en
las espermatofitas en beneficio de la fase diploide. La dotación
cromosómica diploide aumenta la estabilidad genética de los individuos
porque cada carácter tendrá dos genes que lo guarden. La evolución ha
seleccionado la fase diploide cada vez más larga y de mayor importancia.
3.4 LA REPRODUCCIÓN EN LAS ESPERMAFITAS
Las plantas con semilla o espermafitas presentan órganos reproductores
que se localizan en una parte concreta de la planta, en la flor. Es en ella
donde después de la fecundación se produce la semilla. Esta estructura
diploide ha sido la responsable del gran éxito evolutivo de los vegetales que
la poseen: espermatófitos.
3.4.1 Angiospermas
La estructura de reproducción de estos vegetales espermatófitos
verdaderos es la flor. Está formada por un conjunto de hojas muy
modificadas y agrupadas en capas concéntricas llamadas verticilos florales.
Partes de una Flor: Una flor puede tener, si es completa, los siguientes
verticilos florales:



Pedúnculo floral: une la flor al tallo. En el extremo se ensancha dando
el receptáculo donde se insertan las piezas de la flor y los nectarios
(glándulas que producen néctar).
Periantio: que es la envoltura de la flor. Formado por los sépalos (que
forman el cáliz) y los pétalos (que forman la corola). Esta última sirve
para atraer a los insectos y facilitar la polinización.
Órganos sexuales: protegidos por el periantio. Presenta
o
los órganos sexuales masculinos o estambres (formados por el
filamento y la antera) y cuyo conjunto forma el androceo
o
los órganos sexuales femeninos o carpelos (formados por el
ovario, el estilo y el estigma) y cuyo conjunto forma el gineceo
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Fecundación: Para que se produzca se deben unir los granos de polen
fabricados en las anteras de los estambres con los óvulos u oosferas
contenidos en los ovarios de los carpelos femeninos. El grano de polen
contiene dos núcleos espermáticos. Este grano de polen llegará al estigma
del carpelo y atravesará el estilo hasta llegar al óvulo.
Polinización:
Según la procedencia del polen podrá darse:
-
Autopolinización: El polen y el óvulo proceden de la misma planta. No
es frecuente
Polinización cruzada: El polen y el óvulo están en distinto pie de
planta
Tipo de Polinización:
Depende de cómo llega el grano de polen hasta el estigma de la parte
femenina de la planta y de las características del propio grano de polen.
Pueden ser:
-
Anemófila: por el aire
Entomófila: por los insectos
Desarrollo Embrionario: Tras la fecundación aparece una semilla que
encierra en su interior al embrión.
En angiospermas, queda encerrada en su fruto que se produce por la
transformación del ovario del carpelo. Al germinar de la semilla saldrá un
pequeño vegetal con un eje verde del que podrán salir una
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(monocotiledóneas) o dos (dicotiledóneas) hojitas verdes (cotiledones) que
empiezan a realizar la fotosíntesis.
3.4.2. Gimnospermas
Son plantas superiores, con flores primitivas leñosas o carnosas sin ovario
que proteja el óvulo. El óvulo aparece desnudo sobre una escama o bráctea y
el conjunto de brácteas dispuestas de forma generalmente helicoidal sobre
un eje forma una inflorescencia que popularmente llamamos piña.
Su polinización es anemófila, el grano de polen posee sacos llenos de aire
que facilitan su dispersión por el viento y tras la polinización se forma una
semilla (piñón) que queda sobre la bráctea hasta que la piña madura abre
todas ellas y deja salir los piñones que caen al suelo dando lugar a un nuevo
individuo.
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