Biología Vegetal: Procesos, Tejidos y Respuestas en Plantas

Biología de las Plantas: Segunda Parte

Incorporación de Gases

La incorporación de gases se produce a través de los estomas de las hojas y las lenticelas del tallo y las raíces. A través de los estomas penetra la mayor parte del dióxido de carbono y se expulsa también el oxígeno producido. Cada estoma está formado por dos células oclusivas, con forma de riñón, que cuando se encuentran turgentes producen la apertura de este. Por el contrario, cuando dichas células se encuentran flácidas porque han perdido agua, se comprimen una sobre la otra provocando el cierre del estoma. La apertura y el cierre del estoma están regidos por mecanismos quimiosmóticos. Existen otros factores que influyen en la apertura y cierre de estomas, como la cantidad de agua en las plantas, la temperatura, la luz, los niveles de potasio, etc.

Transporte de la Savia Bruta

La savia bruta, formada por el agua y las sales minerales disueltas en ella, asciende desde las raíces hasta las hojas, pasando por el tallo, por el interior de un sistema de vasos conductores denominado xilema. La distancia que debe recorrer varía según la especie; en algunos casos (como las Secuoyas) más de 90 metros, por lo que para permitir este recorrido ascendente son necesarias presiones de empuje muy altas. Las plantas no presentan ningún órgano propulsor equivalente al corazón animal, por lo que el ascenso de la savia bruta se debe a varios fenómenos físicos relacionados entre sí. Los fenómenos físicos que intervienen en el ascenso son:

• La presión radicular: Es la presión ejercida desde abajo por la continua absorción de agua. De esta forma las raíces actúan como una bomba impelente, suficiente para desplazar agua a distancias cortas.
• La capilaridad: Es la propiedad física por la cual un líquido asciende por tubos de diámetro capilar. Teniendo en cuenta que los vasos del xilema son muy finos, la capilaridad es un factor que interviene en la ascensión de la savia bruta.

Transpiración

La transpiración es la salida de agua de la planta en forma de vapor. Se realiza principalmente a través de los estomas de las hojas. Aproximadamente un 98% del total de agua que llega a las hojas se pierde por transpiración.

Transporte de la Savia Elaborada: Translocación

El proceso por el que los nutrientes son transportados recibe el nombre de translocación. Dicho transporte se lleva a cabo en los tubos cribosos o vasos liberianos del floema. El transporte se realiza por medio de un mecanismo denominado flujo de presión. Los tubos del floema se disponen en paralelo a los del xilema a lo largo de todo su recorrido.

Tropismos y Nastias

Las respuestas de las plantas a los estímulos o variaciones del medio externo o del medio interno se traducen frecuentemente en movimientos. Estos se pueden clasificar en tropismos y nastias.

Tropismos: Se trata de movimientos de crecimiento que están provocados y dirigidos por un estímulo. Son positivos si el crecimiento es hacia el estímulo y negativos si el crecimiento es en sentido opuesto. Los tropismos producen cambios permanentes en las plantas y pueden ser de varias clases, dependiendo del estímulo que los provoque.

Los tropismos más estudiados son el fototropismo y el geotropismo, que parecen estar bajo el control de las auxinas (un tipo de hormonas vegetales). Las auxinas se fabrican en el ápice de los tallos y se difunden hacia la base promoviendo el alargamiento de las células. Cuando en un órgano se produce un crecimiento diferente en ambos lados, este se curva. Así el tallo, si recibe luz procedente de una única dirección, las auxinas del lado iluminado se difunden al lado contrario, alejándose de la luz. Esto provoca un mayor crecimiento del lado no iluminado, lo que provoca una curvatura del tallo hacia la luz (fototropismo +). En la raíz acontece lo contrario, ya que una concentración grande de auxinas en este órgano impide el alargamiento celular, por lo que, el lado iluminado crecerá más y la raíz se doblará hacia la oscuridad (fototropismo -). Las auxinas también regulan el geotropismo negativo de los tallos. Cuando colocamos una planta en posición horizontal, al cabo de cierto tiempo, se puede observar que el tallo se ha doblado y crece hacia arriba. Al colocar la planta horizontalmente, las auxinas se desplazan hacia la cara inferior, por lo que esta zona inferior del tallo crece más y, en consecuencia, el tallo se curva hacia arriba. En la raíz ocurre lo contrario, en la cara inferior (donde se acumulan las auxinas) crece menos y, por lo tanto, se curva hacia abajo.

Nastias: Son movimientos que realizan ciertos órganos del vegetal, provocados por algún agente externo. A diferencia de los tropismos, en las nastias no influye la dirección del estímulo, y la deformación no es permanente, sino transitoria. Dependiendo del tipo de estímulo, las nastias se clasifican en:

• Fotonastias: El estímulo es la luz. Produce la apertura y cierre de algunas flores, como por ejemplo, en el dondiego de día y el dondiego de noche.
• Termonastias: Las plantas son estimuladas por la temperatura. Así, algunas flores, como los tulipanes, se abren o se cierran en función de la temperatura.
• Sismonastias: Las plantas responden a estímulos táctiles y reaccionan ante un contacto más o menos leve. Este tipo de nastia constituye la reacción más parecida a la sensibilidad y al movimiento de los animales. Como ejemplos característicos podemos citar a la Mimosa pudica, cuyas hojas compuestas se contraen al menor contacto, o a las plantas carnívoras, que atrapan los insectos que se posan en sus hojas cerrándolas (Dionaea muscipola) o doblando los pelos que las recubren (Drosera).

Hormonas Vegetales o Fitohormonas

Las hormonas vegetales o fitohormonas son sustancias de composición química variada que regulan y coordinan las funciones vitales de las plantas. Se trata de moléculas de pequeño tamaño que pueden atravesar la pared celular. Tienen como función regular el crecimiento y desarrollo de la planta, la especialización de los tejidos y los ciclos de reproducción (formación, maduración y caída de los frutos; formación y caída de las hojas; floración, etc.). Se sintetizan en diversas zonas de la planta (meristemos, hojas, raíces, frutos, etc. dependiendo del tipo de hormona) y son transportadas, de célula a célula o por los vasos conductores, hasta el lugar en el que llevan a cabo su efecto (células blanco o diana), donde ejercen una acción más o menos específica. Son activas en pequeñas cantidades, por lo que se fabrican y consumen continuamente para evitar su acumulación. Por lo general, no actúan de forma aislada, sino que su efecto se ve contrarrestado o potenciado por la acción de otras hormonas, dependiendo de la concentración de cada una de ellas. Aumentan o disminuyen su concentración estacionalmente. Se clasifican según su composición química y su función específica. Las plantas no tienen órganos especializados en la síntesis de hormonas vegetales, pero cada una de ellas se produce especialmente en una zona de la planta (en la raíz, en las hojas, en los ápices de los tallos, en las semillas, etc.).

Tejidos Vegetales

1. Meristemos o Tejidos Meristemáticos

Son los encargados del crecimiento. Conservan la capacidad de dividirse y diferenciarse durante toda la vida. Se pueden diferenciar dos tipos:

• Meristemos primarios o apicales: Derivan de células embrionarias. Situados en los ápices de tallo y hojas (yemas). Responsables del crecimiento en longitud.
• Meristemos secundarios: Derivan de células adultas, que recuperan su capacidad de multiplicación. Responsables del crecimiento en grosor. Interior de tallos y raíces. Son dos: el cambium y el felógeno (ambos tienen forma de tubo, el cambium está rodeado por el felógeno).

Cambium: Aumenta el grosor del tallo y la raíz, mediante la formación de nuevos vasos conductores (xilema hacia dentro del cambium y floema hacia fuera del cambium).

Felógeno: Genera súber o corteza hacia el exterior y parénquima hacia el interior.

2. Tejidos Adultos

Se originan a partir de meristemos, han perdido su capacidad de multiplicación y diferenciación. Desempeñan diferentes funciones en la planta.

A) Protectores

Evitan el desecamiento, pero permiten el intercambio gaseoso.

• Epidermis: Recubre raíces (de menos de un año), tallos herbáceos (tienen menos de 1 año) y hojas. Formado por una capa de células vivas, que están recubiertas por cutina (en los tallos verdes y hojas, en las raíces no). El intercambio gaseoso en hojas y tallos verdes se realiza a través de los estomas. (CUTINA: SUSTANCIA IMPERMEABILIZANTE)
• Tejido suberoso o súber (corteza): Recubre tallos y raíces mayores de un año. Formado por varias capas de células con paredes celulares impregnadas de suberina, que las hace impermeables. Por lo tanto, para el intercambio de gases de las células vivas del interior del tallo la corteza presenta grietas llamadas lenticelas.

B) Parenquimáticos o Fundamentales

Forman la mayor parte de la masa de las plantas, actúan como relleno o unión de tejidos. Formados por células vivas.

• Parénquima clorofílico: En tallos nuevos y hojas. Contienen numerosos cloroplastos. Realizan la fotosíntesis.
• Parénquima de reserva: Interior de tallos y hojas. Almacenan sustancias de reserva (almidón).

C) De Sostén

Proporcionan resistencia y rigidez. Sus células están muy engrosadas.

• Colénquima: En las partes nuevas. Células vivas. Pared celular engrosada, sin lignificar.
• Esclerénquima: En las partes viejas. Células muertas, pared muy engrosada impregnada de lignina.

D) Conductores

Transportan la savia bruta y elaborada. En la parte central de tallos, raíces y hojas (nervios).

• Xilema: Transporta la savia bruta desde las raíces hasta las hojas. Formado por vasos leñosos con células muertas.
• Floema: Conduce la savia elaborada desde las hojas al resto de la planta. Formado por vasos liberianos o tubos cribosos con células vivas.

E) Secretores

Segregan sustancias que pueden ser productos de desecho o sustancias útiles para la planta.

• Canales resiníferos: Fabrican resina.
• Tubos laticíferos: Acumulan látex.
• Cavidades lisígenas: Corteza de naranja.

Tejidos Animales

1. Tejido Epitelial

Recubre la superficie del cuerpo. Sus células están íntimamente unidas. Se pueden diferenciar dos tipos de epitelios:

• Epitelio de revestimiento: Cubre y protege las superficies externas e internas (vasos sanguíneos, tubo digestivo, conductos respiratorios, excretores...). Se diferencian epitelios monoestratificados (una capa celular), como el endotelio y pluriestratificados (varias capas celulares), como la epidermis.
• Epitelio glandular o secretor: Se encarga de segregar sustancias específicas. Sus células pueden aparecer aisladas (células caliciformes del intestino) o agrupadas en glándulas.

Las glándulas pueden ser:

• Exocrinas: Vierten fuera del torrente sanguíneo. Glándulas sudoríparas, salivales, etc.
• Endocrinas: Vierten sustancias (hormonas) al torrente sanguíneo. Tiroides, etc.
• Mixtas: Tienen una parte exocrina y otra endocrina. Páncreas.

2. Tejidos Conectivos

Son los tejidos más abundantes, mantienen unidos a los demás tejidos y forman el relleno y soporte del organismo. Las células están separadas entre sí por sustancia intercelular o matriz que contiene fibras de proteínas (colágeno, elastina, reticulina, etc.) en diferentes concentraciones (lo que proporciona las características de los diferentes tejidos conectivos). Los tejidos conectivos comprenden los siguientes tipos de tejidos:

• Tejido conjuntivo: Sirve de relleno y unión entre tejidos, envuelve y refuerza al resto de tejidos, de manera que está presente en todo nuestro organismo. Existen muchas variedades (laxo, fibroso, etc.) dependiendo del tipo de fibras proteicas que contenga (colágenas, reticulares y elásticas) en la matriz. Los tendones, las finas membranas que unen a los músculos, los ligamentos, etc. son tejidos conjuntivos.
• Tejido adiposo: Formado por adipocitos. Su función es almacenar grasas como reserva energética y puede actuar como aislante térmico. Debajo de la piel y dentro de la caña de los huesos largos (médula amarilla).
• Tejido cartilaginoso: Es un tejido de soporte. Sus células son los condrocitos, que se localizan en el interior de lagunas, rodeadas de sustancia intercelular rica en fibras (abundan las de colágeno). Abunda en vías respiratorias (cartílago de laringe y tráquea), discos intervertebrales, meniscos, cartílagos de costillas, nariz y oreja, etc.
• Tejido óseo: Constituye el soporte interior del cuerpo, y protege órganos vitales (caja torácica). Sus células son los osteocitos y tienen forma estrellada. Se alojan dentro de unas lagunas óseas, rodeadas de sustancia intercelular cargada de sales minerales de calcio. Existen dos variedades:
  • Tejido óseo compacto: Es una masa densa, que abunda en la caña (diáfisis) de los huesos largos.
  • Tejido óseo esponjoso: Es menos espeso y abunda en las cabezas (epífisis) de los huesos largos y en el interior de los huesos cortos.
• Tejido hematopoyético: Es el encargado de la formación de células sanguíneas (eritrocitos, leucocitos y trombocitos). Abunda en la médula ósea roja, ganglios linfáticos, amígdalas, bazo, timo, etc.

3. Tejido Muscular

Está especializado en contraerse, permite el movimiento de diversas partes del cuerpo. Formado por células alargadas llamadas fibras musculares, que contienen gran cantidad de miofibras de actina y miosina (proteínas presentes en el citoplasma de las fibras musculares que permiten su contracción gastando ATP). Existen tres tipos de tejidos musculares:

• Tejido muscular liso: Formado por fibras musculares con un solo núcleo, no presentan bandas en el citoplasma. Abunda en las vísceras y vasos sanguíneos. Responsable de la contracción involuntaria y lenta.
• Tejido muscular estriado: Formado por fibras musculares con varios núcleos y con bandas en el citoplasma. Abunda en los músculos esqueléticos. Su contracción es voluntaria y rápida.
• Tejido muscular cardíaco: Formado por fibras musculares con un solo núcleo y con bandas en el citoplasma. Forma el músculo cardíaco o miocardio. Contracción rápida e involuntaria.

4. Tejido Nervioso

Es el encargado de recoger la información del medio externo e interno y transmitirla y procesarla, elaborando respuestas que manda a músculos y glándulas para que produzcan movimientos o secreciones. Exceptuando en los invertebrados más simples con un tejido nervioso formado solo por neuronas, en los demás animales está constituido, además por un conjunto de células muy diferentes: la glía o células gliales. Las neuronas son las unidades estructurales y funcionales del sistema nervioso, ya que se encargan de recibir, procesar y transmitir la información. Están formadas por un cuerpo celular (en el que encontramos el núcleo) con dos tipos de prolongaciones: dendritas (cortas y numerosas) y un único axón (largo y ramificado en su extremo). Los axones se agrupan formando las fibras nerviosas, que se agrupan constituyendo los nervios. Las células de la glía acompañan a las neuronas y sirven para asegurar su nutrición, su defensa y su aislamiento eléctrico. Existen varios tipos, dependiendo de su aspecto y función (astrocitos, células de Schwann, oligodendrocitos, células de microglía).