u2 fisiología de plantas y animales

Universidad Abierta y a Distancia de México 0

U2 Fisiología de plantas y animales

Fisiología vegetal

Fisiología de plantas y animales

Fisiología vegetal U2

Programa de la asignatura:



Fisiología vegetal

Índice

Presentación de la unidad ......................................................................................................... 2

Propósitos .................................................................................................................................. 2

Competencia específica ............................................................................................................ 3

2.1. Importancia de la fisiología vegetal .................................................................................... 3

2.1.1. Introducción a la Anatomía vegetal ................................................................................. 4

2.1.2. Introducción a la histología vegetal ............................................................................... 10

2.2. Importancia del Agua ....................................................................................................... 13

2.2.1. Potencial hídrico ............................................................................................................ 14

2.2.2. Potencial de presión ...................................................................................................... 15

2.2.3. Potencial osmótico ........................................................................................................ 16

2.3. Movimiento del agua ........................................................................................................ 16

2.3.1. Absorción Pasiva ........................................................................................................... 17

2.3.2. Absorción activa ............................................................................................................ 18

2.3.3. Movimiento Radial del Agua ......................................................................................... 19

2.3.4. Transpiración ................................................................................................................. 20

Actividades .............................................................................................................................. 21

Autorreflexiones....................................................................................................................... 21

Cierre de unidad ...................................................................................................................... 22

Para saber más ....................................................................................................................... 22

Fuentes de consulta ................................................................................................................ 23



Fisiología vegetal

Presentación de la unidad

Resulta interesante reflexionar sobre el hecho de que las plantas, organismos inmóviles y

con tan pocas necesidades como podrían ser la luz solar, CO2 y agua puedan ser

capaces de llevar a cabo procesos bioquímicos tan complejos como los de un mamífero,

este hecho se torna más relevante cuando tomamos en cuenta la utilidad que los

productos de la fisiología vegetal, como sus metabolitos, tienen para el desarrollo y

progreso de la vida del ser humano y sobre todo, del papel ecológico que juegan.

Con el avance de la Biotecnología en industrias como la alimenticia, farmacéutica,

maderera, entre otras, se han descubierto formas de aprovechar mejor los productos

vegetales, desde sus órganos, como flores, hojas, frutos y maderas hasta sus metabolitos

como los alcaloides, flavonoides y vitaminas e incluso sus genes para incluirlos en los

genomas de otras especias vegetales modificándolas genéticamente, de ahí la

importancia de abordar el estudio de la fisiología vegetal.

Propósitos

En esta unidad se pretende proveer las bases que te permitan entender la anatomía y

fisiología de las plantas para que posteriormente seas capaz de analizar sus procesos

fisiológicos y sus productos, para que puedas identificar su utilidad dentro del campo de la

biotecnología en el que te desempeñes y proponer nuevas alternativas para su uso.



Fisiología vegetal

Competencia específica

Describir las generalidades anatómicas e histológicas de los vegetales a

través del estudio de ejemplares característicos para comprender su

funcionamiento e identificar su relación con los procesos fisiológicos

vegetales.

2.1. Importancia de la fisiología vegetal

La fisiología vegetal tiene su importancia debido al impacto que tiene tanto a nivel

ecológico como a nivel del desarrollo humano, conocer sus bases permite al biotecnólogo

enriquecer sus conocimientos y su criterio para abordar los procesos vegetales.

Las plantas se encuentran dentro de los organismos más antiguos del planeta y han

sufrido un proceso evolutivo muy interesante que inició con la aparición de las algas, en

las que su sistema vascular y sus órganos eran muy simples y rudimentarios siendo

formados más por agregados celulares que por tejidos bien definidos y diferenciados, por

ejemplo, tejidos vasculares especializados en la conducción de sabias, a esas plantas

antiguas se les conoce como briofitas, que son plantas no vasculares, la evolución

favoreció el desarrollo de un sistema vascular que le permitió a las plantas en primer

lugar, aumentar su tamaño, hacer más eficiente su metabolismo, sin embargo, estas

importantes ventajas evolutivas no tuvieron tanto impacto en el desarrollo de las plantas

como la aparición de la semilla, esta estructura, además de salvaguardar su material

genético, le permitió incrementar su hábitat y mejorar increíblemente su supervivencia. En

conjunto, el sistema vascular y la semilla, son las estructuras responsables del increíble

éxito adaptativo que han desarrollado las plantas.



Fisiología vegetal

2.1.1. Introducción a la Anatomía vegetal

Las plantas vasculares, evolutivamente se dividen en dos grupos, las primeras en

aparecer fueron las gimnospermas; que son plantas vasculares con semilla desnuda, es

decir, que no está encerrada en un ovario (esta estructura anatómica se detallará más

adelante, pero para entender el criterio de clasificación, el ovario es el fruto, las semillas

de las gimnospermas no están dentro de un fruto como la semilla de durazno o manzana

o cualquier otra fruta) sus semillas están encerradas en un cono o estróbilo, tú conoces

muy bien los estróbilos, son las piñitas de pino (o de cualquier conífera) que recoges en

los bosques cuando vas de día de campo.

Recordarás que el estróbilo no se parece en nada a un fruto, sin embargo, es la estructura

de resguardo de las semillas, el grupo más representativo de las gimnospermas son las

coníferas (Solomon, 2008).

Posteriores a las gimnospermas se originaron las angiospermas, plantas vasculares que

forman flores para su reproducción sexual y generan semillas envueltas en un fruto

(ovario) (Audesirk, 2008).

A: Semilla de pino, esta tiene un ala que le ayuda d dispersarse mas lejos a través del viento y se puede apreciar la cubierta seminal con contiene al embrión que dará origen a un nuevo pino.

http://www.biologia.edu.ar/botanica/animaciones/ciclos/pino/paginaspino/semilla.html

Cono masculino de pino, contiene el polen que es liberado para fecundar el ovario del pino.

http://www.cobach-elr.com/academias/quimicas/biologia/biologia/curtis/libro/c30g.htm

Cono femenino de pino, dentro del cono se albergan las semillas que son liberadas tras la fecundación.

http://www.cobach-elr.com/academias/quimicas/biologia/biologia/curtis/libro/c30g.htm



Fisiología vegetal

La anatomía vegetal divide al cuerpo de una planta en dos, el sistema radical formado

por raíces y el sistema aéreo conformado por tallo, hojas (gimnospermas) además de

flores y frutos (angiospermas)

Raíz

Las raíces conforman un sistema de anclaje que mantiene a la planta adherida al suelo,

esto es importante porque un anclaje firme es vital para que pueda sobrevivir y la planta

pueda mantener su tronco erecto y de esta manera poder hacer más eficiente la captación

de luz para hacer la fotosíntesis, además de absorber minerales y agua y también servir

como medio de transporte de materiales nutritivos y de desecho a través de toda la

planta.

El tejido primario de la raíz puede dividirse en: epidermis, córtex, endodermis, floema y

xilema, que se desarrollan a partir del meristemo apical de la raíz. Estos se desarrollan

gracias a la presencia de meristemos, que son zonas perfectamente definidas que se

encuentran en las puntas o ápices de las estructuras vegetales, las células que componen

a los meristemos son las responsables de que las plantas crezcan en longitud, cuando las

células meristemáticas se dividen en dos, una célula pasa a formar parte del cuerpo de la

planta (hojas, tallos, raíces, etc.) y la otra sigue formando parte del meristemo (Campbell,

2007).

Figura 1. Estructura de una flor de angiosperma, tras la fecundación del óvulo, el

ovario sufre una transformación para convertirse en un fruto, que es la estructura de

dispersión de semillas.

Tomado de: http://www.aplicaciones.info/naturales/naturi08.htm



Fisiología vegetal

El transporte de solutos en la raíz se da de la siguiente forma; el agua y los minerales en

solución se transportan de una célula a otra a través de una serie de poros presente en

las paredes celulares que las mantienen interconectadas en apoplasto (Fig. 4, Vía B) o

por medio de la interconección entre los citoplasmas de las células mediante

plasmodesmos (uniones a modo de canal que mantienen interconectadas a vasias

células) en simplasto (Fig. 4, vía A).

Cuando el agua ha llegado a la endodermis continúa su camino junto con los minerales

hacia el centro de la raíz solo si pasan a través de la membrana plasmática para ingresar

al citoplasma de una célula de la endodermis ya que la banda de Caspary impide el paso

de agua y electrolitos a través de las paredes celulares de las células de la endodermis

(García, 2006) (Fig 4).

Figura 2. Estructura básica de una raíz. (Curtis, 2007)



Fisiología vegetal

Tallo

Los tallos, tienen por finalidad comunicar a las raíces y las hojas de una planta, estos

desempeñan tres funciones primordiales en las plantas; 1) dar sostén a las hojas y

estructuras reproductivas, esto contribuye a que la fotosíntesis y la polinización sean más

eficientes. 2) contribuir al transporte interno mediante el xilema y el floema Y 3)

mantener el crecimiento vegetal produciendo nuevo tejido vivo como yemas, que darán

origen a nuevos tallos, con hojas y estructuras reproductivas nuevas.

Figura 3. Vías de absorción de agua y nutrientes (Curtis, 2007)



Fisiología vegetal

Una planta, sin importar si es un árbol o una herbácea, puede no reproducirse, incluso

podría no crecer (recuerda los árboles bonzai) ya que la ausencia de estos procesos no

comprometen su vida de la planta, sin embargo, el mantener el sistema vascular en

condiciones óptimas de funcionamiento si resulta vital, ya que sin este, la planta

inhevitablemente muere, y esa es la tarea de los tallos, proporcionar una estructura que

mantenga permeables, erectos y seguros a los componentes del sistema vascular (fig. 4)

En la figura se puede apreciar la distribución del xilema y floema ordenado en ases,

también se puede apreciar la presencia de cambium, estructura responsable del

crecimiento de las plantas íntimamente relacionado con el sistema vascular, en este

ejemplo se pueden comparar cortes de tallo leñoso (como el de un árbol) y un tallo

herbáceo (arbustos, plantas pequeñas) sin importar la distribución, que está

estrechamente relaciona con la especia, el sistema vascular siempre se encuentra

rodeado por tejido protector que lo mantiene erguido y permeable para funcionar

óptimamente, este tejido es el tallo (Sólomon, 2008).

Figura 4. Estructura interna del tallo, de briofitas

Tomado de: http://www.naturaleza-asombrosa.info/2010/11/el-asombroso-y-

magico-secreto-del-tallo.html



Fisiología vegetal

Hojas

Las hojas son los órganos fotosintéticos de las plantas, son celdas solares encargadas

de captar la mayor cantidad de luz solar posible y transformara el azúcar y CO2 en un

proceso conocido como fotosíntesis realizada en los cloroplastos de las células

vegetales mediante la clorofila, una sustancia vegetal capaz de reaccionar con la luz del

sol que es energía luminosa y transformarla en energía química almacenada en los

enlaces moleculares del azúcar de las frutas.

Si bien la fotosíntesis es un proceso vital, no es el único que se realiza en las hojas, en

ellas ocurren también importantes procesos de transporte donde existe un tráfico al

interior y exterior de las hojas a través de dos estructuras; los haces vasculares y los

estomas. Sustancias como el agua y minerales disueltos se transportan hacia las hojas,

mientras que los productos de la fotosíntesis se transportan fuera de ellas, hacia el

cuerpo de la planta mediante los haces vasculares que se dirigen a través de los tallos

hacia las raíces (Solomon, 2008) (Fig. 6).

Figura 5. Anatomía de una hoja de angiosperma. (Curtis, 2007)



Fisiología vegetal

La cara de la hoja que da hacia el sol, se denomina haz, mientras que la opuesta es el

envés, ambas caras están formadas por una lámina de células impermeables denominada

cutícula, en el haz se encuentra la cutícula superior, mientras que en el envés, la inferior.

Entre ambas caras se encuentran las células del mesófilo compuesto por el parénquima

en empalizada y el parénquima esponjoso, el primero está constituido por una serie de

células ordenadas unas sobre otra formando una empalizada, estás células son altamente

fotosintéticas, las células del parénquima esponjoso se encuentran menos ordenadas y

con grandes espacios entre ellas por donde circulan algunos gases, este tejido también es

fotosintético, pero en menor grado que el parénquima en empalizada.

En las hojas también está presente el sistema vascular, xilema y floema cuya función es

el transporte de savia. Existen unas estructuras conocidas como estomas, básicamente

son poros, como los de nuestra piel por lo que se da el intercambio gaseoso, en este

proceso el CO2 presente en la atmósfera ingresa al interior de la hoja, mientras que el

oxígeno y vapor de agua salen de esta hacia la atmósfera (Curtis, 2007) (fig 7).

2.1.2. Introducción a la histología vegetal

El tejido fundamental de las plantas está dividido en tres grandes grupos:

Parénquima: Formado por células vivas de pared celular delgada, este tejido está

involucrado en la fotosíntesis, secreción y almacenamiento de nutrientes.

Colénquima: formado por células vivas de pared celular moderadamente gruesa cuya

función principal es el sostén.

Esclerénquima: Formado por células muertas de pared celular muy gruesa, su función

principal es brindar resistencia y sostén al tejido vegetal.

Es la ciencia que estudia a los tejidos vegetales, cada estructura anatómica

vegetal, raíces, tallos, hojas etc. Tienen tejidos muy particulares en forma y

función. Estas particularidades se abordarán a continuación.

Histología vegetal



Fisiología vegetal

Tallo Hoja Raíz

El tejido fundamental cumple la misma función en la raíz, tallo y hojas, la principal

diferencia radica en la distribución de los mismos, esta distribución está determinada por

la actividad metabólica que desempeña la estructura vegetal como sostén (tallo)

metabolismo (hojas) y absorción (raíz).

http://biomic2010.blogspot.mx/2011/02/aqui-observamos-en-longitud-un-tallo.html

http://biosecc01.blogspot.mx/2009/08/presentacion-de-parenquima-y-colenquima.html

http://lamenteaficionada.wordpress.com/

Tabla 1. Distribución del tejido fundamental en las

estructuras vegetales












Fisiología vegetal

Mientras que el sistema vascular o circulatorio de las plantas se divide en dos:

Tejido Descripción Estructura fundamental

Xilema Tejido vascular

encargado del

transporte de sabia

bruta desde la raíz

hacia los tallos y

hojas, la sabia bruta

se compone de agua y

minerales recién

absorbidos. El

elemento principal del

xilema es la traqueida

http://www.cobach-elr.com/academias/quimicas/biologia/biologia/curtis/libro/c36e.htm

(glúcido = azúcar)

http://biogeodemagallanes.wikispaces.com/2.1.09+Transporte+de+la+savia+elaborada

Floema Tejido vascular

encargado de

transportar sabia

elaborada desde los

tejidos fotosintéticos

hacia la raíz, la sabia

elaborada se compone

de agua, azúcares y

metabolitos

producidos en las

hojas. El elemento

principal del floema es

el tubo criboso

http://www.injec-thor.com/metodo.html

Tabla 2. Sistema vascular o circulatorio de las plantas












Fisiología vegetal

El xilema y el floema son componentes presentes en todas las estructuras vegetales,

desde la raíz hasta los frutos, haciendo una analogía; el ximela sería equivalente a

nuestro sistema arterial que lleva sangre oxigenada a todo el cuerpo, mientras que el

floema es análogo al sistema venoso, que recoge la sangre con CO2 y metabolitos, como

puedes ver, las plantas también cuentan con un sistema circulatorio muy elaborado, vital

para mantener óptimas todas sus funciones, de tal suerte que de haber algún daño u

obstrucción, implicaría daño serio a las estructuras vegetales afectadas, o en su defecto,

la muerte del vegetal (Starr, 2008).

Para el caso de la raíz, la madera y la corteza forman los tejidos secundarios de la raíz,

estos crecen a partir de los meristemos laterales, responsables del crecimiento diametral

de las plantas.

La raíz está recubierta por una capa unicelular denominada epidermis, que es un tejido

de protección, las células de la epidermis tienen ramificaciones conocidas como pelos

radiculares, que son los encargados del proceso de absorción de agua.

El córtex es tejido parenquimatoso y forma casi todo el tejido radicular, su función

principal es el almacenamiento principalmente de almidón, la capa interna del córtex es la

endodermis que regula el flujo de minerales en el xilema y en la parte central de la raíz,

las células de la endodermis forman una estructura llamada banda de Caspary que es un

cinturón celular impermeable que impide el paso libre de agua y minerales por difusión

para regular su flujo.

En la parte central de la raíz se ubica la estela o cilindro vascular, su capa más externa

es el periciclo que da origen a las raíces laterales o ramificantes, el xilema se ubica en la

parte más interna de la estela y el floema se ubica entre los haces del xilema formado

parches.

El procambium es un meristemo especial que da origen al sistema vascular compuesto

por xilema y floema, la caliptra es una zona de protección, es una cubierta que protege a

la zona meristemática del daño mecánico que pudiera sufrir la raíz conforme crece y se

abre camino a través del suelo (Taíz, 2006).

2.2. Importancia del Agua

El agua es el componente mayoritario de todos los seres vivos, esto se debe a sus

propiedades moleculares, es una molécula polar (la molécula tiene un polo positivo y uno

negativo que le permiten interactuar con una amplia gama de elementos), otras

propiedades destacables, sus altos puntos de vaporización y de fusión y su alta tensión

superficial, y su capacidad de formar puentes de hidrógeno, estas dos últimas cualidades

están estrechamente implicadas en los mecanismos de transporte de las plantas



Fisiología vegetal

El agua es un compuesto que por sus propiedades físicas y químicas se encuentra

estrechamente relacionada con la vida por ser el disolvente universal por excelencia.

Cuando se encuentra en su forma líquida es capaz de disolver una gran variedad de

solutos, que permite en el caso de las plantas, el transporte de nutrientes y metabolitos;

además de que permite la turgencia (adecuada presión y volumen celular que le permite

mantener su forma y funciones a la célula) de los órganos vegetales, entre otras (Santa

Olaya, 2005).

2.2.1. Potencial hídrico

Las plantas contienen un gran porcentaje de agua que es obtenida a través de las raíces

y que es transportada hacia su interior, por medio del xilema. Este tejido se encarga de

transportar el agua y los minerales de las raíces a los brotes por medio las traqueidas y

elementos de los cribosos. Para que el agua sea obtenida, ya sea como nutriente o como

medio de transporte para los nutrientes disueltos en ella, son necesarios procesos como

el transporte activo, la difusión, osmosis, así como las fuerzas de cohesión entre las

moléculas del agua, potencial hídrico, el potencial osmótico y el potencial de presión, que

juegan un papel importante en la nutrición de la planta.

Las moléculas de agua que se encuentran en estado líquido, tanto en la planta como las

que se encuentran en el suelo, están en constante movimiento y dicha movilidad depende

de su energía libre lo que quiere decir que una parte de esta energía total puede

transformarse en trabajo, la magnitud de medición para conocer esta energía es el

potencial hídrico (Ψ) (Taíz, 2006).

El agua y los solutos tienen la capacidad de entrar y salir de las células con relativa

facilidad, el sentido en el que lo hagan dependerá del potencial hídrico, bajo esa premisa,

el agua se moverá desde donde el potencial es mayor, hacia donde este sea menos, este

movimiento de agua ocurre principalmente por flujo global y por difusión.

Recordemos que la osmosis se define como el proceso de difusión del agua a través de

una membrana semipermeable, como la membrana celular, en este sistema, las

moléculas pueden cruzar la membrana por un mecanismo de difusión simple, o bien,

pueden ser acarreadas por medio de proteínas transportadoras transmembranales que

funcionan como canales que al abrirse para permitir la entrada o salida de iones también

ingresan o expelen agua.

Para el caso de organismos pluricelulares como las plantas, es vital mantener la

comunicación intercelular (célula-célula) ya que de este modo se pueden coordinar los

procesos fisiológicos. Una manera de coordinar estos procesos es a través de procesos

de señalización celular a cargo de sustancias químicas que son transportadas en el agua



Fisiología vegetal

e interactúan con canales iónicos o receptores en las membranas celulares de todos los

tejidos, en este caso, cada sustancia tiene un significado metabólico que le indica a todo

el cuerpo de la planta que se está llevando a cabo un proceso en particular

coordinándose, ahora bien, existe otro mecanismo de comunicación que es más directo

mediante los canales que forman los plasmodesmos.

Para la nutrición de la planta es de suma importancia el potencial hídrico, porque de este

depende saber cómo se moverá el agua. El proceso de absorción de la raíz a la planta se

llevará acabo si el potencial hídrico en la raíz es menor que el potencial hídrico en el

suelo. (García, 2008, Solomon, 2008).

2.2.2. Potencial de presión

El agua, como cualquier fluido que se transporta a través de una tubería o que está

contenida en un recipiente (como la sabia transportada a través del xilema y floema o la

que se encuentra en el interior de todas las células), ejerce una presión sobre el conducto

que la transporta o el recipiente que la contiene, esta presión de denomina presión

hidrostática para el caso de las plantas, el agua corre a través del xilema y del floema,

pero también lo hace a través de las células, esta presión tiene un papel fisiológico

importante.

Tratándose del potencial de presión, en una planta podemos encontrar dos situaciones:

que el potencial es positivo, cuando la presión hidrostática de la planta sea mayor a la

presión ambiental, o que el potencial de presión, al ser menor que la presión ambiental;

ambas situaciones están presentes en una planta.

Normalmente para el xilema, la presión hidrostática es negativa, aportando una tensión

sobre el sistema. Por el contrario, para el caso del resto de las células, la presión

hidrostática intracelular es positiva. A esta presión positiva de le denomina presión de

turgencia que es aquella que el agua ejerce en el interior de la célula tendiendo a que la

pared se dilate (algo similar a la presión que ejerce el aire contenido dentro de un globo,

es esta presión l que mantiene al globo inflado.

En las células vegetales, la turgencia tiene estrecha relación con la ósmosis, debido a que

la concentración de un soluto puede modificar el potencial hídrico, por ejemplo, si este se

encuentra en altas concentraciones el potencial hídrico tiende a disminuir, con lo que se

favorece un gradiente de potencial hídrico que permite que se difunda el agua (Taíz,

2008; Curtis, 2007)



Fisiología vegetal

2.2.3. Potencial osmótico

El potencial hídrico de la planta (Ψ) está determinado por factores como la concentración

(cantidad de solutos disueltos en el agua), la presión y la fuerza de gravedad, la relación

entre estos elementos es:

Ψ = Ψo + Ψm + Ψp

Donde Ψo corresponde a la concentración de solutos que es llamada propiamente

potencial osmótico o potencial de soluto. Cuando la cantidad de solutos aumenta, la

capacidad de movilidad del agua disminuye por el efecto de la entropía, ya que al

aumentar la cantidad de solutos en el agua el sistema entra en desorden y por

consiguiente disminuye la energía libre y el Ψo se hace negativo mientras que el Ψ tiende

a disminuir. Por lo tanto, si no existe otro factor en juego, las moléculas de agua en el

sistema se moverán a favor del gradiente de concentración.

La expresión Ψp corresponde al potencial de presión o presión hidrostática de la solución

que constituye la presión que se ejerce entre la pared celular y el protoplasto,

contrarrestando la ejercida en el interior de la célula. El Ψ se ve favorecido cuando el Ψp

es positivo y es el que se conoce como presión de turgencia.

El término Ψm corresponde al potencial mátrico, y se relaciona con las fuerzas que se

ejercen sobre las moléculas de agua restringiendo su movilidad. El Ψm es negativo y

tiende a reducir el potencial hídrico.

El balance de estas condiciones en la fisiología vegetal impacta directamente algunos

procesos como el crecimiento, se puede presentar una reducción del crecimiento cuando

la concentración de minerales no es la adecuada, esto puede deberse a problemas

osmóticos, desbalance nutricional o algún efecto tóxico.

Los efectos osmóticos guardan relación directa con la concentración total de minerales

disueltos, si la concentración de estas sales aumenta, disminuye el potencial osmótico en

consecuencia, hecho que disminuye la absorción de agua a través de las raíces (ya que

disminuye el potencial hídrico), lo que impacta negativamente en el crecimiento (García,

2006).

2.3. Movimiento del agua

Para que el agua pueda cumplir su función dentro de la fisiología vegetal (por ejemplo, en

los mecanismos de transporte de moléculas, entre otros), debe moverse, para llegar a

todas las células y rincones anatómicos de la planta, en otros seres vivos, como en los

mamíferos, el movimiento de fluidos como la sangre (análoga de la savia de las plantas)

es movida mediante de bombas dependientes de energía, como el corazón,



Fisiología vegetal

evidentemente las plantas carecen de estructuras u órganos similares a un corazón, sin

embargo, se vale de estrategias muy particulares para asegurar el flujo y suministro de

líquidos y nutrientes a toda la planta, a continuación, abordaremos estos mecanismos.

2.3.1. Absorción Pasiva

El agua juega un papel muy importante en los vegetales, pues entre otras funciones es el

medio de transporte que lleva los nutrientes a través del xilema, desde la raíz hasta

cualquier parte de la planta, además de que en sí misma, constituye un nutriente para las

mismas plantas.

La membrana de las células radicales (células de la raíz) presenta una permeabilidad

selectiva como cualquier otra membrana, la membrana es capaz de decidir cuales solutos

entran y salen de la célula. Sin embargo, la entrada de agua presente en el suelo hacia la

raíz se lleva a favor del gradiente de concentración, por medio del transporte pasivo, ya

que la célula no emplea un gasto de energía para dicho evento; siempre y cuando no

haya una barrera de por medio que se oponga a este flujo. Este transporte pasivo va de la

mano con la transpiración de la planta, pues el agua tiende a dirigirse hacia el exterior y

genera en su paso una tensión (presión negativa) en las células de transporte llamadas

traqueidas del xilema, que es similar a un efecto de vacío, permitiendo la conducción del

agua en su interior, es un efecto parecido a tomar un líquido a través de un popote, la

succión genera presión negativa que permite que el líquido ascienda por el popote.

Es decir, la transpiración de los estomas libera vapor de agua hacia la atmósfera lo que

genera una disminución del potencial hídrico en las células de las hojas; por consiguiente

las células del mesófilo mas internas descargan el agua que contienen restando su

potencial hídrico, propiciando que las células de los conductos foliares generen una salida

de agua, reduciendo a su vez el potencial hídrico del xilema, que se ve reflejado a lo largo

de la columna de agua de todo el xilema hasta la raíz, lo que permite la reducción de su

potencial hídrico, favoreciendo la entrada de agua del suelo hacia la raíz sin ningún gasto

de energía.

Para que se lleve a cabo el movimiento del agua a través de la planta, además se

necesita de las fuerzas de atracción del agua, ya que, sin la cohesión de las propias

moléculas de agua, sería imposible mantener la continuidad de la columna de agua

presente en el xilema, de igual manera es imprescindible la adhesión del agua hacia las

paredes de las traqueidas pues la tensión no se transmitiría hasta la raíz (Solomon, 2008).

Este tipo de transporte pasivo del agua en la planta es mejor conocido como mecanismo

de la cohesión-adhesión-tensión (Fig.6).



Fisiología vegetal

2.3.2. Absorción activa

La transpiración está fuertemente ligada con la absorción radical del agua, pues sin esta,

la planta no sería capaz de regular su potencial hídrico y se desecaría; tal es el caso de

una situación extrema, como en una sequía, donde la transpiración es mínima, sin

embargo, para este tipo de situaciones, la planta es capaz de cambiar su potencial hídrico

a nivel de raíz, la cual es llamada presión de raíz.

Esto se lleva a cabo a partir de la entrada de solutos a través de la membrana radical

empleando energía; dando lugar a la reducción de su potencial hídrico, al tener una mayor

concentración de solutos que el suelo, permitiendo así la entrada de agua. Sin embargo,

se lleva a cabo una absorción activa porque para que los solutos entren a la raíz se

necesita del transporte activo por parte de la membrana radical, para permitir la entrada

de agua, sin gasto de energía. Esta teoría es llamada, teoría del trasportador, ya que se

necesita de un transportador que sea capaz de acarrear los iones a través de la

membrana; empleando ATP para llevar a la otra cara de la membrana el ion atrapado y

una vez liberado este, el transportador vuelve a estar preparado para trasladar otros

iones. Cuando las células vegetales presentan una aireación adecuada, como es el caso

Figura 6. Diagrama de la absorción pasiva.

Tomado de: http://www.forest.ula.ve/~rubenhg/translocacion_xilema/index.html



Fisiología vegetal

de las células de la corteza, muestran una tasa metabólica adecuada que les permite

concentrar sales en la zona de la raíz debido a la alta concentración de O2 que les provee

de energía (Curtis, 2007) (Fig.7).

2.3.3. Movimiento Radial del Agua

En la raíz a través de los pelos radicales, las células corticales, son las responsables de

iniciar el movimiento del agua para permitir la entrada de nutrientes hacia el xilema.

Iniciando principalmente por la vía extracelular a través del apoplasto (espacios vacíos

intercelulares) pues el agua encuentra poca resistencia en su movimiento, sin embargo

encuentra resistencia al llegar a las bandas de Caspari, que es una zona presente en las

células endodérmicas en su pared lateral que contiene suberina, una sustancia oleosa

que impide el paso del agua. Teniendo que continuar a través de la vía intracelular, por el

simplasto (protoplasma celular) y circular a través de los plasmodesmos (puentes

citoplasmáticos) permitiendo trasladarse de una célula a otra. Una vez pasada la región

de las bandas de Caspary, el agua regresa a la vía apoplástica, para llegar finalmente al

xilema.

Figura 7. Teoría del transportador, proceso de transporte de iones a través de

la membrana plasmática para regular el potencial hídrico.

Tomado de: http://www.forest.ula.ve/~rubenhg/translocacion_xilema/index.html



Fisiología vegetal

2.3.4. Transpiración

La transpiración es fundamental para el movimiento del agua en las plantas ya que

genera cambios en el potencial hídrico, al crear una presión negativa, permitiendo así el

acenso por la raíz hasta las hojas, sin importar la longitud de la planta; la transpiración se

lleva a cabo en su mayoría por las hojas y en una manera muy reducida a través del tallo.

En las hojas, las estomas se sitúan en la epidermis, son poros encargados de realizar la

transpiración y absorber CO2, se encuentran formados por dos células que tienen forma

de lunas encontradas llamadas células oclusivas, dejando un espacio libre entre ellas

llamado ostiolo o poro estomático. Alrededor de las células oclusivas, se encuentra en

grupo de células llamadas acompañantes que ayudan en el proceso de apertura y cierre

de los estomas. Los estomas son los únicos de las células epidérmicas que presentan

cloroplastos. En la parte inferior de cada ostiolo se encuentra un espacio llamado cámara

subestomática que comunica con los espacios aéreos del mesófilo. Todo este conjunto de

células y espacios se conoce como aparato estomático.

La transpiración, no sólo se lleva a cabo por los estomas, si no que también se lleva a

cabo por el tallo y ramas, llamada transpiración cuticular y por medio de las lenticelas,

transpiración lenticular; no obstante el mayor porcentaje de transpiración es la

transpiración estomática. Sólo cuando los estomas se encuentran cerrados, durante la

noche, los otros dos tipos de transpiración sustituyen a la estomática.

A pesar de que la transpiración es de suma importancia para la nutrición de la planta y su

crecimiento, la planta debe equilibrar esta actividad, ya que una mayor actividad de esta

puede generar la desecación de la planta y comprometer su conservación. Así que la

apertura y cierre estomático debe ser proporcionado para permitir la absorción de CO2

para la fotosíntesis sin implicar una gran pérdida de agua de la transpiración Fig. 9.1 y

9.2). Audesirk, 2008; Taiz, 2006)

Figura 8. Movimiento

radical del agua,

ejemplificación de

movimiento en simplasto y

apoplasto.

Tomado de:

http://www.forest.ula.ve/~rub

enhg/translocacion_xilema/in

dex.html



Fisiología vegetal

Actividades

La elaboración de las actividades estará guiada por tu docente en línea, mismo

que te indicará, a través de la Planeación didáctica del docente en línea, la dinámica

que tú y tus compañeros (as) llevarán a cabo, así como los envíos que tendrán que

realizar.

Para el envío de tus trabajos usarás la siguiente nomenclatura: BFPA_U2_A1_XXYZ,

donde BFPA corresponde a las siglas de la asignatura, U2 es la unidad de

conocimiento, A1 es el número de actividad, el cual debes sustituir considerando la

actividad que se realices, XX son las primeras letras de tu nombre, Y la primera letra

de tu apellido paterno y Z la primera letra de tu apellido materno.

Autorreflexiones

Para la parte de autorreflexiones debes responder las Preguntas de Autorreflexión

indicadas por tu docente en línea y enviar tu archivo. Cabe recordar que esta actividad

tiene una ponderación del 10% de tu evaluación.

Para el envío de tu autorreflexión utiliza la siguiente nomenclatura:

BFPA_U2_ATR _XXYZ, donde BFPA corresponde a las siglas de la asignatura, U2 es

la unidad de conocimiento, XX son las primeras letras de tu nombre, y la primera letra

de tu apellido paterno y Z la primera letra de tu apellido materno

Fig. 9.1. Micrografía electrónica de

un estoma, se aprecian las células

oclusivas y el ostiolo.

Tomado de:

http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia

/intrbiol/floxilrevisado.htm

Fig. 9.2. Transpiración a través de

las estructuras foliares.

Tomado de:

http://www.efn.uncor.edu/dep/biologi

a/intrbiol/floxilrevisado.htm



Fisiología vegetal

Cierre de unidad

Como pudiste apreciar, existe una línea muy difusa entre la anatomía, la histología y la

fisiología de las plantas, estas son un claro ejemplo de la relación tan cercana entre la

estructura y la función. Ahora cuentas con información que te permitirá comprender el

funcionamiento básico de las plantas a un nivel que te permitirá profundizar en los temas

abordados o incursionar en temas nuevos de acuerdo a tus intereses profesionales. Con

el término de esta unidad donde analizamos los procesos fisiológicos vegetales primarios

como son los procesos de transporte, difusión y respiración estarás en condiciones de

iniciar el estudio de la siguiente unidad, donde analizaremos algunos procesos fisiológicos

complejos de los vegetales que te serán útiles en tu formación profesional y en el

desempeño de tus actividades. Felicidades.

Para saber más

Para conocer otros aspectos sobre la fisiología vegetal puedes leer el artículo que a

continuación se te presenta y comentar tus puntos de vista con tus compañeros en un

blog.

Pardo A., Giménez M., Perona A y Pardo J. 2008. Utilización de fibra de kenaf Hibiscus

cannabinus L.) en la elaboración de sustratos específicos para cultivo de Pleurotus

ostreatus (Jacq. ex Fr.) Kummer. Rev Iberoam Micol 2008; 25: 57-61



Fisiología vegetal

Fuentes de consulta

Audesirk. T. el. al. (2008). Biología, la vida en la Tierra (8a Ed.). México: Prentice

Hall.

Curtis S., Barnes M. 2007. Biología. 7ª edición. Panamericana. México

García, F. et. Al. 2006. Introducción al funcionamiento de las plantas.Ed. Univ.

Politéc. Valencia.

Solomon. E., et.al. (2008). Biología. Octava Edición. McGraw-Hill. México

Taíz, L. 2006. Fisiología vegetal. Universitat Jaume. E. España.

Bibliografía complementaria

Campbell, N. et.Al.2007. Biología. Panamericana.

Santa Olalla, F. et. Al. 2005. Agua y Agronomía. Mundi-Prensa. España.

Starr, C. 2008. Biología, la unidad y la diversidad de la vida. 11ª. Ed. Cengage

Learning. México.

u2 fisiología de plantas y animales

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