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Sistemas de órganos de la planta
Podemos dividir los órganos de la planta en dos sistemas diferentes. Son el sistema radicular y el sistema de brotes. El sistema radicular describe los órganos que se encuentran por debajo del suelo, mientras que el sistema de brotes describe los órganos que se encuentran por encima del suelo. Estos dos sistemas funcionan conjuntamente. Por ejemplo, el sistema radicular permite que la planta tome agua e iones del suelo, pero el sistema de brotes permite que estos iones se desplacen a otras partes de la planta, como las hojas.
Hojas
Las hojas desempeñan un papel importante en muchos procesos vitales para el funcionamiento de la planta. En esta sección veremos la fotosíntesis, la transpiración y las distintas capas de la hoja. La planta pierde agua a través de las hojas. Esto permite a la planta regular su temperatura y extraer más agua del fondo de la raíz. La hoja forma parte del sistema de brotes, pero sólo funciona si el sistema radicular cumple su función.
Capas de una hoja
La hoja tiene muchas capas diferentes. Podemos dividir la hoja en unas 5 capas diferentes:
Cutícula cerosa - capa impermeable que se encuentra en la parte superior de la hoja.
Epidermis superior - fina capa superior de la célula vegetal.
Mesófilo enempalizada - capa compacta de células que realizan la fotosíntesis.
Mesófiloesponjoso - capa de células que participan en el intercambio gaseoso .
Epidermis inferior - la parte inferior de la hoja. Aquí se encuentran los estomas y las células de guarda.
Aprende más sobre las distintas capas de la hoja leyendo nuestro artículo sobre Tejidos vegetales.
Fotosíntesis
La fotosíntesis es un proceso importante para las plantas y se produce en las hojas. La fotosíntesis es un proceso endotérmico, lo que significa que el proceso requiere energía y tiene que absorber energía luminosa para llevarse a cabo. En la fotosíntesis se crea oxígeno como subproducto, mientras que el dióxido de carbono se consume del medio ambiente.
La fotosíntesis es el proceso de transformación de moléculas inorgánicas en moléculas orgánicas útiles (glucosa) mediante la energía luminosa. Es un proceso esencial para las plantas y todos los organismos de la Tierra. ¡Lee más sobre ello en nuestro artículoFotosíntesis!
La fotosíntesis se produce en la capa mesófila en empalizada de la planta. Esta capa contiene células con cloroplastos, el orgánulo responsable de la fotosíntesis. Si observamos el cloroplasto, veremos que contiene clorofila. La clorofila es el pigmento de los cloroplastos que atrapa la luz y da a las hojas su característico color verde. Echa un vistazo a la Figura 1 para ver cómo son los cloroplastos en una célula vegetal.
Fig. 1 - Los cloroplastos permiten la fotosíntesis en una célula vegetal
Transpiración
Al hablar de la hoja, es importante mencionar la transpiración. La transpiración es la forma en que las plantas pierden agua.
Latranspiración es la evaporación del agua de las superficies de las células esponjosas del mesófilo, seguida de la difusión del agua de los estomas.
Al hablar de transpiración, ¡no debemos confundir los aspectos de la transpiración con la translocación! ¡Lee nuestro artículo Transpiración para saber más sobre este fenómeno!
Latranspiración es un proceso crítico en la célula por varias razones. En primer lugar, el proceso de transpiración permite a la planta seguir extrayendo agua. La pérdida de agua de la planta crea una atracción de transpiración. Esta fuerza de transpiración hace que el agua ascienda por la planta a través del xilema. Sin esta atracción, el agua no podría pasar del suelo a la raíz. La atracción crea un potencial hídrico negativo en distintas zonas de la planta, lo que permite que el agua ascienda por la planta por ósmosis. Este movimiento del agua hacia arriba de la planta proporciona el agua esencial para la fotosíntesis.
Tallo
El tallo es otro órgano importante de las plantas. La función principal del tallo es transportar sustancias por la planta a través del xilema y el floema . A continuación encontrarás información sobre el transporte de moléculas.
El xilema
El agua y los iones disueltos en el agua son transportados por el vaso xilema . El vaso xilemático sólo puede transportar agua hacia arriba debido a que el movimiento del agua en la planta es un proceso pasivo. El agua sólo puede moverse desde la raíz de la planta hasta la hoja. No se requiere energía para el movimiento del agua en la planta. Describimos este movimiento como un proceso pasivo. El movimiento del agua se ve favorecido por la pérdida de agua de la parte superior de la planta. A medida que el agua sale de la parte superior de la planta, arrastra agua hacia arriba por el resto de la planta, lo que se conoce como transpiración arrastre.
El xilema está adaptado para el transporte de agua de varias formas diferentes. En primer lugar, el vaso del xilema está formado por células queno tienen paredes terminales. La ausencia de paredes terminales facilita el movimiento del agua por la planta, con menos obstáculos en el camino. Además, el vaso xilemáticotampoco tiene contenido celular. De nuevo, esto facilita el transporte de agua, y estos contenidos no son necesarios, ya que las células del vaso xilemático no son metabólicamente activas. Por último, el vaso xilemático tiene lignina. La lignina es un material impermeable que envuelve el vaso xilemático en diferentes patrones según la edad de la planta. La lignina garantiza que el vaso xilemático se mantenga rígido y fuerte, pero impide la pérdida de agua . En las plantas más jóvenes, hay menos lignina presente para permitir el crecimiento.
Además de lacorriente de transpiración , la teoría de la cohesión-tensión también explica cómo el agua es arrastrada hacia arriba por el vaso xilema . La teoría de la cohesión-tensión sugiere que las moléculas de agua se unen entre sí mediante enlaces de hidrógeno. Éste es el aspecto de cohesión de la teoría. La teoría también sugiere que las moléculas de agua se sienten atraídas por la pared del vaso xilemático, lo que les ayuda a ascender por el vaso.
El floema
El floema transporta solutos alrededor de la planta, tanto hacia arriba como hacia abajo. Entre estos solutos se encuentran la sacarosa y otros azúcares. El transporte de sacarosa en el floema requiere energía.
El floema y el xilema se encuentran muy próximos entre sí en la planta. Juntos forman el haz vascular de la planta. El floema se encuentra fuera del xilema en el haz vascular. Echa un vistazo a la Figura 2 para ver la diferencia de ubicación entre el xilema y el floema vaso.
Fig. 2 - El floema y el xilema forman el haz vascular
Elementos del tubo criboso y células acompañantes
El movimiento de solutos a través de la planta, también conocido como translocación, requiere energía. Esto requiere que el vaso floemático tenga algunas adaptaciones para garantizar que haya suficiente energía presente para el movimiento. Cuando los solutos se desplazan por la planta, decimos que van de la fuente (donde se producen) al sumidero (donde se utilizan).
Una adaptación del floema es que cada elemento del tubo criboso está unido a una célula compañera. La célula compañera vinculada al elemento de tubo criboso contiene muchas mitocondrias, y realiza la actividad metabólica para el elemento de tubo criboso, de modo que la energía esté fácilmente disponible para el transporte de solutos. El elemento de tubo criboso y la célula compañera están unidos por plasmodesmos. Dos elementos de la trompa cribosa se unen a través de unos huecos en la placa cribosa que los separan, llamados poros cribosos.
El elemento de tubo criboso es el espacio por el que se desplazarán los solutos hacia arriba y hacia abajo de la planta. Son células vacías y metabólicamente inactivas que se alinean junto a células compañeras para formar el floema. Los elementos del tubo criboso sólo actúan como recipientes para el transporte de sacarosa y otros solutos; los procesos metabólicos que permiten este transporte tienen lugar en la célula compañera adyacente a cada elemento del tubo criboso.
¡Tenemos un artículo en Translocación que trata esto más a fondo! A continuación también encontrarás una breve descripción de la translocación.
Translocación
La translocación es el movimiento de solutos alrededor de la planta, tanto hacia arriba como hacia abajo. Como ya hemos dicho, la translocación requiere energía. Esta energía llega a través de las mitocondrias de las células compañeras .
¡La translocación se produce hasta 10.000 veces más rápido que el movimiento del agua en el xilema !
La translocación es un proceso bidireccional. Esto significa que los solutos pueden moverse tanto hacia arriba como hacia abajo en la planta. Podemos ver que la translocación es un proceso bidireccional cuando añadimos dióxido de carbono radiactivo a la planta. Este dióxido de carbono radiactivo puede detectarse tanto por encima como por debajo del lugar donde se añadió a la planta.
Raíz
Otro órgano importante de la planta es la raíz. La raíz es un aspecto del sistema radicular más que del sistema de brotes. La raíz es la zona de la planta que se encuentra bajo tierra, en el suelo. La raíz desempeña un papel crucial en la absorción de minerales, iones y agua del suelo. Estas sustancias cruciales pueden ascender por la planta hasta otros órganos del sistema de brotes. El movimiento del agua y otras sustancias desde el suelo hasta la raíz requiere que ósmosis y transporte activo trabajen en colaboración.
¿Qué son las células ciliadas de la raíz?
Las células ciliadas de la raíz se encuentran en las raíces de las plantas. Sirven de puente entre la raíz de la planta y el suelo. Echa un vistazo a la Figura 3 para ver el aspecto de las células ciliadas de la raíz y piensa por qué tienen ese aspecto.
Fig. 3 - Las células ciliadas radiculares son muy importantes en el proceso de absorción de las plantas
Células de los pelos radiculares Las células de los pelos radiculares desempeñan un papel importante en la absorción de nutrientes y agua del suelo por la planta. Debido a su papel en la absorción de nutrientes, las células del pelo radicular están adaptadas para tener una gran superficie. Esto se hace para maximizar la velocidad de absorción de nutrientes. ¿Te has fijado en su gran superficie en la Figura 3?
Absorción
Como hemos mencionado antes, las células ciliadas radiculares desempeñan un papel importante en la absorción de nutrientes. Concretamente, intervienen en la absorción de agua, así como de iones como el magnesio y los nitratos. El movimiento del agua hacia la planta desde el suelo se produce inicialmente a través dela ósmosis .
La ósmosis se refiere al movimiento pasivo del agua desde una zona de alta concentración a otra de baja concentración a través de una membrana semipermeable.
Sin embargo, este proceso sólo funciona pasivamente mientras existe un gradiente de concentración pronunciado entre el suelo y la raíz. Cuando la concentración de agua en el suelo es igual a la concentración en el interior de la célula ciliada de la raíz, el agua deja de entrar en la planta. Es en este momento cuando la planta necesita utilizar el transporte activo.
Transporte activo
Cuando el gradiente de concentración entre el nivel de agua del suelo y el de las células ciliadas de la raíz se estabiliza, la ósmosis deja de transportar agua a la planta. En ese momento, la planta tiene que empezar a "bombear" iones del suelo a la raíz mediante el transporte activo.
Recuerda que, cuando veas la palabra "bombear", debes suponer que se está produciendo un transporte activo. Ahora sería un buen momento para que recordaras las diferencias entre Ósmosis en Tejidos Vegetales y Transporte Activo. ¡Echa un vistazo a nuestros artículos sobre cada uno de ellos!
A medida que los iones son bombeados a la raíz desde el suelo en contra de su gradiente de concentración, los niveles de iones en las plantas aumentan. Esto empieza a aumentar el potencial hídrico de las células ciliadas de la raíz, lo que permite que el agua vuelva a entrar en la raíz desde el suelo de forma pasiva, descendiendo por el gradiente de concentración. Esto nos muestra cómo puede utilizarse el transporte activo junto con la ósmosis en el movimiento del agua y los iones hacia la raíz de la planta.
Lista de órganos de la planta
Resumamos los 3 órganos diferentes de las plantas que hemos tratado. Hasta ahora hemos tratado;
- Hoja
- Raíz
- Tallo
Estos 3 órganos pueden agruparse y describirse como los órganos vegetativos de la planta. Estos órganos vegetativos son los órganos de la planta que sostienen el crecimiento de la planta. Como hemos mencionado antes, estos distintos sistemas trabajan entre sí para garantizar que los procesos metabólicos clave puedan funcionar a un alto nivel en las distintas partes de la planta. Recuerda que podemos dividir estos órganos en dos sistemas diferentes: el sistema radicular y el sistema de brotes. El tallo y la hoja forman parte del sistema radicular, mientras que la raíz es la única parte del sistema radical.
Ahora que entendemos el papel que desempeñan los órganos vegetativos en la planta, pasemos a centrarnos en el cuarto órgano vegetal: ¡Los órganos reproductores! Al igual que los humanos, las plantas deben reproducirse. Sin embargo, el proceso de reproducción en las plantas es muy distinto al de los humanos. El proceso en sí es muy diferente, al igual que la anatomía de los órganos reproductores.
Órgano reproductor de las plantas
Además de los órganos vegetativos, las plantas también contienen órganos reproductores. La función de las plantas vegetativas es apoyar el crecimiento, mientras que la función de los órganos reproductores de las plantas es llevar a cabo la reproducción.
La reproducción es el proceso por el que las plantas y los animales dan lugar a la descendencia. Se produce por la división de una célula parental mediante el proceso de mitosis o meiosis. La reproducción puede ser sexual -en la que intervienen dos progenitores- o asexual -en la que sólo interviene un progenitor-. El nivel de similitud genética entre la descendencia y las células progenitoras viene determinado por si la reproducción es sexual o asexual. En la reproducción sexual, la meiosis crea células hijas que son genéticamente diferentes de la célula progenitora. En la reproducción asexual, la mitosis produce células genéticamente idénticas, ¡clones!
El órgano reproductor masculino de las plantas es el estambre, y el órgano reproductor femenino de las plantas es el pistilo. Ambos órganos reproductores están presentes en las flores de las plantas. La mayoría de las plantas contienen órganos sexuales masculinos y femeninos en las mismas flores, mientras que algunas plantas tienen algunas flores completamente femeninas y otras completamente masculinas.
A las plantas que tienen flores mixtas las llamamos bisexuales.
El estambre (órgano reproductor masculino) está formado por una antera unida a un filamento. La antera produce las células sexuales masculinas (polen). El ovario produce las células sexuales femeninas (contenidas en los óvulos). El estigma es la parte superior de la parte femenina de la flor, que recoge los granos de polen. Ahora que conocemos la anatomía básica de los órganos reproductores de las plantas, veamos los distintos tipos de reproducción sexual de las plantas.
Flores polinizadas por insectos
Las flores polinizadas por insectos tienen pétalos brillantes y un olor dulzón a néctar para atraer a los insectos. Esto puede describirse como una adaptación anatómica, utilizada deliberadamente para atraer a los insectos hacia los órganos reproductores de las plantas.
El insecto, que ha sido atraído a las flores de la planta por los pétalos brillantes y el aroma, se posa en la flor para recoger su néctar. Al posarse en la flor, los granos de polen se desplazarán hacia el insecto desde la antera de la flor. A continuación, el insecto se desplazará a otra flor, atraído de nuevo por el olor y el color de las flores. Al desplazarse a la otra flor, los granos de polen se transfieren al estigma, que puede atraparlos.
El polen es la célula sexual masculina de la planta. El néctar es un fluido azucarado segregado en el interior de las flores para favorecer la polinización por insectos y otros animales. El néctar es la sustancia que recogen las abejas para fabricar la miel, compuesta por 3 hidratos de carbono diferentes. Piensa qué prueba alimentaria bioquímica podríamos utilizar para analizar el néctar en el laboratorio. ¿Qué cambio de color veríamos si utilizáramos la solución de Benedict para analizar el néctar?
Echa un vistazo a nuestro artículo Pruebas de biomoléculas para encontrar la respuesta.
Flores polinizadas por el viento
En lugar de utilizar insectos como ayuda para la reproducción, algunas plantas utilizan el viento. Estas plantas (como el trigo) no necesitan las adaptaciones anatómicas que comentamos para las flores polinizadas por insectos. Por tanto, no suelen tener colores brillantes ni olores dulces.
En el caso de las flores polinizadas por el viento, sus adaptaciones vienen dadas por la longitud del estambre unido a cada antera. Cada antera está unida a un largo estambre, que se mueve con el viento. Una ráfaga de viento puede transportar fácilmente los granos de polen, similares al polvo, lejos de la flor hacia otra planta. El polen tiene que posarse en el estigma de otra flor, que tiene sus propias adaptaciones. El estigma de las flores polinizadas por el viento es largo y plumoso, lo que aumenta su superficie y la probabilidad de que el polen aterrice en él.
Diagramas de los órganos de las plantas
Es importante que conozcamos cada uno de estos órganos diferentes, pero también es importante que sepamos etiquetar las imágenes predibujadas de los órganos de las plantas, así como dibujar nuestros propios diagramas de los órganos de las plantas. Repasa el artículo una vez más y asegúrate de que puedes etiquetar cada órgano en un diagrama vacío de una planta. Como ejemplo, mira el siguiente diagrama de una hoja de planta e intenta rellenarlo con todos los detalles que hayas aprendido.
Fig. 4 - Diagrama de una hoja vacía . Rellena los nombres de las estructuras que veas en el diagrama
Órganos de las plantas - Puntos clave
- La hoja desempeña un papel importante en la fotosíntesis y el intercambio gaseoso. Tiene 5 capas diferentes.
- El tallo desempeña un papel importante en el transporte de solutos y agua alrededor de la planta.
- La raíz desempeña un papel importante en la absorción de nutrientes y agua del suelo.
- Los órganos de las plantas pueden describirse como órganos vegetativos, que sostienen el crecimiento de la planta, u órganos reproductores.
- La mayoría de las plantas tienen órganos sexuales masculinos y femeninos en cada flor.
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