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Planta

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Este artículo trata sobre la Planta. Para otros usos de este término, véase Planta (desambiguación).
Plantas
Información sobre la plantilla
Plantas - reino plantae.png
Nombre Científico:Plantae Haeckel, 1866
Reino:Plantae

En biología, se denomina plantas a los seres vivos fotosintéticos, sin capacidad locomotora y cuyas paredes celulares se componen principalmente de celulosa. Taxonómicamente están agrupadas en el reino Plantae y como tal constituyen un grupo monofilético eucariota conformado por las plantas terrestres y las algas que se relacionan con ellas, sin embargo, no hay un acuerdo entre los autores en la delimitación exacta de este reino.

En su circunscripción más restringida, el reino Plantae (del latín: plantae, "plantas") se refiere al grupo de las plantas terrestres, que son los organismos eucariotas multicelulares fotosintéticos descendientes de las primeras algas verdes que lograron colonizar la superficie terrestre y son lo que más comúnmente llamamos "planta". En su circunscripción más amplia, se refiere a los descendientes de Primoplantae, lo que involucra la aparición del primer organismo eucariota fotosintético por adquisición de los primeros cloroplastos.

Origen de las plantas

La aparición de las plantas sobre la Tierra ocurrió por un proceso de simbiogénesis entre un protista y una bacteria. Las bacterias son en líneas generales organismos procariotas, con ADN pequeño y circular, sin núcleo celular, ni organelas, donde su única membrana es la membrana celular y se reproducen por fisión binaria (la célula crece y se divide en dos); son microscópicos sin movilidad o con poca movilidad que se reproducen muy rápidamente. De las bacterias, nos interesa el grupo de las cianobacterias(también llamadas "algas verdeazules"), que son uno de los grupos bacterianos en los que ocurre la fotosíntesis. Los protistas son eucariontes mayormente unicelulares microscópicos, poseen células más grandes y complejas: con múltiples cromosomas de ADN lineal recluidos en el núcleo, con organelas membranosas con especialización del trabajo, una estructura rígida interna llamada citoesqueleto y reproducción por mitosis o meiosis. Todos los eucariotas provienen de un ancestro que poseía mitocondrias, pues ancestralmente fue incorporada por endosimbiosis con una bacteria y es la encargada de la respiración celular. Además, todos los eucariotas capaces de realizar fotosíntesis lo hacen gracias a otra organela particular llamada cloroplasto, que ancestralmente fue una antigua cianobacteria que, igualmente, fue incorporada por endosimbiosis. Que hayan sido incorporados por endosimbiosis significa que el organismo originalmente ingirió a la bacteria (probablemente con el fin primario de alimentarse de ella o como parásito), pero en lugar de degradarla pasó a convivir con ella, iniciando una relación simbiótica, donde la bacteria sigue reproduciéndose por su propia cuenta pero integrándose a la célula huésped, perdiendo su capacidad de vida libre. Hoy en día, si bien en algunos linajes puede haberse perdido alguna de estas organelas, en general son imprescindi bles para la planta. Las mitocondrias y los cloroplastos, al igual que las bacterias de las que se originaron, poseen ADN tipo procariota (pequeño y circular), reproducción similar (fisión binaria) y sus propios ribosomas son de tamaño procariota (70S). La vez que un protista engulló una cianobacteria y la convirtió en un cloroplasto se formó un nuevo linaje, junto con todos sus descendientes formaría el clado Primoplantae o Archaeplastida, que contiene a todas las plantas terrestres y a las algas relacionadas con ellas.

Árbol filogenético de la vida

Los demás eucariotas que poseen cloroplastos los adquirieron por engullir a su vez no a una cianobacteria sino a un "alga verde" o alga roja que ya tenían cloroplastos (los adquirieron "por endosimbiosis secundaria"). Por lo tanto, los cloroplastos son todos derivados de una única cianobacteria que fue la primera en ser incorporada como cloroplasto, pero los eucariotas que los poseen, al haber realizado la endosimbiosis varias veces independientemente, no están relacionados filogenéticamente. La explicación se sintetiza en el siguiente árbol filogenético, que muestra las 3 líneas de la vida (bacterias, aqueas y eucariotas), con las divisiones que posteriormente sufrieron los eucariotas, y en flecha azul cómo una bacteria se unió a una línea de eucariotas para formar el primer cloroplasto en el taxón que se llamó Archaeplastida o Primoplantae, y en flechas verde y roja cómo dos de esas algas (quizás más) se unieron a otros eucariotas diferentes en algún momento de la formación de los grupos Chromalveolata, Rhizaria yExcavata, que completan todos los taxones de eucariotas con cloroplastos (aunque dentro de esos taxones, hay muchos grupos donde el cloroplasto se ha perdido).

Características generales de las plantas

  • Conforman el Reino Plantae.
    Estructura del Reino
  • Eucariotas: sus células poseen núcleo delimitado por una membrana.
  • Pluricelulares: su organismo está formado por varias células; algunos grupos tienen tejidos, otros no.
  • Macroscópicos: se ven a simple viste aunque algunas pueden ser muy pequeñas.
  • Autótrofos: fabrican su propio alimento: moléculas orgánicas (glucosa) a partir de sustancias inorgánicas; sólo existe un reducido número de plantas parásitas.
  • Viven fijos al sustrato: aunque poseen movimiento, no se desplazan activamente.

Partes de una planta

Partes de una planta
Hojas, tallos, raíces, flores y frutos son los órganos de las angiospermas. Cada uno de ellos cumplen diferentes funciones.

Hojas

Otras partes específicas de la planta
La hoja es el órgano vegetativo y generalmente aplanado de las plantas vasculares, especializado principalmente para realizar la fotosíntesis. Lamorfología y la anatomía de los tallos y de las hojas están estrechamente relacionadas y, en conjunto, ambos órganos constituyen el vástago de la planta. Las hojas típicas —también llamadas nomófilos— no son las únicas que se desarrollan durante el ciclo de vida de una planta.

Tallos

El tallo es el eje de la parte aérea de las cormófitas y es el órgano que sostiene a las hojas, flores y frutos. Sus funciones principales son las de sostén y de transporte de fotosintatos (carbohidratos y otros compuestos que se producen durante la fotosíntesis) entre las raíces y las hojas.

Se diferencia de la raíz por la presencia de nudos en los que se insertan las yemas axilares y las hojas y por su geotropismo negativo, es decir, que crecen en contra de la fuerza de gravedad. Entre los cormófitos existen especies con un solo tallo cuyo vástago no se ramifica y plantas con muchos tallos (pluricaules) cuyo vástago se ramifica de diversos modos de acuerdo a la actividad de los meristemas.

Raíces

La raíz es un órgano generalmente subterráneo y carente de hojas que crece en dirección inversa al tallo y cuyas funciones principales son la fijación de la planta al suelo y la absorción de agua y sales minerales. La raíz está presente en todas las plantas vasculares exceptuando algunas pteridófitas que presentan rizoides y algunas plantas acuáticas.

Flores

Partes de la flor
La flor es la estructura reproductiva característica de las plantas llamadas espermatofitas o fanerógamas. La función de una flor es producir semillas a través de la reproducción sexual. Para las plantas, las semillas son la próxima generación, y sirven como el principal medio a través del cual las especies se perpetúan y se propagan.

Todas las espermatofitas poseen flores que producirán semillas, pero la organización interna de la flor es muy diferente en los dos principales grupos de espermatofitas: las gimnospermas vivientes y las angiospermas. Las gimnospermas pueden poseer flores que se reúnen en estróbilos, o bien la misma flor puede ser un estróbilo de hojas fértiles. En cambio, una flor típica de angiosperma está compuesta por cuatro tipos de hojas estructural y fisiológicamente modificadas para producir y proteger los gametos. Tales hojas modificadas oantófilos son los sépalos, pétalos, estambres y carpelos. Además, en las angiospermas la flor da origen, tras la fertilización y por transformación de algunas de sus partes, a un fruto que contiene las semillas.

Frutos

El fruto es el órgano procedente de la flor, o de partes de ella, que contiene a las semillas hasta que estas maduran y luego contribuye a diseminarlas.1 Desde un punto de vista ontogenético, el fruto es el ovario desarrollado y maduro de las plantas con flor. La pared del ovario se engrosa al transformarse en la pared del fruto y se denomina pericarpio, cuya función es proteger a las semillas. Con frecuencia participan también en la formación del fruto otras partes de la flor además del ovario, como por ejemplo el cáliz o el receptáculo.

Función: el metabolismo vegetal

Fotosíntesis

Proceso de fotosíntesis en la plantas
El proceso de la fotosíntesis es uno de los procesos anabólicos más importantes de la naturaleza, ya que el dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera y el agua (H2O) absorbida por las raíces se transforman en glucosa y oxígeno gaseoso.

La glucosa (C6H12O6) no sólo es el nutriente de los organismos autótrofos sino que es la base de sustancia de todos los organismos.

La incorporación del agua y las sales minerales se realiza por las raíces, a través de los pelos absorbentes. Estas estructuras aumentan considerablemente la superficie de contacto de la raíz con el suelo. El agua penetra en la raíz por ósmosis. Este fenómeno se produce porque en el interior de la raíz existe más concentración de solutos que en el exterior; y como las sales minerales requieren energía para penetrar en la raíz, 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.

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. La fotosíntesis se realiza en los cloroplastos, organelas exclusivas de las células vegetales, en donde se encuentran los pigmentos capaces de captar y absorber la energía radiante procedente del sol. Estos pigmentos son: clorofila (verde), xantofila (amarillo) y carotenoides (anaranjados).

La energía radiante es captada dentro del cloroplasto y transformada en energía química, que se almacena en moléculas de ATP.

Se puede plantear entonces que, en la fotosíntesis:

  • Se transforma la energía radiante 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. En esta etapa también se obtiene oxígeno que se libera al exterior. Es llevada a cabo en los tilacoides de los cloroplastos.
  • El oxígeno se libera como producto residual y lo usan la mayor parte de los organismos para la respiración celular.
  • Se transforma materia inorgánica en orgánica: a partir de la fuente de carbono del dióxido de carbono del aire. Fase oscura. Esta etapa ocurre en el estroma donde se utiliza la energía del ATP producido en la etapa anterior, para realizar la síntesis de glucosa, utilizando las moléculas de carbono del aire.

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 dióxido de carbono, la concentración de oxígeno, la intensidad luminosa, el tiempo de iluminación o también llamado fotoperíodo, la humedad y la temperatura. 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.

Respiración

Proceso de respiración de las plantas
Las plantas toman el oxígeno atmosférico para respirar y devuelven dióxido de carbono. Para permitir la entrada y salida de estos gases la planta presenta una serie de estructuras muy especializadas:
  • Los pelos radicales: por ellos entran los gases disueltos en agua que se absorbe del suelo.
  • 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. 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.
  • Las lenticelas: son las aberturas de las paredes de los tallos leñosos.

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.

Circulación

El sistema vascular de las plantas está formado por vasos conductores llamados xilema y floema, y son los encargados de transportar las sustancias necesarias para la nutrición. Estos vasos se encuentran distribuidos por todas las partes de la planta, comenzando desde la raíz.

El agua con sales disueltas – savia bruta – va desde la raíz a las hojas por el xilema formado por células que parecen tubos finísimos, denominados vasos xilemáticos. Desde las hojas al resto de la planta se transporta un líquido viscoso, rico en sustancias orgánicas – savia elaborada – por el floema, formado por tubos floemáticos.

Las sustancias orgánicas transportadas en la sabia elaborada (azúcares, aminoácidos y otras sustancias ricas en nitrógeno) se utilizan para construir la propia materia orgánica de la planta. Así, crecen raíces, tallos y hojas, se forman flores y frutos, y las semillas almacenan las reservas de alimento que permiten a la nueva planta desarrollarse.

La savia lleva una dirección ascendente y descendente, desde las zonas de producción (hojas) hasta las de consumo (sumideros), que pueden ser cualquier parte del vegetal: tejidos de reserva, frutos, semillas, meristemas apicales, etc.

Excreción

Resina de árbol de cerezo
A través de los estomas, las plantas también eliminan vapor de agua. Así, mientras las raíces absorben agua que se distribuye por toda la planta, esta también pierde agua por evapotranspiración.

En regiones secas, el agua que se pierde por evapotranspiración es mucha, y muy poca la disponible en el suelo. Por ello, las plantas poseen mecanismos para evitar la pérdida de agua: en algunas, las hojas están reducidas a espinas o ausentes, para disminuir la superficie de intercambio; otras reservan agua en sus tallos.

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.

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).

Relación

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 otro tipo de movimiento.

Dionaea muscipula, conocida como Venus atrapamoscas
Estas respuestas pueden ser:
  • Tropismos: movimientos de crecimiento del vegetal en los que varía la orientación de la planta. Actúa en una sola dirección y la trasformación es permanente. 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.
    • Geotropismo: movimientos en contra o hacia el suelo.
  • Nastias: movimientos rápidos y pasajeros de determinadas zonas del vegetal. A diferencia de los tropismos, no influye la dirección del estímulo.
    • Fotonastias: hacia o en contra de la luz.
    • Sismonastias: estímulos ligados al contacto del vegetal con algo o a su sacudida.

Reproducción

Asexual

Crecimiento del Ajo a través de bulbos
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.

En vegetales algunas de 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).

Sexual

La mayoría de los vegetales, al igual que el resto de los seres pluricelulares, se reproducen de forma sexual. 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.
  • La formación del cigoto: cuando se unen los gametos y se funden sus núcleos se genera una célula, con características de los dos progenitores.

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 óvulo y el masculino anterozoide (espermatozoide en animales). Estos gametos se forman en gametangios.

Fuentes

  • Plantas en dad.uncu.edu.ar. Consultado 10 de junio de 2014. Disponible en: dad.uncu.edu.ar
  • Plantae en wikipedia.org. Consultado 10 de junio de 2014. Disponible en: wikipedia.org
  • Plantae en Software Catalogue of Life: 2013 Annual Checklist, DVD. Catalogue of Life, 2013. Consultado 10 de junio de 2014. Disponible en: www.sp2000.org