LA RELACIÓN EN LAS PLANTAS

E. ALCÁCER

LA RELACIÓN EN LAS PLANTAS• Se integran en la función de relación todos los procesos por los que los seres vivos reciben

estímulos del medio en el que viven y reaccionan con respuestas coordinadas.• Las plantas tienen una función de relación más simple que en animales: puesto que son

autótrofas, no tienen que desplazarse para buscar el alimento, por ello carecen de órganos sensoriales, de órganos locomotores y de sistema nervioso.

• Para regular y coordinar estímulos y respuestas, producen HORMONAS O FITOHORMONAS: • Son sustancias de composición química variable, de pequeño tamaño que pueden

atravesar la membrana celular, que regulan el crecimiento, el desarrollo, la especialización de los tejidos y los ciclos de reproducción.

• No están formadas en órganos ni en estructuras especializadas y suelen producirse en órganos de la planta tales como los meristemos (células meristemáticas o embrionarias).

• Pueden ser transportadas desde el lugar donde se segregan (de célula en célula o por los vasos) hasta las células diana, el lugar donde ejercen su acción.

• Son activas en pequeñas concentraciones.• Suelen actuar de forma coordinada, es decir, que dos o más hormonas potencian su

acción o se contrarrestan, dependiendo de las cantidades relativas de cada una de ellas.

LA RELACIÓN EN LAS PLANTAS

Las hormonas vegetales más conocidas son: AUXINAS CITOQUININAS GIBERELINAS ÁCIDO ABCÍSICO ETILENO

TRIPTÓFANOPURINAS

AUXINAS• Son hormonas derivadas del aminoácido triptófano, siendo la más común

el ácido indolacético (IAA). Se producen en los ápices del tallo, y viajan hacia abajo por el floema.

• Fueron descubiertas por F. A. Went mediante un experimento sencillo:

AUXINAS Las auxinas:• Promueve el crecimiento y diferenciación celular, y por lo tanto el crecimiento en

longitud de la planta (dominancia apical): HIPÓTESIS DE CRECIMIENTO ÁCIDO• Inhiben el crecimiento de las yemas axilares.• Intervienen en la aparición de raíces en los esquejes de los tallos.• Estimulan el crecimiento y maduración de frutas, floración, senectud, geotropismo.• Intervienen en los TROPISMOS. La auxina se dirige a la zona oscura de la planta,

produciendo que las células de esa zona crezcan más que las correspondientes células que se encuentran en la zona clara de la planta. Esto produce una curvatura de la punta de la planta hacia la luz, movimiento que se conoce como fototrofismo.

• Retardan la caída de hojas, flores y frutos jóvenes.

La eficacia depende de su concentración y el órgano dónde actúen (una concentración óptima en tallos, inhibe el crecimiento en raíces)

AUXINASHIPÓTESIS DE CRECIMIENTO ÁCIDO

Bajo la influencia de la auxina, la plasticidad de la pared celular aumenta:

Las auxinas activan bombas de protones (H+), que los pasa de la célula a la pared celulósica. Como resultado, la pared celular se acidifica y esto hace activar una enzima de la pared celular que rompe los enlaces cruzados entre las cadenas de celulosa. Esto permite que las moléculas se deslicen entre sí.

y además, la célula se ensancha en respuesta a la turgencia que provoca la entrada de agua en la vacuola.

AUXINASTROPISMOS: Con la influencia de la luz las auxinas se desplazan hacia el lado oscuro del tallo (A), con

lo que aumenta la concentración de la hormona en esa zona (B). En estas células, la mayor concentración de auxinas estimula el transporte de protones

del citoplasma a la pared celular (flechas negras curvas) (C) La acidez que se origina activa un enzima de la pared celular que deshace los enlaces

entre las moléculas de celulosa, con lo que aumenta la plasticidad de la pared. El agua que entra por ósmosis (flechas azules) en la vacuola hace aumentar la turgencia (flechas rojas) (C). Y la célula se alarga (D).

Esto produce una curvatura de la punta de la planta hacia la luz, movimiento que se conoce como fototrofismo.

AUXINAS

Células cercanas al ápice

Células alejadas del ápice

AUXINAS

CITOQUININAS Hormonas derivadas de las purinas (bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos). Algunas se producen en meristemos de los ápices de las raíces. Existe una relación opuesta entre las auxinas y las citoquininas: • las citoquininas inducen la formación de brotes, inhibida por las auxinas.• las auxinas favorecen el desarrollo de raíces, contrarrestado por las citoquininas.

CITOQUININASFUNCIONES:•Promueven el crecimiento ya que estimulan la división celular.•Inhiben el desarrollo de raíces laterales.•Rompen la latencia de las yemas axilares, favoreciendo el desarrollo de nuevos brotes.•Detienen la caídas de las hojas.•Retrasan el envejecimiento de los órganos vegetales. •Promueven la expansión celular en cotiledones y hojas.•Promueven el desarrollo de los cloroplastos.

GIBERELINAS Son una serie de sustancias derivadas de isoprenoides. La más importante es el ácido giberélico Se producen en los meristemos del tallo y son transportadas por el

floema a todos los órganos. Funciones:• Alargamiento de las células a nivel de los entrenudos del tallo, con lo cual,

aumentan la distancia entre dos nudos.• Estimulan la formación de las flores y su transformación posterior en

frutos.• Aumentan el tamaño de las hojas y de las flores en algunas plantas.• Inducen la actividad del cambium en algunos árboles de los climas

templados para que broten en primavera.• Son las responsables de la germinación de las semillas. Cuando la semilla

toma agua, se estimula la acción de la amilasa que forma glucosa a partir de almidón. Este aumento de glucosa estimula la síntesis de giberelinas que provocan el desarrollo del embrión para dar una nueva planta.

GIBERELINAS

GERMINACIÓN DE LAS SEMILLAS:1.Las giberelinas actúan en las semillas sobre la capa de aleurona (sustancia proteica)2.Se producen enzimas hidrolíticos (maltasa y amilasa) que rompen las moléculas de almidón almacenadas en el endospermo3.Se forman los azúcares sencillos que son utilizados por el embrión para su desarrollo.

ÁCIDO ABCÍSICO Se sintetiza en las hojas, y es transportado por la savia elaborada hacia los meristemos

apicales. Químicamente es un terpenoide que es estructuralmente muy similar a la porción

terminal de los carotenoides.

Se encuentra en todas las partes de la planta, sin embargo, las concentraciones más elevadas parecen estar localizadas en semillas y frutos jóvenes y la base del ovario.

Está relacionado con la capacidad de ciertas plantas para restringir su crecimiento o su capacidad reproductora en épocas desfavorables.

ÁCIDO ABCÍSICO

Funciones:• Inhibidor típico del crecimiento de las plantas, inhibe la división celular y la fotosíntesis.• Promueve el letargo y la latencia en yemas y semillas.• Tiene efectos contrarios a las de las hormonas de crecimiento (auxinas, giberelinas y

citoquininas).• Controla la apertura y cierre de los estomas, previniendo la pérdida de agua por

transpiración• Está, asimismo en relación con el letargo invernal de los árboles de hoja caduca, de

manera que aumenta su concentración en las hojas a medida que disminuye la duración del día, lo que provoca la caída de las mismas.

ETILENO El etileno, hidrocarburo no saturado, en estado gaseoso a temperatura ambiente. Las funciones principales del etileno son:• Inhiben el crecimiento de la planta.• Promueven la maduración de los frutos y el envejecimiento, puesto que favorece la

destrucción de la clorofila.• Favorece la caída de las hojas, flores y frutos mediante la formación de un tejido de

separación (En el s. XIX se observó que el gas que escapaba de las farolas de iluminación producía la defoliación de los árboles de las calles).

El etileno parece ser producido esencialmente por todas las partes vivas de las plantas superiores, y la tasa varía con el órgano y tejido específicos y su estado de crecimiento y desarrollo.

A diferencia de otras hormonas, el etileno gaseoso se difunde fácilmente fuera de la planta.

HORMONAS VEGETALES

RESPUESTAS EN LAS PLANTASLas respuestas elaboradas ante las variaciones del medio están en relación con la actividad de las hormonas y pueden ser respuestas de desarrollo, o de crecimiento y de movimiento sin desplazamiento.

1. DESARROLLO DE LA PLANTA:• Implica el crecimiento ordenado de la planta y la

diferenciación celular. • El crecimiento se debe a:

– División celular: Se produce cuando la célula llega a un cierto tamaño. Ocurre en los tejidos meristemáticos y está regulada por citoquininas.

– Elongación celular: Se produce cuando la célula absorbe agua; ésta ejerce presión sobre la pared celular y se alarga. Regulado por auxinas.

RESPUESTAS : DESARROLLO

1. DESARROLLO DE LA PLANTA:Las Fases del desarrollo son:

a) Etapa de semilla

b) Germinación de las semillas

c) Crecimiento vegetativo

d) Floración

e) Polinización

f) Fecundación

g) Cuajado y madurez de los frutos

h) Senescencia

Todas las etapas están reguladas por fitohormonas en equilibrio.

Germinación Crecimientovegetativo Floración Polinización Fecundación Formación y

madurez de los frutos Senescencia

FITOHORMONAS

Auxinas

Promueve:•Alargamiento celular y crecimiento apical•Formación de frutos•TropismosInhibe:•Crecimiento de yemas axilares

Ácido Abcísico

Inhibe:•Crecimiento•Germinación•Desarrollo de las yemas

Etileno

Inhibe el crecimientoPromueve:•Abcisión de hojas y frutos•Maduración

Citocininas

Promueve:•División celular•Crecimiento de brotesInhibe: •Envejecimiento•Caída de las hojas

Giberelinas

Promueve:•Alargamiento del tallo•Formación de flores y frutos•Germinación de la semilla

En todas las etapas actúan como reguladores las fitohormonas. A veces acelerando el crecimiento otras disminuyéndolo.

RESPUESTAS : DESARROLLO EN PLANTAS

RESPUESTAS : DESARROLLOa)SEMILLA: Fase latente del embrión para adaptarse a las condiciones desfavorables y permite:

• La dispersión espacial, por viento, agua y animales, para que no germinen próximas y no exista competencia.

• La dispersión temporal: Dormición, retardo en la germinación, aunque las condiciones sean las adecuadas. Valor adaptativo para evitar extinciones masivas de la especie. Se debe a la presencia de ácido abcísico y ausencia de giberelinas y citoquininas.

b) GERMINACIÓN DE LAS SEMILLAS•Permanecen en fase de latencia mientras duran las condiciones adversas (invierno).•Cuando las condiciones son favorables (primavera), entonces el metabolismo de la semilla se activa y el embrión origina la plántula.•Son fundamentalmente las giberelinas las hormonas que intervienen en la germinación.

RESPUESTAS EN LAS PLANTAS

c) CRECIMIENTO VEGETATIVO• La plántula absorbe agua y sales minerales del suelo y

realiza la fotosíntesis. Crece primero en longitud y luego en grosor y aparecen órganos especializados.

• El equilibrio entre raíces y parte aérea se debe a las hormonas:– Auxinas y citoquininas: Las auxinas estimulan el

crecimiento apical del tallo y de las raíces. Las raíces producen citoquininas que provocan el desarrollo de ramas laterales y hojas.

– Giberelinas: También producen crecimiento en longitud del tallo.

RESPUESTAS EN LAS PLANTASd) FLORACIÓN•Debe producirse con tiempo suficiente para que la semilla se desarrolle antes del frío.•Aunque muchas plantas tienen que pasar por un período de frío (más cantidad de giberelinas) en estado vegetativo antes de florecer, es lo que se llama vernalización. Ej.: manzano o peral.•En muchos otros casos la floración depende del fotoperíodo (relación entre horas de luz y horas de oscuridad). Según sea el fotoperíodo:Plantas de día corto: florecen a comienzos de primavera o en el otoño, cuando las noches son relativamente largas y el día relativamente corto. Crisantemos, tabaco, flor de Pascua.Plantas de día largo: florecen generalmente en el verano, cuando las noches son relativamente cortas y los días relativamente largos. Lechuga, espinaca, zanahoria. Plantas de día neutro: No les afecta el fotoperiodo. Judía, algodón, maíz, tomate.

RESPUESTAS EN LAS PLANTASd) FLORACIÓN•La inducción de la floración se debe a dos sustancias: el fitocromo y los florígenos.•El fitocromo se presenta en dos formas:

– PR, inactiva y estable. Absorbe luz roja convirtiéndose en PRF.

– PRF, activa y poco estable que, absorbiendo luz infrarroja o en oscuridad, se transforma de nuevo en PR. Induce floración en plantas de día largo e inhibe la floración de plantas de día corto.

• El fitocromo se sintetiza como PR, y durante el día la luz lo convierte en PRF. Durante la noche el PRF se convierte en PR. La velocidad de conversión permite a la planta apreciar la duración de la luz y de la oscuridad.

• La interconversión de los fitocromos se realiza en las hojas, por tanto , tiene que haber una “sustancia inductora” que llegue hasta los ápices de los brotes y estimule la floración, se piensa que son los florígenos.

RESPUESTAS : DESARROLLO

e) Polinización: proceso por el cual los granos de polen situados en las anteras de los estambres, son transportados hacia los carpelos.

f) Fecundación: proceso de unión del gameto masculino (tubo polínico) y el femenino (óvulo).

g) Cuajado: formación de los frutos con o sin fecundación (partenocarpia). La madurez de los frutos es inducida por el ácido indolacético (auxina).

RESPUESTAS : MOVIMIENTO 2. MOVIMIENTOS SIN DESPLAZAMIENTO:•Son movimientos de una parte de la planta con respecto a otra.•Pueden ser:

Tropismos: son movimientos de crecimiento provocados por un estímulo. Producen cambios permanentes y suelen ser lentos.

Nastias: Son movimientos no permanentes y no influye la dirección del estímulo. Suelen ser movimientos rápidos.

RESPUESTAS : MOVIMIENTO

RESPUESTAS : MOVIMIENTO

ESTÍMULO TROPISMO RESPUESTA

LUZ FOTOTROPISMO(+) TALLOS

(-) RAÍZ

GRAVEDAD GEOTROPISMO(+) RAÍZ

(-) TALLO

CONTACTO TIGMOTROPISMO

(+) Ej. ZARCILLOS ENROLLADOS ALREDEDOR DE ALGÚN OBJETO

SUSTANCIA QUÍMICA QUIMIOTROPISMO

(+) Ej. RAÍCES CRECEN HACIA EL AGUA (HIDROTROPISMO)

TROPISMOS:•Son movimientos de crecimiento provocados por un estímulo.•Producen cambios permanentes y suelen ser lentos.•Se clasifican de acuerdo con el estímulo que lo desencadena:

Auxinas

Estimulación del crecimiento

Inhibición del crecimiento

RESPUESTAS : MOVIMIENTO FOTOTROPISMO: •Crecimiento de la planta, influenciado por un estímulo luminoso. Cada parte de ella responde de distinta forma a este estímulo (VER DIAPOSITIVA 7): Los tallos tienen fototropismo positivo, Las raíces tienen fototropismo negativo.•Controlado por auxinas. •Se trata de respuestas muy valiosas para las plantas por cuanto consiguen la luz imprescindible para la fotosíntesis en los tallos y, el agua y sales presentes en el suelo en las raíces.

RESPUESTAS : MOVIMIENTO

GEOTROPISMO: •Crecimiento de la planta inducido por la fuerza de gravedad.•El tallo tiene geotropismo negativo y la raíz lo tiene positivo.•También está controlado por las auxinas.

RESPUESTAS : MOVIMIENTO

TIGMOTROPISMO: •Crecimiento desigual que produce curvatura de tallos o zarcillos alrededor de un soporte, en plantas trepadoras.• Tienen células que perciben el contacto.

RESPUESTAS : MOVIMIENTO

QUIMIOTROPISMO: •Crecimiento motivado por la presencia de sustancias químicas (sales, CO2,O2)

•Las raíces suelen tener quimiotropismo positivo o negativo, según la sustancia:

Hidrotropismo: las raíces se acercan al agua.

Aerotropismo: se dirigen a zonas aireadas.

Desarrollo del tubo polínico hacia el ovario.Tallos de cuscuta son atraídos por sustancias volátiles de los hospedantes.

RESPUESTAS : MOVIMIENTO NASTIAS:•Movimientos rápidos que pueden ser reversibles cuando cesa el estímulo.•No influye la dirección del estímulo.•Están basados en las variaciones de turgencia de las células por cambios de permeabilidad de sus membranas• Se clasifican de acuerdo con el estímulo que lo desencadena:

ESTÍMULO NASTIAS RESPUESTA

LUZ FOTONASTIASHojas cerradas en la oscuridad y abiertas con luzApertura y cierre de algunas flores

TEMPERATURA TERMONASTIAS Flores que se abren o cierran por la temperatura como los tulipanes

ESTIMULOS MECÁNICOS

TÁCTILESSISMONASTIAS

Mimosa púdica cierra las hojas al tocarlaPlantas carnívoras se pliegan cuando se pega un insecto (parecido a la sensibilidad animal)

RESPUESTAS : MOVIMIENTO

FOTONASTIA:•Respuesta a la luz.•Apertura de flores al amanecer o al anochecer (Dondiego de noche).•Algunas plantas cierran sus hojas de noche.

TERMONASTIA:• Respuesta a la temperatura.• La flor del azafrán (Crocus sativus)

se cierra cuando hace frío.

RESPUESTAS : MOVIMIENTO

SISMONASTIAS: Las plantas responden a estímulos

táctiles y reaccionan ante un contacto más o menos leve.

Lo poseen algunas plantas carnívoras y la Mimosa pudica entre otras.

En la base de las hojas hay un grupo de células llamadas pulvínulos, que producen la curvatura de los foliolos por cambios en la turgencia de las células.

RESPUESTAS : MOVIMIENTO

PÁGINAS Y ANIMACIONES DE INTERÉS

http://www.iesabastos.org/archivos/daniel_tomas/1bachillerato/hormonal/hormonas-vegetales/hormonas-vegetales.html

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/profesor/1bachillerato/1.htm

http://ies.rayuela.mostoles.educa.madrid.org/deptos/dbiogeo/recursos/Apuntes/BioGeoBach1/index.htm

http://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/ejercicios1b.htm

Por ENCARNA ALCÁCER TOMÁS