Los seres vivos están constituidos
por células, tanto en los organismos unicelulares como en los pluricelulares,
las células realizan funciones vitales, para lo cual necesitan sustancias como
gases respiratorios y nutrientes; y como producto de estas se producen
sustancias a las que llamamos desechos metabólicos. Nutrientes y Desechos, así
como otras sustancias que los organismos secretan y para regulan funciones
vitales, se movilizan a través de diferentes mecanismos; a esto se le llama
circulación.
Circulación en organismos unicelulares.
En los organismos unicelulares
las sustancias se movilizan por medio de movimientos del citoplasma que se
conoce como ciclosis, las corrientes citoplasmáticas se generan alrededor de
una gran vacuola. Las sustancias de desecho se expulsaran al exterior a través de
difusión, ósmosis y transporte activo.
Circulación en hongos
Las estructuras multicelulares de
hongos; como los champiñones y zetas; poseen estructuras denominadas hifas,
cuyas paredes celulares tienen unos poros que permiten que el protoplasma fluya
entre ellas por simple difusión.
Circulación en plantas
Las plantas son organismos
autótrofos que fabrican alimentos por medio del proceso de fotosíntesis. Para realizarlo, absorben agua, sales
minerales y dióxido de carbono que son transformados en materia orgánica, por
medio de luz solar, en presencia de pigmentos llamados clorofila. Este proceso tiene lugar principalmente en
las hojas de las plantas, por esta razón se requiere que los materiales
necesarios, sean transportados hasta estos órganos. De igual forma, una vez se han elaborado los
glúcidos o almidones, es necesario transportarlos a todas las partes de la
planta donde se necesitan, o donde serán almacenados. El transporte tanto de la materia prima de la
fotosíntesis como de los alimentos fabricados, es realizado mediante difusión o
por medio de sistemas vasculares.
Circulación en
plantas no vasculares
Plantas no vasculares son
aquellas que no poseen sistemas especializados en el transporte de sustancias,
como ocurre con los musgos y las hepáticas, debido a ello el transporte del
agua y de sales minerales es realizado directamente por difusión a través de
toda la superficie. Este proceso puede
producirse gracias a que los epitelios carecen de una cutícula impermeable que
impida la entrada. Al interior, el
transporte de sustancias tiene lugar por simple difusión de una célula a otras,
y en ocasiones, por transporte activo.
Circulación en
plantas vasculares.
Estas plantas poseen sistemas
vasculares que permiten el transporte de sustancias. El sistema que transporta el agua y los
minerales desde las raíces hasta las hojas se conoce como xilema y el sistema
de tubos que transportan el alimento fabricado durante la fotosíntesis desde
las hojas hasta las distintas partes de la planta se llama floema. La especialización en cada tipo de conducto
evita que la sustancia que se transporta por floema y xilema se mezclen. La circulación en plantas vasculares incluye procesos físicos con funciones muy específicas como la
absorción de nutrición, el transporte de agua y sales minerales (la savia bruta),
el transporte de glúcidos o carbohidratos (savia elaborada) y la transpiración
e intercambio de gases.
Absorción de agua en las plantas vasculares.
La raíz absorbe
continuamente el agua que las plantas
necesitan para su nutrición. La región
de la raíz en la que se absorbe el agua se llama zona pilífera (rica en pelos
radicales) y está formada por células epiteliales con pelos absorbentes, cuyas
paredes son delgadas, de consistencia mucilaginosa (de apariencia gelatinosa) y
carecen de cutícula lo que aumenta su capacidad de absorción de agua. El agua atraviesa la membrana y penetra en
los pelos por ósmosis. Algunos factores
como la temperatura, la aireación del suelo, la cantidad de agua y la capacidad
de retención, afectan el proceso de absorción de agua.
La absorción de minerales en las plantas
vasculares.
Las plantas incorporan minerales en forma de iones (partículas cargadas eléctricamente)
como potasio (K+), sodio (Na+), magnesio(Mg2+), calcio (Ca2+) entre otros, disueltos en agua. Este proceso se
realiza mediante transporte activo, el cual requiere de la participación de
enzimas transportadoras presentes en la membrana plasmática que introduce los
iones en las células epidérmicas.
Transporte de la savia bruta
El agua y las sales minerales, al
penetrar en las células epidérmicas, reciben el nombre de savia bruta. Esta
circula en el interior de la raíz hacia
el cilindro central del tallo en donde se encuentran los vasos leñosos que conforman
el tejido leñoso o xilema. Estos vasos están constituidos por células muertas,
denominadas traqueidas. Estas son huecas, cilíndricas, con gruesas paredes
reforzadas por una sustancia denominada lignina y cuyos tabiques de separación
entre células han desaparecido o están perforados. La savia bruta asciende por
el xilema y llega hasta las hojas, en donde parte el agua se utiliza en la
fotosíntesis y otra parte se elimina por transpiración.
En el transporte ascendente de
savia bruta intervienen tres tipos de células presentes en el xilema: las
taqueidas, los elementos de los vasos y las fibras. Estas células son capaces
de transportar agua y minerales disueltos a muchos metros de altura, en contra
de la fuerza de gravedad, en algunos casos, a más de cien metros de altura.
Durante mucho tiempo se pensó que las plantas hacían esto empujado el agua desde las raíces; sin
embargo, actualmente se sabe que la savia puede recorrer estas grandes alturas
gracias a los mecanismos de cohesión, tensión y presión radicular.
El ascenso de la
savia
El agua (H2O) es una
molécula relativamente sencilla compuesta por dos átomos de hidrógeno, que
tienen carga positiva, y uno de oxígeno, que posee carga negativa. Debido a que
las cargas de signos opuestos se atraen, el hidrógeno de una molécula de agua
es atraído por el oxígeno de otra molécula, mediante puentes de hidrogeno. Este
fenómeno se conoce con el nombre de cohesión.
De otra parte, cuando el agua
asciende por los vasos conductos del xilema (traqueidas, elementos de los vasos
y fibras), también se expone a otra fuerza llamada adhesión, que es la
propiedad por la cual se unen las superficies de dos sustancias, cuando entran en contacto, la
cual se debe a las fuerzas que interactúan. Como la fuerza de adhesión es mayor
que la de cohesión, el agua asciende por el vaso. Este fenómeno se conoce como
capilaridad.
La fuerza de adhesión –cohesión,
entre las moléculas de agua que se encuentran en el xilema es tan fuerte, que
el agua se comporta como un “cable” que tiene una resistencia igual a la de un
cable de acero del mismo grosor. Estas fuerzas de adhesión – cohesión, hacen
subir la savia bruta, por la gran tensión que puede crear gracias a dos
fenómenos: la transpiración y la capilaridad. A medida que el agua se evapora
en las hojas por la transpiración, se genera una presión o tensión negativa y en consecuencia, el agua asciende hacia las
hojas, por los vasos del xilema. Esta tensión se transmite a lo largo del
sistema vascular, desde las raíces hasta el tallo y hacia las hojas, haciendo
que el agua se mueva como por un efecto de succión.
Fuerza de tensión
y transpiración
En la transpiración de las plantas, la salida
del agua genera una fuerza conocida como tensión, que es capaz de “halar” toda
la columna de savia que viaja por el Xilema. Entonces se impulsan las moléculas
de agua que circulan a través del xilema hacia las células de las hojas y de
ahí a la atmosfera. De la misma manera,
la tensión se transmite a través de todo el tallo hacia las raíces, donde
permite que el agua pase por ósmosis a
través del suelo, hacia los tejidos de las raíces y de ahí, al xilema.
Transporte de la savia elaborada
Las moléculas orgánicas fabricadas por las plantas, principalmente
glúcidos como la sacarosa, forman la savia elaborada. El transporte de estas
sustancias, desde los tejidos productores a todas las partes de la planta,
tiene lugar en los vasos liberianos o tubos cribosos, y en las células
acompañantes del floema. Los vasos
liberianos son células vivas, alargadas, dispuestas unas a continuación de
otras, y cuyos tabiques de separación o placas cribosas están perforadas por
poros, lo que permite la circulación de savia de una célula a otra. Los
glúcidos y demás componentes orgánicos producidos en el parénquima clorofílico
de las hojas pasan por transporte activo a las células acompañantes del floema
y, a través de los plasmodesmos (conexiones citoplasmáticas que atraviesan la pared celular entre células contiguas), ingresan a los tubos cribosos. Se conocen
actualmente dos mecanismos de transporte por floema: Un mecanismo pasivo y un
mecanismo activo.
El mecanismo pasivo se basa en el
flujo por gradiente de concentración. Según esto una diferencia de presión hace
que el flujo vaya desde donde hay más sacarosa, es decir, desde los órganos fotosintetizadores (hojas)
hacia donde hay menos, o sea los demás órganos (frutos, tallo y raíces). El
aumento de glúcidos en los tubos cribosos provoca la entrada de agua por osmosis
a los plasmodesmos. Como resultado de la entrada masiva de agua, se produce un
empuje de la savia elaborada hacia los órganos consumidores, donde pasa, por
transporte activo, desde los tubos cribosos hacia las células que la requieren.
El mecanismo activo se basa en la
teoría de las corrientes intracitoplasmáticas. Esto plantea que muchos de los
compuestos orgánicos pueden transportarse a través del citoplasma de los tubos
cribosos con consumo de energía. El transporte de la savia elaborada es lento,
ya que la luz de los vasos cribosos esta interrumpida por las placas cribosas,
cuyos huecos pueden taponarse y afectar así el transporte. Del mismo modo,
algunos factores como la actividad metabólica, la temperatura, la luz y el
oxígeno aumentan la intensidad del transporte.
Transpiración en las plantas
En las hojas de las plantas se
realizan funciones vitales en las cuales son fundamentales los procesos de
transpiración y el intercambio de gases, como se mencionó anteriormente, la
transpiración es la perdida de agua por evaporación, que se produce en las
hojas mediante difusión simple.
En la epidermis foliar se
encuentran poros llamados estomas. Son estructuras que se ponen en contacto con
el exterior de la hoja y los espacios intercelulares del interior. A
través de ellos se produce la mayor
parte de la transpiración de la planta. Los estomas están constituidos por dos
células en forma de riñón, llamadas oclusivas, entre las que hay una abertura u
ostíolo, que conecta con una cámara subestomática. Los estomas abren o cierran el ostiolo
controlando, de este modo, la transpiración, la velocidad de transpiración está
regulada por factores como la luz, el viento, la humedad relativa del aire y la
temperatura.
La luz produce un incremento en la reproducción
de azucares producto de la fotosíntesis
en las células oclusivas que poseen cloroplastos. La elevada concentración de
azucares provoca la entrada de agua en la célula por ósmosis, y por tanto, la
apertura de los estomas durante el día. Por la noche los estomas se cierran al
disminuir la concentración de azucares. El viento facilita la eliminación de
vapor de agua cercano a la hoja e incrementa la transpiración. La humedad
relativa del aire es inversamente proporcional a la transpiración. La
temperatura es directamente proporcional a la transpiración. Las temperaturas
elevadas aumenten la evaporación del agua, lo que en consecuencia, aumenta la
transpiración.
Realice el crucigrama, en su cuaderno de apuntes.
Responda en el cuaderno las siguientes preguntas
Realice en el cuaderno, indicando la semana y fecha de actividad
1.- Realice un gráfico que represente las estructuras del xilema y del floema
2.- Que tipo de estructuras permiten la entrada del agua.
3.- Que tipo de células y estructuras forman el Xilema y el floema
4.- Como se explica que el agua y las sales minerales, que se absorben a través de las raíces, lleguen hasta las enormes alturas a las que se encuentran las hojas.
APA
Para quienes deseen recuperar notas o mejorar la calificación
Actividad opcional, para quienes deban notas, y para aquellos que deseen aplicar los conocimientos
Materiales:
Las rosas, margaritas o claveles
son las flores más recomendadas para llevar a cabo este trabajo, aunque si lo
deseas puedes usar otras. Eso sí, mejor que sean blancas, porque absorben mejor
el color.
Anilinas o colorante de cocina o
pigmentos naturales. En un par de días, se aprecia como los bordes de los
pétalos de las flores se tiñen del color de la solución que contiene el recipiente.
Vasos desechables o frascos
pequeños para realizar la disolución.
PROCEDIMIENTO: Corta la flor por el tallo, cuanto más abajo mejor. Pide la ayuda de un adulto para el uso del cúter o bisturí. El cote debe ser en ángulo para que absorba mejor el agua. Llena un vaso con dos tercios de agua y diluye en él una cantidad de colorante de alimentos, hay que tener cuidado y no pasarse porque pueden resultar tóxicos para las plantas. La cantidad de colorante dependerá del grado de color que desees.
Introduce la flor por el tallo en
el vaso y déjala en él dos o tres días, que es lo que suele durar el proceso de
coloración. Deja la flor en un lugar adecuado, el que penetre algo de luz
natural para que la planta, al hacer la fotosíntesis, absorba bien el agua
Elabora una tabla de observación donde
registres los cambios diariamente.
Que tiempo le lleva a la flor,
asimilar el color de la solución del recipiente.
Cual es el color que más fácilmente
se asimila
Realiza un seguimiento fotográfico
del experimento y presenta los resultados.
Como explicas que los pétalos de
la estructura floral, cambien de color, por la sustancia en la que se introduce
el tallo.
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