¡Descarga Funcionament de les plantes y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity!
TEMA 5: FUNCIONAMENT DE LES PLANTES
1. TRANSPORT I NUTRICIÓ MINERAL
1.1. Absorció i transport d’aigua i nutrients
L’arrel – L’aigua s’absorbeix pels pèls radiculars
▲ Via apoplast -> a través de parets cel·lulars i espais intercel·lulars
▲
Via cel·lular -> passant per l’interior cel·lular
- Via transmembrana: a través de les membranes cel·lulars. És important ja que els nutrients arriben més al xilema.
Via simplast: a través dels plasmodesmes (Canals que conecten citoplasmes de cèl·lules adjacents)
Banda de Caspary conté suberina (substància hidrofòbica) – funció impermeabilitat. Quan l’aigua hi arriba, la via apoplàstica s’interromp i obliga a que l’aigua circuli per dins de les cèl·lules (via cel·lular)
Xilema Part més llarga del transport d’aigua dins la planta. Ex: planta d’1 m -> 99.5% del recorregut de l’aigua té lloc al xilema. Maduració de les cèls. conductores => MORT CEL·LULAR => tubs buits amb parets lignificades
Estomes = Complex o aparell estomàtic
Ostíol + 2 cèl·lules oclusives (= de guarda) i a vegades [+ 2 cèl·lules subsidiàries (= acompanyants)]
- Cèl·lules oclusives: vàlvules hidràuliques -> controlen la mida de l’ostíol
▲ Cèl·lules turgents Estoma obert / Cèl·lules flàccides Estoma tancat
- Cèl·lules acompanyants: reservori d’aigua i ions
Es troben a la majoria de plantes excepte a plantes aquàtiques submergides i hepàtiques.
♦ Abundància:
Depèn de: espècie, posició de la fulla (Ex: fulles de sol > fulles d’ombra) i condicions de creixement.
Valors + freqüents: entre 100-300 estomes/mm2 (S’han trobat fulles amb + de 1000 estomes/mm2)
♦ Distribució tipus de fulles:
- Amfistomàtiques -> estomes repartits entre les 2 cares. Ex: moltes gramínies
Hipostomàtiques -> la major part dels estomes es troben a la cara abaxial (cara de sota la fulla on hi ha més estomes). Ex: la majoria d’espècies llenyoses
- Amb estomes només a l’anvers -> plantes aquàtiques amb fulles flotants. Ex: nenúfars
Transpiració (mmol H20 m-2 s -1): Pèrdua d’aigua en forma de vapor des de la planta cap a l’atmosfera. Mobilitza grans volums d’aigua: 5 tones d’aigua / mes
Té lloc principalment a les fulles, concretament en els seus òrgans estomes: via d’intercanvi de gasos entre els espais aeris interns de la fulla i l’atmosfera.
Entre cèl·lules mesòfiles hi ha espais d’aire (cavitat subestomàtica) saturats de vapor d’aigua que per difusió passa a favor del gradient cap a l’exterior de la fulla (no saturat) a través de l’estoma, és a dir s’afavoreix la sortida de vapor d’aigua
.
El potencial hídric – Moviment de l’aigua
L’aigua sempre es mou de regions amb més Ψw (arrels) a regions amb menys Ψw (fulles) Unitats Ψw (energia lliure de l’aigua per unitat de volum)-> megapascal (MPa) = 106 Pa
6 CO2 + 12 H2O + llum --> C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O.
6 CO2 + 6 H2O + llum --> C6H12O6 + 6 O2 diòxid de carboni + aigua + llum --> glucosa + oxigen
Cloroplasts Una cèl·lula del mesofil·le típica té entre 30 i 40 cloroplasts.
Fases de la fotosíntesi
- Fase lluminosa (FOTO) -> membranes tilacoidals
- Fixació de carboni (SÍNTESI) -> estroma
La naturalesa de la llum solar La fotosíntesi té lloc a l’espectre electromagnètic visible (380-760 nm)
Pigments fotosintètics Les fulles són verdes ja que contenen clorofil·la és un pigment de color verd que s’encarrega d’absorvir la llum i quan la llum hi insereix, absorbeix tots els colors excepte el verd que el reflexa. A la tardor la clorofil·la es descompon i ocupen el seu lloc altres pigments com els carotens.
Clorofil·la a (CH3) i b (CHO) les dos tenen un enllaç éster
Carotenoides Carotens (pigment groc): C, H i Xantofil·les: C, H, O
Experiment d’Engelmann (1883): per saber quines eren les longituds d’ona de la llum que eren més efectives per fer la fotosíntesi en un filament d’alga verda. Va il·luminar a través d’un prisma de cristall, que descomponia la llum en els seus colors, i observant després quins eren els colors que produïen la reacció. Va observar com un bacteri aeròbica s’acumulava a prop de les parts de l’alga il·luminades per les llums vermella i blava, que són les longituds d’ona que treballen millor per a la fotosíntesi i per la qual l’alga produeix més oxigen.
Centre de reacció : complex proteic que inclou 2 molècules de clorofil·la a i l’acceptor primari d’electrons Complex captador de llum (antena) : on hi ha la clorofil·la b
Fase lluminosa Flux electrònic no cíclic (via predominant)
- Els dos fotosistemes treballen junts de forma simultània i contínua -Converteix l’energia lluminosa en energia química en forma d’ATP i NADPH -Producció d’ATP per quimiosmosi
Fotosistema II (PSlI-P680) captura fotó de llum i un dels electrons passa a una energía superior i és capturat per l’acceptor primari d’electrons. Aquest va pasant per una sèrie de reaccions d’oxidació-reducció on perd energía per produir ATP (fotofosforil·lació). Entra un protó al lumen produïnt un gradient i torna a sortir per l’ATPasa. Amb la fotòlisi de l’aigua es recupera el protó perdut. Fotosistema l (PSI-700) té lloc a continuació
Flux electrònic cíclic
-Només participa el fotosistema I -No hi ha producció de NADPH, ni tampoc alliberació d’oxigen -Genera ATP
- El cicle de Calvin consumeix més ATP que NADPH => s’esgota l’ATP però hi ha ↑NADPH => s’activa el flux cíclic d’electrons
Fixació del carboni Cicle de Calvin (via 3 carbonis) 12 NADPH + 18 ATP + 6 CO2 -> C6H12O6 + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi + 6 H2O
3.2. Fitohormones (o hormones vegetals)
✓ Compostos orgànics presents en concentracions molt baixes ✓ Senyals químics entre cèl·lules que coordinen i regulen diversos aspectes del funcionament i del desenvolupament vegetal
TROPISME (“tropos ” = girar, orientar-se cap a): resposta de creixement sota control hormonal que té com a resultat la curvatura de la planta. FOTOTROPISME Descobriment Charles i Francis Darwin finals s. XIX Darwin (1880) -> l’àpex detecta la llum Boysen-Jensen (1913) -> el senyal és una substància química Frits Went 1926 AUXINA (“auxein”= créixer, augmentar) va demostrar que l'àpex del coleòptil exerceix el seu efecte mitjançant una substància química (que va anomenar auxina ), i no mitjançant un estímul físic.
Principals fitohormones: Lloc de síntesi Efectes principals
♦
Auxines
- Meristemes apicals dels brots
- Fulles joves
- Llavors
Afavoreixen:
- L’allargament cel·lular
- La dominància apical hipòtesi de la inhibició directa la auxina que es produeix en el meristema apical del tall es difon cap avall, reprimint així el creixement de les gemmes apicals. Es creu que no sempre es compleix i que també hi participen altres fitohormones com l’ètilè i les cinines.
- La formació d’arrels adventícies (secundàries)
- El desenvolupament del fruit Les llavors en desenvolupament sintetitzen auxina -> ↑ creixement del fruit. Ovari no fecundat --> auxina --> fruit sense llavor. També hi están implicades les gibberel·lines. ♦ Gibberel·lines
Més de 100 tipus diferents de gibberel·lines produïdes per les plantes. No n’hi ha de sintètiques.
- Meristemes apicals i arrels
- Fulles joves
- Embrió de les llavors
Estimulen:
- L’allargament de la tija i la floració
- El creixement del fruit afavoreixen enzims hidrolítics. Hiperallargament dels talls de l’arròs. Produïdes per un fong i per la propia planta. Enciam i tabac poden generar gibberel·lines en condicions pobres de llum, etc.
- La germinació ♦ Cinines • Arrels • Estimulen la divisió cel·lular (citocinesi)
- Inhibeixen la dominància apical estimulen el creixement de les gemmes axil·lars (efecte oposat al de l’auxina)
- creixement lateral a la part baixa de la planta.
- Endarrereixen l’envelliment ♦ Etilè •Tiges
- Fruits en maduració
- Teixit danyat o senescent
- Participa en la caiguda de la fulla Envelliment fulla: ↓ auxina i cèls. capa d’abscisió -> ↑ etilè aquestes cèls. produeixen enzims que digereixen les parets cel·lulars
- Participa en la resposta a l’estrès mecànic Resposta triple: Permet a la planta o brot en contacte amb un objecte esquivar-lo. Estrès mecànic-> ↑ etilè-> la tija: ↓ allargament , ↑ gruix , es corba i creix horitzontalment.
- Estimula la maduració dels fruits ♦ Àcid Abscísic • Fulles
- Tiges
- Arrels
- Fruits
- Participa en la resposta a la sequera produeix el tancament de l’estoma per evitar la pèrdua d’aigua en períodes de sequera. Atura els enzims hidrolítics.
- Inhibeix la germinació de les llavors Afavoreix la dormició (estat latent) de les llavors. Això assegura que la germinació es produeix quan les condicions ambientals són òptimes i afavoreix la dispersió de les llavors.
•.4. Regulació del desenvolupament pels factors ambientals
3.3.1. Respostes a la llum
Fotomorfogènesi efectes de la llum sobre la morfologia vegetal (photo = llum, morphos = forma, genesis = generació o formació). Les plantes poden detectar la direcció, la intensitat i la longitud d’ona de la llum. Fotoreceptors: ♦ De llum blava
- Criptocroms: Inhibició de l’allargament de l’hipocòtil quan la plàntula emergeix del sòl.
- Fototropina: Fototropisme
- (^) Zeaxantina: Obertura estomàtica a primera hora del matí ♦ Fitocroms (de llum vermella) ✓ Pigments proteínics verd-blaus ✓ 5 fitocroms a Arabidopsis thaliana : phyA, phyB, phyC, phyD i phyE ✓ Intervenen en:
Germinació de les llavors fotosensibles La llum de la franja vermell feia que germinessin les llavors, sempre i quam aquesta fos la última a la qual s’exposava.
Pfr forma activa del fitocrom que desencadena la germinació. El fitocrom és l’encarregat de medir la duració de la nit. És la forma – estable (durant el dia).
Pr forma + estable (durant el dia)
Això permet saber a la planta si és de dia o de nit.
3.3.2. Respostes a la gravetat
Geotropisme o gravitropisme -> creixement de la planta en resposta a la gravetat.
Estatolits: orgànuls cel·lulars que contenen grans de midó.
3.3.2. Respostes a estímuls mecànics
Tigmomorfogènesi (thigma = tocar, contacte) -> canvis en la forma de les plantes com a conseqüència d’una pertorbació mecánica. Ex: circells (prolongacions de tiges llargues que trepen i s’enganxen).
Senyal sensorial -> senyal elèctric -> senyal químic -> moviment ràpid
