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Transporte en plantas

A-Level Biología · Tema 7

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8:36

Transporte en las plantas

Un gigante roble rojo eleva agua más de cien metros hacia el aire, todos los días —y no tiene corazón, ni músculo, ni bomba de ningún tipo. Entonces, ¿qué hace que el…

Narración en inglés · Subtítulos en inglés + 中文 quemados en pantalla

7.1

Los dos tejidos de transporte

Syllabus
  1. dibujar diagramas esquemáticos de secciones transversales de tallos, raíces y hojas de plantas dicotiledóneas herbáceas a partir de preparaciones microscópicas y fotomicrografías
  2. describir la distribución del xilema y el floema en secciones transversales de tallos, raíces y hojas de plantas dicotiledóneas herbáceas
  3. dibujar e identificar elementos vasculares del xilema, elementos de tubo criboso del floema y células acompañantes a partir de preparaciones microscópicas, fotomicrografías y micrografías electrónicas
  4. relacionar la estructura de los elementos vasculares del xilema, los elementos de tubo criboso del floema y las células acompañantes con sus funciones

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

Las plantas mueven sustancias a través de dos tejidos de transporte:

  • Xilema lleva agua e iones minerales disueltos desde las raíces hacia arriba.
  • Floema lleva alimentos disueltos (llamados asimilados, principalmente azúcares) a dondequiera que sean necesarios.

En una sección transversal (un corte recto a través del órgano) de una planta dicotiledónea:

  • en el tallo, el xilema y el floema están juntos en haces cerca del exterior, con el xilema en el interior de cada haz.
  • en la raíz, el xilema está en el centro, a menudo con forma de estrella, con el floema entre los brazos.
  • en la hoja, ambos se encuentran en las venas.

Al dibujar un diagrama de planta, solo se dibujan los contornos de los tejidos, no las células individuales.

Dos secciones transversales: un tallo con haces vasculares en un anillo cerca del borde con xilema en el interior de cada uno, y una raíz con xilema formando una estrella central y floema entre los brazos
Ubicación de los tejidos: los haces del tallo forman un anillo cerca del borde (xilema en el interior); en la raíz, el xilema forma una estrella central
Un tronco de árbol cortado transversalmente, mostrando anillos de crecimiento concéntricos
La madera de un tronco de árbol es xilema; cada anillo representa un año de crecimiento

Vasa del xilema

Los tubos transportadores de agua del xilema se llaman vasos. Están formados por células muertas y vacías unidas extremo a extremo, sin paredes terminales, lo que les permite formar una sola tubería larga y abierta. Sus paredes están engrosadas e impermeabilizadas con lignina. Así, la estructura se adapta a su función: la tubería hueca y abierta sin contenido permite que el agua fluya rápidamente, y la lignina proporciona resistencia y soporte.

Tubos cribosos del floema y células acompañantes

Los tubos transportadores de alimento del floema se llaman tubos cribosos. Son células vivas unidas extremo a extremo, pero sus paredes terminales no desaparecen; se convierten en placas cribosas con muchos agujeros por los que fluye la savia. Para dejar espacio al flujo, una célula de tubo criboso pierde la mayor parte de su contenido y carece de núcleo.

A lado de cada tubo criboso hay una célula acompañante. Conserva su núcleo y tiene muchas mitocondrias. Realiza el trabajo metabólico para el tubo criboso y carga azúcares en él.

Un vaso de xilema dibujado como una tubería hueca con paredes lignificadas gruesas junto a un tubo criboso del floema con placas cribosas y una célula acompañante adyacente
Xilema es una tubería muerta y abierta; floema son tubos cribosos vivos con placas cribosas y células acompañantes

Así es como se ve realmente un haz vascular bajo el microscopio, en una sección teñida de un tallo joven de girasol:

Sección transversal teñida a alta potencia de un haz vascular de un tallo de dicotiledóneo: un grupo de grandes vasos de xilema redondos y de pared gruesa teñidos de rojo abajo, con un grupo de células de floema más pequeñas y de pared fina encima, rodeadas de células de empaquetamiento
Un haz vascular real en sección: las células rojas grandes son vasos de xilema (paredes lignificadas gruesas); las células más pequeñas encima son floema
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Xilema y floema uno al lado del otro

Toca cada parte. El xilema es un tubo hueco muerto para el agua; el floema es un tubo vivo para los azúcares, ayudado por su célula acompañante.

Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
tissue/ˈtɪʃuː/ 组织 zǔ zhī
xylem/ˈzaɪləm/ 木质部 mù zhì bù
mineral ion/ˈmɪnərəl ˈaɪɒn/ 矿物离子 kuàng wù lí zi
phloem/ˈfləʊɪm/ 韧皮部 rèn pí bù
assimilate/əˈsɪmɪleɪt/ 同化物 tóng huà wù
transverse section/trænsˈvɜːs ˈsekʃn/ 横切面 héng qiē miàn
dicotyledonous plant/ˌdɪkətɪˈliːdənəs plænt/ 双子叶植物 shuāng zǐ yè zhí wù
vessel/ˈvesl/ 导管 dǎo guǎn
lignin/ˈlɪɡnɪn/ 木质素 mù zhì sù
sieve tube/sɪv tjuːb/ 筛管 shāi guǎn
sieve plate/sɪv pleɪt/ 筛板 shāi bǎn
companion cell/kəmˈpænɪən sel/ 伴胞 bàn bāo
nucleus/ˈnjuːklɪəs/ 细胞核 xì bāo hé
mitochondria/ˌmaɪtəˈkɒndrɪə/ 线粒体 xiàn lì tǐ
vascular bundle/ˈvæskjʊlə ˈbʌndl/ 维管束 wéi guǎn shù
root hair cell/ruːt heə sel/ 根毛细胞 gēn máo xì bāo
osmosis/ɒzˈməʊsɪs/ 渗透 shèn tòu
apoplast pathway/ˈæpəplæst ˈpæθweɪ/ 质外体途径 zhì wài tǐ tú jìng
cell wall/sel wɔːl/ 细胞壁 xì bāo bì
cellulose/ˈseljuːləʊs/ 纤维素 xiān wéi sù
symplast pathway/ˈsɪmplæst ˈpæθweɪ/ 共质体途径 gòng zhì tǐ tú jìng
plasmodesmata/ˌplæzməʊdˈsmɑːtə/ 胞间连丝 bāo jiān lián sī
7.2

Agua del suelo al xilema

Syllabus
  1. indicar que algunos iones minerales y compuestos orgánicos pueden transportarse dentro de las plantas disueltos en agua
  2. describir el transporte del agua desde el suelo hacia el xilema a través de: • vía apoplasto, con referencia a la lignina y la celulosa • vía simplasto, con referencia a la endodermis, la cinta de Caspari y la suberina
  3. explicar que la transpiración implica la evaporación del agua de las superficies internas de las hojas, seguida de la difusión del vapor de agua hacia la atmósfera
  4. explicar cómo los puentes de hidrógeno de las moléculas de agua están involucrados en el movimiento del agua en el xilema mediante la cohesión-tensión en el tirón transpiratorio y por la adhesión a la celulosa en las paredes celulares
  5. realizar dibujos acotados de secciones transversales de hojas de plantas xerófitas para explicar cómo se adaptan para reducir la pérdida de agua por transpiración
  6. indicar que los asimilatos disueltos en agua, como la sacarosa y los aminoácidos, se mueven de fuentes a sumideros en los tubos cribosos del floema
  7. explicar cómo las células acompañantes transfieren asimilatos a los tubos cribosos del floema, con referencia a las bombas de protones y las proteínas cotransportadoras
  8. explicar el flujo masivo en los tubos cribosos del floema a lo largo de un gradiente de presión hidrostática desde la fuente hasta el sumidero

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

El agua entra en una célula pelúcida por ósmosis, porque la pelúcida tiene un potencial hídrico menor que el agua del suelo. El agua atraviesa luego la raíz hacia el xilema por dos vías:

  • la vía apoplasto — el agua se mueve a través de las paredes celulares (formadas por celulosa) y los espacios intercelulares, sin entrar en el citoplasma. Esto es rápido.
  • la vía simplasto — el agua se mueve a través del citoplasma de las células, pasando de célula a célula a través de los plasmodesmos.

En un anillo de células llamado endodermis, la vía apoplasto se bloquea por la banda de Caspari, una banda impermeable de suberina. Esto obliga a todo el agua a pasar a través de las membranas celulares, lo que permite a la planta controlar qué entra en el xilema.

Agua cruzando la raíz por la ruta apoplasto a través de las paredes celulares y la ruta simplasto a través del citoplasma; en la endodermis, la banda de Caspari bloquea el apoplasto
El apoplasto pasa a través de las paredes, el simplasto a través del citoplasma; la banda de Caspari bloquea el apoplasto en la endodermis
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Agua del suelo al xilema

Sigue el agua desde el suelo. Cruza la raíz de dos formas, es forzada a través de una membrana en la endodermis, luego entra al xilema.

Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
endodermis/ˈendəʊdəmɪs/ 内皮层 nèi pí céng
Casparian strip/kæˈspeərɪən strɪp/ 凯氏带 kǎi shì dài
suberin/ˈsʌbərɪn/ 木栓质 mù shuān zhì
7.2

Transpiración y movimiento de agua hacia arriba por el xilema

La transpiración es la pérdida de vapor de agua de una planta. El agua evapora (pasa a vapor) desde las superficies húmedas de las células internas de la hoja; esto es la evaporación. El vapor de agua luego difunde hacia afuera a través de los estomas hacia la atmósfera.

Esta pérdida en la parte superior tira del agua hacia arriba por el xilema en una columna continua. Esto funciona debido a los puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua:

  • las moléculas de agua se atraen entre sí mediante puentes de hidrógeno, por lo que permanecen unidas. Esta unión es la cohesión, y permite que toda la columna sea tirada hacia arriba bajo tensión (la idea de cohesión-tensión).
  • las moléculas de agua también se adhieren a la celulosa de las paredes celulares. Esto es la adhesión, que ayuda a mantener la columna en su lugar.
Una planta con agua entrando en las raíces por ósmosis, subiendo por el xilema en una columna de flechas hacia arriba, y vapor de agua saliendo de la hoja en la parte superior
La transpiración en la hoja tira de toda la columna de agua hacia arriba por el xilema; la cohesión (puentes de hidrógeno) la mantiene unida

Ejemplo resuelto. Una célula vegetal con un potencial hídrico de $-800\ \text{kPa}$ se coloca en una solución de potencial hídrico $-400\ \text{kPa}$. ¿Hacia dónde se mueve el agua y qué sucede con la célula? El agua siempre se mueve hacia abajo un gradiente de potencial hídrico - desde el valor menos negativo (mayor) al más negativo (menor). La solución a $-400$ es mayor que la célula a $-800$, por lo que el agua se mueve hacia dentro de la célula. La célula se hincha, el protoplasma presiona contra la pared celular, aumenta el potencial de presión y la célula se vuelve turgente. Dos trampas comunes: $-400$ es mayor que $-800$, lo cual es un error de signo que invierte la mitad de las respuestas; y el agua pura es el máximo en 0, por lo que todas las soluciones son negativas y el potencial hídrico nunca puede superar cero.

Explorar

La corriente transpiratoria

Recorre cómo el agua es ascendida por un árbol: la evaporación en la parte superior crea una tensión que arrastra toda la columna cohesiva hacia arriba.

Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
transpiration/trænspəˈreɪʃn/ 蒸腾作用 zhēng téng zuò yòng
evaporation/ɪˌvæpəˈreɪʃn/ 蒸发 zhēng fā
water vapour/ˈwɔːtə ˈveɪpə/ 水蒸气 shuǐ zhēng qì
diffuse/dɪˈfjuːz/ 扩散 kuò sàn
stomata/ˈstəʊmətə/ 气孔 qì kǒng
atmosphere/ˈætməsfɪə/ 大气 dà qì
hydrogen bond/ˈhaɪdrədʒn bɒnd/ 氢键 qīng jiàn
cohesion/kəʊˈhiːʒn/ 内聚力 nèi jù lì
tension/ˈtenʃn/ 张力 zhāng lì
adhesion/ədˈhiːʒn/ 附着力 fù zhuó lì
7.2

Xerófitas

Una xerófita es una planta adaptada para vivir donde el agua es escasa. Sus hojas reducen la pérdida de agua por transpiración de varias formas: una cutícula cerosa gruesa, estomas hundidos en fosetas, pelos que atrapan aire húmedo y hojas que pueden enrollarse. Deberías poder dibujar una sección transversal de la hoja etiquetada que muestre estas características.

Sección transversal de una hoja xerófita que muestra una cutícula cerosa gruesa en la parte superior, estomas hundidos en fosetas, pelos atrapando aire húmedo y una nota indicando que la hoja puede enrollarse
Las hojas xerófitas reducen la pérdida de agua: una cutícula gruesa, estomas hundidos, aire húmedo atrapado y enrollamiento
Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
xerophyte/ˈzɪərəfaɪt/ 旱生植物 hàn shēng zhí wù
adapted/əˈdæptɪd/ 适应 shì yìng
cuticle/ˈkjuːtɪkl/ 角质层 jiǎo zhì céng
sucrose/ˈsuːkrəʊs/ 蔗糖 zhè táng
amino acid/əˈmiːnəʊ ˈæsɪd/ 氨基酸 ān jī suān
source/sɔːs/ 源 yuán
sink/sɪŋk/ 库 kù
proton pump/ˈprəʊtɒn pʌmp/ 质子泵 zhì zi bèng
cotransporter protein/ˈkɒtrənspɔːtə ˈprəʊtiːn/ 协同运输蛋白 xié tóng yùn shū dàn bái
active transport/ˈæktɪv ˈtrænspɔːt/ 主动运输 zhǔ dòng yùn shū
water potential/ˈwɔːtə pəˈtenʃl/ 水势 shuǐ shì
hydrostatic pressure/ˌhaɪdrəˈstætɪk ˈpreʃə/ 静水压 jìng shuǐ yā
7.2

Translocación: movimiento de asimilados en el floema

Los asimilados como la sacarosa y los ácidos amino se transportan en el floema desde una fuente hasta un sumidero.

  • una fuente es donde se produce o libera el asimilado (por ejemplo, una hoja fotosintética).
  • un sumidero es donde se utiliza o almacena (por ejemplo, una raíz en crecimiento).

Carga en la fuente

Las células acompañantes cargan sacarosa en los tubos cribosos contra su gradiente de concentración. Utilizan bombas de protones para bombear iones de hidrógeno hacia fuera, y luego las proteínas cotransportadoras traen la sacarosa de vuelta junto con esos iones. Este es un tipo de transporte activo.

Cargar sacarosa reduce el potencial hídrico dentro del tubo criboso, por lo que el agua entra por ósmosis. Esto eleva la presión hidrostática allí.

Flujo masivo

En el sumidero, la sacarosa se elimina, por lo que el potencial hídrico aumenta, el agua sale y la presión disminuye. El resultado es una diferencia de presión entre la fuente (alta) y el sumidero (baja). La savia fluye de alta a baja presión siguiendo este gradiente. Este flujo impulsado por la presión se llama flujo masivo.

La sacarosa cargada en el floema en la fuente atrae agua y aumenta la presión, por lo que la savia fluye hacia abajo hacia el sumidero donde se elimina la sacarosa y el agua sale
Cargar sacarosa en la fuente aumenta la presión; la savia luego fluye por flujo masivo hacia el sumidero
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Translocación por flujo de masa

Paso a paso sobre cómo se mueve el azúcar. La carga en la fuente atrae agua y aumenta la presión, empujando la savia hacia el sumidero.

Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
mass flow/mæs fləʊ/ 集流 jí liú
7.2

Consejos para el examen

  • Indica el tejido para cada dirección: el xilema transporta agua hacia arriba (muerto, lignificado), el floema transporta asimilados en ambas direcciones (tubos cribosos vivos + células acompañantes).
  • Explica el movimiento del agua mediante cohesión-tensión: la transpiración tira de una columna de agua continua mantenida por la cohesión (puentes H) y la adhesión.
  • Enumera los factores que afectan la tasa de transpiración (luz, temperatura, humedad, movimiento del aire) y cómo un potómetro mide la absorción.
  • Para las xerófitas, vincula cada adaptación (cutícula gruesa, estomas hundidos, hojas enrolladas, pelos) a la reducción de la pérdida de agua.

Lecciones interactivas sobre este tema

Trátalo paso a paso, con ejercicios de verificación instantánea.

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