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MOVIMIENTO EN PLANTAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS TEMA: “Movimiento en plantas” DOCENTE: ING. Santa cruz Padilla, Angel esteban CURSO: Fisiología Vegetal Grupo: Martes – miércoles (Mesa 02) ALUMNOS:  Lovato huayhua, Dalton  Chilón Huamán, Marlon  Saldaña Chunque, Eduardo  Coronado Llanos, Nestor  Tafur Guttierrez, rosa  Sangay Vilca, Beckettolmedo  Vásquez Campos, Deysi CICLO: V Cajamarca, 13 de abril del 2020

MOVIMIENTO EN PLANTAS

I.

INTRODUCCIÓN Muchos de los aspectos que diferencian a las plantas de los animales; uno de los más destacados es su aparente inmovilidad. La mayoría de las plantas están fijas al suelo, y no pueden escapar cuando las condiciones ambientales son adversas. Sin embargo, sorprende comprobar cómo han desarrollado sofisticados sistemas de percepción y respuesta a los cambios ambientales; y estas respuestas suelen implicar “movimiento”. Muchos movimientos de vegetales son inducidos por variados estímulos ambientales: entre ellos uno fundamental es la luz, condicionante absoluto del normal desarrollo de la planta. Existen, sin embargo, movimientos autónomos que están bajo el control de señales internas, aun cuando pueden ser modificados por estímulos externos. Tal es el caso de los movimientos rítmicos y de la circumnutación o movimiento elíptico que describen los ápices de tallos y zarcillos al crecer.

II.

OBJETIVOS Analizar los diferentes movimientos de las plantas mediante algunos ensayos caseros para su posterior comprensión. Observar como las plantas responden al impulso gravitacional de nuestro planeta.

III.

MATERIALES Material biológico 

Semillas de frejol



Vasos descartables



Placas Petri alfileres



Tecnopor



Suelo

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IV.

MARCO TEORICO Es frecuente hablar de las plantas como organismos sésiles que, a diferencia de los animales, no pueden cambiar de ubicación para conseguir agua o alimentos o para huir tanto de depredadores como de condiciones ambientales estresantes. Sin embargo, la capacidad de ejecutar determinados movimientos es una característica de las plantas que les permite realizar funciones como la absorción de agua y nutrientes y optimizar su exposición a la luz. Las plantas responden a diversos estímulos externos o ambientales, así como a sus instrucciones genéticas. Gran parte de la orientación de una planta se deriva de su reacción a los estímulos direccionales, particularmente la luz y la gravedad; pueden reaccionar por movimientos de crecimiento, cambios plásticos o irreversibles resultantes del crecimiento o por movimientos reversibles, cambios elásticos causados generalmente por cambios de turgencia en ciertas células. Además, la reacción puede relacionarse con la dirección del estímulo (es decir, ir en su dirección en la opuesta, o en un ángulo especifico respecto a aquel); tal reacción se denomina respuesta trópica. Por ejemplo: el geotropismo (respuesta a la gravedad), el fototropismo (a la luz), el tigmotropismo (al tacto), o el hidrotropismo (al agua). Las respuestas que no se relacionan con la dirección del estímulo se denominan násticas y comprenden la epinastia (curvarse hacia abajo), hiponastia (curvarse hacia arriba), nictinastia (movimientos de dormición, es decir, el rítmico abrir y cerrar de las hojas), seismonastia (respuesta al shock mecánico) y las reacciones en varios tipos de trampas en las plantas carnívoras. Además, los órganos de las plantas tienen la capacidad de efectuar un movimiento oscilatorio en espiral que denominamos circumnutación. Gracias a la capacidad de girar alrededor de un eje central durante su crecimiento, las plantas pueden alcanzar lugares con condiciones

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ambientales más favorables, como, por ejemplo, sitios que disponen de una mejor exposición a la luz.

NASTIAS son unas respuestas pasajeras de determinados órganos de un vegetal frente a un estímulo de carácter externo y difuso, basada en procesos de crecimiento o en el cambio de turgencias de grupos de células que varían su volumen mediante el control de entrada y de salida del agua. TROPISMO El término tropismo viene del griego “tropos”, que significa “girar” y tiene que ver con las respuestas de los organismos frente a estímulos externos. En las plantas, normalmente se dice que los tropismos son el resultado de las respuestas de crecimiento a estímulos específicos como la luz, el tacto, la gravedad, el agua, etc. Muchos autores consideran que se trata de respuestas parcialmente irreversibles, pues tienen que ver con el crecimiento diferencial de regiones distintas en el mismo órgano. En los animales es un poco más difícil de definir, pues aquellos científicos dedicados al estudio del comportamiento animal definen los tropismos específicamente para aquellos “animales inferiores” que responden a los estímulos como una suerte de “reflejo” inconsciente. Fototropismo Es la curvatura de un órgano vegetal inducida por un gradiente externo de luz se manifiesta en plántulas, brotes y órganos reproductores.

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En general, los tallos y órganos aéreos muestran fototropismo positivo, mientras que las raíces y los órganos subterráneos presentan fototropismo negativo o son insencibles a los gradientes de luz. Sin embargo,

existen

muchas excepciones a esta norma. En

las

dicotiledóneas,

el

fototropismo positivo del

eje

del

brote,

orienta cotiledones

los y

las

hojas

jóvenes perpendiculares a la radiación incidente, lo cual optimiza la captación de

luz.

En

etapas

posteriores a la ontogenia vegetal, la orientación de las hojas es resultado de la interacción de fototropismo, gravitropismo y epinastia (cuando las hojas experimentan una curvatura hacia abajo, debida a un exceso de luz y calor, terminando las hojas por marchitarse rápidamente). Las plantas perciben la radiación estableciendo un gradiente interno de luz, que puede conseguirse por dos mecanismos:  La refracción de la luz (efecto lente): es posible en las células transparentes, con un índice de refracción distinto al del medio, que sean lo suficientemente esféricas y grandes para actuar como una lente y enfocar un rayo de luz.  La atenuación de la luz: se produce a través de la absorción de la radiación (por el propio sistema fotorreceptor, por otros pigmentos o por ambos) y de su dispersión. 

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Durante muchos años ha sido

muy

debatida

la

naturaleza del fotoreceptor. Sin

embargo,

moleculares

estudios sobre

fototropismo

en

el

plantas

mutantes de A. thaliana han permitido el descubrimiento de las fototropinas. Estos fotoreceptores, con un cromóforo tipo flavina se consideran los responsables de este fenómeno. También intervienen en otras respuestas fisiológicas, como el movimiento de los cloroplastos y la abertura estomática inducida por la luz azul. La magnitud y la dirección de la curvatura fototrópica dependen de la energía o el flujo

fotónico

total

del

estímulo. Por los

tanto

dosis

la o

energía

del

estímulo puede variarse alternando la tasa de flujo fotónico o el tiempo de irradiación.

Gravitropismo El gravitropismo o geotropismo es un movimiento de curvatura de un órgano vegetal respecto a la dirección de la aceleración gravitacional. La respuesta

se

debe

también a un crecimiento diferencial

entre

partes

opuestas del órgano y, por tanto,

se

presenta

en

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órganos de crecimiento o en órganos maduros que recuperan la capacidad de crecer. Éste fenómeno se pone de manifiesto al colocar una plántula en posición horizontal. Tras un período de latencia, tanto el brote como la raíz empiezan a curvarse hasta quedar de nuevo en posición vertical (ortogravitropismo). El eje del brote muestra ortogravitropismo negativo y se orienta en sentido opuesto a la gravedad. La raíz presenta ortogravitropismo positivo orientándose en el mismo sentido que la gravedad.

Los

órganos

secundarios

o

laterales

se

denominan

plagiotrópicos, ya que forman un cierto ángulo con la fuerza gravitacional. Esta capacidad de los órganos vegetales de orientarse con respecto a la fuerza de gravedad tiene un claro significado ecofisiológico. Tras la germinación la supervivencia de la plántula depende de que el brote alcance la superficie del suelo para captar la luz e iniciar la fotosíntesis antes de agotar las reservas de la semilla. En cambio, la raíz debe penetrar en el interior del suelo para fijar la planta y asegurar el suministro de agua y nutrientes inorgánicos. El gravitropismo es un fenómeno umbral, es decir, se requiere de un estímulo mínimo para desencadenar la respuesta. La dosis del estímulo gravitatorio es función de la dirección y la magnitud de la aceleración y del tiempo de presentación (tiempo mínimo que debe ser aplicado un estímulo para obtener respuesta). La

curvatura

gravitrópica

comprende

tres

etapas:

percepción,

transducción y respuesta, que pueden producirse en la misma o en distintas partes del órgano. Así, en los coleóptilos la percepción tiene lugar en le ápice, y la curvatura en la zona sub apical. En las raíces la percepción tiene lugar en la caliptra y la respuesta en la zona de elongación. La vía más efectiva y simple para detectar un estímulo gravitatorio es emplear el desplazamiento de un sensor. Los sensores de éste tipo se conocen

como

estatolitos,

que

son

orgánulos

celulares

lo

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suficientemente grandes como para desplazarse en el citoplasma en respuesta a la aceleración gravitacional. Los amiloplastos son los estatolitos de las angiospermas, y las células que contienen amiloplastos se denominan estatocitos y se encuentran agrupadas en zonas graviperceptoras: la columela de la caliptra radicular y las células de la vaina de los tejidos vasculares, que representan la endodermis de los órganos aéreos Tanto en las raíces como en los brotes, la percepción de la gravedad se inicia con el desplazamiento de los amiloplastos hacia el lado basal de los estatocistos, y en consecuencia varía la presión que éstos ejercen sobre la plasmalema, el tonoplasto o el retículo endoplasmático. La curvatura gravitrópica se relaciona con asimetrías del Ca+2 y el AIA.

Datos experimentales indican que el Ca+2 es necesario para que se produzca la curvatura en raíces, y la adición de Ca+2 a la mitad de la caliptra ocasiona una curvatura hacia la zona rica en Ca+2. Dado que el retículo endoplasmático es un reservorio de Ca+2, se ha propuesto la hipótesis de que los amiloplastos, al presionar sobre éste orgánulo, provocan una salida de Ca+2 y un aumento local de su concentración citoplasmática. El Ca+2 por sí mismo actuaría sobre el sistema de transporte del AIA creando un gradiente de esta hormona. Así pues, el Ca+2 y el AIA tienen una distribución simétrica en la caliptra de un raíz vertical y asimétrica en una raíz horizontal, donde son más abundantes en la parte inferior. El incremento de AIA hasta concentraciones supraóptimas en la parte inferior de una raíz horizontal inhibiría la

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elongación

celular

y

provocaría

su

curvatura

hacia

abajo

(ortogravitrospismo positivo). Ésta en la base de la hipótesis de Cholodny-Went que atribuye tanto la curvatura gravitrópica del brote como la de la raíz a una asimetría de auxinas. Hidrotropismo Es el crecimiento de las raíces de las plantas con relación a la disponibilidad de agua en el sustrato (humedad) comienza en la cofia con la percepción del gradiente de humedad. Se observado con frecuencias en las raíces, en particular las plantas leñosas de los árboles, que invierten más biomasa en el crecimiento de las raíces situados en las regiones de suelo en el que el potencial de agua es menos negativo. (Gui & Fett – Neto, en Kerbauy, 2004). En comparación al fototropismo y gravitropismo, el hidrotropismo es uno de los movimientos en plantas menos estudiados. Aún no se sabe cómo y en qué células de la cofia se perciben los gradientes de humedad. El análisis del hidrotropismo siempre ha sido difícil de realizar porque la respuesta de la raíz a la gravedad interactúa fuertemente con la respuesta hidrotrópica. De ahí que, varios métodos, tales como el uso de mutantes agravitrópicas, microgravedad en el espacio, y clinorotación hayan sido utilizados para diferenciar entre ambas respuestas trópicas. El uso de la mutante de chícharo ageotropum en estudios de hidrotropismo fue significativo ya que se observó que sus raíces agravitrópicas respondían al hidrotropismo, indicando la independencia de las vías de percepción y señalización para ambos (Jaffe, citado en Cassab & otros, 2006). Se sabe relativamente poco acerca de los mecanismos moleculares que utiliza la cofia para integrar gradientes de agua, gravedad, obstáculos y varios estímulos más para generar sólo la respuesta apropiada. La habilidad de la cofia de percibir gradientes de humedad parece generar una señal dominante que debilita la percepción y respuesta a la gravedad. Se ha observado que la respuesta reducida a la gravedad en raíces hidroestimuladas de Arabidopsis y rábano se debe en parte a la

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degradación simultánea de amiloplastos en sus estatocitos (Takahashi, citado en Cassab & otros, 2006). Raíces estimuladas por tacto retardan la tasa de sedimentación de los amiloplastos, reduciendo también la respuesta gravitrópica (Massa y Gilroy, citado en Cassab & otros, 2006). Sin embargo, la respuesta hidrotrópica ejerce un efecto más dramático que el tigmotropismo quizás por la importancia del agua para la sobrevivencia de las plantas. Estos mecanismos indican que los estatocitos parecen haber adquirido durante su evolución diferentes tipos de receptores para percibir una gran variedad de estímulos que además sean capaces de integrar cuantitativamente las diferentes señales e iniciar la respuesta trópica adecuada (Eapen, citado en Cassab & otros, 2006). Los estatocitos consecuentemente podrían utilizar elementos comunes de señalización localizados río abajo (redistribución de auxina, cambios en el pH, Ca2+, etc.) en todos los sistemas perceptores y así sincronizar la respuesta. (Cassab & otros, 2006 p.19). V.

RESULTADOS Y ANALISIS FOTOTROPISMO Durante este tropismo se a podido observar como la planta se inclinaba hacia la luz del sol, ya que este se encontraba al lado de la ventana y también como la planta crecía en busca de luz. En cuestión de horas se podía ver la planta cambiaba de dirección En este experimento, las raíces principales al tener fototropismo negativo crecerían hacia abajo, en dirección opuesta a la luz. En cambio, el tallo muestra fototropismo positivo por lo que crecería en dirección a la luz. Este crecimiento se debe a que las plantas poseen unos receptores especializados, llamados fototropinas, que activan la hormona vegetal denominada auxinas. ANALISIS

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Todo el proceso que sucedió a la planta es debido al mecanismo de acción. El fototropismo bajo la influencia de la luz, la auxina migra del lado iluminado al lado oscuro del ápice caulinar. Las células del lado oscuro que contienen más auxina, se alargan más rápidamente que las del lado iluminado, haciendo que la planta se curve hacia la luz. Esta respuesta otorga, a las plantas jóvenes, un alto valor de supervivencia. Los sitios de percepción y el crecimiento diferencial (curvatura) están separados: la luz se percibe en el ápice, pero la curvatura ocurre más abajo y esto está influenciando por el ácido indol-3-acetico, la auxina. Cuando un brote crece en vertical, la auxina es transportada polarmente desde el ápice en crecimiento hasta la zona de elongación. La polaridad del transporte de las auxinas desde el ápice a la base está determinada por el desarrollo y es independiente de la orientación respeto a la gravedad. Sin embargo, las auxinas también pueden ser transportadas lateralmente y es este movimiento el que las coloca en el centro del modelo de tropismo. El fotorreceptor (pigmento que absorbe la luz) es el que está involucrado en la respuesta fototrópica y recibe el nombre de fototrópica. Los fotorreceptores son los que controlan diferentes procesos de desarrollo de la planta, e informan a las plantas de los cambios operados en su entorno ambiental, natural o forzado, optimizando su crecimiento.

GRAVITROPISMO Se observa que no importa cómo se siembren las semillas los tallos de todas formas crecerán hacia arriba, alejándose del centro de la Tierra (gravitropismo negativo), así como las raíces lo harán siempre en sentido inverso (gravitropismo positivo). ANALISIS En las plantas existen unas hormonas que responden al impulso gravitacional de nuestro planeta. Esta respuesta se llama gravitropismo.

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Por eso, no importa cómo se siembren las semillas; los tallos de todas formas crecerán hacia arriba, alejándose del centro de la Tierra (gravitropismo negativo), así como las raíces lo harán siempre en sentido inverso (gravitropismo positivo). En las plantas existen unos orgánulos llamados amiloplastos que son los que detectan la gravedad estos son lo suficientemente densos con respecto al citoplasma donde se encuentran como para que se sedimenten en el fondo de las células debido a la gravedad. Los amiloplastos que las plantas emplean para detectar la gravedad se denominan

estatolitos

y

se

encuentran

en

células

especiales

denominadas estatocisto. Lo que generalmente sucede es que el AIA es sintetizado en el tallo y transportado a la raíz vía sistema vascular. Cuando la raíz está vertical, los estatolitos se depositan en la parte basal de las células de la caliptra. Los iones Ca2+ y la auxina (que se transportan acropetalamente en la raíz) se reparten por igual dentro de la corteza en la zona de elongación, promoviendo la elongación. Cuando la raíz está horizontalmente, los estatolitos se caen por su peso hacia las paredes laterales de las células, lo que dispara el transporte de Ca2+ y la auxina hacia una sola mitad de la cofia. La llegada a la corteza de concentraciones muy elevadas de auxina produce la inhibición del crecimiento y provoca la curvatura de la raíz. HIDROTROPISMO ANALISIS Se dice que los tropismos son positivos cuando el vegetal o una parte de el, frente a este estimulo, realiza movimiento hacia zonas humedad, donde se encuentra el agua. La raíz manifiesta una respuesta positiva, por la cual se habla de un hidrotropismo positivo. En este experimento se observa como las raíces se agrupan en el borde del fondo, donde el agua se acumula ya que en esta parte se encuentra húmeda.

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En teoría, las raíces deberían de ir a las zonas de la tierra donde hay agua o donde esta es más húmeda.

VI.

CONCLUCIONES  Tras

haber

realizado

el

fototropismo,

se

observó

como

efectivamente la planta crece en dirección a la luz y sus raíces hacia abajo.  Tras llevar a cabo el experimento, el tallo de las plantas al crecer adquiere una curvatura, la cual se dirige en contra de la fuerza gravitatoria.  Se puede apreciar perfectamente como las raíces se encuentran colocadas en función de donde se queda el agua.

VII.

REFERENCIAS Azcon –Bieto, J & M. Talon (2008). Fundamentos de Fisiología Vegetal. Mc Graw Hill Interamericana, Madrid. Gredilla Apolinar, F. Tratado de Citología Vegetal, morfología y fisiología celulares. V. Suárez. 1097. Taiz, L. and E. Zeiger. 2002. Fisiología vegetal. Editorial Sinauer, USA.