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La botánica, es una rama de la biología que trata del estudio de las plantas desde el nivel celular, estableciendo las relaciones entre estructura y función, pasando por el individuo, hasta su distribución geográfica, en los distintos ecosistemas terrestres. La experiencia de muchos años como docente de fisiología vegetal, me ha llevado a enfatizar más los aspectos bioquímicos que son básicos para la comprensión del funcionamiento de las plantas. En la elaboración del temario no se ha respetado una secuencia preestablecida, sino que se han incluido temas considerados importantes por el autor.
Esperamos que éste libro sea de utilidad tanto a estudiantes como a docentes y que despierte el interés por el aprendizaje de la botánica, en sus diferentes especialidades: citología, morfología, fisiología, sistemática, ecología, biogeografía; así como en la botánica aplicada.
Translocación por el Xilema
El proceso de translocación por el xilema puede ocurrir tanto por la
presión radical, la que no tiene la magnirud suficiente para explicar el
transporte de agua y minerales a la copa de los árboles de mayor altitud,
que alcanzan más de 100 metros, como por la cohesión de las moléculas de
agua, ya que la transpiración genera tensiones lo suficientemente grandes
como para mover una columna líquida hasta la copa de los árboles más
grandes, lo que está de acuerdo con la teoría de Dixon de la cohesión.
Translocación y retranslocación de solutos
En las hojas y tejidos fotosintéticos, se realiza la síntesis de carbohidratos y otros metabolitos que son transportados por el floema desde los sitios de producción hacia los sumideros, donde se utilizan o almacenan en forma de almidón. La hipótesis del flujo de masas o de presiones de Münch, explica con claridad y sencillez como ocurre la translocación.
Crecimiento Vegetal
El sedentarismo de las plantas terrestres, ha sido determinante en sus hábitos de vida, lo que les permite captar la energía lumínica del sol mediante la fotosíntesis y por otro lado obtener los nutrientes del medio a través de las raíces, estimulando su crecimiento y desarrollo. El crecimiento está determinado por la actividad de las células meristemáticas, en los puntos apicales de tallos y raíces. Las plantas desarrollan mecanismos de adaptación dependiendo de las condiciones ambientales, impartiéndole plasticidad a su desarrollo. Así mismo las células vegetales muestran totipotencia. Las hormonas vegetales, auxina y citocinina participan en el ciclo celular, la auxina estimula la replicación del ADN, mientras que la citocinina inicia los eventos de la mitosis
Germinación.
Se muestran los resultados de tres estudios publicados, sobre la germinación de semillas de tres especies de árboles neotropicales
.1.- Cambios anatómicos y químicos que ocurren durante la hidratación de semillas de Enterolobium cyclocarpum Griseb.
2.- Un estudio sobre el efecto de la luz en la germinación isotérmica de Alnus acuminata H.B.K., la cual está controlada por un Sistema de fitocromo.
3.- Un trabajo en que se estudia el efecto de la temperatura y el tamaño de la semilla en la germinación de Heliocarpus popayanensis H.B.K.
Proteínas y Aminoácidos
Las células vegetales están formadas por 9,4 % de proteínas. Estas son macromoléculas compuestas por amino ácidos, unidos mediante enlaces peptídicos, cuya secuencia determina su estructura primaria. Presentan propiedades diversas determinadas por la forma de las macromoléculas. Las proteínas globulares tienen propiedades catalíticas y de defensa, otras forman sistemas largos y fibrosos que suministran fuerza y rigidez a las células y a los organismos. Así mismo, un conjunto largo y delgado pueden contraerse y producir movimiento.
Acidez y pH
En casi todas las células vegetales, el jugo vacuolar es más ácido que el protoplasma debido a la acumulación de ácidos orgánicos, los que se encuentran separados del citoplasma mediante la membrana vacuolar o tonoplasto, impidiendo la inactivación de las enzimas, que son sensibles a los cambios bruscos de pH.
Los ácidos orgánicos en los tejidos vegetales se encuentran en una concentración del 0,1% en base al peso seco y en algunos casos como en los limones es 100 veces mayor. La savia de muchas plantas son ligeramente ácidas con un pH de 6,0; aun que la de algunos frutos puede estar entre pH 2 y 3. Los cambios moderados de pH afectan el estado iónico de las enzimas especialmente alrededor del centro activo y con frecuencia también el del substrato. Cuando se mide la actividad enzimática a diversos pH, la actividad óptima generalmente se observa entre los valores de 5,0 a 9,0; sin embargo algunas enzimas como la pepsina, se activa a valores de pH entre 1,5 a 2,5 , la amilasa de la malta tiene un óptimo de 5,2 y la lipasa de la semilla de tártago(Ricinus communis) de 5,0.
Vegetación de Venezuela
La energía del sol dirige los patrones de circulación global del aire y de las aguas de los océanos. El calentamiento y enfriamiento de las masas de aire y de agua en movimiento explica la mayoría de los patrones climáticos de la Tierra. Los climas, ejercen una gran influencia sobre la abundancia y distribución de las especies. Se considera la distribución de la vegetación en Zonas Climáticas en una escala global, dependiendo del clima zonal y el tipo de suelo.
Así mismo, los tipos de vegetación en Venezuela muestran una gran biodiversidad determinados por diversos factores como son la topografía, exposición al sol, temperatura, precipitación anual, suelos, la velocidad y dirección de los vientos, el drenaje del suelo y la historia geológica del área. Se presenta una clasificación de la vegetación de Venezuela según Julián Steyermark.
Introducción a la Ecofisiología Vegetal
La fisiología vegetal es una disciplina que se refugia en el laboratorio para su estudio, manipula las condiciones de crecimiento del individuo y mide la respuesta de un determinado proceso.
La ecofisiología, estudia los fenómenos fisiológicos fuera del laboratorio, en su medio ambiente natural, el cual está sujeto a cambios y alteraciones, como resultado de fenómenos naturales o producto de la actividad humana.
Célula Vegetal
Todos los organismos vivos están compuestos por células. El inglés, Robert Hooke en 1665, realizó cortes finos de una muestra de corcho y observó usando un microscopio rudimentario unos pequeños compartimentos, que no eran más que las paredes celulares de esas células muertas y las llamó células ( del latín cellula, que significa habitación pequeña ) ; ya que éste tejido le recordaba las celdas pequeñas que habitaban los monjes de aquella época. No fue sino hasta el siglo XIX, que dos científicos alemanes el botánico Matthias Jakob Schleiden y el zoologo Theodor Schwann, enunciaron en 1839 la primera teoría celular : " Todas las plantas y animales están compuestos por grupos de células y éstas son la unidad básica de todos los organismos vivos".
Enzimas
Las enzimas son biocatalizadores de naturaleza proteica. Todas las reacciones químicas del metabolismo celular se realizan gracias a la acción de catalizadores o enzimas. La sustancia sobre la que actúa una enzima se denomina substrato. Pasteur descubrióque la fermentación del azúcar mediante levaduras, con su conversión en alcohol etílico y anhídrido carbónico es catalizada por fermentos o enzimas.
Bioenergética
El concepto de energía libre, llamada también trabajo neto o útil isotérmico fue propuesto independientemente por Gibbs y Helmholtz.. Si conocemos los cambios en energía libre a temperatura y presión constante, podemos predecir si una reacción es espontánea o no. La energía libre es la energía útil, mientras que la entropía es la energía degradada...
ATP
El ATP puede actuar como transportador de energía química, en cientos de reacciones celulares, por lo que se le considera como un compuesto rico en energía; ya que muestra una gran disminución de energía química cuando participa en reacciones hidrolíticas.
Respiración
La Respiración aeróbica es un proceso transductor de energia en la cual la molecula de glucosa se oxida en presencia de oxígeno liberando anhídrido carbónico, agua y energia en forma de ATP; mientras que la glucólisis o respiracion anaeróbica es la degración de la glucosa en ausencia de oxígeno molecular formandose alcohol etílico y anhídrido carbónico, o en algunos casos acido láctico y ATP.
Fotosíntesis
La vida en la tierra depende fundamentalmente de la energía solar. La fotosíntesis es el único proceso de importancia biológica que puede atrapar esa energía. Toda la materia orgánica disponible en la tierra ha sido producida por la fotosíntesis. La materia orgánica comprende los alimentos que consumimos diariamente tanto nosotros como los animales, los combustibles fósiles (petróleo, gas, gasolina, carbón); así como la leña, madera, pulpa para papel, inclusive la materia prima para la fabricación de fibras sintéticas, plásticos, poliester, etc.
Glosario Compost
Es la materia orgánica completamente descompuesta, de color oscuro, inodora, pero abundante en nutrientes. Un poeta como W. Whitman hace la siguiente alabanza al compost: "el compost o humus es el fertilizante más eficiente y práctico que el hombre conoce, le restablece al suelo gastado los nutrientes valiosos y transforma un pedazo de tierra improductiva y árida en un exuberante jardín".
Nutrición Mineral de las Plantas
El estudio de la nutrición mineral de las plantas amerita conocer su composición química, cuyo objetivo se puede alcanzar utilizando los dos métodos siguientes: 1. El análisis elemental, que determina la naturaleza y las proporciones en que se encuentran los elementos minerales en los tejidos vegetales. 2. El análisis inmediato, que trata de reconocer la naturaleza de los compuestos orgánicos que existen en las diversas partes de la planta. Así mismo, es recomendable saber las proporciones de humedad y de materia seca en los órganos sometidos al análisis. Se ha comprobado que 10 elementos son requeridos para el crecimiento normal de las plantas en grandes concentraciones, son los macroelementos constituidos por: carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, calcio, portasio, fósforo, azufre, magnesio y silicio; así mismo las plantas utilizan en pequeñas cantidades que oscilan entre 0,01 a 0,5 ppm, 9 elementos, los micronutrientes u oligoelementos que son: boro, cloro, cobre, hierro, manganeso, molibdeno, níquel, cinc y sodio.
Relaciones Hídricas en las Plantas
No se puede concebir la vida sin la presencia de agua. Es el líquido más común y extraordinario conocido. Tres cuartas partes de la superficie terrestre están cubiertas por agua. En la tierra existen reservas ocultas de agua en el subsuelo, en los casquetes polares se encuentra en forma de hielo y en la atmósfera está presente en forma de vapor de agua . A pesar de que el agua es la molécula más abundante en la superficie terrestre, su disponibilidad es el factor que limita más la productividad vegetal en la tierra, en una escala global. La poca disponibilidad de agua limita la productividad de los ecosistemas terrestres, principalmente en climas secos.
Transpiración
Es la pérdida de agua en forma de vapor a través de los estomas, cutícula, y peridermis de las plantas. Casi toda el agua que se pierde por la hoja lo hace a través de los poros del aparato estomático, que son más abundantes en el envés de la hoja. Las hojas pierden agua irremediablemente a través de los poros estomáticos, como consecuencia de la actividad fotosintética de las células del mesófilo. Se podría decir que la transpiración es un mal necesario, ya que sí los estomas no se abren no penetra el CO2 requerido para la fotosíntesis por las células del parénquima clorofílico.
Permeabilidad
Todas las células vegetales están encerradas por una membrana, que separa el citoplasma del medio externo. La membrana plasmática o plasmalemma, le permite a la célula absorber ciertas sustancias y excluir otras, por lo que podemos decir que es selectivamente permeable. Esa selectividad está dada por la presencia de proteínas transportadoras inmersas en la membrana, que permite el paso de ciertos solutos, iones solubles en agua y moléculas pequeñas sin carga. La acumulación de iones y moléculas en el citosol requiere energía metabólica
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