Tema 1

Concepto y objeto de la FV

Ciencia que estudia el funcionamiento de los vegetales.

Luego la definición se amplia, ya que se encuentra que las plantas interaccionan tanto con el medio biótico como el abiótico.

Definición:

  • La ciencia que estudia las respuestas de los organismos vegetales o partes vivas de los mismos, frente a los agentes externos o internos variables (Barceló)

  • La ciencia que estudia mimimi

Lo importante es que ahora se implica el estudio del desarrollo de las plantas, sus procesos metabólicos, los sistemas de regulación y las relaciones que tienen con el ambiente físico y otros organismos.


El objeto de estudio de la FV son los organismos vegetales, especialmente en las plantas, distinguidas por características propias que las diferencian, tanto macroscópicas como microscópicas.

Dentro de la FV, se centra en plantas con semillas y algunas algas verdes. Las especies seleccionadas son mayormente de interés económico, ecológico o las que sean útiles para modelos de estudio.

Un ejemplo de especie modelo es Arabidopsis thaliana:

  • Ciclo de vida muy corto

  • Pequeño tamaño

  • Genoma sencillo


Ámbito de estudio y relaciones de la FV con otras ciencias

Nace de la botánica, manteniendo una estrecha relación. Pero también está vinculada a numerosas otras ciencias:

  • Biofísica y bioquímica (Ej: análisis cristalográfico, cromatografía, espectrofotometría…)

  • Biología celular: ultraestructura de las CV, localización de moléculas biológicas, relación estructura-función…

  • Genética molecular: selección de mejores variedades, híbridos, transferencia de genes, plantas mejoradas genéticamente…


Una vez que se han utilizado todas estas materias para obtener conocimiento, estos conocimientos han de ser agrupados para analizar por completo a la planta.


Características generales de los vegetales

Características de las plantas:

  1. Autotrofía: capacidad de alimentarse por si misma a partir de materia inorgánica y luz para dar lugar a sustancias orgánicas.

  2. Ausencia de sistemas cerrados de circulación.

  3. Incapacidad de locomoción (aparente)

  4. Forma dendrítica

  5. Plan de organización: bipolaridad en el crecimiento (raíces y tallo/hojas), con formación de tejidos y órganos a lo largo de la ontogenia.

  6. Totipotencia celular.


Características de las c.vegetales:

  • Vacuola central: para almacenamiento de metabolitos, sustancias de desecho…

  • Plastos: exclusivos, 3 tipos principales (chromo, cloro y leuco).

  • Pared celular: compuesta de celulosa, hemicelulosa, lignina, suberina… Se divide en primaria y secundaria.

  • Ausencia de centriolos.

  • Turgencia.


Vacuola

  • Células maduras poseen una que ocupa el 95% del volumen celular.

  • Las meristemáticas tiene muchas vacuolas pequeñas.

  • Está rodeada por el tonoplasto.


Funciones de la vacuola:

  • Turgencia celular.

  • Almacenamiento de iones, metabolitos, gracias a transportadores específicos del tonoplasto

    • acumulación de ácido málico (CAM)

    • vacuolas pigmentadas en pétalos.

    • vacuolas de almacenamiento de proteínas (cuerpo proteicos), amiloplastos…

    • vacuolas líticas que liberan enzimas hidrolíticas (reutilización de moléculas para zonas en desarrollo).


Plastos

  • Cloroplastos: con clorofila que le da color verde. Con una doble envoltura y un sistema interno de membranas (tilacoides) y un estroma.

  • Cromoplastos: acumulación de carotenoides y otras moleculas que dan color a las hojas.

  • Leucoplastos: no pigmentados, acumulas sustancias de reserva (amiloplastos, protoplastos), o aceites esenciales (elaioplastos → monoterpenos).


La pared celular

Estructura común a todos los vegetales, de composición variable, depositada en una serie de capas.

Funciones:

  • Soporte o esqueleto.

  • Control del crecimiento celular.

  • Barrera frene a la entra de microorganismos.

  • Su grado porosidad limita el intercambio de metabolitos entre el protoplasma y el medio.


Tipos de paredes:

  • Pared c. primaria: posee las células de crecimiento.

  • Pared c. secundaria: células maduras que han dejado de crecer. Más rígida.

  • Entre 2 células adyacentes se encuentra la lámina media, compuestas por sustancias pécticas que forman un cemento el cual une las distintas células entre sí.


Composición de la pared celular:

  • Polisacáricos: celulosa, hemicelulosa y pectinas (ácidas y neutras).

  • Proteínas: estructurales y enzimáticas, en ambas paredes.

  • Otras sustancias: lignina, ceras, cutinas, sílice… Composición varía según el tipo de hoja.


Pared celular primaria

Relativamente porosa, cuyo tamaño de poro depende del tipo de célula. 65%, permitiendo el paso de agua, como se solutos de bajo peso molecular (50kDa).

Procesos como lignificación, suberificación y cutinización, de la secundaria aumenta la permeabilidad y reduce la porosidad.


Polisacáridos:

  • Celulosa: polímero beta 1-4 no ramificado

  • Hemicelulosa: cadenas largas con ramificaciones laterales cortas.

  • Pectinas: mezcla compleja de polímeros ácidos y neutros.


Proteínas: 10% PCP

  • Estructurales: ricas en hidroxiprolina, red rígida que impide la expansión de la PC. Otras con prolina y glicina.

  • Enzimas: varios tipos, casi todas glicoproteínas que mantienen pH óptimo.


Composición estructural (compleja):

  • Componente fibroso: formado por las microfibrilla de celulosa, formadas cada una por 18-36 cadenas de celulosa. Unidas entre sí por gran cantidad de puentes de H. El grosor y la longitud es variable. A las microfibrillas se unen entre si por la hemicelulosa, pero las hemicelulosa no se unen entre sí (por puentes de H). Las pectinas se unen entre sí por puentes de Ca, formando una red en las que se quedan atrapadas las microfibrillas. La proteína rica en hidroxiprolina forma uniones entre sí por puentes de diferulil, atrapado microfibrillas y formando una red rígida que no permite crecer a la célula (unión al final con tamaño definitivo).

  • Componente amorfo: matriz altamente higratada de consistencia gelatinosa. con polisacáridos no celulósicos y glicoproteínas. Los polisacátidos contituyen el 80-90%.



Pared celular secundaria

No siempre presente, dependiendo del tejido que se forme. En células maduras que ya no crecen.

Procesos:

  • Síntesis masiva de celulosa.

  • Aumenta la longitud de las cadenas de celulosa.

  • Cese de producción de polisacáridos péctidos.

  • Aumento de las proteínas de la pared.

  • Se deposita lignina entre las microfibrillas, desplazando el agua y dando impermeabilidad.


Biosíntesis de la pared

Complejos de celulosa sintasa: formado por varias enzimas celulosa sintasa, dispuestas en grupos de 3-6 enzimas, formando grupos. Estos grupos se agrupan a su vez en forma hexagonal, conteniendo finalmente entre 18-36 enzimas celulosa sintasa, produciendo como un máximos 36 cadenas que glucosa, que formarán una microfibrilla.

Su biosíntesis requiere coordinación de distintos compartimentos celulares:

  • Las microfibrillas se forman en la membrana celular.

  • Las proteínas se sintetizan en el RER.

  • En Golgi se sintetizan polisacáridos, se empaquetan proteínas y glucosilan proteínas para mandarlas al exterior.

  • La formación de los componentes de la pared comienzan cuando tan solo se han producido 10 residuos de glucosa.