Día de la clase impartida: 22-12 -99

Bibliografía: Apuntes de clase, fotocopias del profesor, y libro de B. Vegetal ( BARCELÓ)

FISIOLOGA DE LAS PLANTAS EN CONDICIONES DESFAVORABLES

¿Qué son condiciones ambientales desfavorables?

Las que se apartan de las condiciones óptimas de crecimiento y multiplicación de una planta, las más importantes son:

• Sequía

- Altas temperaturas

- Bajas temperaturas

- Salinidad y otras condiciones extremas del suelo

- Altitud

• Agentes químicos contaminantes

- Agentes microbianos

- Consumo por animales

Ante estas agresiones del medio las plantas pueden responder de dos formas distintas:

* Desarrollando funciones y estructuras que contrarresten y protejan de las condiciones adversas.

* Adaptando sus células para que puedan funcionar en esas condiciones(las células resisten esas condiciones)

- Sequía

La sequía es la más frecuente a la que se ven sometidas las plantas, esta consiste en un pobre aporte de agua y una muy intensa transpiración.

De acuerdo con los requerimientos hídricos las plantas se clasifican en.

-Hidrofitas: Crecen en ambientes con agua muy abundante.

-Mesofitas: Típicas de ambientes con una disponibilidad de agua moderada

-Xerofitas: Típicas de ambientes muy secos

* Las plantas en el afán de protegerse, desarrollan modificaciones que favorecen la absorción y/o dificultan la transpiración.

(Reducción del número de estomas, de la superficie foliar, estomas hundidos, control de abertura y cierre de estomas, gruesa cutícula o mecanismos fotosintéticos C-4 y CAM). Estos son los mecanismos más habituales.

Otras mejoras más eficaces son:

• Sobrevivir a periodos secos en forma de semilla (plantas anuales)

• Reducir a unos pocos días de lluvia todo su ciclo de vida(plantas del desierto)

• Desarrollo de un sistema radicular profundo lo cual permite extraer agua de zonas próximas a niveles freáticos, (plantas perennes de climas secos)(Cactus). Otras plantas usan otro sistema parecido, pero estas extienden sus raíces a lo ancho para así ocupar una mayor superficie, y aprovechar la caída de lluvias esporádicas, captan el agua antes de que llegue a niveles más profundos.

* Mecanismos de adaptación por resistencia

• Presentan un protoplasma con una alta concentración de solutos, y pos lo tanto valores extremadamente bajos de potencial hídrico(
  ), con lo cual la planta apenas puede perder agua. (Xerofitas). (Para soportar este estado la planta produce prolina, un aminoácido que confiere fluidez al citoplasma, permitiendo así el buen funcionamiento de proteínas enzimáticas.

• Velocidad variable del metabolismo, así muchas algas, líquenes y musgos pueden soportar las altas concentraciones de solutos, (reduciendo la velocidad) una vez vuelva a entrar agua la velocidad aumenta.

• Aprovechamiento de las gotas de rocío, absorben el agua por las hojas y después la expulsan por las raíces, teniéndola así disponible al día siguiente. (Propopsis Tamarugo)

• Producción de agentes aleoquímicos, son sustancias que inhiben el crecimiento de otras especies de las proximidades, así eliminan la competencia por la poca disponibilidad del agua.

EFECTOS DE LA DESECACIÓN

Estos efectos son complejos y variables dependiendo del tipo de planta y del tipo de desecación.

A veces algunos efectos de la sequía pueden ser indirectos, como puede ser el caso de una planta que transpire poco, y por lo tanto aumente la temperatura de esta produciéndose así desecación.

La capacidad para soportar ambientes secos esta muy relacionada con la capacidad para soportar las altas temperaturas.

Una disminución del agua ambiental, si es prolongada acaba produciendo una disminución del potencial hídrico(
) de las células lo cual afecta con intensidad variable a las plantas.

Debido al bajo potencial hídrico la planta se ve afectada en las siguientes funciones(están por orden de sensibilidad):

1-crecimiento celular. 2-sintesis de pared celular. 3-sintesis de clorofila.4-aberura de estomas fotosíntesis y respiración.

En estas condiciones en la planta también se encuentra un aumento de ác. abcísico (ABA), prolina, etileno y una disminución de las citoquininas (CK).

Otras consecuencias son:

• Disminución de la turgencia y por lo tanto de su crecimiento

• Disminución de la actividad de muchas enzimas (excepto las que hidrolizan proteínas y polisacáridos cuyos productos son sustancias de bajo peso molecular que hacen bajar el potencial hídrico y dificultan la perdida de agua).

- Altas temperaturas

Se considera altas temperaturas entre 40º y 50º, solo algunas plantas ( Xerofitas) pueden sobrepasar ligeramente esas temperaturas.

En plantas no aclimatadas su resistencia suele estar entre 35º y 40º.

Los mecanismos que provocan la muerte en planta pueden ser variados:

• Si el aumento de la temperatura es brusco se produce una desnaturalización de las proteínas. (si afecta a alguna enzima clave será fatal para las células)

• Si el aumento de la temperatura es más lento se produce una aceleración de los procesos metabólicos y como resultado se produce una acumulación de sustancias tóxicas. Ejemplo: NH3

• Si no se ve afectado el material genético, se puede reanimar a la planta proporcionándole percusores de coenzimas(vitaminas)

La resistencia de las plantas a temperaturas elevadas puede residir en varios factores:

Otros mecanismos de protección poco frecuentes:

• aumento de la transpiración, pero si el aumento de la temperatura es muy grande este mecanismo se descontrola.

• Síntesis de proteínas de choque térmico, estas parece que confieren estabilidad a las enzimas frente a la desnaturalización.

• Bajas temperaturas

La capacidad de soportar bajar temperaturas es variable. Ejemplo: plantas tropicales/plantas árticas.

Los daños que se puedan producir dependen de tiempo de exposición, y dentro de una misma planta del tejido.

• Si la temperatura disminuye bruscamente las membranas pierden fluidez, se produce menos ATP y lo más importante, la membrana se hace totalmente permeable permitiendo el paso de todo tipo de sustancias, pero la planta aún podría salvarse si se produjera un rápido recalentamiento, lo cual frenaría la salida excesiva de componentes celulares.

• Si la temperatura disminuye lentamente la membrana puede adaptarse cambiando su composición lipidica.

• Si el enfriamiento es lento se congela el agua de los espacios extracelulares lo que produce una salida de agua de interior de la célula, haciéndole perder turgencia y provocándole la muerte por desecación.

• Si el enfriamiento es brusco se forman cristales en el interior de la célula, que rompen las subestructuras celulares. (Las semillas debido a su bajo contenido en agua pueden soportar temperaturas de hasta -196º)

MECANISMOS DE EVITACIÓN O PROTECCIÓN

*Aquellos factores que favorecen el crecimiento(abono, riego) inhiben el desarrollo de resistencia al frío.

- Salinidad y otras condiciones extremas del suelo

El problema de la tolerancia a la salinidad presenta una gran importancia económica, ya que si las plantas pudieran soportarla se podría utilizar aguas de baja calidad(más económicas)

Los suelos amenos que se ejerza una eficaz lixiviación se saturan de sales como: NaCl(el más frecuente)Na2SO4, KCl, MgCl2, Na2CO3.

La sensibilidad de las plantas al suelo salino es muy variable e incluso adaptativa las plantas mejor adaptadas son las halofitas.

Plantas halofitas: Presentan las máximas de crecimiento en concentraciones de NaCl de entre 0´02 y 0´5 M las mas conocidadas son Salicornia-Allenroulfea, Limonium, Atriplex sarcobatus.

En estas plantas siempre se da un bajo potencial hídrico hasta 200 bares raramente baja de 30 bares.

Las halofitas que acumulan sal, lo hacen introduciéndola en las vacuolas, así el citoplasma no ha de soportar altas concentraciones de solutos.

En las halofitas que no acumulan sal debe de haber un mecanismo que bombeé Na+ al exterior. Sin embargo debe mantener bajo el potencia hídrico, así en vez de solutos equilibra el potencial con carbohidratos, polialcoholes, aminoácido(prolina).

Los valores extremos de PH tienen un efecto directo sobre la actividad permeasica de las raíces e indirecto solubilizando elementos nutritivos o tóxicos(envenena a la planta)

• Altitud

Factores que afectan al funcionamiento de la planta:

• Altos valores de radiación (infrarroja, visible y ultravioleta)

• Bajas temperaturas frecuentes situaciones de sequía, baja tensión de CO2 y O2 y vientos intensos.

Como defensa las plantas poseen:

• Altos valores de iluminación para saturar la fotosíntesis (Estas plantan necesitan una luz mas intensa para hacer la fotosíntesis).

• Cutícula gruesa (para protegerse de las radiaciones)

• Caracteres xeroformos

• Fotosíntesis de tipo C-3

• Hojas pequeñas (menor resistencia al viento)

• Agentes químicos contaminantes

• El ozono reacciona con hidrocarburos insaturados formando unos intermedios que penetran en los estomas y alteran el funcionamiento de la celular(las células epidérmicas toman grandes cantidades de agua, las mesofilicas se deshidratan, las hojas se hacen quebradizas, y desarrollan manchas cloróticas.)

• El SO2 junto al O3 causa clorosis y enanismo.

• Los fluoruros se acumulan en la planta produciendo hundimiento del tejido foliar

• El catión aluminio (soluble a PH ácido) inhibe el crecimiento(absorción de hierro y algunos procesos metabólicos.)

• La lluvia ácida (solubiliza agentes tóxicos: cationes metálicos)

*Adaptaciones:

- Azuleas: toleran algunas sustancias tóxicas enmascarándolas con agentes complejantes.

- Astragalus: acumulan selenio sustituyéndolo por el azufre de los aminoácidos y derivados.

--Herbicidas

GRUPO DE S-TRIAZINA(ATRAZINA): inhibe la fotosíntesis(la etapa de transporte de electrones) esto producen clorosis y muerte. (Excepto: Maíz, algodón, especies con sistema radicular profundo.)

UREAS SUSTITUIDAS: (DCMU= Diuron) y él(CMU= Monuron) inhibidores de la fotosíntesis.

GRUPO SULFONILUREA: inhibe la biosíntesis de aminoácidos GRUPO URACIL-HERBICIDA: inhibe la fotosíntesis y perjudica al metabolismo de ácidos nucleicos

CARBAMATOS: inhiben mitosis en tallos y raíces.

DINITROANILIDAS: inhibidores de la división celular

FENOXIDERIVADOS: alteran el metabolismo

- Agentes microbianos

Las plantas son muy resistentes contra infecciones microbianas, esto se debe a que poseen gran variedad de compuestos químicos y barreras físicas.

Muchos de éstos compuestos químicos que posee la planta son de forma natural antimicrobianas, algunos de éstos son: Fenoles y derivados de bajo peso molecular, taninos, alcanoides

Respecto a las barreras físicas encontramos:

• La cutícula (1ª barrera posee sustancias antibacterianas)

• Paredes (posee encimas que desintegran a los microorganismos)

• Producción de Fitoalexinas (similar a anticuerpos en animales)

La infección se favorece por:

Disminución del alimento (carbohidratos) y si la infección se produce, en la planta se produce como respuesta:

* Un aumento de la respiración pero sin producción de ATP

* Un aumento de la transpiración en la zona infectada

* Disminución de la fotosíntesis

* Degradación de proteínas

* Bloqueo de l silema y el floema(se reduce la absorción de agua y nutrientes por lo que aumenta la transpiración y la planta se marchita.)

* Alteración del metabolismo hormonal(crecimiento anormal de la planta)

- Consumo por animales

Las plantas para defenderse de los animales poseen:

*Terpenos, taninos, alcanoides y glucósidos cianogenéticos(todos estas sustancias son repelentes, bien como inhibidores del metabolismo o del sistema nervioso, otros simplemente tiene un mal sabor.)

*Otra de las defensas es la producción de una proteína inhibidora de las proteinasas digestivas(solo cuando han sido heridas ejemplo: la picadura de un insecto)

*Producción de agentes aleoquímicos (fenoles y aminoácidos no proteicos) que inhiben el crecimiento de otras plantas, ya que los aminoácidos de estas dan lugar a proteínas no funcionales(estos aminoácidos sí son detectados por la planta productora de estos.)

DEDICATORIA: Se la dedico como es costumbre a toda la gente de farmacia pero en especial a toda la gente que esta en la comisión y más especialmente a: Alex y a su estelica (enchochaos)a Pablo, Ruth y a su novio, Manuela, Diego, Ana, a las tres brujillas(Bea(la interpoladora), Esther y Elisa), a mis compañeros/as de laboratorio, al pack de 5 de Benidorm, Vander, Diana (por organizar la fiesta) y a Ana (novia de Carlos) por sus consejos respecto a la comisión ,bueno y todavía más especial mente a mi novia y su David. Seguro que como de costumbre se me olvida alguien, bueno os deseo un feliz año a todos y mucha suerte.

NOTA*

• Las multas de las comisiones empiezan aparir del grupo 1 es decir de ya (para que todos los grupos estén en igualdad de condiciones. Arriba del tablón de anuncios de farmacia están las normas de las comisiones ¡LEERLAS!.

• Respecto a los errores de las comisiones hay que ponerlos en el tablón(Si alguien que no es el autor de la comisión se da cuenta de algún error que lo ponga en el Tablón o informe al autor de esta.)

• El penúltimo día de clase(miércoles) una persona de un grupo se llevo las comisiones de todo el grupo dejando sin comisiones al resto eso no se puede hacer, si alguien quiere la comisión que busque al jefe de grupo y si no esta que de su nombre en reprografía y se lleve la suya, normalmente no se puede hacer, pero si no mas remedio.

• Ya sé que hay problemas a la hora de repartir las comisiones en un mismo grupo ya que todavía la gente no se conoce.

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