JUSTIFICACION

La elaboración del presente trabajo se realiza con el propósito de aportar al departamento de Biología muestras fijas de estomas encontradas en plantas de naranjo, que habitan en clima cálido y clima húmedo. Estas ayudarán a la comprensión de la estructura y función de los estomas durante las prácticas de laboratorio que realicen los estudiantes de dicho departamento.

OBJETIVOS GENERALES

Determinar las características y funciones de las estomas

encontradas en distintas clases de hojas.

2. Establecer similitudes y diferencias entre estomas de plantas de hábitat de clima cálido y frío.

Elaborar muestras fijas de las estomas utilizando las hojas

seleccionadas en la investigación.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Establecer las funciones especificas de las partes de la hoja.

• Diferenciar los tipos de estomas según el hábitat en que se

encuentren las plantas.

• Preparar muestras fijas que puedan ser utilizadas en prácticas de

laboratorio.

• Conocer la importancia que tienen los estomas en los procesos de fotosíntesis.

INTRODUCCION

Si un clima es frío, caluroso o húmedo, los árboles y plantas deben adaptarse al clima en el que se encuentran para vivir.

El que las plantas estén a merced del clima no quiere decir, en modo alguno, que sean indiferentes a él. Por el contrario son mucho más sensibles y por eso están dispersas por todo el mundo.

El clima, es simplemente, el conjunto de condiciones atmosféricas y las plantas sólo se encuentran en las zonas donde el clima les permite vivir.

Las plantas son muy sensibles a la cantidad de lluvia caída. El marchitarse y la muerte son los signos extremos de la escasez de agua, sobre todo en plantas que están acostumbradas a ésta. Por ello las plantas cuentan con un poro flanqueado por células especializadas (células oclusoras) que se localizan en la epidermis de las plantas terrestres; las estomas que permiten el control de agua y el intercambio gaseoso dentro de la planta, todo ello necesario para la realización de la fotosíntesis.

Durante el desarrollo de éste proyecto se estudiarán 2 tipos de plantas, las cuales cuentan con hábitat distinto; con el objetivo de realizar una comparación entre las estomas y determinar su diferencia. Las plantas que se tomarán como muestra serán: Nopal y Mirto, característica de la región seca del país, y la Jacaranda y el Plátano, características de la región tropical.

Para la parte experimental se trabajará con el material fresco, al cual se le removerá la epidermis y se teñirá para proceder a la observación de estomas.

2. QUÈ SON LOS ESTOMAS:

La palabra estoma proviene del griego “stoma”, que significa boca. Los estomas en la planta no son otra cosa que espacios intercelulares, cada uno de los cuales está limitado por dos células especializadas llamadas “células estomáticas”.

Las células estomáticas, por lo general son angostamente arriñonadas o anchas en forma de salchicha, están colocadas lado a lado. Se encuentran turgentes, separadas a la mitad, dejando una abertura definida entre ellas. Cuando pierden esa turgencia, están pegadas una con la otra longitudinalmente, cerrando la abertura; las paredes de las células estomáticas se hallan fuerte y desigualmente engrosadas, a menudo con bordes a lo largo de los márgenes superiores e inferiores de las aberturas; en contraste con las células ordinarias epidérmicas, las células estomáticas contienen cloroplastos y éstos se encuentran indirectamente involucrados en la apertura y cierre de los estosmas en algunos casos.

Estas células y la apertura que existen entre ellas forman en conjunto la estoma. En numerosas plantas se pueden distinguir células subsidiarias o accesorias, que suelen ser dos o más células que bordean las células estomáticas.

La estoma, junto con las células subsidiarias, forma un conjunto que se denomina aparato estomático o complejo estomático.

Las estomas pueden ser de tres tipos: mesógenas, en los que las células subsidiarias y las estomáticas tienen un origen común; estomas perígenas, en los que las células subsidiarias se desarrollan a partir de células protodérmicas adyacentes a la célula madre de las estomáticas; y estomas mesaperígenas, en los que las células que rodean a la estoma tienen un origen dual: una, o varias de las células subsidiarias tienen origen común con las estomáticas, mientras que las otra u otras no.

Las estomas se encuentras sobre todo en las partes aéreas del vegetal y especialmente en las hojas, tallos normales y rizomas. No hay estomas en las raíces, ni tampoco en todo el cuerpo de plantas parásitas carentes de clorofila.

En las hojas tróficas se pueden encontrar estomas en ambas caras del limbo o sólo en el envés. El número de estomas por milímetro cuadrado de superficie varía en los vegetales.

Las células estomáticas pueden estar al mismo nivel que las epidérmicas, hundidas en relación con estas mismas o bien elevadas. Si la epidermis es pluriestratificada, las células madres de las estomáticas se diferencian ya en el estadio en que la protodermis tienen una sola capa.

3. ONTOGENIA DE LAS ESTOMAS:

Las estomas se desarrollan a partir de la protodermis. Generalmente la célula madre de las células estomáticas es la menor de las dos células resultantes de una división desigual de una protodérmica.

La célula madre se divide para dar dos células que se diferencian a continuación en células estomáticas. Al principio estas células son de pequeño tamaño, pero al irse desarrollando se agrandan y adquieren una forma característica. Durante este desarrollo la laminilla media que hay entre las dos células estomáticas se hincha y toma una forma lenticular, poco antes de desintegrarse para dar la apertura estomática. La célula madre de las estomáticas se encuentra a nivel con las otras epidérmicas y también las estomáticas.

El hundimiento o elevación se realiza durante la maduración de las células estomáticas. El desarrollo de las estomas en las hojas progresa durante un período relativamente largo de crecimiento de ésta.

El primer paso en el proceso de formación es la división asimétrica de ciertas células protodérmicas. Antes que la célula divida su núcleo, éste se desplaza en una dirección y las vacuolas lo hacen en la dirección contraria, ocupando el otro extremo celular. Una vez que núcleo se divide, uno de los núcleos hijos, precisamente el más próximo a la región ocupada por las vacuolas se hace mayor y se tiñe menos intensamente que el otro que se encuentra en el otro extremo celular. El núcleo menor y distal se divide más tarde para dar las células estomáticas.

Teniendo en cuenta el orden en que aparecen las estomas en el órgano fotosintético, se pueden distinguir dos tipos fundamentales de desarrollo:

En el que las estomas aparecen gradualmente en secuencia basípeta, es decir, desde el extremo del órgano hacia su base, éste es el caso de las hojas con venación paralela.

Aquel en el que no existe una regularidad en cuanto a la aparición de estomas en las diferentes regiones del órgano en crecimiento; éste es el caso de las hojas de venación reticulada.

Las estomas se clasifican en diferentes tipos según su modo de desarrollo y su relación con las células epidérmicas vecinas. Morfológicamente se han diferenciado cuatro tipos principales de estomas en las dicotiledóneas atendiendo a la disposición de las células epidérmicas que rodean a las estomáticas:

Tipo Anomacítico: en el que las células estomáticas están rodeadas por un cierto número de células que no se diferencian en forma y tamaño de las restantes células epidérmicas. Este tipo es frecuente en las ramumculáceas geramiáceas, cucurbitáceas, malváceas, tamaricáceas y papaveráceas.

Tipo Parasítico: en el que cada célula estomática se encuentra acompañada por una o más células subsidiarias, cuyos ejes longitudinales son paralelos a los de las células estomáticas y a la apertura de la estoma. Este tipo es frecuente en las rubiáceas la mayoría de las especies de las convolvuláceas y mmimosáceas.

Tipo Anisocítico: en el que las células estomáticas están rodeadas de tres células subsidiarias de tamaño desigual. Este tipo es frecuente en las crucíferas, en nicotina y otros.

Tipo Diacítico: en el que cada estoma está rodeado por dos células subsidiarias cuya pared común forma un ángulo recto con el eje longitudinal de la estoma. Este tipo es común en las cariofiláceas, acantáceas y otras.

Puede haber en un mismo órgano, estomas de más de un tipo:

Las células estomáticas están rodeadas por un grupo de cuatro a seis células subsidiarias. Estas son frecuentes en muchas especies aráceas.

Las células estomáticas están rodeadas de cuatro a seis células subsidiarias de las cuales dos son redondeadas, menores que las otras y situadas en los extremos de las células estomáticas. Tipo encontrado en las palmáceas, pandanáceas y ciclantáceas.

Las que están acompañadas por dos células laterales subsidiarias situadas una a cada lado de la estoma. Se encuentra en muchas especies de las flagelareáceas, ciperales, juncales, graminales, etc.

Las que no están asociadas a ninguna célula subsidiaria. Este tipo se encuentra en las orquidales.

1. QUE ES LA HOJA:

Son órganos fotosintéticos característicos de la mayoría de las plantas vasculares. Las hojas están fijadas directamente al tallo sin peciolo que se llaman sésiles y las que tienden base del peciolo que son un par de péndices pequeños uno a cada lado que son las estípulas.

En algunas gramíneas, y en algunas monocotiledóneas la base envolvente que desarrolla para formar una vaina foliar bien definida que cubre al tallo en cierta distancia arriba del nudo.

Se dice que las hojas son alternas, opuestas o verticeladas según se presente en un nudo o más de ellos.

Las hojas tienen de manera inherente una vida limitada y con rareza duran más de unos cuantos años. Con respecto a la abscición de las hojas, ésta puede ser producida cuando menos en muchas plantas por cualquiera de varios factores ambientales incluyendo escasez de agua, temperaturas bajas, reducción de la intensidad de la luz, y disminución de la longitud del día.

La función principal de la hoja es la síntesis de compuestos orgánicos, utilizando la luz como fuente de energía necesaria para este proceso que se conoce como fotosíntesis.

La estructura interna y externa de la hoja está relacionada con su papel en la fotosíntesis y en la transpiración (pérdida de agua en forma de vapor).

• La hoja es plana y delgada, de forma que permita a los rayos solares su penetración hasta todas sus células.

• La elevada razón superficie-volúmen permite un intercambio gaseoso efectivo.

• Posee estomas, que es el espacio entre las células acompañantes que ayudan a la liberación de CO2 así como del agua y retención de la misma. Cada estoma está formada por dos células estomáticas que encuentran rodeando una abertura. Las células estomáticas pueden cerrar o abrir la abertura, regulando la entrada y salida de gases desde la hoja hacia el exterior, o en sentido contrario.

• Posee un tejido parenquimático que aparece entre la epidermis superior y la inferior de la hoja (mesófilo). En éste se puede distinguir dos territorios histológicos: el superior (parénquima en empalizada) está constituido por células alargadas, y el inferior (parénquima esponjoso) constituido por células de forma irregular con amplios espacios intercelulares.

• Las venas de las angiospermas forman un sistema ramificado interconectado formado por un cordón de xilema y un cordón de floema rodeado en conjunto por una vaina de haz. La mayor parte de venas están formadas sólo por tejido primario. La vena central y algunas veces las laterales más grandes de la hoja casi siempre están embebidas en una masa de parénquima rodeada sólo por vainas de haz.

• Las hojas tienen estructuras especiales llamadas hidátodos. Los cuales permiten la extrusión de agua líquida en condiciones de alta absorción de agua y baja evaporación. Por lo general los hidátodos se presentan en los márgenes y en las puntas de las hojas. Algunas veces formar dientes definidos pero la mayoría de los dientes de las hojas no son hidátodos. Cada hidátodo tienen uno o más poros que más o menos se asemejan a estomas grandes, excepto que están permanentemente abiertos.

HIPOTESIS

Las hojas del Citrus sinensis (planta de naranjo) que habitan en regiones cálidas tienen estomas pequeñas y con diámetro reducido para evitar la pérdida excesiva de agua en comparación con las de clima húmedo, que sus estomas son grandes y se mantienen más tiempo abiertas.

4. FUNCION DE LOS ESTOMAS:

Las células oclusivas de casi todas las plantas, con excepción de gramíneas, y pocas familias más, tienen el contorno uniforme.

El tamaño de la apertura entre las células oclusivas decrece como resultado de los cambios en la turgencia de las mismas.

El volumen de éstas era de 4.8 * 10 litros por aparato estomático cuando está abierto, y de 2.6 * 10 litros cuando está cerrado. Como resultado de la desigualdad en grosor y consistencia de la pared, las células oclusivas sufren cambios de forma acompañados de incremento de volumen. Estos cambios producen apertura de estoma. En la mayor parte de los casos la parte más fina de la pared es la más próxima de las células subsidiarias y se denomina “red dorsal”.

El aumento de la turgencia hace que el poro estomático se abra.

Las células estomáticas de las gramíneas son alargadas y en forma de hueso, con extremos ensanchados y de pared fina, mientras que las porciones medias son alargadas de pared gruesa y lumen estrecho, vistos en el microscopio, la pared entre los extremos de las células estomáticas es incompleta y los protoplastos son confluentes.

Las células estomáticas de muchas criptógamas vasculares, de las gimnospermas y algunas angiospermas, poseen engrosamientos lignificados en su pared.

Transpiración en las Estomas:

El intercambio de gases indispensable para la fotosíntesis requiere de la exposición de superficies celulares húmedas al aire y esta exposición de manera inevitable produce transpiración.

Las estomas constituyen la avenida principal por la cual el vapor del agua escapa de la planta.

La transpiración a través de las estomas es tan grande que la mayoría de las plantas no podrían sobrevivir mucho en condiciones naturales si las estomas estuvieran permanentemente abiertas; de hecho las estomas están cerradas gran parte del tiempo.

Las estomas permanecen cerradas siempre que:

• Haya una deficiencia seria de agua en las hojas.

• Haya poca o ninguna luz.

• Que la temperatura sea baja.

Las estomas permanecen abiertas sólo cuando la fotosíntesis crea una necesidad de intercambio de gases con el aire y luego sólo cuando la provisión de agua es razonablemente adecuada.

Con frecuencia hay un efecto de umbral de tal manera que las estomas se abren o cierran con rapidez en un minuto o menos.

Una concentración relativamente elevada de CO2 favorece el cierre de las estomas por el equilibrio ácido-alcalino de la savia celular. Una concentración baja de CO2 como la que sigue a la fotosíntesis en las células acompañantes favorece la apertura de estomas.

La restricción de las estomas a la superficie inferior de la hoja, como se presenta en muchas plantas, minimiza el efecto directo del sol en estimular la transpiración.

5. LOS BIOMAS:

Son comunidades diferentes unas con otras tanto en vegetación como en vida animal. Se pueden marcar cinco biomas notablemente diferentes: Bosque tropical lluvioso, Bosque templado deciduo, Monte Espinoso, La taiga, y el Desierto. En el presente proyecto hablaremos solamente de los que servirán para la extracción de las muestras para la investigación.

5.1 Bosque Templado Deciduo:

Se caracteriza por la presencia de árboles de madera dura (haya, arce, roble, nogal, etc.). El número de especies diferentes de árboles de estos bosques es mucho más limitado que en el bioma del bosque tropical húmedo. A menudo se encuentran grandes grupos de una sola especie de árbol. Los mapaches, ciervos y salamandras son los animales característicos de este bioma.

5.2 El Desierto:

Su extraña sequedad permite que prosperen solamente plantas xerofíticas, como el Cacto, Artemisia, Mezquite y plantas anuales de rápido crecimiento, cuyas semillas pueden germinar, crecer, florecer y producir una nueva cosecha de semillas pocas semanas después de haber llovido. La mayoría de animales están adaptados para cavar en el suelo en donde buscan protegerse de los rayos candentes del sol.

5.3 Monte Espinoso:

En esta zona de vida las condiciones climáticas están representadas por días claros en la mayor parte del año y una escasa precipitación anual, que generalmente cae durante agosto a octubre. La vegetación en su mayoría son arbustos y plantas espinosas como los Cactus, Acacias, Cordia alba, etc. Estas plantas poseen tejidos carnosos y muy ricos en agua que constituyen una reserva hídrica para los largos períodos de sequía.

6. DESCRIPCION DE LAS CACTACEAS:

Familia vegetal dicotiledónea, xerofítica. Su nombre proviene del griego “Kaktos” con que se designaba una planta espinosa natural de Sicilia.

Presenta más de 1500 especies de las regiones intertropicales y templadas. Son plantas suculentas, raras veces provistas de hojas laminares o cilíndricas, más comúnmente con tallos carnosos, rollizos o aplanados, de hojas caducas o completamente ausentes, y con espinas que vienen a representar la transformación de las hojas de las yemas auxiliares.

Aunque en un estado más o menos transformado, los cactus poseen tallo, hojas, flores, frutos y raíces como muchas especies vegetales superiores.

Las estomas en las cactáceas están más o menos hundidas y su número parece que es más escaso en relación con el de las especies no xerófitas; el hundimiento determina la formación de espacios aéreos que se saturan de vapor de agua, lo que permite que la transpiración disminuya. La cámara subestomática es muy larga. Inmediatamente debajo del sistema tegumentario, cuando existe, está el parénquima, este tejido es muy importante porque careciendo la mayoría de las cactáceas del limbo de las hojas, en él se efectúa la fotosíntesis. Debajo de éste se encuentra el parénquima colector con células grandes, esferoidales, turgentes por la gran cantidad de agua y diversos polisacáridos que almacenan; a este tejido se deben las formas suculentas de cactáceas.

7. PARTE EXPERIMENTAL:

7.1 Trabajo de Laboratorio:

Con material fresco hacer secciones de la lámina foliar de aproximadamente 1 cm2, si el material está seco se debe de rehidratar metiéndolo en agua a temperatura constante de 70oC durante una hora.

Introducir en solución de hipoclorito de sodio al 10%.

Colocar en baño de maría a temperatura constante a 70oC.

Lavar con agua destilada cuando el tejido esté totalmente decolorado y las empidermis estén desprendiéndose.

Si la epidermis se mantiene adherida al mesófilo repetir desde el punto 2.

Limpiar la epidermis perfectamente con ayuda de un pincel de cerda fina y corta.

Teñir con safamina durante 5 min.

Lavar con agua destilada el exceso de colorante.

Deshidratar con alcoholes durante 30 segundos en cada cambio.

• Un cambio de alcohol al 30%

• Un cambio de alcohol al 50%

• Un cambio de alcohol al 70%

• Un cambio de alcohol al 95%

• Un cambio de alcohol absoluto

10. Si está sobreteñida, aclarar con un cambio de aceite de clavo (2 min.)

Aclarar con tres cambios de xilol (un minuto cada cambio)

Montar en bálsamo de canada, o cualquier recina.

Lavar en agua destilada, 8 minutos.

Secar la muestra 10 minutos.

Lavar en xilol 15 minutos.

Secar 20 minutos.

Montaje. A las muestras agregar merckoglas y colocar el cubre objeto con cuidado para evitar la formación de burbujas.

Dejar secar por 2-5 días. Luego etiquetar.

BIBLIOGRAFIA

• BIOLOGIA MODERNA. OTTO.TOWLE. INTERAMERICANA. MEXICO.1985.685PP.

• ANATOMIA VEGETAL. FAHN A. PIRAMIDE, S.A. ESPAÑA. 1985. 26-27,183-192 PP.

• BIOLOGIA. VILLEE.SOLOMON.MARTIN.MARTIN.BERG.DAVIS. INTERAMERICANA. MEXICO. 1992. 1404PP.

• LUNA 5, UNIDAD DE INVESTIGACION EN MEDICINA TRADICIONAL Y DESARROLLO DE REEDUCAMIENTOS. ARGENTINA No.1 C.P. 62790.XOCHITEPEC. MOR.MEXICO.1986.

• CONTRIBUCION AL ESTUDIO DE LAS CACTACEAS DEL DEPARTAMENTO DEL EL PROGRESO, GUATEMALA.HAYDEE PANIAGUA.INFORME DE TESIS.GUATEMALA.1980.

• INTRODUCCION A LA BOTANICA.ARTHUR CRONQUIST.CONTINENTAL,S.A.MEXICO.1977.484-486PP.

• ENCICLOPEDIA DURVAN. CD.1997.

MATERIALES Y METODOS

UNIVERSO DE TRABAJO:

Departamento de Zacapa

Departamento de Sacatepéquez

MATERIAL DE INVESTIGACION:

Citrus sinensis (árbol de naranjo) que habiten los departamentos de Zacapa y Sacatepéquez

MATERIALES A EMPLEAR:

• Porta objetos

• Cubre objetos

• Microscopio

• Estereoscopio

• Bisturí

• Alcohol etílico

• Acido acético glacial

• Formol comercial

• Agua destilada

• Saframina 0

• Metilcclosove

• Acetato de sodio

RECURSOS BIBLIOGRAFICOS:

• Bibliografía obtenida de la biblioteca de la Facultad de C.C.Q.Q. y Farmacia.

• Bibliografía obtenida en el departamento de Biología.

• Bibliografía obtenida enciclopedia en CD Encarta Microsoft 98.

RECURSOS MATERIALES:

• Los especificados en Materiales y Métodos.

• Especies obtenidas.

RECURSOS HUMANOS:

• Licda. Rosalito Barrios de Rodas

• Licda. Haydee Paniagua.

• Estudiantes de Biología Gral. I.

PROCEDIMIENTO

• Recolección de muestras en los departamentos antes mencionados

• Experimentación: trabajo de laboratorio

• Elaboración de muestras fijas

• Análisis de los resultados

• Comprobación de la hipótesis

• Conclusiones

ANEXOS