Resumen del capítulo 11 y 14 PDF

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Resumen del capítulo 11. Respuestas de las plantas a las hormonas y a los estímulos medioambientales. Las plantas ostentan una increíble variedad de respuestas, a pesar de carecer de un sistema nervioso. Mediante la transposición (translocación) de hormonas, una planta puede comunicarse con otra. Por ejm: cuando el meristemo apical del vástago se daña o se pierde, se desencadenan señales hormonales que estimulan el crecimiento de yemas axilares. También, perciben el medio externo como algunas semillas que están bioquímicamente programadas para germinar solo cuando las condiciones de la luz son similares a las propicias para la planta adulta. Las respuestas suelen originarse tanto por cambios internos como por estímulos medioambientales externos. Efectos de las fitohormonas. Las hormonas de las plantas como ocurre con las de los animales y otros organismos, dirigen el crecimiento y desarrollo, así como las respuestas a estímulos medioambientales. El efecto de una determinada hormona puede variar, dependiendo de su concentración o del tipo y localización de las células sobre las que actúa. Una hormona es molécula pequeña que transporta información desde la célula donde se creó hasta determinadas células destinatarias, originando un cambio en respuesta a las necesidades internas o a los estímulos externos. Algunas hormonas se liberan en respuesta a cambios en elementos del medio externo, como la temperatura, duración del día, viento o la proximidad de herbívoros y organismos causantes de enfermedades. Las hormonas actúan en unión con una proteína, originando así una ruta de transducción de señales, una serie de acontecimientos cuyo fin es estimular o inhibir una respuesta celular. Las auxinas desempeñan un papel esencial en el crecimiento celular y en la formación de nuevo tejido. Fue la primera hormona descubierta por Charles Darwin y su hijo Francis. Fritz Went llamo a esta sustancia auxina. La forma estructural de la auxina es ácido indolacético (la forma más natural común presente en los vegetales. Se produce en el meristemo apical del vástago, en hojas jóvenes y embriones. El efecto a corto plazo de la auxina es la estimulación del crecimiento celular. La concentración optima de auxina para la elongación celular es superior para las células del vástago que para las de la raíz. La auxina es también la responsable del desarrollo de los meristemos laterales, esto es, el cambium vascular y el suberoso. Funciones principales: estimular el crecimiento del tallo y de la raíz; promueve la diferenciación celular en el cultivo de tejidos y el procambiúm; regula el desarrollo del fruto; dominancia apical; genera fototropismo y gravitropismo, la auxina le da altura a la planta al ser aplicada.

Las citoquininas controlan la división y la diferenciación celulares, así como el retraso del envejecimiento. El nombre se refiere a su papel en la división celular o citocinesis. Se sintetizan en la raíz y se transportan por el xilema a otros órganos de la planta. Retrasan el envejecimiento de las hojas y aumentan su longevidad de diversas maneras, entre ellas la atracción de aminoácidos desde otras partes de la planta. Se sintetiza en raíces, semillas, frutos y hojas. Si la concentración de las citoquininas es baja en comparación con la auxina, las células crecen, se dividen y se diferencian, convirtiéndose en raíces. Si la concentración de las citoquininas es moderada, las células crecen, y se dividen rápidamente para producir una masa de células no diferenciadas denominada callo, por no llegan a diferenciarse. Si la concentración de las citoquininas es elevada, las células crecen, se dividen y se diferencian, convirtiéndose en yemas del vástago. Funciones principales: promueven el crecimiento y diferenciación radicales; promueve la división y crecimientos celulares en el cultivo de tejidos; estimula la germinación; retrasa el envejecimiento. Los efectos de la auxina y de las citoquininas en las células vegetales de cultivo. En 1941, Johannes van Overbeek, descubrió que el endospermo líquido del coco (Cocos nucifera), conocido como agua de coco, promovía el crecimiento, la división celular y la supervivencia de cultivos de tejidos vegetales. Poco después Folke Skoog y Carlos Miller, descubrieron que el ADN viejo y químicamente degradado también era útil para mantener cultivos de tejidos exitosos, identificaron la primera citoquina denominada kinetina. Las giberelinas interactúan con las auxinas para regular el crecimiento celular y estimular la germinación de las semillas. El nombre se debe a un hongo del genero Gibberella. Se sintetizan en los meristemos apicales, hojas jóvenes y embriones. Están formadas por la unión de unidades isoprenoides de cinco carbonos, que juntas forman una característica estructura que contiene cuatro anillos. El proceso que permite a las semillas germinar después de un periodo de tiempo inmediato a su formación se suele conocer con el nombre de postmaduración. Vernalización: es un tratamiento frio para acelerar la floración, porque reduce el periodo de dormancia previo a la primavera y tiene el mismo efecto en los vegetales que las giberelinas. Funciones principales: promueve la germinación de las semillas y el crecimiento de las yemas; impulsa la elongación del tallo y el crecimiento foliar; estimula la floración y el desarrollo de los frutos.

El ácido abscisico provoca la dormancia de las semillas y regula las respuestas del vegetal a las sequias. Es una hormona que se sintetiza en las hojas, tallos, raíces y frutos verdes, establece la dormancia en las semillas y en otros órganos vegetales, además de ayudar al vegetal a adaptarse a la escasez de agua, también promueve la producción de proteínas de reserva en las semillas y aumenta su concentración a medida que la semilla madura. Durante los periodos de escasez de agua, el ABA promueve el cierre de los estomas, evitando así una mayor pérdida de agua. Funciones principales: inhibe el crecimiento; cierra los estomas ante una escases de agua; promueve la dormancia. El etileno permite a la planta responder a la tensión mecánica, además de controlar la maduración de los frutos y la abscisión de las hojas. Es un gas de acción hormonal que genera respuestas a la tensión mecánica y también estimula las respuestas del envejecimiento, como la maduración de los frutos y la abscisión de las hojas. La síntesis de etileno se origina por una elevada concentración de auxina, la presencia de tensión y varios fenómenos relativos al desarrollo. El etileno impide que el vegetal adquiera una forma demasiado espigada para así evitar posibles daños causados por el viento. De hecho, promueve el crecimiento en longitud y promueve la expansión de la planta en anchura, adquieren firmeza. Cuando un vástago o una raíz subterráneas se encuentran un obstáculo, la presión induce a la síntesis de etileno. El receptor de etileno es una proteína transmembrana. Crecimiento triple respuesta: permite al vástago o raíz apartarse o crecer rodeando el obstáculo. 1. Una disminución en la elongación del tallo o la raíz. 2. Un ensanchamiento del tallo o la raíz. 3. Un encorvamiento del tallo o la raíz para poder crecer horizontalmente. Funciones principales: promueva la maduración de frutos climatéricos; el ensanchamiento de tallos y raíz. Los brasinoesteriodes son un grupo recién descubierto de hormonas vegetales, que actúan como la auxina. Las hormonas esteroides vegetales se descubrieron por vez primera en el género Brassica, del que forman parte los coles, y por ello, se les dio el nombre de brasinoesteriodes. Estimulan la división celular y la elongación del tallo, originan la diferenciación de las células de xilema, promueven el crecimiento del tubo polínico, aminoran la velocidad de crecimiento de la raíz y retrasan la abscisión de las hojas, a la vez que impulsa la síntesis de etileno. Funciones principales: inhibe el crecimiento radical; retrasa la abscisión de las hojas; promueva la diferenciación xilemática.

Existen otros compuestos que también pueden actuar como fitohormonas. Las poliamidas: se sintetizan a partir de aminoácidos, promueven la división celular y la síntesis de ADN, ARN y proteínas. Las células bacterianas y animales parecen emplear las poliamidas como sustancias hormonales. En plantas estimulan la iniciación de las raíces y la formación de tubérculos. El ácido jasmónico: se sintetiza a partir de ácidos grasos, inhibe el crecimiento de semillas, el polen y de las raíces, al tiempo que promueve la acumulación de proteínas durante el desarrollo de las semillas, es un elemento activo de las defensas vegetales contra organismos patógenos. Respuesta de las plantas a la luz. Algunas respuestas de crecimientos se dicen tropismos porque son movimientos que responden a estímulos externos. Fototropismo: crecimiento hacia la luz o en sentido contrario a ella. El crecimiento hacia la luz se conoce como: fototropismo positivo, el crecimiento en contra de la luz se conoce como fototropismo negativo. La absorción de la luz azul determina el crecimiento del tallo hacia la luz y la apertura de los estomas. La luz azul regula un numero de fenómenos de desarrollo en los vegetales, incluidos la apertura de los estomas, la inhibición de la elongación del hipocotilo y el fototropismo. En el fototropismo el vástago crece hacia la luz y las raíces en sentido contrario. La luz azul favorece la apertura de los estomas y la luz verde lo impide. Fototropina: proteína que contiene flavina, descubierta por Winslow Briggs. La abscisión de la luz roja y de la luz roja lejana indican cuando tendrán lugar la germinación de las semillas, el crecimiento del tallo y la raíz, y la floración. Fotomorfogénesis: son los efectos de la luz en el crecimiento y desarrollo de las plantas. En el caso de la luz roja y la luz roja lejana, el fotorreceptor que absorbe la luz y es responsable de los efectos de desarrollo se denomina fitocromo. Cuando el fitocromo se expone a la luz (660nm), adopta una forma de que absorbe luz roja lejana (720nm) recibe el nombre de Pfr. Cuando se expone a luz roja lejana, adopta una forma que absorbe luz roja y recibe el nombre de Pr. Semillas fotoblasticas: necesitan ser activadas por la luz, ejm: algunos tipos de lechuga responden a la luz roja.

El fitocromo y el tratamiento frio parecen estimular la síntesis o acción de las giberelinas que promueven la germinación. También alerta a las plantas que necesitan sol cuando están a la sombra.

La fotoperiocidad regula la floración y otras respuestas estacionales. Para poder determinar en que están estación del año se encuentran, las plantas de regiones templadas reconocen muchas señales medioambientales, pero suelen confiar especialmente en cambios que detectan en el fotoperiodo, la duración relativa del día y la noche se conoce como fotoperiocidad. Planta de día corto (PDC): las plantas florecían cuando la duración del día era inferior a 14 horas. Florecen a finales de verano y a principios de otoño, ejm: flor de Pascua, la soja, la violeta, algunas fresas. Planta de día largo (PDL): florece solo cuando la duración del día es mayor a lo habitual. Ejm: trébol, petunias y trigo. Florecen a finales a primavera o principios de verano Planta de día neutro: florecen independientemente de la duración el día. Ejm: alegría, maíz y el acebo. Florígeno: sustancia hipotética que promueve la floración y no ha sido identificada. Las plantas responden a ciclos diurnos y nocturnos repetidos. Las plantas presentan ciclos biológicos de unas 24 horas, conocidos como ritmos circadianos, y afectan al nictitropismo de las hojas, la apertura de las flores y alguna actividad enzimática. El fitocromo ayuda a mantener los ritmos en las plantas. Respuestas de las plantas a otros estímulos medioambientales. La raíz y el vástago responden a la gravedad. Gravitropismo: crecimiento a favor de la gravedad o en contra de ella. Si el vástago crece en contra se conoce como gravitropismo negativo y la raíz crece a favor de la gravedad se conoce como gravitropismo positivo. Una hipótesis atribuye el gravitropismo a unos plastidios especializados denominados estatolitos que están llenos de densos granos de almidón y se localizan en las células de la caliptra. Otra hipótesis afirma que la gravedad añade presión a las proteínas de la membrana plasmática inferior. El alcance del gravitropismo depende de las respuestas simultaneas de la raíz y el vástago a otros estímulos, como la luz y la presencia de agua. Las plantas responden a estímulos mecánicos como el tacto o el viento.

Tigmotropismo: respuesta de crecimiento al tacto. Ejm: los zarcillos. En el tigmotropismo, la respuesta de crecimiento al tacto, el etileno inhibe el crecimiento cuando la planta toca un objeto físico o siente el viento. En una respuesta no relacionada, la venus atrapamoscas puede traducir un estímulo mecánico en un rápido movimiento mediante el que las hojas de la planta se doblan. Hidrotropismo: crecimiento hacia el agua o en contra de ella. Heliotropismo: búsqueda del sol, afecta a las flores u hojas que siguen el sol o que evitan el sol durante todo el día. Quimiotropismo: crecimiento hacia un estímulo químico o en contra de él.

Las plantas se preparan para afrontar condiciones medioambientales que les impiden llevar a cabo un metabolismo y un crecimiento normales La dormancia de las yemas se debe a los días más cortos de finales de verano, al igual que los preparativos para la abscisión de las hojas, activados por el etileno. Las plantas reaccionan ante tensiones medioambientales como la sequía (págs. 288-289) Las plantas alteran su expresión y su metabolismo genéticos para contrarrestar el efecto de una tensión. Por ejemplo, para contrarrestar la tensión causada por una sequía, las plantas producen ácido abscísico en las hojas con el fin de estimular el cierre de los estomas. Las plantas disuaden a herbívoros y agentes patógenos (págs. 289-290) Las plantas producen metabolitos secundarios que repelen a los herbívoros y a los organismos causantes de enfermedades. Los herbívoros inducen a las plantas a producir ácido jasmónico en la ruta de resistencia inducida. Las bacterias, los hongos y los virus inducen a las plantas a producir ácido salicílico y óxido nítrico, lo que desencadena la producción de compuestos que disuaden a los patógenos. Resumen capítulo 14 Biotecnología Vegetal. En 1911, se descubrió una bacteria del suelo llamada Bacillus Thurigensis, que posee propiedades insecticidas. Varios de sus genes denominado Bt, codifican para proteínas que se convierten en toxinas en el intestino de muchos insectos. Vive en asociación con raíces de plantas, y aparentemente las toxinas protegen a estas de ser destruidas por los insectos. En 1990 los científicos optaron por un sistema más directo: produjeron vegetales que contenían genes Bt en sus propios cromosomas, algunos son: patata, algodón, maíz, batata, tomate y arroz. Metodología de la biotecnología vegetal. La biotecnología es simplemente la aplicación de métodos científicos para manipular células u organismos vivos para su uso práctico.

Mediante ingeniería genética pueden transferirse genes entre especies. La Ing. Genética engloba métodos para identificar y aislar genes, así como para trasladarlos rápidamente de un organismo a otro usando técnicas moleculares. El resultado de dicha transferencia de genes es un organismo transgénico: un organismo que contiene un gen de un tipo distinto de organismo. La mayor parte de la Ingeniería Genética en los vegetales se realiza utilizando los plásmidos Ti y conlleva 4 pasos básicos: 1. Se aíslan los plásmidos Ti de Agrobacterium tumefaciens. 2. Se mezclan los plásmidos con ADN de otro organismo, y se inserta un gen de ADN del otro organismo en los plásmidos. 3. Se introduce un plásmido que contiene el gen de interés en una célula vegetal. Se incorpora ADN del plásmido, incluido en gen extraño, a los cromosomas de la célula. 4. Se desarrolla una planta completa a partir de dicha célula. Los plásmidos suelen emplearse como vectores para la transferencia de genes en las plantas. La ingeniería genética suele comenzar con un vector, que es el agente que transporta un gen de un organismo a otro, el más utilizado por en los vegetales es un plásmido en la bacteria del suelo Agrobacterium tumefaciens . Los plásmidos son moléculas circulares de ADN bacterianas autorreplicantes, están separados del cromosoma bacteriano y son más pequeños que él. El plásmido que se da en Agrobacterium tumefaciens se conoce como Plásmido Ti (están modificados para que transfieran genes al vegetal sin provocar enfermedades. El virus del mosaico en tabaco y el virus de la coliflor son dos ejemplos de virus utilizados para este fin. Las enzimas de restricción y la ADN-ligase se utilizan para fabricar ADN recombinante. Las enzimas de restricción cortan el ADN en fragmentos en los lugares de ADN donde se encuentran secuencias de nucleótidos específicas. Los fragmentos creados por la mayoría de las enzimas de restricción poseen extremos cohesivos de hebra sencilla, que se unen a secuencias complementarias de otros fragmentos. Los fragmentos proceden de distintas fuentes de ADN, pueden unirse por sus lados cohesivos y ligarse de manera permanente gracias a la ADN-ligasa, formando así ADN recombinante (procedente de distintas fuentes de ADN). La clonación procede de múltiples copias de ADN recombinante. Los plásmidos que contienen ADN recombinante se reinsertan en bacterias, estos serán copiados cuando las bacterias se reproduzcan. En unas pocas horas pueden producirse muchas copias del ADN recombinante, denominadas clones. Las sondas de ácidos nucleicos se utilizan para determinar que clones contienen un gen de interés concreto. Genoteca: librería de genes, es un almacén de información genética del organismo cuyo ADN ha sido incorporado a los plásmidos. Desnaturalización: proceso mediante el cual se calienta suavemente el ADN del clon o se trata con una sustancia química para separar la dos hebras.

La reacción en cadena de la polimerasa clona ADN sin recurrir al uso de células. La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) es un procedimiento automatizado que crea muchas copias de un fragmento de ADN especifico en un tubo de ensayo, de manera rápida, utilizando ADN-polimerasa y ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento. Pasos: 1. Un fragmento de ADN es desnaturalizado al calentarlo. 2. El ADN se enfría y los cebadores se unen por los extremos de los fragmentos de ADN. 3. El ciclo 1 produce 2 moléculas. La ADN-polimerasa sintetiza una hebra complementaria a lo largo de cada fragmento de ADN desnaturalizado. El ciclo 2 produce 4 moléculas y el ciclo 3 produce 8 moléculas. Existen diversos métodos para la inserción de genes clonados en la célula vegetal. Método balístico o pistola de genes: las plantas transgénicas se producen disparando literalmente una pistola contra las células vegetales. El blanco suelen ser células de cultivo o protoplastos, que son células a las que se le ha retirado la pared celular a través de un tratamiento con varias enzimas. Otro blanco son las células de los meristemos apicales de las plantas en crecimientos. Este es un método tosco y poco sofisticado que no siempre tiene éxito. Electroporación: se aplica una breve descarga de corriente eléctrica a una solución que contiene células vegetales y copias del gen de interés. La corriente crea unos poros en la membrana plasmática de la célula, a través de las cuales algunas copias de los genes pueden acceder a las ultimas. Es un método brusco, pero funciona, pues se pueden tratar grandes cantidades de células al mismo tiempo. Microinyección: los genes pueden inyectarse directamente en los protoplastos e incluso en el núcleo con una fina aguja bajo el microscopio. Utiliza una pequeña micropipeta que realiza una suave succión para fijar el protoplasto, de manera que no sea desplazado por la aguja. Liposomas: son pequeñas esferas formadas por moléculas lipídicas que pueden fusionarse fácilmente con la membrana plasmática. Se encargan de múltiples copias del gen de interés y se sitúan en estrecho contacto con los protoplastos. La fusión de los liposomas y los protoplastos de puede estimular añadiendo polietilenglicol. En el cultivo de tejidos, se desarrollan plantas enteras a partir de células o tejidos aislados. En pas...