El Reino Animal

Poríferos

La mayoría de las especies de poríferos son marinas. Su cuerpo es un simple saco con dos capas de células. El interior, la cavidad gastrular o atrio, se abre al exterior por un orificio exhalante, llamado ósculo, por donde se emiten los desechos, arrastrados por el agua. La pared corporal está atravesada por poros que dan paso a un sistema de canales donde circula el agua. Las células de la pared tienen distintas funciones. La superficie externa está formada por células epiteliales planas (pinacocitos), donde se abren los poros u ostiolos. La superficie interna y la pared están formadas por células cilíndricas flageladas (coanocitos), que mantienen una corriente continua de agua en la esponja. Entre las dos capas hay una intermedia gelatinosa (mesoglea), donde se encuentran los amebocitos, que digieren alimentos, producen células reproductoras y fabrican espículas o espongina, que sostienen el cuerpo. La reproducción puede ser asexual o sexual. El ciclo biológico es indirecto primario, caracterizado por la presencia de una larva plánula. En las esponjas se distinguen tres tipos estructurales: ascón, sicón y leucón.

Celentéreos

Son los eumetazoos más sencillos, de simetría radial, con tentáculos con células urticantes (cnidocitos). La mayoría son marinos. Son animales diblásticos: ectodermo (exterior) y endodermo (cavidad digestiva interior). Presentan dos tipos estructurales de cuerpo: pólipo (vida fija) y medusa (vida libre y nadadora). Tienen tejidos y órganos. La pared de su cuerpo está formada por tres capas: epidermis, gastrodermis y mesoglea. Se reproducen asexualmente por gemación o fragmentación y sexualmente por sexos separados. La mayoría de los celentéreos alternan pólipo y medusa. Se dividen en tres clases: hidrozoos, escifozoos y antozoos.

El resto de los eumetazoos, los bilaterales, tienen un cuerpo simétrico respecto de un eje longitudinal y tres capas de tejidos: ectodermo (tejido de revestimiento y tejido nervioso), endodermo (tejidos y órganos digestivos) y mesodermo (resto de órganos). Tras la fecundación, el embrión se transforma en una bola hueca (blástula). Después se invagina formando la gástrula. Esta invaginación formará el tubo digestivo y la comunicación con el exterior se llama blastoporo. A partir de ahí diferenciamos los protóstomos (el blastoporo origina la boca) y deuteróstomos (el blastoporo origina el ano).

Nemátodos

Son animales triblásticos (ectodermo, mesodermo y endodermo), pseudocelomados, con simetría bilateral y eumetazoos. Tienen un cuerpo blando cilíndrico estrechado en los extremos, protegido por una cutícula, a la que sigue una epidermis y una capa muscular formada por fibras longitudinales. Poseen un sistema digestivo completo (boca, faringe, intestino y ano). A veces presentan un aparato excretor formado por protonefridios. Carecen de sistema respiratorio, excretor y circulatorio especializados. Tienen ganglios cerebrales, en anillo, que rodea el esófago. La reproducción es sexual, son dioicos y la fecundación es interna. Desarrollan una o dos gónadas que desembocan en un gonoporo.

Artrópodos

A este grupo pertenecen los insectos (moscas, hormigas, mariposas), crustáceos (cangrejos, gambas), arácnidos (arañas) y miriápodos (ciempiés). Son animales triblásticos celomados, de simetría bilateral, con cuerpo alargado y segmentación metamérica, cubierto de un exoesqueleto quitinoso. Presentan apéndices articulados que utilizan para la locomoción, la percepción de estímulos y la alimentación, según sean patas, antenas o piezas bucales. El cuerpo está dividido en cabeza, tórax y abdomen. Las dos primeras pueden fusionarse en cefalotórax. El sistema digestivo es completo (boca, esófago, intestino y ano). El aparato circulatorio es abierto y posee un corazón con un vaso dorsal que bombea la sangre a la cavidad corporal. Los acuáticos respiran por branquias y los terrestres por tráqueas. El sistema nervioso consiste en un anillo que rodea el esófago y continúa en una doble cadena ventral. Captan la luz mediante ocelos y una minoría posee ojos compuestos. La reproducción es sexual con fecundación interna.

Platelmintos

Son animales triblásticos, acelomados, con simetría bilateral y cuerpo plano con aspecto de gusano. Presentan un principio de cefalización con un cerebro rudimentario. Poseen dos ganglios cerebrales y dos cordones nerviosos ventrales. Son acelomados, es decir, sin cavidades delimitadas en su interior excepto el sistema digestivo, que es incompleto, ya que solo posee una abertura al exterior: la boca. El sistema excretor está formado por protonefridios. La reproducción es sexual y asexual, siendo hermafroditas.

Moluscos

Son animales triblásticos, celomados (poseen una cavidad corporal en la que se ubican los órganos), con simetría bilateral y un cuerpo blando y no segmentado. Su cuerpo se divide en cabeza (ojos, tentáculos, órganos del equilibrio y ganglios nerviosos), pie y masa visceral recubierta por la concha. El aparato digestivo es completo. Poseen la rádula, que es un órgano raspador para la alimentación. El aparato circulatorio es abierto. El sistema excretor posee metanefridios (o riñones). Respiran por branquias (acuáticos) o por pulmones (terrestres).

Anélidos

Son animales triblásticos, celomados, con el cuerpo blando, segmentado en anillos separados por tabiques internos denominados metámeros, y con simetría bilateral. Poseen un sistema muscular muy desarrollado con un grupo muscular longitudinal para el acortamiento y otro grupo muscular circular para el diámetro. El aparato digestivo es completo. El sistema circulatorio es cerrado con un corazón, un vaso dorsal y un vaso ventral. Respiran por la piel. Presentan una cefalización clara y dos ganglios cerebrales con un cordón nervioso ventral. La reproducción es sexual. Ponen huevos de los que salen larvas trocóforas con un desarrollo directo.

El Reino Vegetal

Fotosíntesis

La fotosíntesis se realiza en los cloroplastos. Es un proceso anabólico de fabricación de hidratos de carbono y liberación de O₂, utilizando como fuente de energía la luz solar transformada en energía química (ATP). CO₂ + H₂O + energía lumínica → CH₂O + O₂. Se divide en dos fases: la fase luminosa, donde la clorofila absorbe energía lumínica y libera electrones, que son transportados por proteínas hasta el NADP⁺ que, junto con un protón, se convierte en NADPH; y la fase oscura o ciclo de Calvin-Benson, donde las moléculas de ATP y NADPH se utilizan para transformar el CO₂ en glúcidos. Los factores que influyen en la fotosíntesis son: la concentración de CO₂, la concentración de O₂, la humedad, la intensidad lumínica, la temperatura, el fotoperiodo y el color de la luz.

Transporte de Savia

Transporte de Savia Elaborada

La savia elaborada contiene sacarosa y otros nutrientes. Circula por los vasos liberianos del floema. La hipótesis del flujo por presión explica el desplazamiento de la savia elaborada, ya que tiene en cuenta que el movimiento está dirigido por el azúcar, y que la diferencia de presión hidrostática producida por la ósmosis provoca el movimiento desde las fuentes (órganos que producen más azúcar del que consumen) a los sumideros (órganos que no producen suficiente azúcar). La carga del tubo criboso se produce cuando los nutrientes orgánicos entran por transporte activo en las células del floema y se desplazan por difusión a los tubos cribosos. Dentro del tubo aumenta el soluto, provocando la ósmosis desde el xilema. Al entrar el agua, aumenta la presión y empuja la savia por el floema. La descarga de la sacarosa en el sumidero ocurre cuando, al llegar al sumidero, la sacarosa es bombeada al interior de sus células. Conforme disminuye la sacarosa, va saliendo agua hacia el xilema y esto hace que disminuya la presión.

Transporte de Savia Bruta

La savia bruta asciende desde la raíz a las ramas y hojas pasando por el tallo. La teoría de cohesión-tensión explica el movimiento del agua desde la raíz a las hojas. La cohesión entre moléculas está favorecida por la adhesión de moléculas de agua a la superficie de los vasos. La transpiración en las hojas produce una fuerza de arrastre que empuja el agua hacia arriba desde la raíz a la hoja. Cuando el agua se evapora en los estomas, hay un aumento de concentración de solutos y, por ósmosis, entra agua de células vecinas. Esto se repite hasta alcanzar un vaso del xilema, donde se producirá una tensión y el agua ascenderá desde la raíz a las hojas.

Síntesis de Moléculas

Las células, en los procesos de síntesis, utilizan: glucosa para la fabricación de almidón, polisacárido de reserva que la célula hidroliza cuando necesita glucosa. También sintetiza celulosa. Los aminoácidos forman proteínas, necesarias para diversas funciones, y forman membranas celulares y orgánulos membranosos. Los ácidos grasos forman grasas, sustancias de reserva, y junto con proteínas forman membranas celulares. Los nucleótidos intervienen en la síntesis de ácidos nucleicos, como el ADN.

La Raíz

Es una estructura subterránea que crece en sentido opuesto al tallo. Fija la planta al suelo y absorbe nutrientes, agua y sales minerales de este, y a través del xilema los distribuye a diversas partes de la planta. Conduce la savia elaborada desde el tallo al ápice. Hay diferentes tipos de raíces: axonomorfa (formada por una raíz primaria y una serie de raíces secundarias que se ramifican); fasciculada (la raíz primaria deja de crecer y se sustituye por un sistema de raíces adventicias); napiforme (zanahoria); tuberosa (dalia); adventicia (fresas); adherente (hiedra); en zarcillo; respiratoria y zancos.

Estructura Externa de la Raíz

• Zona de crecimiento: Formada por el ápice de la raíz, donde se encuentra el meristemo apical. Sus células están protegidas por la cofia.
• Zona de alargamiento: Es la zona que se encarga de la mayor parte del crecimiento en longitud de la raíz.
• Zona pilífera: Se pueden observar los pelos absorbentes.
• Zona de ramificación: Se forman las raíces secundarias.

La Hoja

Partes de la Hoja

• Peciolo: Zona de unión de la hoja al tallo.
• Vaina: Parte del peciolo por donde se une al tallo.
• Limbo: Parte delgada y plana. Su cara superior se llama haz y la inferior envés.

El Tallo

Transporta agua y sales minerales desde la raíz por medio del xilema (savia bruta) y, desde la raíz por medio del floema, la savia elaborada a las hojas, tallo y raíces.

Estructura Externa del Tallo

En el extremo del tallo se encuentran las yemas terminales. En las axilas de las hojas se encuentran las yemas axilares que originan las ramas. El entrenudo es un trozo de tallo que se encuentra entre dos nudos. Una yema está formada por el meristemo apical que está envuelto por los primordios foliares y estos en su base llevan un rudimento.

Crecimiento Primario del Tallo

Tiene lugar en la yema apical y en las yemas axilares. En el ápice del tallo se encuentra la yema terminal, que contiene el meristemo apical que origina los primordios de las hojas y en las axilas se encuentran los primordios de las yemas laterales. La estructura del tallo se divide en: epidermis (formada por una sola capa de células, sin cloroplastos y con numerosos estomas); corteza (formada por el tejido parenquimático, que almacena sustancias). Es habitual encontrar en muchos tallos colénquima, células secretoras y fibras de esclerénquima.

Fitohormonas

Giberelinas

Son fitohormonas utilizadas en agricultura porque favorecen los procesos de crecimiento. Pueden producir el efecto de alargamiento del tallo en muchas plantas. En viñedos favorecen el crecimiento de los racimos, provocando una disminución en el número de estos. Así se consigue mayor tamaño y calidad en las uvas. Junto con las auxinas, las giberelinas hacen que el ovario aumente de tamaño y se convierta en un fruto. El fruto es de mayor tamaño y no suele tener semillas. Se utilizan giberelinas y etileno en árboles recargados de frutos: el etileno provoca la caída de los más débiles, permitiendo que los restantes se desarrollen mejor.

Auxinas Sintéticas

Son auxinas que no se degradan con facilidad y son absorbidas por el tejido natural. Si se utilizan en bajas concentraciones, facilitan el enraizamiento de esquejes. En concentraciones elevadas actúan como herbicidas e insecticidas. Estimulan la formación de auxinas naturales y retrasan la caída de frutos, permitiendo que estos aumenten su tamaño. También impiden la brotación en los tubérculos, como las patatas.

Formación del Fruto

El polen libera auxina durante la polinización y estimula al ovario para que se transforme en fruto. En algunas plantas la fecundación es suficiente para el desarrollo del fruto, sin embargo en otras tienen que producirse varias fecundaciones. La partenocarpia es la formación de frutos sin la fecundación de la ovocélula. Las semillas en desarrollo producen auxina y facilitan la maduración de las paredes del ovario y estimulan la producción de etileno, que acelera la maduración del fruto. La giberelina y la citocinina retardan la maduración del fruto. La temperatura influye en la maduración del fruto: por encima de 35 °C la maduración es defectuosa, por debajo de 5 °C se retarda la maduración.

Formación del Cuerpo de una Planta con Flor

El desarrollo embrionario se produce en el interior del óvulo que, al final del desarrollo, se transforma en semilla. La formación del embrión comienza con la división del cigoto. Las células se van diferenciando. Un embrión consta de radícula y tallito. La germinación de la semilla comienza cuando el embrión absorbe agua y crece. Los meristemos apicales forman los meristemos primarios y estos producen el crecimiento primario, que es el responsable del alargamiento del tallo y la raíz. El crecimiento secundario lo realizan los meristemos secundarios: el cambium vascular y el cambium suberógeno.

Degradación

El ATP que se produce en la fase luminosa de la fotosíntesis en gran parte se consume durante la fase oscura y no es suficiente para garantizar el funcionamiento de la célula. Las células de la planta tienen mitocondrias que les permiten obtener el ATP necesario mediante la respiración celular. Además, la fermentación es de gran utilidad para proporcionar energía cuando escasea el oxígeno. La respiración celular aerobia es un proceso en el que la glucosa, al reaccionar con el oxígeno, libera energía que generalmente se almacena en forma de ATP y, además, desprende CO₂ y H₂O. La oxidación completa de la glucosa se produce en tres fases: glucólisis (la molécula de glucosa se rompe en dos ácidos pirúvico, se forma ATP y se reduce NAD⁺ a NADH); ciclo de Krebs (el ácido pirúvico se oxida a CO₂, se forma ATP y se libera NADH); y cadena de transporte de electrones (el NADH cede los electrones a una cadena de proteínas, que los da al O₂ que se reduce a H₂O).

Dormición o Latencia

Durante las estaciones desfavorables, las plantas entran en reposo. Esto les permite sobrevivir a las bajas temperaturas o a la escasez de agua. En las plantas leñosas, las yemas entran en dormición en invierno y vuelven a brotar en primavera.

Despertar de la Semilla

Durante la dormición de la semilla, las células no se dividen. Es un estado en el que no se produce germinación. Puede venir impuesta por los tejidos que rodean al embrión, como los tegumentos, el endospermo y el propio embrión. Los tegumentos impiden la entrada de agua y el intercambio gaseoso, dificultando la salida de la radícula. El endosperma puede impedir la germinación al ofrecer resistencia a la expansión del embrión. Las semillas de algunas especies vegetales son plantas instantáneas: solo necesitan la presencia de agua para germinar.

Fase de Madurez

La floración se produce cuando la planta alcanza un determinado desarrollo vegetativo o madurez prefloral. La floración está controlada por factores externos (luz, temperatura) e internos (hormonas). La hormona florígena participa en la conversión del ápice de un vástago vegetativo en una flor. La floración como respuesta al fotoperiodo es un mecanismo adaptativo que regula la aparición de flores en las condiciones más favorables para que se realice el proceso reproductor.

Fase de Senescencia

Los órganos más jóvenes sintetizan sustancias que son las responsables del envejecimiento en las plantas adultas. Los procesos de senescencia que afectan a las hojas son: senescencia secuencial (envejecen y mueren solo las hojas más antiguas) y senescencia sincrónica (todas las hojas sufren envejecimiento a la vez y su caída se relaciona con el fotoperiodo). En ambos casos, el envejecimiento se relaciona con la citocinina, la giberelina, la auxina, el etileno y el ácido abscísico.

Fotoperiodo

Es la duración del periodo luminoso en un ciclo día-noche. Influye en muchas respuestas fisiológicas de la planta. La fotoperiodicidad es la respuesta que realiza la planta a cambios en la duración de la luz y la oscuridad. Se pueden clasificar en: plantas de día largo (florecen al principio del verano, cuando la duración del día es mayor o igual que algún valor crítico de cada especie); plantas de día corto (florecen al principio de la primavera o del otoño, cuando la noche es mayor que un valor crítico de la planta); y plantas de día neutro (florecen sin importar la duración del día).

Ciclo de Vida de las Clorofitas

En las clorofitas se dan dos tipos de ciclos: el haploide, propio de las clorofitas más sencillas, y el haplodiplonte o alternancia de generaciones, propio de las clorofitas más complejas.

Ciclo de Vida de las Traqueofitas

Los helechos tienen un gametófito haploide y un esporófito diploide. La planta que se identifica con el helecho es el esporófito. El gametófito o protalo es muy pequeño. En el envés de los frondes se encuentran los soros, que son agrupaciones de esporangios. Los esporangios producen, por meiosis, esporas haploides que, si las condiciones son apropiadas, germinan y dan lugar a un gametófito. Éste es una lámina acorazonada de color verde. En él se forman los órganos sexuales (anteridios y arquegonios). Si hay mucha humedad, los anterozoides nadan desde los anteridios hasta los arquegonios y fecundan la oosfera, que una vez fecundada da lugar al esporófito, que vuelve a comenzar el ciclo.

Ciclo Vital de las Gimnospermas

En las gimnospermas encontramos flores masculinas y femeninas. En ellas se forman esporas masculinas y femeninas. En las gimnospermas, las flores reciben el nombre de conos. La flor femenina consiste en una escama que lleva en su superficie dos óvulos. Estos contienen en su interior una célula haploide, la macrospora o espora femenina, que se forma mediante una meiosis. La macrospora da origen al gametófito femenino, un pequeño grupo de células, una de las cuales es la oosfera, el gameto femenino. La flor masculina está formada por varias escamas pequeñas, en cuyo interior se forman por meiosis las esporas masculinas, que son los granos de polen. En las gimnospermas suelen tener unos pequeños sacos llenos de aire, que ayudan al polen a ser arrastrado por el viento. Cuando un grano de polen llega hasta la escama de una flor femenina, germina y da lugar al gametófito masculino, también llamado tubo polínico. Este es un tubo microscópico que llega hasta el óvulo y en cuyo extremo viaja el gameto masculino, que fecunda a la oosfera. La oosfera fecundada se transforma en el cigoto, diploide, que da origen a un embrión, una planta en miniatura que interrumpe su desarrollo temporalmente. El embrión, con el resto del óvulo, constituye la semilla. Esta contiene una reserva de sustancias nutritivas que servirán de alimento al embrión durante las primeras etapas de su desarrollo. La semilla de las gimnospermas suele tener membranas en forma de alas que facilitan la dispersión por el viento.

Ciclo Vital de las Angiospermas

Durante el ciclo de vida de una angiosperma, dentro de la antera de la flor, las células madres de las microsporas se dividen meióticamente originando, cada una, cuatro microsporas haploides. El núcleo de cada microspora se divide luego mitóticamente y la microspora desarrolla un grano de polen bicelular, que es un gametofito masculino inmaduro. Una de las células se divide posteriormente otra vez, habitualmente después del desarrollo del tubo polínico, dando como resultado tres células haploides por grano de polen: dos gametos masculinos inmóviles y la célula generadora del tubo polínico. Dentro del óvulo, una célula madre de la megaspora se divide meióticamente y forma cuatro megasporas haploides. Tres de las megasporas se desintegran; la cuarta se divide mitóticamente, dando lugar al saco embrionario -el gametófito femenino- que consiste en siete células con un total de ocho núcleos haploides (la célula central grande contiene dos núcleos, los núcleos polares). Una de las células más pequeñas, que contiene un solo núcleo haploide, es la ovocélula. El polen germina sobre el estigma, produciendo un tubo de polen que crece a través del estilo hasta el ovario. El tubo de polen en crecimiento penetra en el óvulo a través de una pequeña abertura conocida como micrópilo. Los dos gametos masculinos inmóviles pasan a través del tubo al saco embrionario; el núcleo de un gameto masculino fecunda a la ovocélula. El otro se fusiona con los núcleos polares, formando una célula triploide (3n) que se desarrolla en un tejido nutritivo, el endosperma. El embrión pasa por sus primeras etapas de desarrollo mientras se encuentra aún dentro del ovario de la flor; el ovario mismo madura y se transforma en fruto. La semilla, liberada del esporofito materno en estado latente, germina finalmente formando una plántula.

La Flor

Es la estructura especializada en la reproducción sexual. Está formada por sépalos, pétalos, estambres y carpelos. Cada estructura está organizada en verticilos. El verticilo más externo, el cáliz, está formado por sépalos. La corola está formada por pétalos. Cáliz + corola = periantio. El androceo es la parte masculina de la flor (con estambres). El gineceo es la parte femenina (carpelos). Hay diferentes tipos de flores: hermafrodita, unisexual, monoica, dioica, polígama, apétala, asépala y desnuda.

Polinización

Es el paso del grano de polen desde la antera hasta el estigma. Puede ser autopolinización (misma flor o planta) o polinización cruzada (otra flor o planta). La más sencilla es la anemógama (por el viento). Otra es la entomágama (por insectos). Excepcionalmente, se produce polinización por agua.

Germinación de la Semilla

Se produce si dispone de agua y oxígeno suficientes, y la temperatura adecuada. Hay dos tipos de germinación: epigea (alargamiento del hipocotilo) y hipogea (los cotiledones quedan encerrados y el alargamiento del epicotilo eleva la yema apical por encima del suelo).

Reproducción Asexual

La descendencia es idéntica, un clon. El crecimiento se produce por mitosis. No hay variabilidad genética. Las estructuras vegetales asexuales son: bulbos (tallos rodeados de hojas carnosas que almacenan reservas); cormos (bulbos macizos, sin hojas carnosas); estolones (tallos horizontales con yemas que, al entrar en contacto con el suelo, enraízan y originan nuevas plantas); rizomas (tallos horizontales subterráneos que almacenan reservas); y tubérculos (rizomas engrosados que almacenan reservas).

Aplicaciones de la Reproducción Asexual en la Agricultura

• Esqueje: Planta capaz de formar raíces y formar una planta nueva.
• Injerto: Consiste en la adhesión de partes de una planta para formar otra nueva.
• Acodo: A partir de una porción de brote de una planta encerrada en el suelo parcialmente para que desarrolle raíces, se consigue una nueva planta.