Transporte en plantas

Las plantas mueven sustancias a través de dos tejidos de transporte:

• Xilema lleva agua e iones minerales disueltos desde las raíces hacia arriba.
• Floema lleva alimentos disueltos (llamados asimilados, principalmente azúcares) a dondequiera que sean necesarios.

En una sección transversal (un corte recto a través del órgano) de una planta dicotiledónea:

• en el tallo, el xilema y el floema están juntos en haces cerca del exterior, con el xilema en el interior de cada haz.
• en la raíz, el xilema está en el centro, a menudo con forma de estrella, con el floema entre los brazos.
• en la hoja, ambos se encuentran en las venas.

Al dibujar un diagrama de planta, solo se dibujan los contornos de los tejidos, no las células individuales.

Vasa del xilema

Los tubos transportadores de agua del xilema se llaman vasos. Están formados por células muertas y vacías unidas extremo a extremo, sin paredes terminales, lo que les permite formar una sola tubería larga y abierta. Sus paredes están engrosadas e impermeabilizadas con lignina. Así, la estructura se adapta a su función: la tubería hueca y abierta sin contenido permite que el agua fluya rápidamente, y la lignina proporciona resistencia y soporte.

Tubos cribosos del floema y células acompañantes

Los tubos transportadores de alimento del floema se llaman tubos cribosos. Son células vivas unidas extremo a extremo, pero sus paredes terminales no desaparecen; se convierten en placas cribosas con muchos agujeros por los que fluye la savia. Para dejar espacio al flujo, una célula de tubo criboso pierde la mayor parte de su contenido y carece de núcleo.

A lado de cada tubo criboso hay una célula acompañante. Conserva su núcleo y tiene muchas mitocondrias. Realiza el trabajo metabólico para el tubo criboso y carga azúcares en él.

Así es como se ve realmente un haz vascular bajo el microscopio, en una sección teñida de un tallo joven de girasol:

El agua entra en una célula pelúcida por ósmosis, porque la pelúcida tiene un potencial hídrico menor que el agua del suelo. El agua atraviesa luego la raíz hacia el xilema por dos vías:

• la vía apoplasto — el agua se mueve a través de las paredes celulares (formadas por celulosa) y los espacios intercelulares, sin entrar en el citoplasma. Esto es rápido.
• la vía simplasto — el agua se mueve a través del citoplasma de las células, pasando de célula a célula a través de los plasmodesmos.

En un anillo de células llamado endodermis, la vía apoplasto se bloquea por la banda de Caspari, una banda impermeable de suberina. Esto obliga a todo el agua a pasar a través de las membranas celulares, lo que permite a la planta controlar qué entra en el xilema.

La transpiración es la pérdida de vapor de agua de una planta. El agua evapora (pasa a vapor) desde las superficies húmedas de las células internas de la hoja; esto es la evaporación. El vapor de agua luego difunde hacia afuera a través de los estomas hacia la atmósfera.

Esta pérdida en la parte superior tira del agua hacia arriba por el xilema en una columna continua. Esto funciona debido a los puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua:

• las moléculas de agua se atraen entre sí mediante puentes de hidrógeno, por lo que permanecen unidas. Esta unión es la cohesión, y permite que toda la columna sea tirada hacia arriba bajo tensión (la idea de cohesión-tensión).
• las moléculas de agua también se adhieren a la celulosa de las paredes celulares. Esto es la adhesión, que ayuda a mantener la columna en su lugar.

Ejemplo resuelto. Una célula vegetal con un potencial hídrico de $-800\ \text{kPa}$ se coloca en una solución de potencial hídrico $-400\ \text{kPa}$. ¿Hacia dónde se mueve el agua y qué sucede con la célula? El agua siempre se mueve hacia abajo un gradiente de potencial hídrico - desde el valor menos negativo (mayor) al más negativo (menor). La solución a $-400$ es mayor que la célula a $-800$, por lo que el agua se mueve hacia dentro de la célula. La célula se hincha, el protoplasma presiona contra la pared celular, aumenta el potencial de presión y la célula se vuelve turgente. Dos trampas comunes: $-400$ es mayor que $-800$, lo cual es un error de signo que invierte la mitad de las respuestas; y el agua pura es el máximo en 0, por lo que todas las soluciones son negativas y el potencial hídrico nunca puede superar cero.

Una xerófita es una planta adaptada para vivir donde el agua es escasa. Sus hojas reducen la pérdida de agua por transpiración de varias formas: una cutícula cerosa gruesa, estomas hundidos en fosetas, pelos que atrapan aire húmedo y hojas que pueden enrollarse. Deberías poder dibujar una sección transversal de la hoja etiquetada que muestre estas características.

Los asimilados como la sacarosa y los ácidos amino se transportan en el floema desde una fuente hasta un sumidero.

• una fuente es donde se produce o libera el asimilado (por ejemplo, una hoja fotosintética).
• un sumidero es donde se utiliza o almacena (por ejemplo, una raíz en crecimiento).

Carga en la fuente

Las células acompañantes cargan sacarosa en los tubos cribosos contra su gradiente de concentración. Utilizan bombas de protones para bombear iones de hidrógeno hacia fuera, y luego las proteínas cotransportadoras traen la sacarosa de vuelta junto con esos iones. Este es un tipo de transporte activo.

Cargar sacarosa reduce el potencial hídrico dentro del tubo criboso, por lo que el agua entra por ósmosis. Esto eleva la presión hidrostática allí.

Flujo masivo

En el sumidero, la sacarosa se elimina, por lo que el potencial hídrico aumenta, el agua sale y la presión disminuye. El resultado es una diferencia de presión entre la fuente (alta) y el sumidero (baja). La savia fluye de alta a baja presión siguiendo este gradiente. Este flujo impulsado por la presión se llama flujo masivo.

• Indica el tejido para cada dirección: el xilema transporta agua hacia arriba (muerto, lignificado), el floema transporta asimilados en ambas direcciones (tubos cribosos vivos + células acompañantes).
• Explica el movimiento del agua mediante cohesión-tensión: la transpiración tira de una columna de agua continua mantenida por la cohesión (puentes H) y la adhesión.
• Enumera los factores que afectan la tasa de transpiración (luz, temperatura, humedad, movimiento del aire) y cómo un potómetro mide la absorción.
• Para las xerófitas, vincula cada adaptación (cutícula gruesa, estomas hundidos, hojas enrolladas, pelos) a la reducción de la pérdida de agua.