3177_GE_Biologia_vegetal[1]

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Biologia Vegetal

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Natalia Ramírez Albán Biología Vegetal Código 3177 Guía de estudio

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2 Producción académica y asesoría metodológica Kay Guillén Díaz Revisión filológica Vanessa Villalobos Rodríguez Diagramación Kay Guillén Díaz Encargado de cátedra Carolina Godoy Cabrera Esta guía de estudio ha sido confeccionada en la UNED en el 2011 para ser utilizada en la asignatura Biología Vegetal código 3177 que se imparte en el programa de Bachillerato y Licenciatura en Ciencias Exactas y Naturales. Universidad Estatal a Distancia Vicerrectoría Académica Escuela de Ciencias Exactas y Naturales

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PRESENTACIÓN Esta guía de estudio fue diseñada para responder a las necesidades pedagógicas de los estudiantes de la asignatura Biología Vegetal código 3177 de la cátedra de Ciencias Biológicas de la Escuela de Ciencias Exactas y Naturales la cual seleccionó el libro Introducción a la Botánica de Nabors 2006. En adelante se le llamará “el texto”. Respecto a la organización de la guía se estructura en siete temas cubiertos por diez capítulos los cuales a su vez incluyen el temario del curso que consta de cinco apartados. El estudiante debe revisar las orientaciones del curso en las cuales se le define el orden en que debe estudiar los temas y cuáles se incluyen en las evaluaciones y en cada una de las tutorías. En el cuadro 1 encontrará la distribución de los temas en el texto.

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4 Cuadro 1. Distribución de los temas de estudio en el texto Tema Nombre del tema en la guía de estudio Nombre del capítulo del texto Páginas en el texto 1 Estructura de las células y ciclo celular Cap. 2. Estructura de las células y ciclo celular  Introducción a las células 29-34  Principales orgánulos de la célula vegetal 34-39  El ciclo celular y la división celular 45-49 2 Introducción a la estructura de las plantas Cap. 3. Introducción a la estructura de las plantas. 55-79 3 La raíz el tallo y las hojas Cap. 4. La raíz el tallo y las hojas: el cuerpo vegetal primario 81-112 4 Ciclos vitales y estructuras reproductoras Cap. 6. Ciclos vitales y estructuras reproductoras 141-167 5 Respuesta de las plantas a las hormonas y a los estímulos medioambientales Cap. 11. Respuesta de las plantas a las hormonas y a los estímulos medioambientales 267- 290 6 Evolución y diversidad Cap. 20. Briófitos  Introducción a los briófitos 483-488 Cap. 21. Plantas vasculares sin semillas  Evolución de las plantas vasculares sin semillas 501-507 Cap.22. Gimnospermas  Introducción a las gimnospermas 523-530 Cap. 23. Angiospermas: plantas con flores  Reproducción sexual en las plantas con flores 547-552  Evolución de la flor y del fruto 552-561 7 Biotecnología vegetal Cap. 14. Biotecnología vegetal 339-359

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5 Se le recomienda al estudiante que lea los contenidos del texto siguiendo las indicaciones de las Orientaciones del curso y posteriormente realice un repaso temático con esta guía. En ella encontrará una serie de explicaciones dinámicas y otras actividades con el fin de reafirmar los conceptos aprendidos. Además al final de este curso se espera que usted sea capaz de aplicar estos conceptos básicos de la biología vegetal para ampliar la comprensión de los procesos biológicos en las plantas. La guía de estudio está dirigida a estudiantes de un curso virtual por lo que se le brindará actividades específicas que usted pueda realizar con el apoyo de una computadora Internet y su libro de texto.

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6 CONTENIDO Presentación .......................................................................................................................................................................................... 3 Contenido .............................................................................................................................................................................................. 6 Objetivos ............................................................................................................................................................................................. 11 Tema 1. Estructura de las células y ciclo celular ............................................................................................................................ 12 Sumario ............................................................................................................................................................................................. 12 Objetivos........................................................................................................................................................................................... 12 1. Estructura de las células y ciclo celular ......................................................................................................................... 13 1.1. Guía de lectura .......................................................................................................................................................... 13 1.2. Introducción .............................................................................................................................................................. 13 1.3. Introducción a las células ......................................................................................................................................... 14 1.3.1. Principales orgánulos de la célula vegetal ...................................................................................................... 19 1.3.2. El ciclo celular y la división celular ................................................................................................................. 21 Ejercicios de autoevaluación .......................................................................................................................................................... 24 Tema 2. Introducción a la estructura de las plantas ....................................................................................................................... 25 Sumario ............................................................................................................................................................................................. 25

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7 Objetivos .......................................................................................................................................................................................... 25 2. Introducción a la estructura de las plantas ................................................................................................................... 26 2.1. Guía de lectura .......................................................................................................................................................... 26 2.2. Introducción ............................................................................................................................................................. 26 2.3. Principales tipos de células y sistemas de tejidos de una planta vascular ......................................................... 26 Tema 3. La raíz el tallo y las hojas .................................................................................................................................................. 31 Sumario ............................................................................................................................................................................................. 31 Objetivos .......................................................................................................................................................................................... 31 3. La raíz el tallo y las hojas ............................................................................................................................................... 32 3.1. Guía de lectura .......................................................................................................................................................... 32 3.2. Introducción ............................................................................................................................................................. 32 3.3. Raíz ............................................................................................................................................................................. 32 3.4. Tallo ........................................................................................................................................................................... 35 3.5. Hojas .......................................................................................................................................................................... 36 Ejercicios de autoevaluación .......................................................................................................................................................... 38 Tema 4. Ciclos vitales y estructuras reproductoras ....................................................................................................................... 39

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8 Sumario ............................................................................................................................................................................................. 39 Objetivos........................................................................................................................................................................................... 39 4. Ciclos vitales y estructuras reproductoras ..................................................................................................................... 40 4.1. Guía de lectura .......................................................................................................................................................... 40 4.2. Introducción .............................................................................................................................................................. 40 4.3. Reproducción asexual y sexual de las plantas ....................................................................................................... 40 4.4. Estructura de la piña la flor la semilla y el fruto ................................................................................................. 45 Tema 5. Respuesta de las plantas a las hormonas y a los estímulos medioambientales ............................................................ 49 Sumario ............................................................................................................................................................................................. 49 Objetivos........................................................................................................................................................................................... 49 5. Respuesta de las plantas a las hormonas y a los estímulos medioambientales ........................................................ 50 5.1. Guía de lectura .......................................................................................................................................................... 50 5.2. Introducción .............................................................................................................................................................. 50 Ejercicios de autoevaluación .......................................................................................................................................................... 58 Tema 6. Evolución y diversidad ....................................................................................................................................................... 59 Sumario ............................................................................................................................................................................................. 59

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9 Objetivos .......................................................................................................................................................................................... 59 6. Evolución y diversidad ................................................................................................................................................... 60 6.1. Guía de lectura .......................................................................................................................................................... 60 6.2. Introducción ............................................................................................................................................................. 60 Ejercicios de autoevaluación .......................................................................................................................................................... 65 Tema 7. Biotecnología vegetal ......................................................................................................................................................... 66 Sumario ............................................................................................................................................................................................. 66 Objetivos .......................................................................................................................................................................................... 66 7. Biotecnología vegetal ...................................................................................................................................................... 67 7.1. Guía de lectura .......................................................................................................................................................... 67 7.2. Introducción ............................................................................................................................................................. 67 7.3. Metodología de la Biotecnología ............................................................................................................................ 67 7.4. Logros y oportunidades de la Biotecnología Vegetal .......................................................................................... 73 Ejercicios de autoevaluación .......................................................................................................................................................... 75 Respuestas a los ejercicios de autoevaluación ................................................................................................................................ 76 Tema 1. Estructura de las células y ciclo celular ........................................................................................................................... 77

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10 Tema 2. Introducción a la estructura de las plantas ....................................................................................................................... 79 Tema 3. La raíz el tallo y las hojas ................................................................................................................................................... 82 Tema 4. Ciclos vitales y estructuras reproductoras ........................................................................................................................ 85 Tema 5. Respuesta de las plantas a las hormonas y a los estímulos medioambientales ............................................................ 90 Tema 6. Evolución y diversidad ....................................................................................................................................................... 92 Tema 7. Biotecnología vegetal .......................................................................................................................................................... 98 Lista de referencias ........................................................................................................................................................................... 100

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OBJETIVOS Al concluir este curso el estudiante estará preparado para integrar los aspectos morfológicos de las plantas a partir de la estructura celular hasta su morfología externa de plantas superiores incluyendo aspectos básicos como su fisiología taxonomía ecología evolución y diversidad que permiten ampliar la visión y la comprensión integral de los procesos biológicos en las plantas.

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TEMA 1 ESTRUCTURA DE LAS CÉLULAS Y CICLO CELULAR SUMARIO  Guía de lectura  Actividades  Introducción a las células  Principales orgánulos de la célula vegetal  El ciclo celular y la división celular OBJETIVOS Al finalizar el estudio de este tema entre otras habilidades usted será capaz de: • Repasar conceptos generales de las células. • Identificar los principales orgánulos de las células. • Conocer la morfología de las células vegetales. • Describir las fases de la vida de una célula.

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13 1. ESTRUCTURA DE LAS CÉLULAS Y CICLO CELULAR 1.1. GUÍA DE LECTURA Las lecturas recomendadas se encuentran en el capítulo 2 “Estructura de las células y ciclo celular” y corresponden a las secciones: Introducción a las células páginas de la 29 a la 34 Principales orgánulos de la célula vegetal páginas de la 34 a la 39 y El ciclo celular y la división celular páginas de la 45 a la 49. Luego repase el desarrollo temático que encontrará a continuación. 1.2. INTRODUCCIÓN Usted se ve en algunos años como un profesor o una profesora de ciencias y se encuentra en una clase llena de jóvenes curiosos. Uno de ellos llega con una sonrisa y le pregunta “profesora ¿qué es una planta”. Una joven por ahí que oye la pregunta de su compañero se le adelanta en responder y dice: “Esa pregunta es muy fácil una planta es todo lo que se ve en la naturaleza de color verde”. Otro joven muy simpático  le dice “¡Ah entonces si vemos un marcianito de color verde ¿también sería una planta”. Todos en el aula se ríen y dicen que no. Usted aprovecha ese momento de atención y buen humor entre sus estudiantes para salir al jardín o al patio de la escuela y dejarlos un rato simplemente observando las distintas plantas de su alrededor. Les pide a todos que dibujen algunas en su cuaderno y escriban sus semejanzas. Entre todos los estudiantes muy probablemente definirán lo que es una

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14 planta y usted como docente dará al final la explicación científica. En este capítulo se estudiarán conceptos básicos de biología vegetal como la teoría celular las características de una célula la estructura de una célula vegetal y qué la diferencia de una animal y la descripción del ciclo celular. Esto le ayudará como futuro docente a dar respuestas a preguntas como la anterior pero fundamentales para comprender nuestro entorno. 1.3. INTRODUCCIÓN A LAS CÉLULAS Los organismos están compuestos por células y se clasifican en seres unicelulares cuando poseen una sola célula o multicelulares cuando los componen dos o más. Aunque la célula se defina como la unidad de vida más simple en la realidad son más complejas de lo que creemos. Dentro de estas se lleva a cabo una amplia diversidad de funciones que permite la vida de los organismos. Con base en investigaciones realizadas a lo largo de los siglos XVII y XVIII se conformó la teoría celular la cual se resume en los siguientes puntos Nabors 2006 p. 31: 1. Todos los organismos están compuestos por una o más células. 2. La célula es la unidad básica en la estructura de todo organismo. 3. Todas las células se originan a partir de células ya existentes. Los microscopios han facilitado la observación de las células han sido y serán un gran aporte para la comprensión de los

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15 puntos de la teoría celular mencionada anteriormente. Gracias a ellos es posible diferenciar las células eucarióticas de las procarióticas es decir si tienen o no núcleo definido. Recuerde que ambos tipos tienen un metabolismo similar y producen moléculas orgánicas de gran tamaño esenciales para sobrevivir. También a través del uso de estos aparatos se pueden diferenciar las células y distinguir si son de animales o vegetales. Las plantas son organismos autótrofos que producen su propio alimento y sintetizan macromoléculas sin utilizar nutrientes como materia prima de otros organismos. Por el contrario las células de los animales deben tomar esta materia prima directa o indirectamente de las plantas. Hay diversidad de microscopios desde los más sencillos como los ópticos MO hasta los más modernos como el electrónico ME el electrónico de transmisión MET y el electrónico de barrido MEB. En la figura 2.2 de su texto se le presenta un diagrama en el cual se comparan los tamaños de organismos que percibe el ojo humano con las estructuras celulares que se pueden observar al microscopio óptico así como el aumento de moléculas orgánicas que componen la célula como proteínas y lípidos.

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16 1. Observar y observar el primer paso del método científico. Los costos de esta tecnología son altos y por lo tanto tenerlos en el aula en la mayoría de los casos es imposible. Actualmente gracias a Internet se pueden observar muchas fotografías tomadas con distintos microscopios por lo ende una actividad muy enriquecedora sería pedirles a sus estudiantes que recopilen de manera digital micrografías tomadas mediante su uso. Los estudiantes podrían elaborar un collage en Power Point o según las facilidades imprimirlo y colocarlo en una cartulina para presentarlo al grupo. De esta forma ellos pueden comparar y apreciar los detalles de las células tejidos y organismos según el tipo de microscopio y diferentes técnicas utilizadas. En esta actividad se sugiere observar células tejidos de plantas y de otros organismos distintos. Algunos sitios sugeridos son: http://www.microscopyu.com/smallworld/gallery/contests/2010/index.html http://www.microscopyu.com/smallworld/gallery/contests/2009/index.html http://www.microscopyu.com/galleries/smz1500/index.html http://microscopico.wordpress.com/convencional/ http://microscopico.wordpress.com/mer/

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17 Gracias a la tecnología se puede explorar un mundo increíble y muy artístico. Después de las siguientes actividades introductorias al tema de las células se espera que usted junto con sus estudiantes observe más allá de lo que se puede ver a simple vista en la naturaleza. 2. ¿Procariota o eucariota ¡He ahí el dilema a Identifique cuál es la célula eucariota y cuál es la procariota. Figura 1.1. Comparación entre una célula eucariota y una procariota. Fuente: Nabors 2006 p. 32 b Mencione las características de cada célula.

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18 3. Semejantes pero diferentes. a Observe las cuatro fotografías que se muestran tomadas a través de un microscopio. Figura 1.2. Células vistas a través de un microscopio Fuente: Enciclopedia Encarta 2006 b Distinga cuáles son células vegetales y justifique su respuesta. A B C D

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19 1.3.1. Principales orgánulos de la célula vegetal En esta sección por una parte se enfatizará en las características estructurales de las células vegetales. Como se mencionó anteriormente estas cumplen funciones vitales y su interior es semejante a una fábrica en miniatura. Las células de las plantas se diferencian de otros organismos en que poseen cloroplastos y grandes vacuolas. Por otra parte se identifican los orgánulos es decir aquellas estructuras celulares separadas por membranas propias. 4. ¿De qué se componen las células Complete el siguiente cuadro con la información de las macromoléculas producidas en las células y que son esenciales para que los organismos puedan sobrevivir. Macromoléculas Estructura Función 1. Ácidos nucleicos 2. Proteínas 3. Carbohidratos 4. Lípidos

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20 5. ¿Cómo es una célula a Lea en su texto de la página 34 a la 42 la información correspondiente a las siguientes partes de la célula vegetal: Aparato de Golgi retículo endoplasmático liso retículo endoplasmático rugoso plasmodesmos mitocondria membrana plasmática laminilla media ribosoma membrana plasmática paredes celulares de células adyacentes ribosoma libre peroxisoma cloroplasto nucléolo núcleo envoltura nuclear espacio de aire. Ahora observe la figura de la célula e identifique cada parte de ella algunas se pueden repetir. Figura 1.3. Estructura de una célula vegetal típica Fuente: Nabors 2006 p. 34 Contraste sus respuestas con la figura 2.5 de la página 34 del libro de texto.

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21 1.3.2. El ciclo celular y la división celular Las células cumplen un ciclo vital y al finalizar este se pueden dividir dan origen a dos células hijas idénticas a la célula madre o morir. Las plantas necesitan de la reproducción celular para crecer y reparar tejido dañado al igual que de células muertas las cuales forman parte de tejidos vasculares transporte de agua y otras sustancias y de tejidos que dan sostén y protección a las plantas. Las células entran en un ciclo a saber: inicia en el momento que se origina como resultado de una división celular hasta que ella misma comienza a dividirse. En los organismos eucariotas este ciclo consiste en los períodos o fases de crecimiento celular de duplicación de ADN y de división del núcleo conocida como mitosis. La región en las plantas donde se origina el nuevo crecimiento se denomina meristemo y está presente en todo tipo de vegetales. En esta zona se encuentran las células meristemáticas iniciales que son como “máquinas mitóticas” responsables del crecimiento continuo durante la vida del vegetal. Mediante la acción de los meristemos apicales en las puntas de la raíz y del vástago la raíz y el tallo crecen en longitud y se conoce como crecimiento primario. En las plantas leñosas los meristemos laterales son los responsables del engrosamiento de la raíz y del tallo este se conoce como secundario. b Mencione la función de cada parte de la célula identificada. Conteste ¿a cuál sección de la fábrica correspondería cada orgánulo producción empaque transporte control manejo de desechos energía etc.. 6. Célula vegetal ¿qué hace la diferencia Observe la estructura de la célula vegetal. a Explique por qué es importante para las células tener una pared celular. b ¿Cuál es la importancia de la vacuola c Describa la estructura de los cloroplastos. Figura 1.4. Vacuola Fuente: Nabors 2006 p. 39

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22 Cuando una célula inicial se divide mediante mitosis se originan dos células: una permanece como inicial y la otra puede dividirse o comenzar a elongarse y diferenciarse. En otras palabras una célula no especializada se convierte en una especializada y puede cumplir una función específica Nabors 2006 p. 72. 7. Ciclo celular. Observe la figura de las fases del ciclo celular y complete el cuadro que se le presenta. Figura 1.5. Ciclo celular de una célula eucariota Fuente: Nabors 2006 p. 46

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23 Cuadro de fases FASE DEL CICLO CELULAR Descripción de cada fase Fase G1 Interfase Fase S Interfase Fase G2 Interfase Fase M 8. Mitosis y sus fases. a Observe la figura de una célula vegetal durante el proceso de división celular. Figura 1.6. Mitosis Fuente: Nabors 2006 p. 47 b Describa lo que sucede en cada fase de la mitosis. Copyright©2004 Pearson Education Inc. publishing as Benjamin Cummings.

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24 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN 1. Defina qué es una célula. 2. Explique la teoría del endosimbionte. 3. Elabore un cuadro comparativo entre la célula vegetal y animal. 4. Mencione los componentes de la membrana celular y su función. Cuando haya terminado de resolver los ejercicios de autoevaluación puede contrastar sus respuestas con las de la página 77.

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TEMA 2 INTRODUCCIÓN A LA ESTRUCTURA DE LAS PLANTAS SUMARIO  Guía de lectura  Actividades  Principales tipos de células y sistemas de tejidos de una planta vascular  Introducción a los órganos de una planta vascular OBJETIVOS Al finalizar el estudio de este tema entre otras habilidades usted será capaz de:  Conocer los tipos de células vegetales.  Distinguir los principales tejidos de las plantas.  Comprender el funcionamiento de los sistemas de tejidos y órganos de las plantas.

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26 2. INTRODUCCIÓN A LA ESTRUCTURA DE LAS PLANTAS 2.1. GUÍA DE LECTURA La lectura recomendada es del capítulo 3 “Introducción a la estructura de las plantas” y corresponden a la sección Introducción a la estructura de las plantas páginas de la 55 a la 79. Luego repase el desarrollo temático que encontrará a continuación. 2.2. INTRODUCCIÓN Las plantas han desarrollado una diversidad de tipos celulares cada uno se especializa en funciones particulares Solomon Berg y Martin 2001 p. 675. Este capítulo describe los tipos de células que forman los tejidos simples y complejos explica los tres tipos de sistemas de tejidos que son parte de un vegetal y las diferencias entre el crecimiento primario y el secundario de las plantas. Preste especial atención a las figuras de los cortes transversales y longitudinales de las plantas para entender su anatomía interna sus funciones y la comparación entre las células tejidos y sistemas. Además en este capítulo se le invita a “viajar dentro” de la planta a fin de comprender la estructura interna y sus funciones de una forma más dinámica. Observe todas las imágenes y figuras del libro para optimizar el aprendizaje y promover la memoria visual. 2.3. PRINCIPALES TIPOS DE CÉLULAS Y SISTEMAS DE TEJIDOS DE UNA PLANTA VASCULAR Es básico recordar la estructura interna de los organismos pluricelulares como las plantas figura 2.1.

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27 Célula Tejido Órganos Sistema de tejidos De acuerdo con la teoría celular los organismos están formados por una o varias células. Al grupo de células idénticas que cumplen una función común se les denomina tejidos los cuales forman sistemas que combinados se adaptan como grupo para realizar una serie de funciones particulares ejemplo: hoja tallo raíz flor. Figura 2.1. Esquema de la organización interna de las plantas. Los tres tipos básicos de células diferenciadas presentes en las plantas son: a Células del tejido parénquima ver figura 3.1 de la página 58. b Células del tejido colénquima ver figura 3.2 de la página 59. c Células del tejido esclerénquima ver figura 3.3 de la página 59. Lea la descripción de cada tipo de célula las características y sus funciones de la página 57 a la 60. En las plantas varios tejidos simples y complejos se organizan en tres sistemas de tejido: a Sistema del tejido dérmico ver figura 3.4 de la página 61.

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28 b Sistema del tejido vascular ver figuras 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 de las páginas 61 63 64 65 66. c Sistema de tejido fundamental ver figura 3.4 de la página 61 y figura 4.3 de la página 86. Un órgano consiste en varios sistemas de tejidos que llevan a cabo funciones específicas. Las plantas vasculares tienen tres tipos de órganos: a El tallo. b La hoja. c La raíz. 1. Dibujar para conocer los detalles de las distintas células. a Elabore un dibujo para cada tipo de célula diferenciada son tres. b Discuta sus funciones con base en las características de sus paredes celulares. 2. Profundizar en las generalidades de los sistemas de tejidos. Alrededor del 90 de las especies de plantas existentes tienen flor es decir angiospermas. Las plantas vasculares representan la mayoría de estas. En la figura 3.4 del texto se ilustra los tres sistemas de tejidos de una planta vascular. Debe leer con detalle en el texto los orígenes las características y la función de cada tejido para profundizar. Asimismo se le brinda el cuadro 2.1 como guía con los nombres de los sistemas de los tejidos y los conceptos relevantes que usted debe estudiar.

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29 Cuadro 2.1. Nombres de los sistemas de tejidos y conceptos relevantes Sistema de tejidos Conceptos Dérmico Epidermis ver figura 3.4 página 61 peridermis tricomas. Vascular Xilema traqueidas y elementos del vaso: ver figuras 3.5 3.6 3.7 páginas 63-65 y floema elementos de los tubos cribosos y células anexas: ver figura 3.8 en la página 66 Fundamental Parénquima colénquima y esclerénquima fibras y esclereidas: ver figuras 3.1 3.2 3.3 páginas 58 y 59. Córtex y médula figura 4.3 página 86. 3. Probemos su memoria visual. Observe la figura de la derecha e identifique si es: 1. Un corte transversal o longitudinal. 2. Un corte de un tallo hoja o raíz. Señale en la figura los siguientes sistemas: a Tejido vascular. b Tejido dérmico. c Tejido fundamental.

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30 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN 1. Describa cómo puede identificar mediante un microscopio los tres tipos básicos de células diferenciadas. 2. Explique cuál es la función de las células meristemáticas y en qué se diferencian de otras. 3. Compare los meristemos apicales y laterales. 4. Explique por qué se dice que el sistema vascular de una planta es continuo. 5. Dibuje un diagrama de una sección longitudinal y transversal de una traqueida y de un elemento de un tubo criboso. Describa las diferencias entre ellas. Explique por qué las células que transportan nutrientes son células vivas y las que transportan agua son células muertas. 6. ¿Cuál es la función de la raíz el tallo y las hojas Cuando haya terminado de resolver los ejercicios de autoevaluación puede contrastar sus respuestas con las de la página 79.

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TEMA 3 LA RAÍZ EL TALLO Y LAS HOJAS SUMARIO  Guía de lectura  Actividades  Raíz  Tallo  Hojas OBJETIVOS Al finalizar el estudio de este tema entre otras habilidades usted será capaz de: 1. Reconocer las diferentes funciones de la raíz del tallo y de las hojas. 2. Describir las características estructurales de la raíz del tallo y de las hojas.

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32 3. LA RAÍZ EL TALLO Y LAS HOJAS 3.1. GUÍA DE LECTURA La lectura recomendada es el capítulo 4 “La raíz el tallo y las hojas: el cuerpo vegetal primario” páginas de la 81 a la 112. Luego proceda a repasar el desarrollo temático que encontrará a continuación. 3.2. INTRODUCCIÓN Una planta típica posee un sistema radical y una de vástagos el cual comprende cualquier tipo de tallo individual y sus hojas así como estructuras reproductoras es decir flores que surjan del tallo. El crecimiento producido por los meristemos apicales en las puntas del vástago y de la raíz origina el cuerpo vegetal primario. Este se conforma por la raíz el tallo las hojas y las estructuras reproductoras. Dichos órganos dependen unos de los otros no se encuentran aislados. Por ejemplo la raíz necesita azúcares que se producen en las hojas mientras que el tallo y las hojas necesitan el agua y los minerales que la raíz absorbe. En este capítulo se señala la importancia y la función de cada órgano de la planta. La estructura de cada uno de ellos se relaciona con su función. Realice las actividades sugeridas. 3.3. RAÍZ Los botánicos han estudiado la disposición característica del tejido vascular y del fundamental dentro de los órganos de las plantas. De hecho si la raíz se corta transversalmente tenemos una vista de la disposición de los tejidos que la componen. Los tejidos vasculares xilema y floema tienen una disposición característica dentro de la raíz

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33 por lo que se puede determinar a partir del análisis del corte si la planta pertenece al grupo de las monocotiledóneas o dicotiledóneas. La observación de la anatomía interna de la raíz facilita el entendimiento de sus funciones principales: anclar el vegetal en el suelo y absorber el agua y los minerales aunque algunas raíces almacenan alimentos para las plantas. La absorción se genera a través de unos tricomas que se llaman pelos radicales. En muchas plantas las raíces modificadas realizan diversas funciones para cubrir las necesidades del vegetal. 1. Raíz corte longitudinal. Observe la figura 4.2 de la página 84 para conocer las partes que componen una raíz. Las siguientes partes son fundamentales debe identificarlas y conocer sus características: • Meristemo apical células iniciales centro quiescente. • Protodermis meristemo fundamental procámbium. • Zona meristemática de elongación y de maduración. • Raíz lateral pelos radicales y cofia.

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34 2. Raíz corte transversal. a Observe en la figura 4.2 las siguientes regiones: zona meristemática zona de elongación y zona de maduración. b Observe en la figura 4.3 las siguientes partes: cofia córtex médula periciclo epidermis endodermo parénquima cilindro vascular. c Compare la anatomía entre una planta monocotiledónea y una dicotiledónea. 3. Raíz: diversas adaptaciones. a Describa las funciones de estos tipos de raíces: aéreas tabulares o contrafuertes contráctiles vástagos adventicios neumatóforos parásitas haustorios. b Observe las fotos de las raíces modificadas en la figura 4.6 página 89 para comprender las funciones. 4. Endomicorrizas y ectomicorrizas. “Las raíces establecen asociaciones mutualistas o de beneficio mutuo con otros organismos” Nabors 2006 p. 91. Mencione tres ejemplos de plantas que tienen raíces asociadas con otros organismos.

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35 3.4. TALLO Este órgano que está generalmente encima de la tierra junto con las hojas conforman el vástago. Ambos son vías de transporte y si se les realiza un corte transversal se puede observar la distribución de los haces vasculares. La figura 4.10 de su texto muestra diagramas y fotos de cortes transversales de los tallos de plantas angiospermas monocotiledóneas y dicotiledóneas y gimnospermas. 5. Tallo corte transversal. Observe la figura de la derecha e identifique si es: a Un corte de un tallo característico de: i. Gimnospermas. ii. Angiospermas monocotiledóneas. iii. Angiospermas dicotiledóneas. b Nombre las partes del tallo utilice la figura 4.10 de la página 95 del texto.

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36 3.5. HOJAS La hoja se compone de tejidos dérmicos fundamentales y vasculares. En contacto con el exterior está la cutícula que cubre la epidermis la cual proteje y evita la pérdida excesiva de agua. Los estomas que posee la epidermis regulan el intercambio gaseoso es decir la entrada de dióxido de carbono y la salida de oxígeno y vapor de agua. La parte media de la hoja es el mesófilo cuyas células parenquimatosas se encargan de la fotosíntesis. Cuando tocamos una hoja sobresalen los nervios haces vasculares los cuales se conectan con el tejido vascular del tallo. 6. Tallo y haces vasculares. Para ilustrar la conducción de agua a través del tallo efectúe lo siguiente: obtenga un apio y córtele un poco el extremo inferior. Colóquelo en una solución de agua con colorante para comida preferiblemente azul. Déjelo unos días y anote con sus estudiantes las observaciones. Usted observará que las hojas tendrán sitios con color azul. Si puede realice cortes transversales y delgados del tallo observe mediante un estereoscopio o lupa. Dibuje lo que observa.

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37 7. Hojas de distintas formas y tamaños. Durante una gira de campo con sus estudiantes usted puede colectar distintas hierbas o cortes de ramas de árboles puede envolverlas en papel periódico y cartón para que se sequen. Revise cuando estén bien secas y péguelas con goma en una cartulina. Así se preparan las muestras para un herbario lugar donde se guardan las muestras debidamente identificadas. Cada estudiante debe presentar su trabajo a la clase y describir forma y tamaño este puede asociar la morfología con el ambiente donde habita. 8. Busca y encuentra. La observación de los estudiantes se debe estimular que salgan a jardines y parques. En consecuencia usted como profesor podría motivarles a explorar y a utilizar los sentidos de la vista y el tacto. Asígneles a sus estudiantes que encuentren tomen fotos y traigan una muestra de las siguientes hojas modificadas: a Hojas suculentas. b Espinas. c Zarcillos. d Hojas flotantes. e Brácteas.

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38 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN 1. Dibuje un diagrama de un corte longitudinal de la raíz. Identifique sus zonas y mencione las características de cada una. 2. Explique cómo absorbe la raíz el agua y los minerales. 3. Explique cómo se conectan los tejidos vasculares de la raíz y del tallo. 4. Explique por qué son beneficiosas para las plantas las micorrizas. 5. Describa el crecimiento primario y secundario del tallo. 6. Describa cómo se originan las hojas. Cuando haya terminado de resolver los ejercicios de autoevaluación puede contrastar sus respuestas con las de la página 82.

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TEMA 4 CICLOS VITALES Y ESTRUCTURAS REPRODUCTORAS SUMARIO  Guía de lectura  Actividades  Reproducción asexual y sexual de las plantas  Estructura de la flor semilla y fruto OBJETIVOS Al finalizar el estudio de este tema entre otras habilidades usted será capaz de: 1. Conocer los mecanismos de reproducción en los vegetales. 2. Reconocer las diversas estructuras florales y tipos de fruto en vegetales. 3. Comprender algunos procesos ecológicos relacionados con la dispersión y polinización vegetal.

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40 4. CICLOS VITALES Y ESTRUCTURAS REPRODUCTORAS 4.1. GUÍA DE LECTURA La lectura recomendada es el capítulo 6: “Ciclos vitales y estructuras reproductoras” páginas de la 141 a la 167. Luego repase el desarrollo temático que encontrará a continuación. 4.2. INTRODUCCIÓN Las plantas germinan crecen se desarrollan se reproducen y mueren igual que los demás organismos. Por un lado el ciclo vital es la secuencia de etapas que abarcan desde la edad adulta de una generación hasta la edad adulta de la generación siguiente. Por otro lado puede ser sexual o asexual. En esta sección se analizará tanto la reproducción asexual y sexual de las plantas así como el reconocimiento de todas las estructuras reproductivas involucradas en estos procesos. 4.3. REPRODUCCIÓN ASEXUAL Y SEXUAL DE LAS PLANTAS Usted podría formar un jardín de plantas simplemente sembrando partes de tallos hojas estolones estacas “hijos” plantas en miniatura que crecen unidas a la progenitora. Dichas plantas serán genéticamente idénticas a la planta madre en otras palabras clones del progenitor. Según Nabors 2006 en las plantas la reproducción asexual es más común que en animales probablemente porque el crecimiento primario se limita a los meristemos apicales. Entonces las células de un órgano del cuerpo primario se dividen por mitosis y luego se diferencian y se transforman en meristemo apical del vástago puede formarse un nuevo

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41 tallo y a su vez se crea con facilidad una raíz en su base. Esta manera de reproducción es más veloz que germinar a partir de una semilla por lo tanto es ventajoso para la planta ya que le permite obtener un espacio más rápidamente. Una desventaja es que no presenta variabilidad genética en consecuencia si es atacada por una enfermedad todas las plantas idénticas se afectarán. Si fueran distintas unas serán más vulnerables que otras pero las más resistentes sobrevivirán y la población no desaparecería. La reproducción sexual implica la presencia de gametos masculinos y femeninos por ende la progenie resultante es una combinación genética de ambos. En ambiente variables algunas plantas pueden adaptarse mejor y tienen una ventaja competitiva mayor.

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42 1. Reproducción sexual-meiosis y alternancia de generaciones. Si comparamos la reproducción sexual de las plantas con la de los humanos la de las plantas es más compleja. Estudie las páginas de la 145 a la 150 y complete la figura 4.1. Complete el esquema que se muestra en la figura 2.1. que se encuentra en la siguiente página escriba entre los paréntesis si la fase es haploide n o diploide 2n y señale con un asterisco las diferencias entre la reproducción en plantas y humanos. 2. ¿Gametófito o esporófito En las plantas con alternancia de generaciones hay una forma que produce gametos gametófita y otra forma que produce esporas. Con apoyo del cuadro 4.1. en la página 47 busque en el campo ambas fases de cada grupo de plantas. En una gira educativa con sus estudiantes puede dibujarlas o tomarle fotos.

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43 Hombre Espermatozoide Óvulo Mujer Meiosis Cigoto Adulto pluricelular Fecundación Mitosis y crecimiento Meiosis Cigoto Esporofito pluricelular Fecundación Esporofito pluricelular Mitosis y crecimiento Espora Espora Mitosis Gametofito masculino Espermatozoide Óvulo Gametofito femenino Mitosis y crecimiento Reproducción sexual humana Reproducción sexual plantas Figura 4.1. Alternancia de generaciones

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44 Cuadro 4.1. Características de las dos fases de los ciclos vitales sexuales de las plantas Plantas Esporófito Gametófito Musgos Es de menor tamaño que el gametófito y es como un apéndice adherido a este. Fase independiente y dominante. La capa de musgos que observamos. Helechos Individuo independiente. La forma común de los helechos. Individuo independiente. Estructura foliar cordiforme de apenas unos milímetros de diámetro. Gimnospermas Planta que observamos y nos resulta familiar. Es microscópico y depende del esporófito para nutrirse se encuentra ubicado en las piñas y conos. Angiospermas Planta que observamos y nos resulta familiar. Es microscópico y depende del esporófito para nutrirse se encuentra ubicado en las flores.

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45 4.4. ESTRUCTURA DE LA PIÑA LA FLOR LA SEMILLA Y EL FRUTO A continuación estudiaremos las estructuras reproductivas de plantas angiospermas muy abundantes en el mundo y las de las gimnospermas menos abundantes. En nuestro país los cipreses y pinos son ejemplos de este último grupo de plantas no son nativos pero han sido introducidos en todo el territorio. En la época navideña son muy comunes ya sea como árboles de Navidad o en arreglos. Estos poseen piñas conos y estróbilos: estructuras compuestas por esporófilos modificados que se diferencian en conos femeninos y masculinos. Los esporangios forman esporas mediante meiosis y dan lugar a los gametófitos. En las gimnospermas los gametofitos femeninos y masculinos se encuentran en diferentes conos. En este caso la polinización se lleva a cabo por la acción del viento. Después de la fecundación las semillas quedan expuestas en las brácteas de las piñas. Las plantas angiospermas poseen flor que es un órgano compuesto por hojas modificadas. Estas flores tienen semillas encerradas las hay femeninas masculinas o bisexuales depende de la especie. Las flores pueden tener distintos tamaños colores y olores para atraer a sus polinizadores. Después de que ocurre la fecundación en las plantas aparecen las semillas rodeadas por el pericarpo o pared ovárica hinchada del carpelo o pistilo de la flor. El fruto es la estructura que rodea y cubre la semilla y cumple diversas funciones por ejemplo: protege y ayuda en la dispersión de las semillas. Según Nabors

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46 2006 el fruto consiste en un ovario u ovarios maduros que tienen las semillas. En esta sección se sugieren actividades que ayudan a conocer e identificar las estructuras características de las plantas con semillas. 3. Identificación de la estructuras de los conos o piñas. Observe la figura de las piñas de los gimnopermas e identifique las partes que se les solicite. Pídales a sus estudiantes traer conos piñas de cipreses y pinos para observar en la clase. 4. Partes de una flor. a Observe la flor de la figura y señale las siguientes partes: estigma estilo ovario estambre antera filamento. b Conteste si es una flor completa o incompleta justifique su respuesta ver páginas 153 y 154. N. Ramirez

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47 5. Variedad de semillas. a Observe una semilla de maíz y una de frijol. b Dibuje un diagrama de las partes de cada semilla. c Busque semillas distintas y clasifíque las mono y dicotiledóneas puede realizar esta actividad con sus estudiantes. 6. ¡A comer frutas a Realice un esquema para la clasificación de frutos según las características que se mencionan en las páginas 161 a la 163. b Puede ir a la Feria del Agricultor o al Mercado Central con sus estudiantes. c En el aula observe y clasifique frutas por ejemplo: guanábana piña banano carambola papaya fresas chile dulce durazno manzana mango jocote moras nuez marañón y arroz.

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48 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN 1. Explique cómo se originan las flores. 2. Explique qué es la doble fecundación. 3. Argumente una ventaja y una desventaja de la autopolinización y de la polinización cruzada. 4. Explique detalladamente el proceso completo de germinación. 5. Mencione cuáles son las funciones de un fruto. 6. Describa la estructura básica de un fruto. 7. Explique en qué se diferencian un fruto simple un fruto agregado y un fruto múltiple. Mencione ejemplos de cada tipo. 8. Algunos frutos son venenosos mientras que otros son comestibles. Explique cómo facilitan estas dos características la dispersión de semillas. 9. Describa algunos mecanismos de dispersión de semillas y frutos. Cuando haya terminado de resolver los ejercicios de autoevaluación puede contrastar sus respuestas con las de la página 88.

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TEMA 5 RESPUESTA DE LAS PLANTAS A LAS HORMONAS Y A LOS ESTÍMULOS MEDIOAMBIENTALES SUMARIO  Guía de lectura  Actividades OBJETIVOS Al finalizar el estudio de este tema entre otras habilidades usted será capaz de: 1. Distinguir algunos factores químicos que afectan el crecimiento vegetal de la planta por ejemplo las hormonas. 2. Reconocer diversos factores ambientales que afectan el crecimiento vegetal.

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50 5. RESPUESTA DE LAS PLANTAS A LAS HORMONAS Y A LOS ESTÍMULOS MEDIOAMBIENTALES 5.1. GUÍA DE LECTURA La lectura recomendada es el capítulo 11 “Respuestas de las plantas a las hormonas y a los estímulos medioambientales ” páginas de la 267 a la 290. Luego repase el desarrollo temático que encontrará a continuación. 5.2. INTRODUCCIÓN La palabra hormona proviene del griego hormón: significa ‘despertar’ o ‘estimular’. Este compuesto orgánico de organismos pluricelulares provoca respuestas de desarrollo o crecimiento en células meta Nabors 2006 p. 676. Las hormonas suelen influir en las respuestas de crecimiento de los órganos de las plantas así como en la orientación de los tallos de las hojas o de las raíces hacia los estímulos externos o en sentido contrario a ellos Nabors 2006 p. 278. Algunas de estas respuestas de crecimiento se llaman tropismos es decir son movimientos que responden a estímulos externos. El fototropismo es uno de los tipos más importantes de respuesta a la luz.

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51 1. Hormonas vegetales Las hormonas pueden estimular o inhibir respuestas el efecto varía y depende de su concentración del tipo de células y de la localización de las células donde actúa. Lea las páginas 269 a la 278 del texto y complete la información que se le solicita para cada hormona en el cuadro 5.1. Cuadro 5.1. Principales hormonas vegetales con sus características lugar de síntesis y funciones principales Fitohormonas Características Lugar de síntesis Funciones principales a Auxinas. b Citoquininas. c Giberalinas. i. ABA ácido abscísico ii. etileno iii. brasinoesteroides iv. poliaminas v. ácido jasmónico

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52 Material complementario sugerido Tema: fototropismo y auxina Se le sugiere al educando ver y analizar el video que se encuentra en este enlace http://www.youtube.com/watchv4-2DZo2ppAYfeaturerelated 2. ¿Cuáles colores afectan las plantas Discuta por qué algunos colores tienen más efectos en las plantas que otros. Lea las páginas 278 a la 280 como material de apoyo e investigue en otras fuentes bibliográficas. 3. Plantas de día corto largo y neutro. Las plantas responden a la duración relativa del día y de la noche. A este fenómeno se le conoce como fotoperiodicidad y han descubierto que algunas plantas florecen según la cantidad de horas de luz a las que se exponen. La fotoperiodicidad permite a la planta determinar la época del año Solomon et ál. 2001 p. 766.

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53 Hay tres tipos de plantas según la duración de la noche Nabors 2006 p. 281. • Planta de día corto o planta de noche larga. • Planta de día largo o planta de noche corta. • Planta de día neutro. a Describa los tres tipos de plantas mencionados anteriormente con la información de las páginas 280 281 y 282 de su texto. b Analice las diferencias entre los tipos de plantas. c Explique la manipulación del fotoperíodo en varios vegetales de importancia económica. d Mencione los ejemplos del libro. 4. El efecto de la gravedad. El crecimiento a favor de la gravedad o en contra de ella se denomina gravitropismo. El texto señala los siguientes tipos: a Gravitropismo positivo. b Gravitropismo negativo. Actualmente existen dos hipótesis que intentan explicar cómo responden las plantas a la gravedad. Lea la página 284 de su texto y describa cada hipótesis.

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54 Material de apoyo sugerido http://www.youtube.com/watchv8SkKuwbmR5Yfeaturerelated http://www.youtube.com/watchvmYZXax8V_L0featurerelated 5. ¿Positivo o negativo En la naturaleza las raíces y los vástagos responden de forma simultánea a varios estímulos como la gravedad la luz y la presencia de agua. Identifique el tipo de gravitropismo positivo o negativo para el caso del vástago y de la raíz ante estímulos como la gravedad fuentes de luz y presencia de agua. 6. Estímulos a la planta “dormilona”. En este apartado se presentan las respuestas de las plantas hacia estímulos mecánicos. Lea las páginas 285 y 286 y describa con detalle los siguientes tropismos: a Tigmotropismo: respuesta al tacto. b Hidrotropismo: crecimiento hacia el agua o en sentido contrario. c Heliotropismo: búsqueda del sol. d Quimiotropismo: crecimiento hacia un estímulo químico o en contra de él.

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55 Salga a un jardín y busque plantas conocidas como “dormilonas” Mimosa pudica. a Observe las distintas respuestas a estímulos mecánicos utilice distintos objetos para tocar las hojas. b Anote el tiempo de reacción de cierre de la hoja ante diversos estímulos y formule sus propias conclusiones. c Describa detalladamente los cambios fisiológicos en las hojas de la planta utilice la información de la página 286 como material de apoyo. Material de apoyo sugerido http://www.youtube.com/watchvQNISdtZXOUMfeaturerelated 7. Hojas de colores. En zonas templadas como Norteamérica donde hay estaciones definidas invierno otoño primavera y verano y las condiciones medioambientales cambian de manera drástica las plantas se preparan para afrontar estas condiciones que les impiden llevar a cabo un metabolismo y crecimiento normales. En las zonas tropicales como Costa Rica en las que se alternan las estaciones húmedas y las secas la falta de agua indica al vegetal que debe emprender preparativos similares.

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56 La sequía es otro ejemplo de tensión ambiental donde se expone a la planta a períodos de escasez de agua también las grandes cantidades de agua causan cambios desfavorables en las plantas. En Costa Rica no hay estaciones definidas no hay otoño como en las zonas templadas pero ¿por qué si se ven hojas con tonalidades de colores rojos naranjas y amarillos en lugares como el bosque seco de Guanacaste donde las temperaturas son elevadas al comenzar la época seca a Explique el origen de esas tonalidades de colores otoñales en el trópico. Lea las páginas 286 y 287 como material de apoyo. b Describa los efectos en su estructura externa e interna metabolismo y respuestas hormonales que las hacen tolerantes a períodos de sequía. Lea las páginas 288-289 como material de apoyo. 8. Defensa de las plantas. Los cultivos deben sobrevivir a la presencia de herbívoros y patógenos los cuales pueden causar daños millonarios en la producción de alimentos. Las enfermedades provocadas por hongos bacterias y virus destruyen alrededor de un 30 de los cultivos del mundo lo que deriva en hambre y pérdida económica. Existe una variedad compleja de respuestas de las plantas ante el ataque de herbívoros y patógenos como virus y hongos. En muchos casos la planta produce metabolitos secundarios como defensa.

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57 a Observe la figura 11.18 de la página 289 que representa las respuestas de las células vegetales a las infecciones producidas por hongos bacterias o virus. b Describa cada paso de la producción de una variedad de moléculas antimicrobianas. 9. Etileno. Costa Rica es desde hace muchos años un país que produce banano y lo exporta a diversos países del mundo. Describa cómo es el proceso de maduración del fruto con apoyo de la figura 5.1. Figura 5.1. Etileno y maduración de los frutos Nabors 2006 p. 277

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58 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN 1. Explique de qué manera realizan las hormonas sus acciones dentro de las plantas. 2. Explique por qué las hojas miden la duración de la noche cuando el meristemo apical del vástago es el lugar práctico de formación de las flores. 3. Explique la función de los metabolitos secundarios. Cuando haya terminado de resolver los ejercicios de autoevaluación puede contrastar sus respuestas con las de la página 92.

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TEMA 6 EVOLUCIÓN Y DIVERSIDAD SUMARIO  Guía de lectura  Actividades OBJETIVOS Al finalizar el estudio de este tema entre otras habilidades usted será capaz de: 1. Reconocer los briofitos plantas vasculares sin semillas gimnospermas y angiospermas. 2. Describir las características más relevantes de cada grupo de plantas. 3. Identificar la importancia de cada grupo de plantas.

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60 6. EVOLUCIÓN Y DIVERSIDAD 6.1. GUÍA DE LECTURA Las lecturas recomendadas son del capítulo 20 “Briófitos” y corresponde a la sección Introducción a los Briófitos de la página 483 a la 488 del capítulo 21 “Plantas vasculares sin semillas” la sección Evolución de las plantas vasculares sin semillas de la página 501 a la 507 del capítulo 22 “Gimnospermas” la sección Introducción a las Gimnospermas de la página 525 a la 531 y del capítulo 23 “Angiospermas: plantas con flores” las secciones Reproducción sexual en las plantas con flores de la página 547 a la 552 la Evolución de la flor y del fruto de la página 552 a la página 561. Luego proceda a repasar el desarrollo temático que encontrará a continuación. 6.2. INTRODUCCIÓN Brevemente se describe la evolución de las plantas por cuanto se le sugiere leer su texto y complementar con las actividades sugeridas. Según Nabors 2006 la evolución es el cambio en los seres vivos a través del tiempo. Existen plantas que como los briófitos según los estudios científicos fueron las primeras plantas que colonizaron tierra firme. Estas evolucionaron a partir de algas verdes y aparecen por primera vez en el registro fósil hace unos 450 millones de años son plantas no vasculares por lo que su tamaño es restringido al igual que su hábitat. El ambiente donde se encuentran debe ser húmedo para poder obtener agua y minerales disueltos mediante ósmosis no pueden alcanzar tamaños grandes

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61 como las plantas vasculares. Las primeras plantas vasculares sin semilla junto con los briófitos sirvieron de base para mantener las primeras cadenas alimenticias terrestres. Durante el Período Carbonífero dominaban el paisaje actualmente la cantidad de especies es menor ejemplos de ellas son los helechos. Un factor limitante de la reproducción de este grupo era que su método de fecundación pues dependía del agua por lo que eran vulnerables a las sequías. Por otro lado las primeras plantas con semillas gimnospermas podían reproducirse sin agua porque gracias al tubo polínico el espermatozoide fecundaba la ovocélula. Esto facilitó la expansión de las plantas con semillas a territorios que no habían sido colonizados anteriormente. En las plantas vasculares la mayoría de las estructuras que producen esporas han evolucionado como hojas modificadas denominadas esporófilos. En las gimnospermas los esporangios se desarrollaban en el interior de los esporófilos y de ramas modificadas que evolucionaron al convertirse en escamas organizadas en piñas o conos. En las angiospermas los esporófilos con microsporangios se cambiaron a estambres y los femeninos en carpelos. Los sépalos y pétalos de las flores evolucionaron como hojas modificadas asociadas a los esporófilos. Luego de la fecundación aparecen las semillas y el ovario con otras partes de la flor se transforman en el fruto que encierra la semilla.

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62 1. Evolución del reino Plantae. El reino Plantae se divide en cuatro grupos principales: a Briófitas ejemplo musgos. b Plantas vasculares sin semillas ejemplo los helechos. c Gimnospermas ejemplo las coníferas. d Angiospermas plantas con flores y semillas. i. Reconstruya la historia evolutiva de los cuatro tipos de plantas que existen actualmente en nuestro planeta. ii. Describa la evolución y características de cada tipo de planta. Utilice como material de apoyo las siguientes páginas para cada grupo: briófitas pp. 14 483 484 plantas vasculares sin semillas pp. 14 15 501 502 503 gimnospermas pp. 15 16 527 528 y angiospermas pp. 17 554 555 556.

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63 2. Características e importancia. a Elabore un cuadro comparativo de los cuatro grupos de plantas. b Compare las características que distinguen a cada grupo y la importancia ecológica. Mencione ejemplos esenciales para el hombre en cada grupo. c Las plantas angiospermas son las más abundantes y tienen gran importancia para la dieta del hombre. Se recomienda visitar el siguiente sitio de UNED el cual menciona los principales cultivos tropicales en Costa Rica. Material de apoyo sugerido http://audiovisuales.uned.ac.cr/mediateca/videos/212/cultivos-tropicales-de-costa-rica 3. Identificación de plantas. Reúna una colección de fotos de plantas de los distintos grupos y llévelas a su clase. También ofrezca muestras frescas de plantas de cada grupo para ejemplificar su diversidad. Los estudiantes deben observar y clasificar cada fotografía.

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64 4. Investigue. Costa Rica es uno de los países con mayor diversidad de flora del planeta según el total de especies por área. a Investigue el porcentaje de diversidad el número de especies de plantas el porcentaje de especies de cada uno de los cuatro grupos de plantas la abundancia de individuos según el grupo de plantas. b Conteste ¿por qué el bosque tropical tiene mayor diversidad vegetal que el bosque templado c Reflexione en la importancia de conservar la diversidad de plantas en el planeta. Material de apoyo sugerido http://audiovisuales.uned.ac.cr/mediateca/videos/203/biodiversidad:-nuestros-verdadero- tesoro

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65 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN 1. Mencione varias de las características que comparten las plantas y las algas verdes. 2. ¿Cuáles son las principales diferencias entre los briófitos y las plantas vasculares 3. Mencione por qué los briófitos son importantes económicamente. 4. ¿Cuándo aparecieron las plantas vasculares terrestres 5. Describa las primeras plantas vasculares. 6. Describa la relación existente entre los briófitos y las plantas vasculares sin semillas. 7. Elabore un cuadro comparativo de los cuatro filos vivos de plantas vasculares sin semillas. 8. Compare y contraste la alternancia de generaciones en los gimnospermas y angiospermas. 9. Compare y contraste las ventajas selectivas de las gimnospermas y angiospermas. 10. Compare la localización de los esporangios en las angiospermas y gimnospermas. 11. Enumere algunos de los factores que facilitaron la expansión de las angiospermas. Cuando haya terminado de resolver los ejercicios de autoevaluación puede contrastar sus respuestas con las de la página 92.

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66 TEMA 7 BIOTECNOLOGÍA VEGETAL SUMARIO  Guía de lectura  Actividades  Metodología de la biotecnología vegetal  Logros y oportunidades de la biotecnología OBJETIVOS Al finalizar el estudio de este tema entre otras habilidades usted será capaz de: 1. Repasar procesos como replicación y transcripción de ADN y traducción de ARN con el fin de comprender la mayoría de los métodos biotecnológicos. 2. Definir conceptos básicos de la biotecnología vegetal. 3. Analizar diversos métodos que se utilizan en la biotecnología vegetal. 4. Relacionar la ingeniería genética con las mejoras en plantas de interés para el hombre. 5. Valorar la importancia de buenas prácticas culturales para la promoción del desarrollo sostenible y la conservación de la biodiversidad en general.

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67 7. BIOTECNOLOGÍA VEGETAL 7.1. GUÍA DE LECTURA La lectura recomendada es del capítulo 14 “Biotecnología vegetal” página de la 339 a la 359. Luego repase el desarrollo temático que encontrará. 7.2. INTRODUCCIÓN La población humana crece y al mismo tiempo aumenta sus necesidades por lo cuanto el ser humano debe encontrar formas más eficientes de suplirlas y mediante la ciencia mejorar la calidad de vida de muchas personas. La biotecnología es la aplicación de métodos científicos para manipular células u organismos vivos para su uso práctico Nabors 2006. La biotecnología vegetal tiene como objetivo obtener plantas y productos vegetales mejorados utilizando técnicas científicas como la ingeniería genética y el cultivo de tejidos Nabors 2006. En la ingeniería genética el desarrollo de vegetales modificados genéticamente MG ha resultado revolucionario y polémico. El conocimiento de los métodos más utilizados y analizar las ventajas y desventajas de esta técnica es fundamental. En esta sección se destacará en el primer inciso las metodologías que se utilizan comúnmente y en el segundo las aplicaciones de la biotecnología ilustrada con ejemplos. 7.3. METODOLOGÍA DE LA BIOTECNOLOGÍA Actualmente usted puede encontrar plantas de tabaco que pueden brillar como luciérnagas o plantas resistentes a plagas en las cuales se insertaron genes de bacterias para codificar proteínas tóxicas para los insectos. A estos

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68 organismos que se les transfieren genes de otro se les conoce como transgénicos. Algunas metodologías se describen en detalle en el capítulo 14 de su texto. A continuación se repasan los procesos de replicación de ADN transcripción de ADN y traducción de ARN para fabricar proteínas. La comprensión de estos procesos es fundamental para entender los métodos biotecnológicos por lo tanto las primeras tres actividades sugeridas son un repaso.

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69 1. Repaso de replicación de ADN Repase la figura 13. 1 de la página 317 del texto y estudie el proceso de la replicación de ADN. Esta información es básica para entender los conceptos del capítulo 14 sobre biotecnología. Figura 7.1. Esquema general de la replicación de ADN Fuente: Nabors 2006 p. 317

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70 Verifique que: a Durante la replicación la doble hélice parental del ADN se separa y se sintetiza una hebra hija a lo largo de cada hebra parental. b Los nucleótidos de las hebras hijas contienen bases que son complementarias a las de las hebras parentales. 2. Repaso de transcripción genética. Complete el cuadro con los cuatro pasos del proceso de transcripción de un gen. Utilice la figura 13.6 de la página 322 como material de apoyo. Paso Descripción 1 2 3 4 3. Repaso de traducción genética. Durante la traducción se fabrica una proteína a partir de ARN mensajero. Observe las siguientes figuras y complete cada paso del proceso escribiendo una breve descripción en el recuadro.

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72 4. Métodos biotecnológicos. a Lea el capítulo 14 detenidamente. b Complete el siguiente cuadro con la descripción de cada método. Métodos Descripción i. Empleo de plásmidos como vectores para la transferencia de genes en las plantas ii. Enzimas de restricción para la fabricación de ADN recombinante iii. Clonación para producir múltiples copias de ADN iv. Reacción en cadena de la polimerasa PCR

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73 7.4. LOGROS Y OPORTUNIDADES DE LA BIOTECNOLOGÍA VEGETAL En el año 1985 se prueban por primera vez sobre el terreno plantas transgénicas resistentes a enfermedades. En este mismo año se autoriza la salida al mercado del primer cultivo generado por la ingeniería genética una planta de tabaco. En 1987 la empresa estadounidense Calgene obtiene una patente para alargar la vida de los tomates en el almacén. En el año 1994 se produjeron tomates que se podían recolectar después de haber madurado en la rama del árbol y eran más resistentes a estropearse durante el transporte. En 1990 se anuncia la transformación del maíz Nabors 2006. Desde 1996 se han producido plantas que contienen genes Bt incluidos el maíz la papa el tomate el algodón y el arroz. Muy probablemente la mayoría de seres humanos nos alimentamos de productos transgénicos. Además las plantas han sido modificadas para ser resistentes a sequías suelos salados suelos ácidos metales tóxicos y herbicidas. Con la posibilidad de manipular los genes de las plantas se busca mejorar la calidad de los alimentos y brindar seguridad alimentaria a la población humana. Así mismo se han modificado plantas para que produzcan vitaminas y acumulen minerales básicos en la dieta humana y así mejorar la salud. A pesar de las ventajas de estos métodos existen dudas si manipular la genética de los organismos causa efectos en la salud humana y en la del medio ambiente.

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74 5. Diversos criterios acerca de la biotecnología vegetal La información de este apartado puede generar distintos criterios con respecto a la biotecnología vegetal. a Lea las páginas 348-359 y escriba una lista de ventajas y desventajas del uso de la biotecnología vegetal. b En la clase con sus estudiantes se le sugiere investigar el tema y promover un debate. c Discuta datos concretos y ejemplos reales.

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75 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN 1. Defina qué es un organismo transgénico. 2. Defina qué es plásmido. 3. Explique cómo la ingeniería genética ha logrado obtener arroz enriquecido con hierro. 4. Mencione dos métodos para la inserción de genes clonados en células vegetales. 5. ¿Cómo pueden producir los ingenieros genéticos plantas resistentes a virus 6. ¿Cómo se puede fabricar una vacuna comestible 7. ¿Cuáles posibles problemas medioambientales pueden derivarse del uso de plantas de cultivo con el gen Bt Cuando haya terminado de resolver los ejercicios de autoevaluación puede contrastar sus respuestas con las de la página 98.

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76 RESPUESTAS A LOS EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN

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77 TEMA 1. ESTRUCTURA DE LAS CÉLULAS Y CICLO CELULAR 1. La célula es la unidad de vida más simple es la base de la estructura y reproducción de un organismo. 2. La teoría endosimbionte explica cómo surgieron los orgánulos tras la evolución de las células eucariotas a partir de las procariotas. Igualmente afirma que los ancestros de algunos orgánulos evolucionaron como resultado de la ingestión de células procarióticas entre sí bacterias. Por ejemplo si una bacteria que generaba energía de forma rápida y eficaz era ingerida por una célula que se reproducía velozmente por división celular la combinación resultaría muy beneficiosa para ambas. El término endosimbiosis significa “vida conjunta en el interior”. Esta teoría también explica por qué la mitocondria y los cloroplastos tienen doble membrana. La membrana interna podría ser la original de la bacteria que fue ingerida la externa sería la formada por la bacteria receptora durante la ingestión.

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78 3. Cuadro comparativo entre la célula animal y vegetal. Célula vegetal Célula animal La pared celular se compone de celulosa No tiene pared celular No tiene centríolos Tiene centríolos Posee plastidios cloroplastos cromoplastos leucoplastos No tiene plastidios Posee una gran vacuola Pequeñas vacuolas No tiene lisosomas Tiene lisosomas 4. La membrana está compuesta por dos capas de fosfolípidos que constituyen la estructura de la membrana y gran variedad de proteínas adheridas a la superficie o insertadas a través de la bicapa fosfolípidica. Las membranas son barreras protectoras presentes alrededor de la célula y en su interior es selectivamente permeable lo que permite transportar algunas sustancias y otras no.

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79 TEMA 2. INTRODUCCIÓN A LA ESTRUCTURA DE LAS PLANTAS 1. Los tres tipos básicos de células diferenciadas se pueden identificar al microscopio observando su pared. Las células del parénquima tiene la pared primaria delgada y normalmente carecen de pared secundaria. Las células del tejido colénquima tienen engrosadas normalmente los bordes donde contienen celulosa adicional. Las células del tejido esclerénquima tienen pared primaria y secundaria. 2. Los meristemos cumplen con la función de crecimiento de la planta. Mediante la acción de los meristemos apicales en las puntas de la raíz y del vástago la raíz y el tallo crecen en longitud y continúan apareciendo hojas nuevas. En las plantas leñosas los meristemos laterales son los responsables del engrosamiento de la raíz y del tallo son células que están agrupadas en los ápices o puntas de la raíz y vástago las cuales se dividen repetidamente. 3. Los meristemos apicales se encargan del crecimiento primario que sufren todas las plantas se encuentran en los ápices de la raíz y del vástago. Los meristemos laterales son los responsables

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80 del crecimiento secundario y se localizan únicamente en plantas leñosas como los árboles y arbustos son capas unicelulares de células meristemáticas que forman cilindros los cuales se extienden a lo largo del tallo o de la raíz. 4. El sistema vascular de una planta es continuo pues está formado por dos tejidos: el xilema y el floema se asemeja al sistema de tuberías de una casa. Por un lado el xilema transporta agua y nutrientes minerales desde la raíz hasta el resto del vegetal. Por otro lado el floema lleva azúcares y otros nutrientes orgánicos desde las hojas hasta el resto del vegetal. Las células de cada tejido están alineadas para formar un sistema permanente de conducción de sustancias y agua. 5. En las figuras 3.5 y 3.7 las traqueidas mueren al alcanzar la madurez y solamente queda la pared celular. La pared celular secundaria de una traqueida presenta unas regiones más finas denominadas punteaduras en las que solo existe pared primaria. Las punteaduras se hallan alineadas lo cual permite que el agua y los minerales fluyan de una traqueida a otra que esté por encima por debajo o a su lado. Además las punteaduras tienen una anatomía que regula el flujo del agua a través de ellas.

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81 El floema de las plantas con flor consiste en células denominadas elementos o miembros de los tubos cribosos. Las células que lo conforman permanecen vivas y se alinean agrupadas extremo con extremo poseen una placa cribosa pared celular con poros que bordean la membrana y permiten que los materiales pasen de una célula a otra sin cruzar la membrana plasmática y la pared celular. Los elementos de los tubos cribosos forman una conexión citoplasmática continua a lo largo de todo el vegetal. Estas en su madurez carecen de núcleo y dependen de células adyacentes. 6. La raíz es el órgano que absorbe el agua y los minerales mediante los pelos radicales el xilema las lleva a todas las partes de la planta. La raíz también sirve de anclaje y le da sostén. El tallo es el órgano que sostiene las hojas y las estructuras reproductoras. A través de los tallos pasan los sistemas vasculares de la raíz a las hojas y viceversa. Las hojas son órganos que se encuentran en la parte aérea de la planta y se encargan de la fotosíntesis participan en la absorción del agua a la planta gracias a una fuerza o “tirón” que se realiza en éstas. Algunas se han modificado para adaptarse a distintos ambientes por ejemplo el cactus: cuyas hojas son pequeñas espinas las cuales pierden menos agua por evaporación.

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82 TEMA 3. LA RAÍZ EL TALLO Y LAS HOJAS 1. Observe el dibujo de la figura 4.2 en la página 84 contrástelo con el esquema que usted realizó. La zona meristemática es el meristemo apical de la raíz y los tres meristemos primarios protodermis meristemo fundamental y procámbium. La división celular de un meristemo primario produce las células que originarán diversos tejidos. En la zona de elongación las células derivadas interrumpen su división y comienzan a crecer en longitud es el lugar de mayor crecimiento de la raíz. La zona de maduración es el área donde las células empiezan a especializarse en estructura y función da lugar por ejemplo a las células epidérmicas y las células conductoras además se forman los pelos radicales en esta zona. 2. La raíz tiene células epidérmicas especializadas en absorber agua y minerales del suelo denominadas pelos radicales. La mayor parte de dicha absorción se produce a través de los pelos radicales. La transpiración o evaporación de agua a través de un estoma funciona como un mecanismo de succión pues trae el agua y los minerales desde la raíz hasta el tallo. El vegetal debe perder agua de las hojas para provocar la subida de líquido desde la raíz. El agua y los minerales pueden atravesar las células de la epidermis y del córtex pero deben atravesar las membranas celulares de la endodermis debido a la presencia de la banda de Caspary. La banda fuerza el agua y los minerales disueltos del suelo a atravesar las células endodérmicas en lugar

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83 de pasar alrededor o entre ellas. La endodermis se encarga de regular el flujo de sustancias entre el córtex y el tejido vascular. 3. Los haces vasculares de la raíz y del tallo tienen diferentes disposiciones pero se conectan porque existe una zona de transición entre la raíz y el tallo en la que una disposición se fusiona poco a poco con la otra a menudo forman un complejo modelo que puede variar significativamente de una especie a otra. La zona de transición se origina durante el crecimiento temprano de la plántula mide entre unos pocos milímetros y unos pocos centímetros de longitud. Observe la figura 4.11 de la página 96 de su texto para complementar su respuesta. 4. Las micorrizas son asociaciones entre las raíces de una planta vascular y los hongos del suelo además obligan a que el vegetal absorba minerales como el fósforo. El hongo también puede proteger al vegetal del ataque de otros hongos nocivos y de nemátodos. 5. El crecimiento primario es longitudinal y se desarrolla en las regiones de elongación celular detrás de las meristemáticas de células divisibles es el resultado de la actividad de los meristemos apicales de las puntas del vástago y de la raíz. El crecimiento primario y el secundario se producen de manera simultánea pero en diferentes partes de la planta leñosa.

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84 El crecimiento secundario ensancha las partes más antiguas del tallo y de la raíz que han cesado de crecer en longitud y es producido por los meristemos laterales. Este crecimiento no es longitudinal como el primario sino radial pues aumenta el diámetro del tallo o de la raíz a medida que las células divisibles producen crecimiento lateral. El secundario amplía las dos funciones básicas del tejido vascular la conducción y el sostén. Por lo tanto las plantas con este crecimiento pueden ser más altas y vivir más tiempo. 6. Los primeros vegetales eran sistemas de tallos fotosintéticos y las hojas evolucionaron a partir de ramas situadas en un mismo plano y que crecieron juntos. De este modo las hojas se convirtieron en los principales órganos fotosintéticos de un vegetal se originaron en los meristemos apicales del vástago a partir de una protuberancia. Conforme el meristemo apical crece y se aleja las células de dicha protuberancia se alargan hasta que aparece un primordio foliar plano. Este último se expande mediante división y crecimiento celulares da lugar a un pecíolo delgado y a un limbo que es la parte plana de la hoja.

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85 TEMA 4. CICLOS VITALES Y ESTRUCTURAS REPRODUCTORAS 1. Las flores se producen a partir de modificaciones de los meristemos apicales y de las hojas que estos producen. Las señales producidas en las hojas y transmitidas al meristemo apical inician la formación de una flor. Cuando la señal inducidora llega desde las hojas el meristemo apical comienza a alargarse y produce partes de la flor a partir de primordios los cuales sin señal se habrían convertido en hojas. 2. En las plantas con flores un estambre produce unos granos de polen o microgametófitos. Cada estambre posee una antera la cual contiene los microsporangios o sacos polínicos. Dentro de cada microsporangio hay microsporocitos que sufren meiosis y originan microsporas haploides. Cada microspora crece hasta convertirse en un grano de polen inmaduro que consta de dos células: una del tubo que producirá el tubo polínico y la generativa que producirá dos células espermáticas. Cuando ocurre la polinización el grano de polen entra en contacto con el estigma de la flor. La superficie del estigma contiene iones de calcio necesarios para la germinación del polen así como hormonas que estimulan el crecimiento del tubo polínico. Las dos células espermáticas pasan a través del tubo polínico hacia el interior de la sinérgica célula de corta vida al lado de la ovocélula. A continuación tiene lugar la doble fecundación: una célula

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86 espermática se mueve desde la sinérgida y fecunda a la ovocélula adyacente produce un cigoto que se convertirá en el embrión y posteriormente en una semilla. La segunda célula espermática se combina con los dos núcleos polares situados en el centro del saco embrionario y forma el núcleo triploide del endosperma el cual alimentará al embrión en desarrollo. Ver la figura 23.1 en la página 548 del texto para ilustrar la respuesta. 3. En la autopolinización una flor es polinizada por su propio polen o por el de otra flor de la misma planta. Las que poseen esta estrategia tienen la ventaja de que no dependen de polinizadores ni de otras plantas para lograr una fecundación exitosa. Una especie con autopolinización puede quedar aislada de la población original y expandirse rápidamente en un área determinada. Una desventaja que poseen estas especies es la reducida variabilidad genética y la posibilidad de que algunas semillas no sean viables debido a una homocigosis recesiva en la cual se emparejan alelos recesivos dañinos. Por el contrario en las plantas que poseen polinización cruzada se transfiere el polen de una planta a otra cuya ventaja es incrementar la diversidad genética y reducir la posibilidad de que los alelos recesivos dañinos terminen como pares en el mismo organismo. Estas plantas aumentan la probabilidad de responder positivamente a los cambios ambientales. Asimismo ocasionan el vigor híbrido por ejemplo cruzar: líneas puras de maíz produce descendencia

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87 híbrida con plantas mayores y más resistentes así como de mayor rendimiento. Una desventaja de esta estrategia es que depende de otro individuo y de agentes polinizadores por lo tanto debe recordarse cuando se cultiven. 4. La germinación de las semillas comienza con la imbibición un proceso pasivo en el que la semilla con muy poca cantidad de agua aproximadamente entre un 5 y un 20 de agua/peso la absorbe como una esponja. En la mayoría de las semillas la germinación inicia unas horas después de que se complete la imbibición. El primer signo visible es el crecimiento de la radícula pues atraviesa la testa. El meristemo apical de la raíz en la radícula se activa y produce la raíz de la planta mediante división y elongación celulares. Las moléculas de alimento de los cotiledones suministran energía para el crecimiento radical. Se inicia también el crecimiento del tallo embrionario denominado plúmula y se forma la planta completa. 5. La función primaria del fruto es diseminar las semillas hacia nuevas áreas donde podría crecer el vegetal. Otras funciones dependen de la especie de planta. Los frutos pueden proteger el embrión en desarrollo semillas de la desecación de enfermedades y del ataque de herbívoros. Los frutos promueven la dispersión de las semillas por parte de los animales que comen el fruto. Además los frutos carnosos pueden ayudar a nutrir a la semilla germinante y ofrecen un fertilizante fresco a la semilla.

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88 6. El fruto consiste según los botánicos en un ovarios maduros que comprenden las semillas. La pared ovárica de un fruto denominada pericarpo consiste en una capa interna endocarpo una capa intermedia mesocarpo y una capa externa exocarpo. Según el tipo de fruto una o más de estas capas pueden ser gruesas o finas carnosas y secas. 7. Existen tres tipos generales de frutos: simples agregados y múltiples. 1 Los frutos se desarrollan a partir de un carpelo o varios de ellos soldados. Ejemplo: limón lima mandarina sandía calabaza melón aceituna cocos amapola lirio orquídea perejil zanahoria gramíneas. 2 Los frutos agregados se originan a partir de una flor con numerosos carpelos libres. Cada uno se transforma en un diminuto fruto que se une o agrega a otros frutillos similares en un único receptáculo. Algunos ejemplos son las moras las fresas y las magnolias. 3 Los frutos múltiples se desarrollan a partir de los carpelos de más de una flor en una única inflorescencia condensada. Ejemplo: las piñas y los higos. 8. En el caso de los frutos comestibles cuando están maduros tienen en su mayoría colores llamativos olor y sabor agradable para los animales dispersores y poseen generalmente niveles altos de azúcar valiosos para el agente. Por el contrario cuando el fruto está verde con semillas inmaduras suelen ser amargos y desagradable al gusto y en algunas ocasiones hasta

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89 tóxicos con altas concentraciones de taninos por ejemplo. Esto provoca que el animal desista y seleccione los frutos maduros con semillas los cuales una vez digeridas y trasladadas a otro sitio sean capaces de desarrollarse. Las plantas con frutos venenosos tóxicos suelen serlo solo para algunos animales y no para otros por lo que se aseguran un agente dispersor especializado. 9. Las plantas con flores usan el viento animales agua y dehiscencia explosiva para dispersar sus semillas y frutos. En algunos casos la semilla es el verdadero agente de dispersión mientras que en otro lo es el fruto y a veces la planta. El viento es el agente dispersor de muchas semillas y frutos. Algunas desarrollan estructuras aladas para facilitar la esparsión eólica. Otras plantas tienen estructuras particulares que ayudan a la dispersión de sus semillas y frutos por animales entre ellas: espinas o ganchos pues facilitan el transporte en el pelaje de los animales. Los frutos carnosos comestibles también ayudan ya que pueden ser ingeridos o no por el agente dispersor. Si las semillas son ingeridas pasan por el aparato digestivo y son depositadas en las heces de los animales a cierta distancia de la planta madre. Algunos frutos son dispersados por agua ya que pueden flotar y moverse a grandes distancias otros descargan sus semillas con fuerza una apertura violenta por presiones a causa de diferencias en turgencia o a desecación.

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90 TEMA 5. RESPUESTA DE LAS PLANTAS A LAS HORMONAS Y A LOS ESTÍMULOS MEDIOAMBIENTALES 1. Una hormona es una molécula pequeña que transporta información desde la célula donde se creó hasta determinadas células destinatarias por consiguiente se origina un cambio en respuesta a las necesidades internas o a los estímulos externos. En la mayoría de los casos una hormona actúa uniéndose a una proteína así genera una ruta de transducción de señales una serie de acontecimientos cuyo fin es estimular o inhibir una respuesta celular. La mayoría de las respuestas de desarrollo o crecimiento que se producen en las plantas integran la acción de varias hormonas y fotorreceptores cada uno actúa a través de una ruta de transducción de señales. 2. Los científicos aún no saben qué mide la duración de la noche aunque podría deberse a una subpoblación de moléculas de fitocromo. Este último es el fotorreceptor que absorbe la luz y es responsable de los efectos de desarrollo de la planta. Los meristemos florales se forman a partir de meristemos apicales del vástago pero sorprendentemente son las hojas en lugar de los meristemos las que detectan el fotoperíodo. La

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91 hoja produce una sustancia no identificada se le ha dado el nombre de florígeno que viaja en sentido ascendente por el tallo hasta el meristema apical del vástago y promueve la floración. 3. En muchas plantas los metabolitos secundarios como los alcaloides los compuestos fenólicos y los terpenos defienden al vegetal de los herbívoros de las bacterias y de hongos causantes de enfermedades. Con frecuencia los metabolitos secundarios están contenidos en los tricomas los pelos foliares que suelen ser la primera parte del vegetal en contacto con el fitófago. En algunas plantas existe una resistencia inducida es decir los patógenos que las atacan por primera inducen la producción alta de metabolitos secundarios para destruir a los patógenos y evitar un segundo ataque.

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92 TEMA 6. EVOLUCIÓN Y DIVERSIDAD 1. Las algas verdes filo Chlorophyta comparten un ancestro común con las plantas: a Habitan en agua dulce y océanos igual que las plantas. b Algunas algas son terrestres y crecen en lugares húmedos favorecidos por la presencia de musgos y helechos. c Las plantas y las algas establecen relaciones simbióticas con otros organismos. d Al igual que las plantas las algas verdes poseen clorofila a y b. e Almacenan almidón en el interior de los plastidios como reserva de alimento. Existen similitudes bioquímicas y estructurales únicas entre las algas verdes de la clase Charophyceae y las plantas por ejemplo:  Las paredes celulares están compuestas principalmente de celulosa.  Los husos mitóticos permanecen durante la citocinesis que se produce a través de un fragmoplasto.  El pigmento fitocromo está presente.  Los cloroplastos contienen clorofila a y b así como carotenoides.  Los tilacoides están almacenados en sáculos.  Las algas verdes dieron origen a los briófitos.

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93 2. Las principales diferencias entre los briófitos y las plantas vasculares son: a Los briófitos son plantas no vasculares eso quiere decir que carecen de un sistema de transporte extensivo con xilema y floema. b No vamos a encontrar briófitos de gran tamaño lo que si ocurre con las plantas vasculares. Además al no tener el sistema vascular se limita también su distribución en la tierra firme. c Los briófitos no poseen raíces tallos y hojas verdaderas. Estas poseen en el gametofito estructuras que le sirven de tallos y hojas. d Los briófitos en lugar de raíces cuentan con rizoides que le sirven principalmente para el anclaje. e En lugar de tener traqueidas y elementos del tubo criboso los briófitos tienen hidroides que son células que conducen agua y leptoides que conducen alimento. 3. Los briófitos son importantes económicamente porque algunos de los más comunes son miembros del género de musgos Sphagnum. Las turberas áreas grandes de esfagnos en estado de semidescomposición almacenan 400 000 millones de toneladas de carbono orgánico que puede servir como fuente de combustible. La turba produce 33 kilocalorías por gramo mucho

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94 más que la madera. En países como Irlanda obtienen el 20 de su combustible de la turba. El problema es su explotación porque puede dañar los frágiles ecosistemas llamados humedales. También el musgo blanco se comercializa en los viveros como un buen sustrato para las plantas ya que tiene la capacidad de absorber agua. 4. Las plantas vasculares terrestres surgieron a partir de las algas verdes de la clase Charophyceae hace 700 y 450 millones de años atrás se desconoce cuáles fueron los organismos que sirvieron de puente entre las algas y las plantas. Algunos datos moleculares indican que las asociaciones mutualistas entre las plantas y los hongos son antiguas. Aunque las primeras plantas no disponían de las raíces que se conocen hoy en día los hongos parecen haber estado asociados con tallos subterráneos y probablemente facilitaron la absorción de nutrientes de un suelo fangoso o rocoso. Las primeras plantas terrestres necesitaban de agua para su reproducción a fin de que el espermatozoide pudiera nadar hasta la ovocélula de modo que se encontraban restringidos a las zonas húmedas. Las plantas vasculares sin semillas fueron las dominantes durante el Período Carbonífero junto con los briófitos fueron los primeros vegetales terrestres. 5. Las primeras plantas vasculares no tenían semilla es decir plantas vasculares sin semilla. Estas últimas dependían del agua para efectuar su fecundación así el espermatozoide nadaba hasta la ovocélula.

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95 6. En la producción de espermatozoides y ovocélulas las plantas vasculares sin semillas son similares a los briófitos en tanto poseen anteridios y arquegonios pero difieren en la relación esporofito-gametofito. En las plantas vasculares sin semillas los esporofitos y los gametofitos son independientes en la madurez aunque los gametofitos suelen tener una vida corta. Por otro lado en los briófitos los gametofitos son independientes y en las plantas con semillas los esporófitos son independientes. 7. Cuadro comparativo de los cuatro filos existentes de plantas vasculares sin semillas. Filo Nombre común Cantidad de especies Tipo de hoja Tipo de espora Comentarios Psilotophyta Psilotáceas 142 Enaciones y micrófilos Homospórico Plantas vasculares más simples pruebas moleculares indican que son helechos. Lycophyta Licopodios Cerca de 1000 Micrófilos Homospórico Gametófito endospórico Sphenophyta Equisetos 15 Micrófilos Homospórico y heterospórico Tallos huecos pruebas moleculares indican que son helechos. Pteridophyta Helechos Alrededor de 11000 Megáfilos Homospórico y heterospórico Plantas sin semillas más comunes 8. En las gimnospermas y angiospermas los esporófitos son mayores fotosintéticos y dominantes. Las estructuras reproductoras especializadas del esporófito están agrupadas y proceden de

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96 hojas modificadas. El desarrollo de los gametófitos dentro de las microsporas y megásporas es endospórico y con el tiempo el megagametófito se convierte en parte de una semilla. No obstante a diferencia de las gimnospermas los óvulos de las plantas con flores se encuentran en el interior de ovarios que se convertirán en frutos. 9. El éxito de las angiospermas se debe en parte a las adaptaciones que evitan la desecación la presencia de vasos y normalmente las hojas caducas. La inclusión de las semillas en un fruto las protege de la pérdida de agua. Las flores suelen atraer a los polinizadores que facilitan la polinización cruzada. En cambio las semillas de las gimnospermas están expuestas en la superficie de ramas modificadas y las de las plantas con flores están en el ovario. Un fruto es un ovario maduro. Así el embrión en desarrollo se encuentra protegido de la desecación las enfermedades y los herbívoros. Los frutos suelen atraer a los animales que ayudan a dispersar las semillas. El esporangio es una estructura hueca derivada de una o más células que contiene esporas. Las plantas con semillas son heterospóricas y poseen dos tipos de esporas: microsporas y megásporas. Las primeras se producen en microesporangios y las segundas en megasporangios. En las angiospermas los microsporangios se localizan en la antera del

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97 estambre y los megasporangios están en el interior del ovario. En cambio en las gimnospermas los microsporangios y megasporangios se encuentran en piñas polínicas y ovulíferas separadas. 10. Algunos de los factores que facilitaron la expansión de las angiospermas son:  Semillas protegidas.  Doble fecundación que produce un embrión y endosperma.  Fecundación cruzada la cual incrementa la variabilidad genética.  Megagametófitos más pequeños que los de las gimnospermas en las cuales se invierte menos energía para producirlos y podría ser ventajoso selectivamente.  Gametófito masculino y femenino en una sola planta y una misma estructura.  Flores que atraen diversidad de polinizadores.

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98 TEMA 7. BIOTECNOLOGÍA VEGETAL 1. Un organismo transgénico es el que contiene un gen de un tipo distinto de organismo. 2. Los plásmidos son moléculas circulares de ADN bacteriana autorreplicantes están separados del cromosoma bacteriano y son más pequeños que él. 3. El arroz enriquecido con hierro se obtiene mediante la transferencia del gen que codifica la proteína ferritina responsable de los enlaces con el hierro de la soja a la planta de arroz. Las plantas que lo contienen acumulan hasta tres veces más hierro que las que carecen de él. 4. Dos métodos para la inserción de genes clonados en células vegetales son: a las pistolas de genes y b la microinyección. 5. Los ingenieros genéticos pueden producir plantas resistentes a virus introduciéndoles alelos específicos o genes completamente nuevos. Así producen en menor tiempo variedades de plantas resistentes. Los alelos o genes pueden ser de cualquier organismo distinto a la planta que presente resistencia al virus. Mediante el uso de vectores los ingenieros genéticos transfieren los genes a las plantas. Luego esos genes se les insertan a las células vegetales.

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99 6. Los humanos y otros mamíferos aniquilan los organismos invasores portadores de enfermedades mediante la producción de moléculas denominadas anticuerpos que activan el sistema inmunológico. Cuando un gen perteneciente a un organismo causante de una enfermedad se añade a un vegetal las personas que ingieren ese vegetal pueden desarrollar anticuerpos contra ella. 7. Los cultivos de plantas con el gen Bt podrían generar insectos resistentes a las toxinas Bt. Un problema podría ser la muerte de insectos inofensivos a causa de las toxinas de las plantas lo que provocaría la disminución de la diversidad de insectos benéficos en el medio.

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100 LISTA DE REFERENCIAS Nabors M. 2006. Introducción a la botánica. Madrid España: Pearson Educación S.A. Solomon E.P. Berg L.R. y Martin D.W. 2001. Biología. México D.F.: McGraw-Hill Interamericana editores S.A.

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