Lección “Estructura celular de una hoja”

Objetivo: mostrar la relación entre la estructura de una hoja y sus funciones; desarrollar el concepto de estructura celular de las plantas; continuar desarrollando las habilidades de trabajo independiente con instrumentos, la capacidad de observar, comparar, yuxtaponer y sacar conclusiones por su cuenta; Desarrollar el amor y el respeto por la naturaleza.

Equipo: tablas “Diversidad de hojas”, “Estructura celular de las hojas”; herbario – venación de las hojas, hojas simples y compuestas; plantas de interior; Preparaciones de la piel de Tradescantia y hojas de geranio.

DURANTE LAS CLASES

Cada primavera y verano, en las calles, plazas, en el patio de la escuela y en casa, durante todo el año, en los alféizares de las ventanas estamos rodeados de elegantes plantas verdes. Estamos acostumbrados a ellos. Estamos tan acostumbrados que muchas veces no notamos la diferencia entre ellos.

Anteriormente, mucha gente pensaba que todas las hojas eran iguales, pero la última lección mostró la variedad de sus sorprendentes formas y su belleza. Recordemos el material cubierto.

Las plantas se dividen en dos grupos según el número de cotiledones. ¿Cual? Así es, ¡monocotiledóneas y dicotiledóneas! Ahora mire: resulta que cada hoja sabe a qué clase pertenece su planta, y la disposición de las hojas ayuda a las hojas a aprovechar mejor la luz.

Entonces, toma el primer sobre. Contiene hojas de diferentes plantas. Dividirlos en dos grupos según el tipo de venación. ¡Bien hecho! Ahora divide las hojas del segundo sobre en dos grupos, pero a tu criterio. ¿Quién puede decir qué principio te guió a la hora de poner las cosas en orden? Así es, has dividido las hojas en complejas y simples.

Ahora mira: hay tareas sobre las mesas. Por favor complételos.

1. Una hoja es una parte... . Las hojas constan de... y... .

2. La imagen muestra hojas con diferentes tipos de venación. Etiqueta qué hoja tiene cada veta.

De la descripción externa pasamos al estudio de la estructura interna de la hoja. En una de las lecciones aprendimos que la hoja es necesaria para la planta para la nutrición aérea, pero ¿cómo funciona? Una hoja está formada por células, pero las células no son idénticas y realizan funciones diferentes. ¿Qué tela cubre la sábana? ¡Cubierta o protectora!

en la mansión verde
Las áreas no se miden,
Las habitaciones no se cuentan.
Las paredes son como vidrio
¡Todo es visible de principio a fin!
Y hay ventanas en las paredes,
Se abren solos
¡Se cierran solos!

Miremos este misterio. La torre verde es una hoja, las habitaciones son celdas. Las paredes transparentes, como el cristal, son un tejido de cobertura. Eso es lo que veremos hoy. Para hacer esto necesitas preparar el medicamento. Aprendimos cómo hacer esto correctamente cuando estudiamos la piel de la hoja.

Un estudiante prepara la piel de la parte superior de la hoja, el segundo, la parte inferior. Preparamos y montamos el microscopio. Veamos primero la piel superior. ¿Por qué es como el cristal? Porque es transparente y por tanto transmite rayos de luz.

¿Qué significa "ventanas en las paredes"? ¡Intenta encontrarlos! Para ello, es mejor examinar la piel del envés de la hoja. ¿En qué se diferencian algunas células de otras?

Las células estomáticas forman una “ventana”: son células protectoras y, a diferencia de otras células del tejido tegumentario, tienen un color verde, porque contienen cloroplastos. La brecha entre ellos se llama estomática.

¿Por qué crees que se necesitan los estomas? Para asegurar la evaporación y penetración del aire en la lámina. Y se abren y cierran para regular la penetración de aire y agua. Considere las diferencias en la estructura de la piel superior e inferior. Hay más estomas en la parte inferior. Diferentes plantas tienen hojas con diferente número de estomas.

Ahora necesitamos formalizar nuestras observaciones en forma de un informe de laboratorio. Para hacer esto, complete las siguientes tareas.

Trabajo de laboratorio “Estructura de la piel de la hoja”.

1. Encuentre células incoloras del tejido tegumentario en el portaobjetos y examínelas. ¿Describe qué forma tienen? ¿Cuál es su estructura? ¿Qué papel juegan en la vida de una hoja?

2. Encuentra los estomas. Dibuja la forma de las celdas de guardia. Obsérvese en qué se diferencian las células protectoras de las células del tejido tegumentario. Encuentre la brecha estomática entre las células de guardia.

3. Dibujar la piel en un cuaderno, etiquetar el dibujo: células principales de la piel, células protectoras, estomas, fisura estomática.

Estomas, su estructura y mecanismo de acción.

Las células epidérmicas son casi impenetrables al agua y a los gases debido a la peculiar estructura de su pared exterior. ¿Cómo se lleva a cabo el intercambio de gases entre la planta y el ambiente externo y la evaporación del agua, procesos necesarios para el funcionamiento normal de la planta? Entre las células de la epidermis existen formaciones características llamadas estomas.

Los estomas son una abertura en forma de hendidura, rodeada a ambos lados por dos células protectoras, en su mayoría en forma de media luna.

Los estomas son poros de la epidermis a través de los cuales se produce el intercambio de gases. Se encuentran principalmente en las hojas, pero también en el tallo. Cada estoma está rodeado a ambos lados por células protectoras que, a diferencia de otras células epidérmicas, contienen cloroplastos. Las células protectoras controlan el tamaño de la abertura del estoma cambiando su turgencia.

Estas células son vivas y contienen granos de clorofila y granos de almidón, que están ausentes en otras células de la epidermis. Especialmente hay muchos estomas en la hoja. La sección transversal muestra que directamente debajo de los estomas dentro del tejido de la hoja hay una cavidad llamada cavidad respiratoria. Dentro del espacio, las celdas de guardia están más juntas en la parte media de las celdas, y arriba y abajo están más separadas, formando espacios llamados patios delantero y trasero.

Las células de guarda son capaces de aumentar y contraerse de tamaño, por lo que la fisura estomática a veces se abre de par en par, a veces se estrecha o incluso se cierra por completo.

Por tanto, las células de guarda son el aparato que regula el proceso de apertura y cierre de los estomas.

¿Cómo se lleva a cabo este proceso?

Las paredes de las células protectoras que dan a la brecha son mucho más gruesas que las paredes que dan a las células epidérmicas vecinas. Cuando la planta está iluminada y tiene exceso de humedad, el almidón se acumula en los granos de clorofila de las células protectoras, parte del cual se convierte en azúcar. El azúcar disuelto en la savia celular atrae agua de las células epidérmicas vecinas, como resultado de lo cual aumenta la turgencia en las células protectoras. Una fuerte presión provoca la protrusión de las paredes de las células adyacentes a las epidérmicas y, por el contrario, las paredes muy engrosadas se enderezan. Como resultado, la fisura estomática se abre y aumentan el intercambio de gases y la evaporación del agua. En la oscuridad o con falta de humedad, la presión de turgencia disminuye, las células de guarda vuelven a su posición anterior y las paredes engrosadas se cierran. Se cierra la hendidura estomática.

Los estomas se encuentran en todos los órganos terrestres jóvenes y no lignificados de la planta. Especialmente hay muchos de ellos en las hojas, y aquí se ubican principalmente en la superficie inferior. Si la hoja se coloca verticalmente, se desarrollan estomas en ambos lados. En las hojas de algunas plantas acuáticas que flotan en la superficie del agua (por ejemplo, nenúfares, cápsulas de huevos), los estomas se encuentran solo en la parte superior de la hoja.

Número de estomas por 1 metro cuadrado. Los mm de superficie foliar son en promedio 300, pero a veces llegan a 600 o más. La espadaña (Typha) tiene más de 1300 estomas por metro cuadrado. mm. Las hojas sumergidas en agua no tienen estomas. Los estomas suelen estar ubicados uniformemente en toda la superficie de la piel, pero en algunas plantas se agrupan. En las plantas monocotiledóneas, así como en las agujas de muchas coníferas, están dispuestas en filas longitudinales. En las plantas de regiones áridas, los estomas suelen estar sumergidos en el tejido de la hoja. El desarrollo de los estomas suele ocurrir de la siguiente manera. En las células individuales de la epidermis, se forman paredes arqueadas que dividen la célula en varias más pequeñas, de modo que la central se convierte en el antepasado de los estomas. Esta célula está dividida por un tabique longitudinal (a lo largo del eje de la célula). Luego, este tabique se divide y se forma una brecha. Las células que lo limitan se convierten en células protectoras de los estomas. Algunos musgos hepáticos tienen estomas peculiares, desprovistos de células protectoras.

En la Fig. muestra la apariencia de los estomas y las células protectoras en una micrografía obtenida con un microscopio electrónico de barrido.

Aquí se puede ver que las paredes celulares de las células de guarda tienen un grosor heterogéneo: la pared que está más cerca de la abertura de los estomas es claramente más gruesa que la pared opuesta. Además, las microfibrillas de celulosa que forman la pared celular están dispuestas de tal manera que la pared que da al agujero es menos elástica, y algunas fibras forman una especie de aros alrededor de las células protectoras, similares a las salchichas. A medida que la célula absorbe agua y se vuelve turgente, estos aros evitan que se expanda más, permitiéndole solo estirarse en longitud. Dado que las células de guarda están conectadas en sus extremos y las paredes más delgadas alejadas de la fisura estomática se estiran más fácilmente, las células adquieren una forma semicircular. Por lo tanto, aparece un agujero entre las celdas de guardia. (El mismo efecto conseguiremos si inflamos un globo con forma de salchicha y con cinta adhesiva pegada por uno de sus lados).

Por el contrario, cuando el agua sale de las células protectoras, el poro se cierra. Aún no está claro cómo se produce el cambio en la turgencia celular.

Una de las hipótesis tradicionales, la hipótesis del "azúcar-almidón", sugiere que durante el día aumenta la concentración de azúcar en las células protectoras y, como resultado, aumenta la presión osmótica en las células y el flujo de agua hacia ellas. Sin embargo, nadie ha podido demostrar todavía que se acumule suficiente azúcar en las células protectoras como para provocar los cambios observados en la presión osmótica. Recientemente se ha descubierto que durante el día, a la luz, los iones de potasio y los aniones que los acompañan se acumulan en las células protectoras; Esta acumulación de iones es suficiente para provocar los cambios observados. En la oscuridad, los iones de potasio (K+) abandonan las células protectoras y pasan a las células epidérmicas adyacentes. Aún no está claro qué anión equilibra la carga positiva del ion potasio. Algunas (pero no todas) de las plantas estudiadas mostraron la acumulación de grandes cantidades de aniones de ácidos orgánicos como el malato. Al mismo tiempo, los granos de almidón, que aparecen en la oscuridad en los cloroplastos de las células protectoras, disminuyen de tamaño. Esto sugiere que el almidón se convierte en malato con la luz.

Algunas plantas, como Allium cepa (cebolla), no tienen almidón en sus células protectoras. Por lo tanto, cuando los estomas están abiertos, el malato no se acumula y aparentemente los cationes se absorben junto con aniones inorgánicos como el cloruro (Cl-).

Algunas preguntas siguen sin resolverse. Por ejemplo, ¿por qué se necesita luz para abrir los estomas? ¿Qué papel juegan los cloroplastos además de almacenar almidón? ¿El malato vuelve a convertirse en almidón en la oscuridad? En 1979, se demostró que los cloroplastos de las células protectoras de Vicia faba (haba) carecen de enzimas del ciclo de Calvin y que el sistema tilacoide está poco desarrollado, aunque hay clorofila presente. Como resultado, la vía C3 habitual de la fotosíntesis no funciona y no se forma almidón. Esto podría ayudar a explicar por qué el almidón no se forma durante el día, como en las células fotosintéticas ordinarias, sino durante la noche. Otro hecho interesante es la ausencia de plasmodesmos en las células de guardia, es decir. aislamiento comparativo de estas células de otras células de la epidermis.

Los estomas, que pertenecen al sistema de tejido epidérmico, son de particular importancia en la vida de una planta. La estructura de los estomas es tan singular y su importancia es tan grande que deberían considerarse por separado.

La importancia fisiológica del tejido epidérmico es dual y en gran medida contradictoria. Por un lado, la epidermis está estructuralmente adaptada para proteger a la planta de la desecación, lo que se ve facilitado por el cierre hermético de las células epidérmicas, la formación de una cutícula y pelos que la cubren relativamente largos. Pero, por otro lado, la epidermis debe atravesar masas de vapor de agua y diversos gases que corren en direcciones opuestas. En algunas circunstancias, el intercambio de gas y vapor puede ser muy intenso. En un organismo vegetal, esta contradicción se resuelve con éxito con la ayuda de los estomas. Los estomas constan de dos células epidérmicas peculiarmente modificadas conectadas entre sí por extremos opuestos (a lo largo de su longitud) y llamadas celdas de guardia. El espacio intercelular entre ellos se llama fisura estomática.

Las células protectoras se llaman así porque, a través de cambios periódicos activos en la turgencia, cambian su forma de tal manera que la fisura estomática se abre o se cierra. Las dos características siguientes son de gran importancia para estos movimientos estomáticos. En primer lugar, las células de guarda, a diferencia de otras células de la epidermis, contienen cloroplastos, en los que se produce la fotosíntesis con la luz y se forma azúcar. La acumulación de azúcar como sustancia osmóticamente activa provoca un cambio en la presión de turgencia de las células protectoras en comparación con otras células de la epidermis. En segundo lugar, las membranas de las células de guarda se espesan de manera desigual, por lo que un cambio en la presión de turgencia provoca un cambio desigual en el volumen de estas células y, en consecuencia, un cambio en su forma. El cambio en la forma de las células protectoras provoca un cambio en el ancho de la fisura estomática. Ilustremos esto con el siguiente ejemplo. La figura muestra uno de los tipos de estomas de plantas dicotiledóneas. La parte más externa de los estomas está formada por proyecciones membranosas formadas por la cutícula, a veces insignificantes y otras bastante significativas. Limitan un pequeño espacio desde la superficie exterior, cuyo borde inferior es el propio espacio estomático, llamado estomas del patio delantero. Detrás de la hendidura estomática, en el interior, existe otro pequeño espacio, delimitado por pequeños salientes internos de las paredes laterales de las células de guarda, llamado estomas del patio. El patio se abre directamente a un gran espacio intercelular llamado cavidad de aire.

A la luz, se forma azúcar en las células protectoras, extrae agua de las células vecinas, aumenta la turgencia de las células protectoras y las partes delgadas de su membrana se estiran más que las gruesas. Por lo tanto, las proyecciones convexas que sobresalen hacia la hendidura estomática se vuelven planas y los estomas se abren. Si el azúcar, por ejemplo, por la noche se convierte en almidón, entonces la turgencia en las células protectoras disminuye, lo que provoca el debilitamiento de las secciones delgadas de la cáscara, sobresalen unas hacia otras y los estomas se cierran. En diferentes plantas, el mecanismo para cerrar y abrir la brecha estomática puede ser diferente. Por ejemplo, en pastos y juncos, las células de guarda tienen los extremos ensanchados y se estrechan en la parte media. Las membranas en las partes medias de las células están engrosadas, mientras que sus extremos expandidos retienen finas membranas de celulosa. Un aumento de la turgencia provoca hinchazón de los extremos de las células y, como resultado, las partes medianas rectas se alejan unas de otras. Esto conduce a la apertura de los estomas.

Las características en el mecanismo de funcionamiento del aparato estomático se crean tanto por la forma y estructura de las células protectoras como por la participación en ellas de las células epidérmicas adyacentes a los estomas. Si las células inmediatamente adyacentes a los estomas difieren en apariencia de otras células de la epidermis, se denominan células acompañantes de los estomas.

Muy a menudo, las células acompañantes y posteriores tienen un origen común.

Las células protectoras de los estomas se elevan ligeramente por encima de la superficie de la epidermis o, por el contrario, se hunden en fosas más o menos profundas. Dependiendo de la posición de las células protectoras en relación con el nivel general de la superficie de la epidermis, el mecanismo mismo para ajustar el ancho de la fisura estomática cambia algo. A veces, las células protectoras del estoma se lignifican y luego la regulación de la apertura de la fisura estomática está determinada por la actividad de las células epidérmicas vecinas. Al expandirse y encogerse, es decir, cambiar de volumen, arrastran a las células de guardia adyacentes. Sin embargo, a menudo los estomas con células protectoras lignificadas no se cierran en absoluto. En tales casos, la regulación de la intensidad del intercambio de gases y vapores se realiza de forma diferente (mediante el llamado secado inicial). En los estomas con células protectoras lignificadas, la cutícula a menudo cubre con una capa bastante gruesa no solo toda la hendidura del estoma, sino que incluso se extiende hasta la cavidad de aire, recubriendo su fondo.

La mayoría de las plantas tienen estomas en ambos lados de la hoja o solo en el envés. Pero también hay plantas en las que los estomas se forman sólo en la parte superior de la hoja (en hojas que flotan en la superficie del agua). Como regla general, hay más estomas en las hojas que en los tallos verdes.

La cantidad de estomas en las hojas de diferentes plantas varía mucho. Por ejemplo, el número de estomas en el envés de una hoja de bromo sin aristas es en promedio de 30 por 1 mm 2 , en el girasol que crece en las mismas condiciones es de aproximadamente 250. Algunas plantas tienen hasta 1300 estomas por 1 mm 2 .

En ejemplares de una misma especie vegetal, la densidad y el tamaño de los estomas dependen en gran medida de las condiciones ambientales. Por ejemplo, en las hojas de un girasol cultivado a plena luz, había un promedio de 220 estomas por 1 mm 2 de superficie foliar, y en un ejemplar cultivado junto al primero, pero con un ligero sombreado, había alrededor de 140. En una planta cultivada a plena luz, la densidad de los estomas aumenta desde las hojas inferiores hasta las superiores.

El número y tamaño de los estomas dependen en gran medida no sólo de las condiciones de crecimiento de la planta, sino también de las relaciones internas de los procesos vitales de la propia planta. Estos valores (coeficientes) son los reactivos más sensibles para cada combinación de factores que determinan el crecimiento de una planta. Por tanto, determinar la densidad y el tamaño de los estomas de las hojas de plantas cultivadas en diferentes condiciones da una idea de la naturaleza de la relación de cada planta con su entorno. Todos los métodos para determinar el tamaño y el número de elementos anatómicos en un órgano en particular pertenecen a la categoría de métodos anatómicos cuantitativos, que en ocasiones se utilizan en estudios ambientales, así como para caracterizar variedades de plantas cultivadas, ya que cada variedad de cualquier planta cultivada es caracterizado por ciertos límites de tamaño y número de elementos anatómicos por unidad de área. Los métodos de anatomía cuantitativa se pueden utilizar con gran beneficio tanto en el cultivo de plantas como en la ecología.

Junto con los estomas destinados al intercambio de gases y vapores, también hay estomas a través de los cuales se libera agua no en forma de vapor, sino en estado de gota líquida. A veces, estos estomas son bastante similares a los normales, sólo un poco más grandes y sus células protectoras carecen de movilidad. Muy a menudo, en tales estomas en un estado completamente maduro, las células protectoras están ausentes y solo queda un agujero por el que sale el agua. Los estomas que secretan gotas de agua líquida se llaman agua, y todas las formaciones involucradas en la liberación de gotas de agua líquida - hidatodos.

La estructura de los hidatodos es variada. Algunos hidatodos tienen parénquima debajo del orificio que elimina el agua, que participa en la transferencia de agua desde el sistema de conducción de agua y en su liberación del órgano; en otros hidatodos, el sistema de conducción de agua se acerca directamente a la salida. Los hidatodos se forman especialmente a menudo en las primeras hojas de plántulas de varias plantas. Así, en climas húmedos y cálidos, las hojas tiernas de los cereales, los guisantes y muchas hierbas de las praderas liberan agua gota a gota. Este fenómeno se puede observar en la primera mitad del verano, temprano en la mañana de cada buen día.

Los hidatodos mejor definidos se encuentran a lo largo de los bordes de las hojas. A menudo, cada uno de los dentículos que cierran los bordes de las hojas lleva uno o más hidatodos.

Hay tres tipos de reacciones del aparato estomático a las condiciones ambientales:

1. Reacción hidropasiva- este es el cierre de las fisuras estomáticas, causado por el hecho de que las células del parénquima circundante se llenan de agua y comprimen mecánicamente las células protectoras. Como resultado de la compresión, los estomas no pueden abrirse y no se forma una fisura estomática. Los movimientos hidropasivos suelen observarse después de un riego abundante y pueden provocar una inhibición del proceso de fotosíntesis.

2. Reacción hidroactiva La apertura y el cierre son movimientos causados ​​por cambios en el contenido de agua de las células protectoras de los estomas. El mecanismo de estos movimientos se analiza anteriormente.

3. Reacción fotoactiva. Los movimientos fotoactivos se manifiestan en la apertura de los estomas en la luz y el cierre en la oscuridad. De particular importancia son los rayos rojos y azules, que son más efectivos en el proceso de fotosíntesis. Esto es de gran importancia adaptativa, porque debido a la apertura de los estomas a la luz, el CO 2, necesario para la fotosíntesis, se difunde hacia los cloroplastos.

El mecanismo de los movimientos fotoactivos de los estomas no está del todo claro. La luz tiene un efecto indirecto a través de un cambio en la concentración de CO 2 en las células protectoras de los estomas. Si la concentración de CO 2 en los espacios intercelulares cae por debajo de un determinado valor (este valor depende del tipo de planta), los estomas se abren. Cuando aumenta la concentración de CO 2, los estomas se cierran. Las células protectoras de los estomas siempre contienen cloroplastos y se produce la fotosíntesis. En la luz, el CO 2 se asimila durante la fotosíntesis y su contenido disminuye. Según la hipótesis del fisiólogo canadiense W. Scarce, el CO 2 influye en el grado de apertura de los estomas mediante un cambio del pH en las células de guarda. Una disminución del contenido de CO 2 provoca un aumento del valor del pH (un cambio hacia el lado alcalino). Por el contrario, la oscuridad provoca un aumento del contenido de CO 2 (debido a que el CO 2 se libera durante la respiración y no se utiliza en el proceso de fotosíntesis) y una disminución del valor del pH (un cambio hacia el lado ácido). Cambiar el valor del pH conduce a un cambio en la actividad de los sistemas enzimáticos. En particular, un cambio del pH hacia el lado alcalino aumenta la actividad de las enzimas involucradas en la descomposición del almidón, mientras que un cambio hacia el lado ácido aumenta la actividad de las enzimas involucradas en la síntesis del almidón. La descomposición del almidón en azúcares provoca un aumento en la concentración de sustancias disueltas y, por tanto, el potencial osmótico y, como consecuencia, el potencial hídrico se vuelven más negativos. Las células de guardia comienzan a recibir agua intensamente de las células del parénquima circundante. Los estomas se abren. Se producen cambios opuestos cuando los procesos se desplazan hacia la síntesis de almidón. Sin embargo, esta no es la única explicación. Se ha demostrado que las células protectoras de los estomas contienen significativamente más potasio en la luz que en la oscuridad. Se ha establecido que la cantidad de potasio en las células protectoras cuando los estomas se abren aumenta de 4 a 20 veces, mientras que este indicador en las células acompañantes disminuye. Parece haber una redistribución del potasio. Cuando se abren los estomas, surge un gradiente significativo de potencial de membrana entre la guardia y las células acompañantes (I.I. Gunar, L.A. Panichkin). La adición de ATP a la epidermis que flota en la solución KS1 aumenta la tasa de apertura de los estomas a la luz. También se ha demostrado un aumento del contenido de ATP en las células protectoras de los estomas durante su apertura (S.A. Kubichik). Se puede suponer que el ATP, formado durante la fosforilación fotosintética en las células de guardia, se utiliza para mejorar el suministro de potasio. Esto se debe a la actividad de la H+-ATPasa. La activación de la bomba de H+ promueve la liberación de H+ de las células protectoras. Esto da como resultado el transporte a lo largo del gradiente eléctrico de K+ hacia el citoplasma y luego hacia la vacuola. El mayor suministro de K +, a su vez, promueve el transporte de C1 - a lo largo del gradiente electroquímico. La concentración osmótica aumenta. En otros casos, la ingesta de K + no se equilibra con C1 -, sino con sales de ácido málico (malatos), que se forman en la célula en respuesta a una disminución del pH como resultado de la liberación de H +. La acumulación de sustancias osmóticamente activas en la vacuola (K +, C1 -, malatos) reduce el potencial osmótico y luego hídrico de las células protectoras de los estomas. El agua entra en la vacuola y los estomas se abren. En la oscuridad se transporta K+ desde una determinada cantidad (este valor depende de la especie de planta), los estomas se abren. Cuando aumenta la concentración de CO 2, los estomas se cierran. Las células protectoras de los estomas siempre contienen cloroplastos y se produce la fotosíntesis. En la luz, el CO 2 se asimila durante la fotosíntesis y su contenido disminuye. Según la hipótesis del fisiólogo canadiense W. Scarce, el CO 2 influye en el grado de apertura de los estomas mediante un cambio del pH en las células de guarda. Una disminución del contenido de CO 2 provoca un aumento del valor del pH (un cambio hacia el lado alcalino). Por el contrario, la oscuridad provoca un aumento del contenido de CO 2 (debido a que el CO 2 se libera durante la respiración y no se utiliza en el proceso de fotosíntesis) y una disminución del valor del pH (un cambio hacia el lado ácido). Cambiar el valor del pH conduce a un cambio en la actividad de los sistemas enzimáticos. En particular, un cambio del pH hacia el lado alcalino aumenta la actividad de las enzimas involucradas en la descomposición del almidón, mientras que un cambio hacia el lado ácido aumenta la actividad de las enzimas involucradas en la síntesis del almidón. La descomposición del almidón en azúcares provoca un aumento en la concentración de sustancias disueltas y, por tanto, el potencial osmótico y, como consecuencia, el potencial hídrico se vuelven más negativos. Las células de guardia comienzan a recibir agua intensamente de las células del parénquima circundante. Los estomas se abren. Se producen cambios opuestos cuando los procesos se desplazan hacia la síntesis de almidón. Sin embargo, esta no es la única explicación. Se ha demostrado que las células protectoras de los estomas contienen significativamente más potasio en la luz que en la oscuridad. Se ha establecido que la cantidad de potasio en las células protectoras cuando los estomas se abren aumenta de 4 a 20 veces, mientras que este indicador en las células acompañantes disminuye. Parece haber una redistribución del potasio. Cuando los estomas se abren, surge un gradiente significativo de potencial de membrana entre la guardia y las células acompañantes (I.I. Gunar, L.A. Panichkin). La adición de ATP a la epidermis que flota en la solución KS1 aumenta la tasa de apertura de los estomas a la luz. También se ha demostrado un aumento del contenido de ATP en las células protectoras de los estomas durante su apertura (S.A. Kubichik). Se puede suponer que el ATP, formado durante la fosforilación fotosintética en las células de guardia, se utiliza para mejorar el suministro de potasio. Esto se debe a la actividad de la H+-ATPasa. La activación de la bomba de H+ promueve la liberación de H+ de las células protectoras. Esto da como resultado el transporte a lo largo del gradiente eléctrico de K+ hacia el citoplasma y luego hacia la vacuola. El mayor suministro de K +, a su vez, promueve el transporte de C1 - a lo largo del gradiente electroquímico. La concentración osmótica aumenta. En otros casos, la ingesta de K + no se equilibra con C1 -, sino con sales de ácido málico (malatos), que se forman en la célula en respuesta a una disminución del pH como resultado de la liberación de H +. La acumulación de sustancias osmóticamente activas en la vacuola (K +, C1 -, malatos) reduce el potencial osmótico y luego hídrico de las células protectoras de los estomas. El agua entra en la vacuola y los estomas se abren. En la oscuridad, el K+ se transporta desde las células protectoras a las células circundantes y los estomas se cierran. Estos procesos se presentan en forma de diagrama:

Los movimientos estomáticos están regulados por hormonas vegetales (fitohormonas). Se impide la apertura de los estomas y se estimula el cierre mediante la fitohormona ácido abscísico (ABA). Es interesante a este respecto que el ABA inhibe la síntesis de enzimas implicadas en la degradación del almidón. Existe evidencia de que bajo la influencia del ácido abscísico, el contenido de ATP disminuye. Al mismo tiempo, ABA reduce la ingesta de K +, posiblemente debido a una disminución en la producción de iones H + (inhibición de la bomba de H +). Se analiza el papel de otras fitohormonas (citoquininas) en la regulación de la apertura estomática al mejorar el transporte de K+ hacia las células protectoras estomáticas y activar la H+-ATPasa.

El movimiento de las células estomáticas resultó depender de la temperatura. Un estudio de varias plantas demostró que a temperaturas inferiores a 0°C los estomas no se abren. Un aumento de temperatura superior a 30°C provoca el cierre de los estomas. Esto puede deberse a un aumento en la concentración de CO 2 como resultado de un aumento en la intensidad de la respiración. Al mismo tiempo, hay observaciones de que en diferentes variedades de trigo la reacción de los estomas a la temperatura elevada es diferente. La exposición prolongada a altas temperaturas daña los estomas, en algunos casos hasta el punto de que pierden la capacidad de abrirse y cerrarse.

Las observaciones del grado de apertura de los estomas son de gran importancia en la práctica fisiológica y agronómica. Ayudan a determinar la necesidad de suministro de agua a la planta. El cierre de los estomas ya indica cambios desfavorables en el metabolismo del agua y, como consecuencia, dificultades para alimentar a las plantas con dióxido de carbono.

Pregunta 1. ¿De qué órgano hablaremos? Estamos hablando de hojas.

Sugiera la pregunta principal de la lección. Compara tu versión con la del autor (p. 141).¿Qué órgano vegetal puede evaporar agua y absorber luz?

Pregunta 2. ¿Cómo absorben las algas oxígeno, agua y minerales? (5to grado)

Las algas absorben oxígeno, agua y minerales en toda la superficie del talo.

¿Cómo utilizan las plantas la luz? (5to grado)

Normalmente, una planta utiliza la luz solar para procesar el dióxido de carbono necesario para su vida. Gracias a la clorofila, la sustancia que da color verde a las hojas, estas son capaces de convertir la energía luminosa en energía química. La energía química nos permite obtener dióxido de carbono y agua del aire, a partir de los cuales se sintetizan los carbohidratos. Este proceso es llamado fotosíntesis. Al mismo tiempo, las plantas liberan oxígeno. Los carbohidratos se combinan entre sí para formar otra sustancia que se acumula en las raíces, y así se forman las sustancias necesarias para la vida y desarrollo de la planta.

¿Qué son los estomas? (5to grado)

Los estomas son aberturas en forma de hendiduras en la piel de una hoja, rodeadas por dos células protectoras. Sirven para el intercambio de gases y la transpiración.

¿Qué hojas de plantas cosecha la gente para uso futuro y por qué?

Se recolectan hojas de plantas medicinales (por ejemplo, plátano, fireweed, madrastra, etc.) para la posterior preparación de té y decocciones. Las hojas de grosella también se preparan para el té y la menta para el té y para cocinar. Muchas especias secas también se elaboran a partir de las hojas.

¿Qué gas liberan las células durante la respiración? (5to grado)

Cuando respiras, se absorbe oxígeno y se libera dióxido de carbono.

Pregunta 3. Explique, utilizando texto e imágenes, cómo se relaciona la estructura de una hoja con las funciones que realiza.

Las células de las hojas ricas en cloroplastos se denominan tejido foliar principal y realizan la función principal de las hojas: la fotosíntesis. La capa superior del tejido principal consta de células muy apretadas entre sí en forma de columnas; esta capa se llama parénquima columnar.

La capa inferior consta de células dispuestas de forma laxa con grandes espacios entre ellas; se llama parénquima esponjoso.

Los gases pasan libremente entre las células del tejido subyacente. El suministro de dióxido de carbono se repone tanto desde la atmósfera como desde las células.

Para el intercambio de gases y la transpiración, la hoja tiene estomas.

Pregunta 4. Considere la estructura de la hoja en la Figura 11.1.

Una hoja consta de un limbo, un pecíolo (puede no estar presente en todas las hojas, en cuyo caso dicha hoja se llama sésil), estípulas y la base del limbo.

Pregunta 5. Existe una contradicción: las células fotosintéticas de la hoja deben compactarse más, pero no se puede impedir el movimiento de los gases. Considere la figura 11.2 y explique cómo la estructura de la hoja elimina esta contradicción.

En el parénquima foliar existen cavidades de aire que solucionan este problema. Estas cavidades están conectadas con el medio externo a través de estomas y lentejas. Los tallos y raíces de plantas acuáticas, pantanosas y otras que viven en condiciones de falta de aire y, como consecuencia, de difícil intercambio de gases, son ricos en cavidades portadoras de aire.

Conclusión: las hojas realizan la fotosíntesis, evaporan el agua, absorben dióxido de carbono y liberan oxígeno, protegen los riñones y almacenan nutrientes.

Pregunta 6: ¿Cuáles son las funciones de una hoja de trabajo?

Las hojas evaporan agua, absorben dióxido de carbono y liberan oxígeno a través de la fotosíntesis, protegen los cogollos y almacenan nutrientes.

Pregunta 7. ¿Qué sucede con el oxígeno y el dióxido de carbono en una hoja?

El dióxido de carbono + agua absorbidos de la atmósfera (ya en las hojas) se convierten en sustancias orgánicas y oxígeno en las hojas bajo la influencia de la luz solar. Este último es liberado por la planta a la atmósfera.

Pregunta 8. ¿Qué pasa en una hoja con agua?

Parte del agua que entra en las hojas se evapora y otra parte se utiliza en el proceso de fotosíntesis.

Pregunta 9. ¿De qué tejidos está hecha la sábana?

La hoja está cubierta con tejido tegumentario: la epidermis. Las células foliares ricas en cloroplastos se denominan tejido foliar principal. La capa superior del tejido principal consta de células muy apretadas entre sí en forma de columnas; esta capa se llama parénquima columnar. La capa inferior consta de células dispuestas de forma laxa con grandes espacios entre ellas; se llama parénquima esponjoso.

Los gases pasan libremente entre las células del tejido principal debido al parénquima que contiene aire. Para el intercambio de gases y la transpiración, la hoja tiene estomas.

El espesor del tejido foliar principal está atravesado por tejidos conductores: haces de vasos formados por xilema y floema. Los haces de vasos están reforzados por células de tejido de soporte largas y de paredes gruesas, que le dan a la lámina rigidez adicional.

Pregunta 10. ¿Cuáles son las funciones de las venas de las hojas?

Las venas son rutas de transporte en dos direcciones. Junto con las fibras mecánicas, las nervaduras forman la estructura rígida de la hoja.

Pregunta 11. ¿Cuál es el peligro de sobrecalentamiento e hipotermia de una sábana?

Si la temperatura es demasiado alta, como si la temperatura es demasiado baja, la fotosíntesis se detiene. No se produce materia orgánica ni oxígeno.

Pregunta 12. ¿Cómo se separa una hoja de una rama?

Los nutrientes salen de las hojas y se depositan en las raíces o brotes como reservas. En el punto donde la hoja se une al tallo, las células mueren (se forma una cicatriz) y el puente entre la hoja y el tallo se vuelve quebradizo y puede ser destruido por una brisa débil.

Pregunta 13. ¿Qué causa la variedad de formas de hojas en plantas de diferentes especies?

La evaporación depende de la forma de la hoja. Las plantas de climas cálidos y secos tienen hojas más pequeñas, a veces en forma de agujas y zarcillos. Esto reduce la superficie de la que se evapora el agua. Una forma de reducir la evaporación de las hojas grandes es hacer que crezca pelusa o cubrirse con una cutícula gruesa o una capa cerosa.

Pregunta 14. ¿Por qué pueden variar la forma y el tamaño de las hojas de una misma planta?

Dependiendo del entorno donde se encuentren estas hojas. Por ejemplo, en punta de flecha, las hojas que están en el agua son diferentes a las hojas que salen a la superficie del agua. Si se trata de una planta terrestre, depende de la iluminación de la planta por el sol, el grado de proximidad de la hoja a la raíz y el momento de la floración de la hoja.

Pregunta 15. Mi investigación biológica.

Un retrato verbal de una hoja puede reemplazar su imagen.

Los botánicos se han puesto de acuerdo sobre cómo llamar a las hojas de tal o cual forma. Por lo tanto, pueden reconocer una hoja a partir de un retrato verbal sin mirar un atlas botánico. Sin embargo, es útil para los principiantes utilizar sus imágenes. A nosotros. 56 muestra diagramas que muestran diferentes formas de láminas foliares, cimas y bases de láminas foliares y hojas complejas (Fig. 11.7-11.11). Usando estos diagramas, cree retratos verbales de hojas de plantas de un herbario, atlas botánico o libro de texto.

Por ejemplo, las hojas zonales del geranio son pecioladas largas, débilmente lobuladas, redondeadas, en forma de riñón, de color verde claro y pubescentes. El borde del limbo está entero. Los ápices de la lámina de la hoja son redondeados, la base de la hoja tiene forma de corazón.

Laureles nobles. En el lenguaje común, la hoja se llama laurel. Las hojas son alternas, de peciolos cortos, de bordes enteros, glabras, simples, de 6-20 cm de largo y 2-4 cm de ancho, con un peculiar olor especiado; La lámina de la hoja es oblonga, lanceolada o elíptica, estrechada hacia la base, de color verde oscuro en la parte superior y más clara en el envés.

Arce de Noruega. La forma de la hoja es sencilla, completamente dividida. Las hojas tienen nervaduras claras y pronunciadas, tienen 5 lóbulos que terminan en lóbulos puntiagudos, los 3 lóbulos frontales son idénticos, los 2 inferiores son un poco más pequeños. Hay ranuras redondeadas entre las palas. Los ápices de la lámina de la hoja están retraídos, la base de la hoja tiene forma de corazón. El borde del limbo está entero. Las hojas son de color verde oscuro arriba, verde claro abajo y se sostienen en pecíolos largos.

Acacia blanca. La hoja tiene un complejo pinnado impar, que consta de folíolos sólidos, de forma ovalada o elipse, en la base de cada hoja hay estípulas modificadas en espinas;

Abedul. Las hojas de abedul son alternas, enteras, dentadas en los bordes, ovado-rómbicas o triangular-ovadas, de base ancha en forma de cuña o casi truncadas, lisas. La venación de la lámina de la hoja es pinnada-neural perfecta (pinnada-marginal): las venas laterales terminan en dientes.

Escaramujo. La disposición de las hojas es alterna (espiral); la venación es pinnada. Sus hojas son compuestas, imparipinnadas (el ápice de la hoja termina en un folíolo), con un par de estípulas. Hay de cinco a siete folíolos, son elípticos, los bordes son dentados, el ápice tiene forma de cuña y el fondo es grisáceo.