Reino Plantae

El reino Plantae agrupa organismos eucariotas, pluricelulares, autótrofos fotosintetizadores, con pared celular de celulosa y cloroplastos. Almacenan almidón como principal reserva energética. Se reproducen tanto asexualmente (por esporas o de forma vegetativa) como sexualmente (por gametos). Presentan alternancia de generaciones: una fase diploide llamada esporofito y una fase haploide llamada gametofito.

Dentro de este reino se estudian desde las algas, que tienen cuerpo no diferenciado en órganos (talo), hasta las plantas superiores con raíz, tallo y hoja. Una clasificación tradicional muy usada en el curso los divide en dos grandes grupos:

• Criptógamas: plantas sin semillas. Incluyen algas, briofitas y pteridofitas.
• Fanerógamas: plantas con semillas. Incluyen gimnospermas y angiospermas.

Aunque la taxonomía moderna ubica a muchas algas en otros reinos o grupos, en el curso preuniversitario y en las preguntas de admisión se mantiene la concepción clásica que las incluye dentro del reino Plantae como plantas acuáticas primitivas. Conviene tenerlo presente para responder con el criterio del curso.

1. Plantas sin semillas

1.1. Algas

Las algas son las plantas más primitivas. Su cuerpo no está diferenciado en raíz, tallo ni hojas; se denomina talo. Son acuáticas, carecen de tejidos conductores verdaderos y pueden ser unicelulares o pluricelulares. Todas contienen clorofila, pero muchas poseen pigmentos accesorios que les dan colores característicos y sirven para clasificarlas.

Las divisiones más relevantes son:

Las diatomeas, pertenecientes a las crisofitas, son muy importantes en el plancton. Su pared celular está impregnada de sílice, lo que les da un aspecto cristalino y ornamentado. Las rodofitas presentan ficoeritrina, un pigmento proteico rojo que enmascara la clorofila; una especie muy consumida en el Perú es el yuyo.

1.2. Briofitas: los musgos y hepáticas

Las briofitas son plantas terrestres no vasculares. No tienen verdaderos vasos conductores (xilema ni floema). Por ello, dependen de un ambiente húmedo para absorber agua y nutrientes directamente por sus superficies. Su cuerpo es pequeño y está formado por estructuras semejantes a tallitos y hojitas, pero no tienen raíz verdadera: presentan rizoides, filamentos que solo fijan la planta al sustrato.

El gametofito es la generación dominante; es la planta verde que vemos. El esporofito es dependiente del gametofito y se forma sobre él. Ejemplos comunes son los musgos y las hepáticas.

1.3. Pteridofitas: los helechos

Los helechos son las primeras plantas vasculares, es decir, poseen xilema y floema, pero aún no forman semillas. Se reproducen por esporas. Su esporofito es la generación dominante y es la planta que observamos. Presentan raíz, tallo subterráneo llamado rizoma y hojas grandes llamadas frondes. En el envés de las frondes se encuentran los soros, grupos de esporangios que producen esporas.

Cuando la espora germina, forma un gametofito pequeño llamado prótalo, que produce gametos. Tras la fecundación, el cigoto da origen a un nuevo esporofito.

2. Plantas con semillas

Las plantas con semilla aparecieron como una gran novedad evolutiva. La semilla protege al embrión dentro de una cubierta y contiene material nutritivo, lo que permite sobrevivir en condiciones adversas y dispersarse. Las fanerógamas se dividen en gimnospermas y angiospermas.

2.1. Gimnospermas

Las gimnospermas son plantas vasculares con semillas desnudas, es decir, no encerradas en un fruto. Sus óvulos están expuestos sobre las escamas de estructuras reproductoras llamadas conos o estróbilos. No presentan flores verdaderas con ovario. Sus hojas suelen ser aciculares o escamosas, como en los pinos y cipreses. Son árboles perennes, de madera útil. La polinización es principalmente por el viento.

Ejemplos: pino, ciprés, araucaria, abeto. En el Perú, los bosques de coníferas no son tan extensos como en el hemisferio norte, pero hay especies introducidas y algunas nativas de interés.

2.2. Angiospermas

Las angiospermas son las plantas más evolucionadas y diversas. Poseen flores y sus semillas están protegidas dentro de un fruto. El óvulo se encuentra dentro del ovario de la flor. Tras la fecundación, el ovario madura y se transforma en fruto, mientras que los óvulos fecundados se convierten en semillas.

Se clasifican en dos grandes grupos:

3. Alternancia de generaciones

Todos los ciclos de vida de las plantas presentan alternancia de generaciones. El esporofito diploide (2n) produce esporas haploides (n) mediante meiosis. Estas esporas germinan y dan lugar al gametofito haploide (n), que produce gametos por mitosis. La fusión de gametos origina un cigoto diploide (2n), que se desarrolla en un nuevo esporofito.

En las plantas vasculares (pteridofitas, gimnospermas y angiospermas), el esporofito es la fase dominante y visible. En las briofitas, en cambio, domina el gametofito. Este esquema general permite entender por qué las plantas no tienen un ciclo de vida como el de los animales, donde solo hay fase diploide y gametos por meiosis.

La célula vegetal comparte organelas con la célula animal, pero presenta elementos característicos.

1. Pared celular

Es una cubierta externa a la membrana plasmática formada principalmente por celulosa. Brinda soporte mecánico, mantiene la forma celular y protege contra la presión interna generada por la entrada de agua. A diferencia de la pared fúngica, que es de quitina, la pared vegetal es de celulosa.

2. Vacuola central

La vacuola es una organela grande que puede ocupar más del 80 % del volumen celular en células maduras. Está rodeada por una membrana llamada tonoplasto. Contiene agua, iones, azúcares, pigmentos y sustancias de defensa. Sus funciones son:

• Almacenar agua y solutos.
• Regular la presión osmótica y la turgencia celular.
• Mantener el soporte de tejidos herbáceos.
• Participar en el crecimiento celular por alargamiento.
• Degradar sustancias mediante enzimas.

Si una célula vegetal pierde su vacuola, queda gravemente afectada porque pierde su principal reservorio de agua y su capacidad de regular el equilibrio hídrico y la turgencia. La presión osmótica no puede mantenerse adecuadamente y la planta pierde rigidez.

3. Cloroplasto

El cloroplasto es la organela de la fotosíntesis. Está rodeado por una membrana externa y una membrana interna. En su interior contiene un sistema de sacos membranosos aplanados llamados tilacoides, que se apilan formando granas. El estroma es el líquido interno del cloroplasto, ubicado fuera de los tilacoides. En los tilacoides se encuentra la clorofila y ocurren las reacciones que dependen de la luz; en el estroma se lleva a cabo el ciclo de Calvin, donde se fija el CO₂ y se produce glucosa.

En una planta vascular adulta se distinguen tejidos especializados. Los clasificamos según su función.

1. Tejidos meristemáticos o de crecimiento

Son tejidos formados por células pequeñas, con paredes delgadas, núcleo grande y alta actividad de división celular. Permiten el crecimiento continuo de la planta. Se clasifican por su posición:

• Meristemos apicales o primarios: se ubican en los extremos de raíces y tallos, en las yemas. Producen crecimiento en longitud. En la raíz, el meristemo apical está protegido por la caliptra o cofia.
• Meristemos laterales o secundarios: llamados cambium. Aparecen en tallos y raíces leñosas y producen crecimiento en grosor. Son de dos tipos:
  • Cambium vascular: se localiza entre el xilema y el floema; produce tejidos conductores secundarios.
  • Cambium suberoso: origina la peridermis, tejido protector que reemplaza a la epidermis en plantas leñosas.

En las células meristemáticas predomina el anabolismo: construyen nuevas moléculas y estructuras celulares, lo que permite el incremento de tamaño y peso de la planta.

2. Tejidos protectores

Cubren los órganos de la planta.

• Epidermis: capa superficial de células vivas que recubre tallos, hojas y raíces jóvenes. Suele estar cubierta por una cutícula cerosa que evita la pérdida de agua. Presenta estomas en hojas para el intercambio gaseoso y tricomas o pelos.
• Peridermis: tejido protector de tallos y raíces con crecimiento secundario. Reemplaza a la epidermis. Está formada por súber o corcho. Sobre la peridermis aparecen lenticelas, estructuras porosas que permiten el intercambio de gases en tallos leñosos, ya que los estomas desaparecen al formarse el corcho.

3. Tejidos fundamentales: parénquimas

El parénquima es un tejido de relleno cuyas células están vivas y poco diferenciadas. Según su función, se distinguen varios tipos:

• Clorénquima o parénquima clorofiliano: contiene abundantes cloroplastos y realiza fotosíntesis. Se encuentra en el mesófilo de la hoja.
• Parénquima de reserva: almacena almidón, proteínas o lípidos en raíces, tallos, semillas y frutos.
• Parénquima acuífero: almacena agua en plantas de zonas secas, como cactus.
• Parénquima aerífero o aerénquima: presenta grandes espacios intercelulares llenos de aire; facilita la flotación y la oxigenación en plantas acuáticas. Es el tejido que hace flotar las hojas de nenúfares y plantas de laguna.

4. Tejidos de sostén

Brindan soporte mecánico.

• Colénquima: tejido vivo, con paredes celulósicas engrosadas de manera irregular. Da soporte flexible a órganos jóvenes en crecimiento.
• Esclerénquima: tejido de células muertas en la madurez, con paredes secundarias muy engrosadas y lignificadas. Proporciona soporte rígido. Incluye dos tipos celulares: fibras y esclereidas. Al microscopio se observa como células de paredes gruesas y lumen reducido.

5. Tejidos conductores

Forman el sistema vascular de las plantas vasculares.

• Xilema: transporta savia bruta (agua y sales minerales) desde la raíz hacia las hojas. Sus células conductoras principales son las traqueidas y los vasos leñosos. En la madurez, estas células están muertas y presentan paredes lignificadas. El transporte es unidireccional ascendente.

• Floema: transporta savia elaborada (azúcares y otros productos de la fotosíntesis) desde las hojas hacia los órganos de consumo o almacenamiento. Sus elementos conductores son los tubos cribosos, acompañados por células anexas. El transporte puede ser en distintas direcciones.

6. Tejidos de secreción

Las plantas producen sustancias como resinas, látex, néctar y aceites esenciales. Estas se acumulan en estructuras secretoras como conductos resiníferos, laticíferos o glándulas. Muchas de estas sustancias tienen funciones defensivas o de atracción de polinizadores.

1. Absorción por la raíz

El agua es absorbida principalmente por los pelos absorbentes de la raíz. Luego sigue dos vías:

• Vía apoplasto: a través de las paredes celulares y espacios intercelulares, sin entrar al citoplasma.
• Vía simplasto: a través del citoplasma y los plasmodesmos.

En la raíz existe una capa interna llamada endodermis, cuyas células presentan las bandas de Caspari, engrosamientos impermeables de suberina que bloquean el paso libre del agua por el apoplasto. Gracias a esto, el agua y los iones deben atravesar la membrana plasmática de las células endodérmicas, lo que permite a la planta controlar qué solutos ingresan al cilindro vascular. Los iones suelen incorporarse por transporte activo.

2. Potencial hídrico

El potencial hídrico ($\Psi_w$) mide la energía libre del agua y determina la dirección del movimiento. El agua se mueve desde una zona de mayor potencial hídrico hacia una de menor potencial hídrico. Se puede expresar como:

$$\Psi_w = \Psi_s + \Psi_p + \Psi_g$$

donde $\Psi_s$ es el potencial osmótico (efecto de los solutos), $\Psi_p$ es el potencial de presión y $\Psi_g$ es el potencial gravitacional.

En las plantas, la transpiración reduce el potencial hídrico en las hojas, lo que genera una fuerza que impulsa el ascenso del agua desde la raíz.

3. Teoría de cohesión-tensión

El ascenso del agua por el xilema, incluso contra la gravedad en árboles altos, se explica por la teoría de cohesión-tensión. Sus pasos son:

1. La transpiración provoca evaporación de agua en las hojas a través de los estomas.
2. Esa pérdida de agua genera una presión negativa o tensión en las hojas.
3. Las moléculas de agua en el xilema están unidas entre sí por puentes de hidrógeno (cohesión).
4. La cohesión permite que la columna de agua se mantenga continua y sea “arrastrada” hacia arriba.
5. El agua ingresa por ósmosis desde la raíz, reemplazando la que se pierde.

Así, la energía solar que impulsa la transpiración es, en última instancia, la que origina el ascenso de la savia bruta.

4. Transporte por el floema

El floema transporta la savia elaborada. El modelo más aceptado es la hipótesis de flujo de presión: los azúcares se cargan activamente en el floema de las hojas (fuente), lo que aumenta la concentración de solutos; el agua entra por ósmosis, eleva la presión y empuja la savia hacia los órganos consumidores (sumidero), donde los azúcares son retirados.

Las plantas no tienen sistema nervioso, pero regulan su crecimiento, desarrollo y respuestas al ambiente mediante fitohormonas, que son señales químicas producidas en pequeñas cantidades. A diferencia de las hormonas animales, las fitohormonas suelen actuar sobre distintos órganos y sus efectos dependen de la concentración y del tejido diana.

1. Auxinas

La principal es el ácido indolacético (AIA). Se produce en los meristemos apicales y hojas jóvenes. Funciones:

• Promueven la elongación celular.
• Controlan la dominancia apical: la yema terminal inhibe el crecimiento de yemas laterales.
• Intervienen en el fototropismo y gravitropismo.
• Favorecen la formación de raíces en esquejes.

2. Giberelinas

Se sintetizan en semillas jóvenes, ápices y frutos. Funciones:

• Producen el alargamiento de tallos.
• Estimulan la germinación al movilizar reservas de la semilla.
• Inducen la floración en muchas especies.
• Promueven el desarrollo de frutos y pueden generar frutos sin semillas.

3. Citocininas

Se producen principalmente en las raíces. Funciones:

• Estimulan la división celular (citocinesis).
• Retardan la senescencia o envejecimiento.
• Promueven el desarrollo de yemas laterales, en oposición a la auxina.
• Favorecen el crecimiento de hojas y cloroplastos.

4. Etileno

Es una fitohormona gaseosa. Funciones:

• Promueve la maduración de frutos climatéricos.
• Interviene en la abscisión o caída de hojas y frutos.
• Estimula la senescencia y la formación de flores en algunas plantas.

Los frutos climatéricos son aquellos que, una vez cosechados, pueden seguir madurando por efecto del etileno. Ejemplos: plátano, papaya, tomate, manzana. Los no climatéricos no maduran después de cosechados, como los cítricos y la uva.

5. Ácido abscísico

Es un terpenoide que actúa como inhibidor del crecimiento en condiciones de estrés. Funciones:

• Induce la dormancia de semillas y yemas.
• Promueve el cierre estomático durante la sequía.
• Interviene en la senescencia foliar y la abscisión en otoño.

En resumen, las fitohormonas no actúan aisladas: el desarrollo vegetal depende del equilibrio hormonal. Por ejemplo, la dominancia apical depende de auxinas y citocininas; la germinación, de giberelinas que antagonizan con el ácido abscísico; la maduración del fruto, del etileno.

Las plantas son esenciales para la alimentación. Cerca del 95 % de las plantas alimenticias son angiospermas. Se clasifican según su consumo:

• Cereales o gramíneas: trigo, maíz, arroz, avena, cebada.
• Leguminosas: frijol, haba, chícharo, garbanzo.
• Frutas: cítricas, azucaradas y oleaginosas.
• Hortalizas: espinaca, lechuga, cebolla, brócoli.
• Condimenticias: ají, pimienta, canela, ajo.

En el Perú, plantas como la papa, el maíz, la quinua, el yacón y la maca son ejemplos de alimentos nativos de importancia mundial.

Muchas plantas tienen propiedades medicinales. Por ejemplo, el ácido acetilsalicílico, principio activo de la aspirina, se extrae de la corteza del sauce (género Salix). El yuyo es un alga roja comestible. La tuna se usa tradicionalmente como diurético y en afecciones urinarias. La uña de gato y la sangre de grado son plantas medicinales amazónicas peruanas.

También hay plantas de uso industrial o artesanal: madera de árboles como el cedro y la caoba, fibras como el algodón, tintes, resinas y látex. La sobreexplotación y la deforestación han puesto en peligro a varias especies peruanas, por lo que el estudio de la flora también es clave para la conservación.