Apunts de Botànica i Fisiologia Vegetal

Fongs

Classificació:

1. Protozoa: Protozous.
2. Chromista: Algues brunes, diatomees, fongs mixomicets.
3. Fungi:
   • Chytridiomycota: Els més primitius.
   • Zygomycota: Viuen al sòl i als aliments.
   • Ascomycota: Representen el 75% dels fongs coneguts (paràsits, llevats, líquens, bolets comestibles).
   • Basidiomycota: Els més evolucionats (urediomicets, ustilaginomicets, basidiomicets). Presenten miceli format per hifes ben desenvolupades; típics bolets amb barret (descomposadors).

Micorrizes: Fertilització ecològica.

Cicle biològic: Domini de la fase haploide. Reproducció asexual mitjançant fragmentació d'hifes i espores. Reproducció sexual per fusió de gàmetes, fusió de gametangis o fusió d'hifes no especialitzades.

Líquens

Classificació morfològica:

• Gelatinosos.
• Crustacis: Penetren en el substrat.
• Fruticulosos: Base estreta i múltiples ramificacions.

Aplicacions dels líquens:

• Bioindicadors: No es desenvolupen en zones contaminades.
• Alimentació: Bestiar oví.
• Farmacologia: Antibiòtics.
• Altres indústries: Perfumeria, tintoreria, floristeria i decoració.

Algues

Fons rocallosos:

• Verdes (cloròfits): Unicel·lulars i pluricel·lulars. Situació: supralitoral i mesolitoral. Prostrades en aigües riques en nutrients (ports).
• Brunes (feòfits): Carotenoides (fucoxantina, aporta color). Situació: litorals de mars freds. Contenen mucílag per evitar la deshidratació.
• Vermelles (rodòfits): Pigments de ficoeritrina i ficocianina. Parets cel·lulars gelificades (agar-agar). Situació: mars temperats i freds. Formen el coral·ligen (algues calcàries vermelles) amb estructura rígida de carbonat càlcic.

Altres hàbitats:

• Fons sedimentaris: Diatomees (crisòfits).
• Esculls coral·lins: Dinòfits endosimbionts.

Cicle biològic: Alternança haplo-diplont (gametòfit n, esporòfit 2n). No presenten paret protectora; el zigot es forma a l'exterior, per la qual cosa no es desenvolupa embrió.

Molses (Briòfits)

Representen l'adaptació del gametòfit. Gametangis i esporangis protegits. El zigot forma embrió. Cèl·lules sense lignina.

Estructura:

• Rizoide: Fixació.
• Caulidi: Suport.
• Fil·lidi: Capa de cèl·lules; no tenen epidermis, ni estomes, ni pecíol.

Trets comuns amb les algues i plantes vasculars: Pigments (clorofil·les a i b, carotenoides) i substància de reserva (midó). Viuen en regions humides, especialment en àrees de boira freqüent.

Classes principals:

• Antocerotes: Tal·lus laminar amb un sol cloroplast.
• Hepàtiques: Més cloroplasts, càpsules amb quatre vàlvules.
• Molses: Gametòfit foliós.

Falgueres (Pteridòfits)

Perfeccionament de l'esporòfit. Presenten cutícula gruixuda i cèl·lules amb lignina. Necessiten aigua per a la fecundació. No formen llavors.

Estructura:

• Rizoma: Suport i transport (vasos conductors).
• Arrels: Fixació i absorció de nutrients.
• Fronde: Capes de cèl·lules amb epidermis, estomes i pecíol.

Ecologia i classes: Ambients relativament humits. Classes: psilotates, licopodiates, equisetates i filicates.

Cicle biològic: Domini de l'esporòfit amb gametòfit lliure. Òrgans reproductors protegits; l'embrió no pot aturar el seu creixement.

Plantes superiors o espermatòfits

Arrel

Fixa la planta i absorbeix nutrients. Modificacions estructurals: tubercles i arrels napiformes (absents en epífites i aquàtiques).

Tija

Proporciona suport i transporta nutrients entre l'arrel i la fulla. El creixement en llargada depèn de la gemma apical; la ramificació, de les gemmes axil·lars. En tiges perennes es produeix suberificació i lignificació externa. El creixement en gruix s'origina pel càmbium vascular.

Modificacions estructurals de la tija: Fistuloses o de canya (eix buit), prostrades (ajagudes a terra), rizomes (subterrànies), tubercles caulinars (reserves), bulbs, estolons, zarcillos o cirells caulinars, fil·locladis i tiges suculentes.

Fulla

Realitza la fotosíntesi, la respiració i la transpiració. Les primeres fulles són els cotilèdons. L'anvers rep més radiació solar i presenta major activitat fotosintètica; el revers conté nombrosos estomes per a l'intercanvi de gasos. Nervadura: pinnada, palmada o paral·lela. Morfologia: simples o compostes. La fil·lotaxi descriu la disposició ordenada de les fulles sobre la tija.

Flor

Fulles fèrtils portadores d'esporangis. Els estams formen l'androceu (part masculina); els carpels formen el gineceu (part femenina). El periant (angiospermes) està integrat per peces estèrils: pètals (corol·la) i sèpals (càlzer). Poden ser unixesuals o hermafrodites.

Pol·linització: Transport del gra de pol·len des de l'antera fins al primordi seminal (en gimnospermes) o fins a l'estigma (en angiospermes).

Fecundació:

• Ràpida en angiospermes (aproximadament 1 dia); lenta en gimnospermes (fins a 1 any).
• Doble fecundació en angiospermes: Oocèl·lula + 1a cèl·lula espermàtica = zigot (2n); nucli secundari + 2a cèl·lula espermàtica = nucli endospèrmic (3n, teixit de reserva).

Llavor: Formada per l'embrió (planta en miniatura), el teixit nutrici o albumen (acumula proteïnes, lípids i midó) i la coberta protectora resistent.

Fruit: Conté la llavor al seu interior i en facilita la dispersió.

Gimnospermes i angiospermes

Gimnospermes

Presenten fecundació simple mitjançant sifonogàmia o zoidiogàmia. Gametòfit amb anteridi o arquegoni, o bé reduït però observable. Fecundació: gàmeta femení + protal·lus + 1 tegument. Flors unisexuals amb pol·linització anemòfila (pel vent). Llavors despullades (òvul exposat a l'aire). Són arbres o arbustos amb fusta lignificada, de ramificació monopodial amb eixos oberts al creixement.

Angiospermes

Gametòfit molt reduït; no formen gàmetes masculins mòbils sinó nuclis espermàtics. Doble fecundació mitjançant sifonogàmia (tub pol·línic) que dóna lloc al zigot (2n) i a l'endosperma (3n). Arquegonis i anteridis desapareguts. Flors fonamentalment hermafrodites adaptades a la zoofília. Dispersió mediada pel fruit. Ramificació simpodial amb eixos de creixement definit.

Estructura i teixits vegetals

Paret cel·lular:

• Làmina mitjana: Unió intercel·lular.
• Paret primària: Primera a formar-se; constituïda per cel·lulosa, hemicel·lulosa, pectina, proteïnes, minerals i aigua.
• Paret secundària: Rígida; conté lignina, cel·lulosa, sals de calci i silici, suberina, cutina i ceres.

Meristemes: El meristema secundari origina el càmbium interfascicular i el càmbium suberogen (fel·logen). Les cèl·lules conserven la totipotència (capacitat de regenerar un ògan sencer a partir de la informació genètica).

Teixits:

• Arrel: Rizoderma amb pèls absorbents; la desdiferenciació cel·lular permet generar noves estructures.
• Teixit protector: Periderma i endoderma.
• Sosteniment: Col·lènquima i esclerènquima (cèl·lules mortes i lignificades).
• Teixit conductor: Xilema (en gimnospermes format per traqueides; en angiospermes per tràquees o vasos conductors; el primari prové del meristema primari i el secundari forma la fusta) i floema (cèl·lules vives no lignificades: elements cribosos, cèl·lules acompanyants i parènquima liberà de reserva).
• Tricomes: Formacions epidèrmiques amb funcions de protecció o secreció/excreció.

Monocotiledònies (Liliatae)

Subclasses principals:

• Alismatidae: Plantes aquàtiques o d'indrets humits, molt primitives.
• Arecidae: Nervadura palmada o paral·lela. Inflorescències en espàdix o panícula. Les formes llenyoses no presenten creixement secundari típic. Exemples alimentaris: datiler, cocoter; obtenció d'olis i alcohols.
• Commelinidae: La més abundant i d'alt valor agrícola. Pol·linització anemòfila. Famílies destacades: Juncaceae, Cyperaceae (papir), Poaceae (gramínies, cobreixen el 20% de la superfície terrestre), Sparganiaceae (perennes de zones humides) i Typhaceae (herbes aquàtiques).
• Liliidae: Flors hermafrodites vistoses pol·linitzades per entomofília. Exemples: espàrrecs, ceba, safrà, àloe vera.
• Zingiberidae: Plantes tropicals hermafrodites; inclou el plàtan i la banana.

Dicotiledònies (Magnoliatae)

Subclasses principals:

• Magnoliidae: Les més primitives. Flors hermafrodites o unisexuals amb elevat nombre d'estams. Pol·linització entomòfila. Arrel pivotant axonomorfa. Exemples: alvocat, canyella, llorer.
• Caryophyllidae: Flors hermafrodites entomòfiles, molt adaptades a climes àrids. Exemples: remolatxa, espinac, fajol.
• Hamamelidae: Pol·linització anemòfila amb flors unisexuals reunides en aments o raïms. Espècies llenyoses, riques en tanins o compostos tòxics, productores de fusta i fruits: figuera, avellaner, noguera, roure.
• Rosidae: Gran subclasse d'espècies herbàcies i llenyoses. Fruiters de fruit sec i fruits vermells, vinya. Família Fabaceae (lleguminoses).
• Dilleniidae: Formes llenyoses com el salze, l'àlber o el tell. Famílies: Cucurbitaceae (carbassa, meló, cogombre) i Brassicaceae/Cruciferae (flors de 4 pètals en creu: coliflor, rave).
• Asteridae: Plantes aromàtiques (romer, menta, orenga). Famílies: Solanaceae (pebrot, tomàquet, patata, tabac) i Compositae/Asteraceae (carxofa, enciam, escarola, gira-sol).

Nutrició vegetal

Classificació dels nutrients

• No essencials (6): Co, Al, Si, I, Ba, Na.
• Essencials (13):
  • Macronutrients primaris: N, P (forma part de l'ATP), K (regulació osmòtica i fisiològica).
  • Macronutrients secundaris: Ca (paret cel·lular), Mg (clorofil·la, aminoàcids i enzims), S (enzims, proteïnes i vitamines).
  • Micronutrients: Fe (clorofil·la i citocroms), Mn (síntesi de clorofil·la), Zn (síntesi d'auxines), Cu (metabolisme nitrogenat i respiració), Mo (reducció de nitrat a nitrit), B i Cl (activadors enzimàtics en la fotosíntesi).

Absorció de nutrients

Mecanismes: Passiu (difusió lliure d'ions), actiu (contra gradient, depenent d'ATPasa) i facilitat (mitjançant proteïnes transportadores).

Factors que afecten l'absorció: pH del medi, oxigenació del sòl, temperatura edàfica, antagonisme iònica entre nutrients i presència de substàncies tòxiques.

Fotosíntesi

Conversió de l'energia solar en energia química.

Fases de la fotosíntesi

• Fase lumínica (als grana dels tilacoides): L'energia solar es transforma en ATP i NADPH. Reaccions de captació fotònica mitjançant el Fotosistema I (P700, associat a clorofil·la a) i el Fotosistema II (P680, que realitza la fotòlisi de l'aigua). Inclou la fotofosforilació (acíclica i cíclica) per produir ATP i NADPH.
• Fase fosca (a l'estroma): Biosíntesi de carbohidrats mitjançant el Cicle de Calvin (fases carboxilativa, reductiva [PGA a GAP] i regenerativa). Requereix l'ATP i el NADPH obtinguts a la fase lumínica.

Vies fotosintètiques

• C3: El primer producte és una molècula de 3 carbonis. Típica de climes temperats i freds. Pateix fotorespiració en presència d'oxigen degut a la doble activitat de la RuBisCO, reduint el rendiment fotosintètic.
• C4: Adaptació d'origen tropical. El CO₂ es fixa amb PEP (3C) mitjançant la PEP-carboxilasa per produir àcid oxalacètic (4C). Rendiment molt superior sense fotorespiració apreciable; la RuBisCO actua pràcticament només com a carboxilasa.
• CAM (metabolisme àcid de les crassulàcies): Adaptació a condicions extremes d'aridesa per evitar la pèrdua d'aigua. Els estomes s'obren de nit (fixant CO₂ en àcid màlic) i es tanquen de dia (l'àcid màlic es descarboxila al citoplasma i allibera el CO₂ cap al Cicle de Calvin). Presenta un rendiment fotosintètic baix. Utilitza clorofil·les a i b.

Metabolisme secundari

El metabolisme primari genera compostos indispensables: aminoàcids, nucleòtids, glúcids i lípids. El metabolisme secundari sintetitza molècules a partir de vies derivades d'hidrats de carboni, lípids i proteïnes.

Funcions ecològiques: Pigmentació, substàncies repel·lents d'herbívors, protecció enfront de microorganismes i patògens. S'emmagatzemen als vacúols de cèl·lules en arrels, tiges, fulles, flors o fruits.

Grups principals:

• Terpens: El grup més nombrós; inclou pigments, olis essencials i reguladors com giberel·lines, àcid abscísic i citoquinines.
• Compostos fenòlics: Derivats amb anell aromàtic i grups hidroxil; comprenen cumarines, flavonoides, flavones, lignina i tanins (defensa cel·lular). Inclou també glicòsids com les saponines.
• Alcaloides: Compostos heterocíclics nitrogenats presents en el 20% de les plantes vasculars (freqüents en dicotiledònies herbàcies). Sintetitzats a partir d'aminoàcids (lisina, ornitina, fenilalanina, tirosina, triptòfan). Exemples: atropina, conina, morfina, codeïna, efedrina, cocaïna, cafeïna i nicotina.

Creixement i desenvolupament

El creixement està regulat per factors interns (dotació genètica) i factors externs (ambientals).

Fitohormones

• Estimuladores:
  • Auxines: Regulen l'elongació cel·lular, indueixen la floració, promouen el creixement dels fruits i eviten la caiguda prematura de les fulles.
  • Citoquinines: Estimulen la divisió cel·lular i retarden l'envelliment dels òrgans vegetals.
  • Giberel·lines: Estimulen la floració, el creixement dels entrenusos i trenquen la latència.
• Inhibidores:
  • Àcid abscísic (ABA): Regula el tancament estomàtic sota estrès hídric i indueix el repòs en gemmes i llavors.
• Inductor de senescència:
  • Etilè: Gas que indueix la maduració dels fruits i accelera la senescència de fulles i flors.

Dinàmica del creixement

El creixement segueix una corba sigmoide: Fase I (logarítmica o lenta), Fase II (creixement ràpid i lineal) i Fase III (estabilització del creixement vegetatiu).

Morfogènesi: És el resultat de la diferenciació cel·lular seguint el cicle vital: cèl·lula nova → creixement i diferenciació → maduració → senescència → mort cel·lular.