Biología Vegetal: Reproducción, Ciclos de Vida y Procesos Metabólicos Clave

Reproducción en Plantas: Mecanismos y Ciclos de Vida

Doble Fecundación en Angiospermas

La doble fecundación es un proceso distintivo de las angiospermas, crucial para la formación de la semilla y el fruto. A continuación, se detallan sus etapas:

1. Dentro del ovario de la flor, una célula madre de la megaspora (diploide, 2n) se divide por meiosis, dando lugar a cuatro células haploides (n). De estas cuatro, tres degeneran y solo una se mantiene operativa, la megaspora funcional.
2. Esta megaspora funcional haploide (n) realiza tres divisiones por mitosis sucesivas, sin citocinesis completa, lo que resulta en una estructura con ocho núcleos haploides. Esta estructura se organiza para formar el saco embrionario.
3. Dentro del saco embrionario, una célula central contiene dos núcleos polares que, tras la fecundación, se fusionarán con uno de los núcleos espermáticos para formar el endospermo (triploide, 3n), tejido nutritivo para el embrión.
4. Por otra parte, en el estambre masculino, una célula madre de la microspora (diploide, 2n) se divide por meiosis, originando cuatro microsporas haploides (n). Cada microspora se desarrolla en un grano de polen.
5. Cada grano de polen realiza una mitosis para dar lugar a dos núcleos: un núcleo vegetativo, que generará el tubo polínico al germinar sobre el estigma, y un núcleo generativo (o reproductivo). Este último se dividirá por mitosis para formar dos núcleos espermáticos (o células sexuales masculinas).
6. Cuando el tubo polínico llega al saco embrionario, los dos núcleos espermáticos son liberados. Uno de ellos fecunda la oosfera (célula sexual femenina) para formar el cigoto (diploide, 2n), que dará origen al embrión. El otro núcleo espermático se fusiona con los dos núcleos polares de la célula central, formando el núcleo primario del endospermo (triploide, 3n).

Ciclos Biológicos de las Plantas

En las plantas, los gametos femeninos (oosferas) se forman en los arquegonios, y los gametos masculinos (anterozoides) en los anteridios. Ambos son haploides (n), es decir, tienen la mitad de los cromosomas.

Cuando se unen (fecundación), forman un cigoto diploide (2n), que da lugar al esporofito (2n), una de las fases del ciclo de vida de la planta. En musgos, el esporofito es pequeño y dependiente del gametofito, pero en helechos y espermatofitas (como flores y árboles) es la parte visible y dominante de la planta.

El esporofito produce esporas haploides (n) por meiosis. Estas esporas germinan y forman el gametofito (n), que a su vez genera gametos (oosferas y anterozoides) por mitosis, ya que al ser haploide no puede realizar meiosis.

El gametofito es visible y dominante en musgos, pequeño e independiente en helechos, y casi invisible y dependiente del esporofito en espermatofitas.

Reproducción Asexual en Plantas

La reproducción asexual origina nuevas plantas genéticamente idénticas a partir de una sola planta progenitora. No se produce variabilidad genética, pero suele ser un proceso más rápido y energéticamente menos costoso.

Es más frecuente en plantas que en animales. Puede ocurrir por:

• Esporas: Las esporas son células asexuales especializadas producidas en esporangios. Este tipo de reproducción es más visible en musgos y helechos; en espermatofitas es más complejo y difícil de observar.
• Multiplicación Vegetativa: A partir de células meristemáticas de una parte de la planta se origina una planta nueva.
  • Gemación: Algunas células se dividen y originan una yema que forma una nueva planta. Ejemplo: Bryophyllum.
  • Fragmentación o Propágulos: Una parte de la planta origina un nuevo individuo. Puede ser por procesos naturales (como tubérculos, bulbos, rizomas, estolones) o artificiales (como acodos, esquejes, injertos, micropropagación).

Reproducción Sexual en Plantas

La reproducción sexual implica la formación de gametos, la fecundación y la presencia de meiosis para mantener constante el número de cromosomas entre generaciones. Es más compleja que la reproducción asexual, pero aumenta la variabilidad genética, lo que favorece la adaptación y la supervivencia de la especie frente a cambios ambientales.

Procesos Metabólicos Esenciales

Ciclo de Calvin (Fase Oscura de la Fotosíntesis)

El Ciclo de Calvin es la fase de la fotosíntesis donde se sintetizan azúcares a partir de dióxido de carbono. Consta de tres etapas principales:

• En la fijación del carbono, una molécula de CO₂ se une a la ribulosa-1,5-bifosfato (RuBP), una molécula de 5 carbonos. Esta reacción es catalizada por la enzima RUBisCO, formando un compuesto inestable de 6 carbonos que se divide inmediatamente en dos moléculas de 3-fosfoglicerato (3-PGA).
• En la reducción, el ATP y el NADPH (productos de la fase luminosa) convierten el 3-PGA en gliceraldehído-3-fosfato (G3P), un azúcar de 3 carbonos.
• En la regeneración, algunas moléculas de G3P se utilizan para sintetizar glucosa y otros compuestos orgánicos, mientras que la mayoría se reciclan para regenerar la RuBP, permitiendo que el ciclo continúe. Esta fase también requiere el consumo de ATP.

Fase Luminosa de la Fotosíntesis

La fase luminosa de la fotosíntesis es la primera etapa, donde la energía lumínica se convierte en energía química. Sus procesos clave incluyen:

• Absorción de luz por pigmentos fotosintéticos (clorofilas y carotenoides).
• Fotólisis del agua: Ruptura de moléculas de agua para liberar electrones, protones (H⁺) y oxígeno (O₂).
• Transporte de electrones a través de cadenas transportadoras, generando un gradiente electroquímico.
• Síntesis de ATP (adenosín trifosfato) mediante fotofosforilación.
• Formación de NADPH (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato reducido).

Glosario de Términos Botánicos Clave

A continuación, se definen algunos términos importantes en botánica:

• Rizoma: Tallo subterráneo engrosado que crece horizontalmente, permitiendo la reproducción asexual y el almacenamiento de nutrientes.
• Fruto: Estructura desarrollada a partir del ovario de una flor tras la fecundación, que contiene y protege las semillas.
• Musgo: Planta no vascular (briofita) con un gametofito dominante y desarrollado. Carece de flores y su reproducción principal es por esporas.
• Gimnosperma: Grupo de plantas fanerógamas (con semillas) cuyos carpelos no llegan a constituir una cavidad cerrada que encierre los óvulos, dejando las semillas "desnudas" (ejemplo: el pino).