Conceptos Esenciales de Biología Vegetal: Estructura Celular, Metabolismo Secundario y Fitorregulación

Conceptos Fundamentales en Biología

Especie

Grupo bien delimitado de **organismos** que pueden aparearse y dar **descendencia fértil**.

Taxonomía

Rama de la biología que nombra y clasifica las **especies**.

Estructura y Fisiología Celular

Protoplasto y Pared Celular

El **protoplasto** es toda la célula vegetal menos la pared. La pared no es una membrana; es más rígida y pertenece a la célula.

Composición de la Pared Celular

• **Lámina Media:** Compuesta solo por **pectinas**.
• **Pared Primaria (P.1):** Contiene **hemicelulosas**, pectatos y algo de celulosa.
• **Pared Secundaria (P.2):** Compuesta principalmente por **celulosa**.

Tinción de Gram

Técnica utilizada para identificar paredes rígidas bacterianas con **peptidoglucanos**.

• **Gram Positivas (Azul):** Poseen una capa gruesa de peptidoglucano.
• **Gram Negativas (Rojo):** Poseen una capa más fina de peptidoglucano y otra membrana teñida con **safranina**.

Transporte y Barreras

Aquaporinas

**Canales iónicos** que facilitan el paso de **agua** (importantes en riñones y raíces).

Banda de Caspary

Banda de **suberina** presente en las células endodérmicas. Obliga al agua a pasar por el **simplasto** hasta atravesar la endodermis.

Membrana de Cloroplastos

La membrana externa es muy **permeable**, mientras que la membrana interna es donde se localizan casi todos los **transportadores**.

Metabolismo Secundario

Características de los Metabolitos Secundarios (MS)

• Derivan del **Metabolismo Primario (M.1º)**.
• Pueden estar asociados a la diferenciación celular.
• Pueden ser específicos o comunes en todos los vegetales.
• Pueden ser **principios activos** (ej. plantas medicinales).

Droga Vegetal y Origen

La **droga vegetal** es la zona de mayor concentración de principios activos.

• Se originan a partir de **Acetil-CoA**: Fenoles y Terpenos.
• Se originan a partir de **Aminoácidos (aa)**: Alcaloides.

Significado Biológico de los Metabolitos Secundarios

• **Nivel Fisiológico Celular:** (Ejemplo: Sin *fitol* no hay biomembrana de clorofila, por lo tanto, no hay clorofila ni **fotosíntesis**).
• **Nivel de Organización Celular:** Aportan carácter **taxonómico** y evolutivo, tienen efecto **antimicrobiano**, y dan color a las flores favoreciendo la **polinización**.
• **Origen de Principios Activos:** Utilizados en la industria farmacéutica, como aditivos alimentarios y como esencias en perfumes.

Rutas Biosintéticas

Ruta Acetato-Mevalonato

Principalmente forma **terpenos**. Derivados del **isopreno** (5C).

Secuencia: Ácido Mevalónico $\rightarrow$ Isopentil-PP $\rightarrow$ 3,3-Dimetilalil-PP $\rightarrow$ Monoterpeno (10C).

Nota: Los fenoles poseen un **anillo bencénico**.

Ruta del Ácido Shikímico

La formación de fenoles depende de la enzima **PAL** (*Fenilalanina Amonio Liasa*).

La actividad de PAL está condicionada por:

• **Factores Externos:** Luz (la luz UV activa la enzima), bajas temperaturas, infecciones fúngicas.
• **Factores Internos:** Hormonas.

Los **ácidos fenólicos** son inhibidores de la germinación, facilitan la polinización y tienen función **antiséptica**.

Clasificación de los Derivados Fenólicos

Taninos

Polimerización del ácido gálico. Se encuentran en cortezas, hojas y frutos. Tienen efecto **astringente** al interactuar con proteínas salivares. Evitan la putrefacción de pieles.

Cumarinas y Furanocumarinas

Poseen un **anillo lactónico** (benceno con oxígeno). Son sustancias tóxicas que no están libres en la célula. Su formación es un mecanismo de defensa: el precursor (*B-Glucósido*) entra en contacto con la *B-Glucosidasa* citoplasmática, provocando la lactonización. Función: **Disuasorio nutritivo** (mata a herbívoros). Se usan como raticidas.

Lignina

Conduce a la muerte celular por **lignificación**.

Flavonoides

Dan color a muchas flores, atrayendo insectos para la **polinización**. Son **disuasorios nutritivos**. Pueden cambiar de color en medios con iones metálicos, actuando como **bioindicadores**.

Derivados de Aminoácidos: Alcaloides

• **Alcaloides Verdaderos:** Contienen Nitrógeno (N) y derivan de aminoácidos (aa).
• **Protoalcaloides:** No siempre contienen N, pero sí derivan de aminoácidos (aa).
• **Pseudoalcaloides:** Contienen N, pero no derivan de aminoácidos (aa).

Fitoalexinas

Sustancias secretadas en respuesta a ataques de **agentes extraños** (elicitores).

Regulación del Metabolismo Secundario

• **Factores Internos:** Genéticos, hormonas, enzimas.
• **Factores Externos:** Clima, nutrición, recolección.

Hormonas Vegetales (Fitorreguladores)

Definición y Características

Son **reguladoras de crecimiento** (fitorreguladores) naturales. El lugar de formación es distinto al lugar de acción, y actúan a bajas concentraciones. La acción que realizan está determinada por el sitio donde actúan.

Tipos de Fitorreguladores

Auxinas

Son las más importantes. Se sintetizan a partir del **triptófano** en **células meristemáticas**. Pueden estar *Libres* (excedente) o *Ligadas* (realizan el efecto fisiológico).

Funciones: **Alargamiento celular**, diferenciación celular, diferenciación vascular (*cambium*), inhibición o inducción de floración, inhibición de la **abscisión**.

Citoquininas (CKs)

Derivados **purínicos**. Aumentan el ritmo de la **mitosis** y retardan la **senescencia** (envejecimiento de hojas).

Giberelinas

Son **diterpenos**. Funciones: **Elongación del brote**, desarrollo de frutos, estimulación de la floración.

Etileno

Es un **hidrocarburo simple**. Funciones: **Maduración de frutos**, abscisión de hojas y frutos, expresión de sexo femenino, induce la **germinación**.

Ácido Abscísico (ABA)

Es un **sesquiterpeno**. Funciones: Apertura y cierre de **estomas**, inhibición de la germinación, regulación de las **relaciones hídricas**.