FISIOLOGÍA VEGETALMANUAL DE PRÁCTICAS
23/08/2016
María Alejandra Ozuna Ortega Facultad de Educación y Ciencias Programa de Biología Universidad de Sucre Sincelejo – 2 periodo (V Semestre)
Fisiología Vegetal- Manual de Prácticas
Fisiología Vegetal- Manual de Prácticas MARÍA ALEJANDRA OZUNA ORTEGA
PRÁCTICA 1. IMBICIÓN
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PROCEDIMIENTO 1. CAMBIO DE VOLUMEN Las semillas de frijol (80 gr), se secaron con una anterioridad de 24 horas a 105°C y se enfrió en un desecador. Previamente se colocan en un matraz aforado de 250 ml y se cubren con agua destilada. Se observa cuanto cambia de volumen y se llena otro matraz solo con agua como muestra control. Se tomaron 3 observaciones, Se inició el proceso a las 8:00 am, luego a las dos horas (10:00 am), a las nueve horas y media (4:00 pm) y a las veintiséis horas horas (9:00 am), se tomaron las medidas del cambio de volumen de los frijoles por la absorción de agua, en la siguiente tabla 1 se muestra los datos: MEDIDAS HORA PESO DEL FRIJOL VOLUMEN DEL AGUA
1
10:00 am
82.60 gr
220 ml
2
04:30 pm
91.06 gr
164 ml
3
9:00 am
121.96 gr
125 ml
Tabla 1. Cambio del volumen de la semilla de frijol.
Peso inicial de frijol: 80 gr Volumen inicial del agua: 250 ml Durante el proceso de imbición se observó un aumento de volumen vacuolar y protoplasmático durante la absorción de agua, el cual fue aumentando durante cada periodo de tiempo que se estipulo para cada estudio, este fenómeno se presentó puesto que hubo un traspaso de líquido del medio exterior al interior de la semilla (absorción) haciendo que esta se hinchara o entrara en proceso de turgencia.
IMBICIÓN DEL FRIJOL 140 9, 121
120
) r G ( 100 O J I R F L E D O S E P
80
2, 82
6, 91
60 40 20 0 2
6
9
TIEMPO (HORA)
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2. AUMENTO DE TEMPERATURA Previamente se secó 30 gr de almidón a 150°C durante 24 horas y enfriado en un desecador, se toma 30 ml de agua y se mide su temperatura, el almidón se coloca en un botella termos y se toma su temperatura, y se le vierte el agua al almidón y se agita durante 3 a 4 segundos, se toma su temperatura a los 10, 20, 40 segundos y 2 minutos. Los resultados están en la siguiente tabla 2. TEMPERATURA DESPUÉS DE TEMPERATURA TEMPERATURA 10 20 45 2 DEL ALMIDÓN DEL AGUA segundos segundos segundos minutos
27°C
23°C
34°C
34°C
34°C
31°C
Tabla 2. Tiempo vs Temperatura del almidón.
Al colocar en contacto el agua con el almidón se pudo notar que hubo un proceso de absorción pero de una manera lenta, puesto que fue necesario agitar para que se presentara una absorción total del agua; luego de agitar se espesó, es decir los gránulos de almidón sufren el proceso denominado gelatinización, que se produce normalmente dentro de un intervalo más o menos amplio de temperatura, siendo los gránulos más grandes los que primero gelatinizan. Y finalmente se genera una pasta en la que existen cadenas de amilosa de bajo peso molecular altamente hidratadas que rodean a los agregados, también hidratados, de los restos de los gránulos. El aumento de la temperatura no fue muy elevado ya que solo pasó de 34°C a 31°C. Quizá si la temperatura del ambiente hubiese sido más alta también la absorción y el hinchamiento hubiese sido mayor ya que el comportamiento del almidón depende de la temperatura.
TIEMPO Vs TEMPERATURA EN ALMIDÓN 34.5 34 33.5
) ° C (
33
A R U T 32.5 A R E P 32 M E T
31.5 31
120, 31
30.5 0
20
40
60
80
100
120
140
TIEMPO (Seg)
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3. PRESIÓN DE IMBICIÓN 4 Día
5 Día
Se prepara una pasta muy suave de yeso y se llenó en un vaso hasta la mitad y se colocan las semillas de frijol en el centro de la pasta y rápidamente se cubren con el resto del yeso, se deja de secar y se quita del molde. A los siguientes días se mantiene el bloque bien mojado. Y se determina su presión, Se inició el proceso un miércoles a las 8:30 am y a los 4 días las semillas rompieron el yeso.
Para determinar la presión se utiliza la fórmula = , la fuerza ejercida fue de 12912 kg/F. pero antes hay que determinar el área del vaso en forma de cono,
58.7 = 59, R1= 29.5 80.4 = 80
44.3 = 44, R2 = 22 Página 4
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Para encontrar el área del vaso en forma de cono hay que realizar las siguientes formulas, Para hallar el área total del tronco de cono, la cual es el área lateral más el área de la base menor y mayor, se puede hallar mediante la fórmula:
Para poder realizar esta fórmula, nos falta el área lateral que se puede hallar mediante la semisuma de los perímetros de las bases, por la generatriz,
Y para ello hay que encontrar la generatriz s (es una línea que a causa de su movimiento conforma una figura geométrica, que a su vez depende de la directriz. La generatriz puede ser una línea recta o curva simplemente un círculo). Y la fórmula es, Se prosigue ya con los datos del vaso en forma de tronco de cono, se halla primero la generatriz, S2 = (r1-r2)2+h2 S2= (29.5-22)2+802 S2= S2=
56.25+6.400 62.65
Después se halla el área total,
A= A1+A2+AL A= π r1+ πr2+ π(r1+r2)S A= 3.14(29.5)+3.14(22)+3.14(29.5+22)62.65 A= 92.63+69.08+3.14(51.5)62.65 A= 92.63+69.08+10.131 A=171.841Cm2 171.841 Cm2 = 0.0171841 M 2 Página 5
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1 atm 1,03323 KgF/Cm2 X 1000 atm X= 967.83 KgF/Cm 2 1 N 1912 KgF/Cm2 X 967.83 KgF/Cm2 X = 0.506 N P=
F
=
0.506 0.01718412
= 29.44
1MPA 1.000.000 Pa X 29.44 Pa X= 0.00002944 MPA 4. EFECTO DE TEMPERATURA TEMPERATURA (C°) 69°C 20°C
AGAR SOLIDO LIQUIDO
Normalmente el gel al ser enfriado tiene una temperatura de 32º a 45º C y la fusión de tal gel no ocurre a temperaturas inferiores a 85º C.
El Agar-Agar es un ficocoloide extraído principalmente, de las algas rojas o Rodoficeas, de las especies aragophytas. Es una sustancia amorfa, que en el comercio se encuentra en forma de polvo, escamas, bloques rectangulares y haces de tiras delgadas. La forma seca del Agar-Agar se conoce de mediados del siglo XVIII, cuando un japonés descubrió, accidentalmente, la manera de purificarlo y secarlo. Fue llevado de China a Europa y traído a América a mediados del siglo XIX, para utilizarse, principalmente, como substituto de la gelatina en la confección de postres gelatinosos. En su estado natural, el agar -agar se presenta como un carbohidrato estructural de la pared celular de las algas agarofitas, donde existe en la Página 6
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forma de sales de calcio o de una mixtura de sales de calcio y magnesio. Es una mixtura compleja de polisacáridos compuesta por dos fracciones principales: la agarosa, un polímero neutro, y la agaropectina, un polímero con carga sulfatado. La agarosa, fracción gelificante, es una molécula lineal neutra, esencialmente libre de sulfatos, que consiste en cadenas repetidas de unidades alternadas β-1,3 D-galactosa y α-1,4 3,6-anhidro-L-galactosa. La agaropectina, fracción no -gelificante, es un polisacárido sulfatado (3% a 10% de sulfato) compuesto de agarosa y porcentajes variados de éster sulfato, ácido D -glicurónico y pequeñas cantidades de ácido pirúvico. La proporción de estos dos polímeros varía de acuerdo con la especie del alga, y en la agarosa representa, normalmente, por lo menos dos tercios del agar-agar natural. La fracción gelificante del agar -agar posee una estructura de doble hélice. Esta estructura se reúne para formar una estructura tridimensional que retiene las moléculas de agua en sus intersticios y forma, así, geles termorreversibles. La propiedad de gelificación del agar -agar es debida a los tres átomos de hidrógeno ecuatorial en los residuos de 3,6 -anhidro-Lgalactosa, que limitan la molécula para formar una hélice. La interacción de las hélices causa la formación del gel.
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5. IMBICIÓN LIMITADA E ILIMITADA
DA 2 5
PESO (Gr) 81.01 90.28 69.14 81.60
COLOIDE FRIJÓL COLA DE CARPINTERO FRIJÓL COLA DE CARPINTERO
Al colocar el frijol en contacto con el agua la imbición fue ilimitada ya que la mayor energía cinética de las partículas vence finalmente la cohesión entre ellas, alcanzando un movimiento libre, dentro de la semilla, absorbiendo totalmente el solvente. Al colocar en contacto la cola de carpintero con el agua y no ejercer ninguna fuerza sobre el sistema, se dejó notar que se presentó una imbibición limitada ya que solo en una pequeña porción de la cola de carpintero se pudo observar la separación de sus moléculas. Estos procesos son debido a que la limitación o ilimitación de la imbibición es dependiente de la energía cinética que se le aplique, la temperatura y la cantidad de solvente, que en este caso fue muy poco.
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Además, se nota una diferencia en el peso, ya que el frijol absorbió más que la cola de carpintero, debido a que las primeras moléculas de agua, atraídas por la diferencia de carga, empiezan a ocupar en forma ordenada el espacio alrededor de cada micela. Con este ordenamiento las moléculas ocupan menos espacio que cuando estaban desordenadas. Al mismo tiempo las micelas comienzan a separarse unas de otras debido al agua intercalada entre ellas. Mientras que el volumen del material coloidal aumenta por la imbición, el volumen total del sistema disminuye por el arreglo definitivo de las moléculas del agua alrededor de las micelas. El timol se caracteriza por su poder desinfectante y fungicida, por eso se usa en el agua de frijol y el de cola de carpintero esta sustancia para evitar cualquier patógeno. 6. ABSORCIÓN DEL AGUA POR UNA SUSTANCIA POROSA PAR METROS TIZA SECA TIZA EMBEBIDA 1.25 1.35 DIAMETRO (Cm) LARGO (Cm) 6.76 6.62 VOLUMEN (Cm3) 8.29 9.47 5.33 (2 día) 11.22 (5 día) PESO(Gr) V= πr2h V= 3.14 x 0.6252 x 6.76 = 8.29 Cm3 V= 3.14 x 0.6752 x 6.62 = 9.47 Cm3 La absorción de agua por una sustancia porosa, como la liza, no es imbición, pues el reemplazo del aire en los poros por el agua no provoca aumento en el volumen o el desarrollo de una presión y al depositar una Tiza, al cual se le midieron sus proporciones y peso, en agua, se observó inmediatamente que absorbió rápidamente el agua. Y al dejarla por dos días en reposo se notó que parte de la tiza se había desfragmentado causando así un menor volumen en su proporción, pero un aumento en su peso, por la cantidad de agua absorbida.
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PRÁCTICA 2. GERMINACIÓN: FACTORES QUE LA AFECTAN. 1 día
6 días
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7 días
8 días
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9 días
13 días
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DA6
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FACTOR Temperatura a 5°C Temperatura a 20°C Temperatura a 30°C Luz Oscuridad Escarificación mecánica (aguja) Escarificación mecánica (lija) Escarificación mecánica (bisturí) Escarificación química (HCl 10% - 5 minutos) Escarificación química (H20 – 5 minutos) Escarificación química (HCl 10% - 10 minutos) Escarificación química (H20 –10minutos) Escarificación química (maíz H20 destilada) Escarificación química (maíz sin H20 destilada)
# DE GERMINACIÓN 0/10 2/10 2/6 10/10 10/10 2/6 1/6 1/6 0/6 0/6 0/6 0/6 0/6 0/6
DA7 FACTOR Temperatura a 5°C Temperatura a 20°C Temperatura a 30°C Luz Oscuridad Escarificación mecánica (aguja) Escarificación mecánica (lija) Escarificación mecánica (bisturí) Escarificación química (HCl 10% - 5 minutos) Escarificación química (H20 – 5 minutos) Escarificación química (HCl 10% - 10 minutos) Escarificación química (H20 –10minutos) Escarificación química (maíz H20 destilada) Escarificación química (maíz sin H20 destilada)
# DE GERMINACI N 0/10 3/10 2/6 10/10 10/10 4/6 2/6 1/6 1/6 0/6 0/6 2/6 0/6 0/6
DA8
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FACTOR Temperatura a 5°C Temperatura a 20°C Temperatura a 30°C Luz Oscuridad Escarificación mecánica (aguja) Escarificación mecánica (lija) Escarificación mecánica (bisturí) Escarificación química (HCl 10% - 5 minutos) Escarificación química (H20 – 5 minutos) Escarificación química (HCl 10% - 10 minutos) Escarificación química (H20 –10minutos) Escarificación química (maíz H20 destilada) Escarificación química (maíz sin H20 destilada)
# DE GERMINACIÓN 0/10 7/10 2/6 10/10 10/10 4/6 2/6 2/6 2/6 3/6 1/6 2/6 0/6 0/6
DA9 FACTOR Temperatura a 5°C Temperatura a 20°C Temperatura a 30°C Luz Oscuridad Escarificación mecánica (aguja) Escarificación mecánica (lija) Escarificación mecánica (bisturí) Escarificación química (HCl 10% - 5 minutos) Escarificación química (H20 – 5 minutos) Escarificación química (HCl 10% - 10 minutos) Escarificación química (H20 –10minutos) Escarificación química (maíz H20 destilada) Escarificación química (maíz sin H20 destilada)
# DE GERMINACI N 0/10 9/10 5/6 10/10 10/10 4/6 3/6 2/6 3/6 3/6 3/6 2/6 0/6 0/6
D A 13
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FACTOR Temperatura a 5°C Temperatura a 20°C Temperatura a 30°C Luz Oscuridad Escarificación mecánica (aguja) Escarificación mecánica (lija) Escarificación mecánica (bisturí) Escarificación química (HCl 10% - 5 minutos) Escarificación química (H20 – 5 minutos) Escarificación química (HCl 10% - 10 minutos) Escarificación química (H20 –10minutos) Escarificación química (maíz con H20 destilada) Escarificación química (maíz sin H20 destilada)
1. 2. 3. 4.
# DE GERMINACIÓN 0/10 9/10 2/6 10/10 10/10 4/6 5/6 3/6 6/6 4/6 4/6 5/6 2/6 5/6
EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA GERMINACIÓN. EFECTO DE LA LUZ SOBRE LA GERMINACIÓN. ESCARIFICACIÓN MECÁNICA ESCARIFICACIÓN QUÍMICA
Todas las semillas requieren de un suministro de humedad y de oxígeno para la germinación, así como de una temperatura adecuada. Algunas semillas requieren también luz aun cuando esta inhiba la germinación de algunos tipos de semillas. La semilla de ordinario, tiene un contenido de agua relativamente bajo, y los procesos fisiológicos necesarios para la germinación ocurren sólo cuando la proporción de agua ha aumentado. La semilla comprende una serie de procesos que comienzan con la imbibición de agua y culmina con la emergencia de la plántula a través de la cubierta de la semilla. Las semillas aumentan su volumen debido al proceso de absorción de agua y esto se ve reflejado en el peso del lote de cada semilla. La semilla seca absorbe agua y el contenido de humedad al principio se incrementa con rapidez; la absorción inicial implica la imbibición de agua por el coloide de la semilla seca que suaviza la cubierta de la misma e Página 16
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hidrata el protoplasma. La semilla se hincha y al cabo de determinado tiempo (seis días) rompe la cubierta. La imbibición es un proceso físico y pude efectuarse aún en semillas muertas, la absorción de agua por la semilla desencadena una secuencia de cambios metabólicos que incluyen la activación del proceso respiratorio, la síntesis proteica y la movilización de las reservas. La cantidad de agua que absorbe la semilla y la velocidad con que lo hace está determinada a la entrega de la energía necesaria para la ruptura y movilización de reservas en el eje embrionario para crecer; en este punto la latencia se interrumpe porque se le ha proporcionado a las semillas humedad y temperaturas favorables. La actividad de las enzimas empieza muy rápidamente después del inicio de la germinación, a menudo se hidrata la semilla; al hidratarse, las células del embrión sintetizan giberelinas que pasa a las células del endospermo donde actúa induciendo la síntesis de amilasa, por lo que las reservas de la semillas son hidrolizadas y el embrión obtiene glucosa, fuente de energía para el desarrollo; a continuación el embrión forma citocininas que estimulan la división de la célula de los meritemos apicales y luego, a partir de las reservas de aleurona se forman aminoácidos y ácido indolacético, con el cual la célula se alarga, mientras el tallo y la raíz crecen presentando polaridad, el primer signo visible de la germinación es la emergencia de la radícula, lo cual resulta de la elongación de las células más que de la división celular, de igual forma se puede observar el efecto de la temperatura, la cual es indispensable para los distintos procesos metabólicos y para el desarrollo de la planta, por tanto al someter la semilla a diferentes temperaturas se obtienen resultados diferentes. De acuerdo a la experiencia, se puede decir que las semillas cuando germinan en agua destilada a condiciones óptimas, exhiben un modelo de absorción de agua de tres fases: la primera fase de absorción rápida de agua es principalmente consecuencia de las fuerzas mátricas(absorben o retienen agua) de las paredes y contenidos celulares de la semilla; la segunda fase constituye un período de absorción de agua mucho más lento, que incluso puede detenerse debido a que el potencial del agua en las células de la semilla ha aumentado; la tercera Página 17
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fase en la cual la absorción de agua vuelve a aumentar se asocia a la emergencia de la radícula y al crecimiento de la plántula. Con el fin de observar el efecto de la luz sobre la germinación, las semillas sembradas en cajas Petri, son mantenidas bajo condiciones diferentes a las del medio externo (ambiente); la cantidad de luz disponible para la planta durante el crecimiento ejerce una marcada influencia en la estructura y función de los órganos, cuando la planta está en ausencia de luz, los rasgos fisiológicos por lo general son menor contenido de clorofila y por consiguiente los carotenoides son más aparentes y las hojas son de color amarillo -verdoso. Las plantas que crecen a la sombra (o sin luz) presentan un mayor contenido de sales, azúcares y un potencial osmótico mucho más negativo; los protoplastos de las hojas de sombra ejercen tan poca fuerza de distención sobre sus paredes celulares que se marchitan cuando el contenido de agua disminuye al 10,5%. Por otra parte, la planta verde privada de la luz, sus tallos se alargan y las hojas permanecen en su estado inmaduro y sin expandirse, la planta pierde su pigmento clorofílico verde y por esta razón es etiolada(es una técnica basada en la capacidad de una rama vegetal en transformar su corteza con cloroplastos, capaz de realizar la fotosíntesis, en corteza sin cloroplastos, muy parecida a la corteza de las raíces, privándola de la luz mediante la colocación de una cinta opaca alrededor de la parte de la rama que queramos etiolar) Poco después de comenzar la deshidratación se puede notar el comienzo de la actividad respiratoria a cambio de que el embrión necesita oxígeno para obtener energía y reserva del endospermo o de los cotiledones. El suministro de oxígeno deben ser suficientes, de aquí que la mayoría de las semillas no germinen en condiciones anaeróbicas. La temperatura óptima para la germinación varía de acuerdo con las especies y las condiciones ambientales. La germinación ocurre dentro de un cierto margen de temperatura cuya amplitud y valores absolutos dependen de cada especie. El efecto de la luz en la germinación difiere con las distintas especies dentro de cierto margen de temperatura; muchas semillas pueden Página 18
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germinar en la oscuridad, pero por encima de ese margen requieren del estímulo lumínico para hacerlo. La influencia de la luz en la germinación de las semillas se ejerce a través del fitocromo o pigmentos fitocrómicos. La postmaduración requiere que las semillas hayan embebido agua; una semilla seca con embrión en letargo (Estado de adormecimiento e inactividad), inicialmente absorbe por imbibición alrededor del 50% de humedad,; a medida que termina el letargo el embrión absorbe agua rápidamente, con el inicio del proceso de germinación, de manera que la demanda de agua puede volverse bastante elevada, las semillas se hinchan y las cubiertas se rajan, la reducción del contenido de humedad puede tener vario efectos, el secamiento cerca del término de la estratificación puede dañar al embrión. En este punto se pueden observar muchos factores del medio exterior que ejercen efectos pronunciados sobre la germinación y el crecimiento temprano de las semillas, como son la humedad, oxígeno, temperatura, por lo tanto ha de haber agua abundante para que la germinación pueda iniciarse, puesto que en las primeras etapas el proceso consiste en un aumento de volumen de la semilla debido en gran parte a la absorción de agua, proceso que permite a las enzimas activar los procesos fisiológicos tales como digestión, movimiento entre los tejidos de las células, respiración y crecimiento. Al colocar las semillas secas en agua, el proceso inhibitorio se hace mucho más rápido, la entrada de agua hacia el coloide de la semilla se realiza a una velocidad mayor, por tanto la adsorción de la misma activa el metabolismo de la semillas sacándola del estado de latencia, luego en la caja Petri disminuye el volumen y esto permite que la semilla tenga una mejor aireación, permitiéndose el intercambio de oxígeno a través de la testa y el medio exterior. En la experiencia, el efecto de la temperatura en la germinación, a 5°C (nevera) no germinó ninguna semilla, a 20°C (nevera) se observó que la germinación no se dio en forma rápida, las cuales presentaron germinación y emergencia al sexto día de la experiencia, dadas las Página 19
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suficientes condiciones favorables de humedad necesarias para la germinación y a los 30°C solo germinaron 2 de 6 semillas. Al estar las semillas en una temperatura baja o alta no permite una buena germinación, que cuando está a una temperatura favorable. Siendo la temperatura óptima alrededor de los 22°C, variable para la radícula y la plúmula. La temperatura afecta tanto al porcentaje como a la tasa de germinación, la cual se reduce a temperaturas bajas pero se incrementa proporcionalmente con el aumento de la temperatura. Sin embargo, las semillas a temperaturas más altas (20°C y 30°C) presentaron una mayor germinación, obteniéndose entre 90% y 20% demostrando así la dependencia de la temperatura en la intensidad de los procesos vitales de la planta. Para la germinación de la semilla se definen tres puntos de temperaturas: mínima, óptima y máxima, siendo la más baja para una germinación efectiva (15°C a 25°C); la máxima, la más elevada en que puede ocurrir la germinación (45°C); la óptima, que queda en el rango en el que se obtiene mayor porcentaje de las plántulas (30°C) puesto que se obtuvo un porcentaje de germinación del 20%. Las semillas contienen cantidades relativamente importantes de reservas alimenticias, que permitirán el crecimiento y el desarrollo de la plántula hasta que ésta sea capaz de alimentarse por sí misma. Estas reservas se encuentran en su mayor parte, formando cuerpos intracelulares que contienen lípidos, proteínas, carbohidratos y compuestos inorgánicos. Según el tipo de compuesto que almacenan, existen grandes diferencias entre las semillas. Así, en los cereales predominan los hidratos de carbono, especialmente almidón, aunque también contienen proteínas y lípidos. En muchas semillas de importancia agrícola (avellana, almendro, ricino, girasol, soja, etc.) se almacenan, mayoritariamente, lípidos (triglicéridos) como compuestos de reserva. Además, estas semillas suelen tener un alto contenido en proteínas. Un tercer grupo de semillas, entre las que se encuentran las leguminosas, almacenan proteínas junto con cantidades considerables de almidón, siendo en éstas los lípidos muy escasos. Página 20
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La cubierta seminal está soldada al pericarpo. Debajo del mismo, se encuentra la capa de aleurona, constituida por unas pocas capas de células rectangulares de pequeño tamaño y, en las que se encuentran las reservas proteicas de la semilla. La capa de aleurona recubre al endospermo, que es voluminoso, y en él se almacenan las reservas de almidón, principalmente. Las células de la capa de aleurona permanecen vivas en la semilla madura, mientras que las del endospermo son células muertas. El embrión está conectado con el endospermo a través del escutelo, el cual deriva de la transformación del cotiledón. Para que el proceso de germinación, es decir, la recuperación de la actividad biológica por parte de la semilla, tenga lugar, es necesario que se den una serie de condiciones ambientales favorables como son: un sustrato húmedo, suficiente disponibilidad de oxígeno que permita la respiración aerobia y, una temperatura adecuada para los distintos procesos metabólicos y para el desarrollo de la plántula. La duración de cada una de las fases de germinación depende de ciertas propiedades de las semillas, como su contenido en compuestos hidratables y la permeabilidad de las cubiertas al agua y al oxígeno. Estas fases también están afectadas por las condiciones del medio, como el nivel de humedad, las características y composición del sustrato, la temperatura, etc. Por tanto es indispensable que la cubierta que cubre y protege la semilla sea permeable para que se de este proceso. Se puede acelerar la germinación de las semillas que presentan embrión inmaduro tratándolas con un proceso de escarificación. Escarificación mecánica, En la práctica al lijar la cubierta seminal se garantiza dicha permeabilidad y se dan las condiciones adecuadas para que se lleva a cabo el proceso de germinación y esto se evidencia en los resultados (90 % de germinación) por que se permite en ablandamiento de la capas externas del embrión (epispermo) que es el objetivo principal del proceso de escarificación.
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Al punzar las semillas con una aguja esto también garantiza el proceso de permeabilidad pero no se obtiene los mismos resultados que en el anterior (70%), es decir que este tipo de escarificación mecánica no es tan satisfactorio como el proceso de lijado, porque aunque la semilla es permeable, todavía quedan restos de cubierta que el embrión debe romper. Además que en el proceso de punzado si no se tiene precaución se puede afectar al embrión y este no sería viable para su posterior germinación. Al pelar la testa con el bisturí , hubo un proceso de germinación pero este no tuvo un buen resultado ya que solo el 50% de las semillas germinaron, así que este proceso no tan viable como los otros métodos de escarificación. La escarificación química, HCl es una buena alternativa. En la experiencia de escarificación química se observó que las semillas remojadas con HCl al 10% durante 5 minutos presentan una germinación mayor en relación con las semillas remojadas con H20 durante 5 minutos, esto se debe a que al momento de llevar a cabo el proceso las semillas con HCl 10% presentaron una mayor eliminación de su cubierta con relación a las semillas con H 20 durante 5 minutos, permitiendo esto una mayor permeabilidad y por ende las condiciones necesarias para la germinación exitosa del embrión ya que se lleva cabo un proceso de imbibición rápida que experimenta el embrión. El HCl al 10% durante 10 minutos tuvo una menor germinación con respecto al H20 durante 10 minutos, ya que al tener por demasiado tiempo el HCl elimino más allá de la cubierta dañando a esta, en cambio con el agua uno una mejor retención. Las semillas de maíz con y sin agua destilada, se vio un mejor resultado a los 13 días y una mayor germinación sin agua destilada, ya que el agua destilada es tan tratada con químicos que pierde sus sustancias minerales, y por eso se observó que el agua sin destilar tiene sus minerales que le ayudan al desarrollo de esta.
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PRÁCTICA 3. EFECTOS DE LA CONCENTRACIÓN MOLAR EN EL DEFICIT DE LA PRESIÓN DE DIFUSIÓN. AGUA DIFUNDIDA EN UN TUBERCULO DE PAPA EN DOS HORAS SEGÚN LA CONCENTRACIÓN MOLAR DE LA SOLUCIÓN EXTERNA.
Temperatura Concentración Peso inicial Peso final Diferencia (g) (°C) M de la (g) (g) solución externa 25 1.0 1.00 0.84 0.16 25 0.6 1.05 0.71 0.29 25 0.5 1.00 0.41 0.59 25 0.4 1.00 0.82 0.18 24 0.3 1.00 0.97 0.03 24 0.2 1.00 1.02 -0.02 25 0.1 1.00 1.05 -0.05 25 H2O 1.00 1.20 -0.20 Al observar los resultados a las 2 horas se logró deducir que a mayor concentración de sacarosa, menor peso del pedazo de papa; lo cual tiene como explicación el fenómeno de difusión, pues el medio posee mayor cantidad de soluto y para equilibrar la relación la célula se ve obligada a perder agua. En pequeñas concentraciones la célula absorbió agua pues la cantidad de soluto presente en esta era mayor que en el sustrato, es en estos casos donde se manejan los términos de solución hipertónica, isotónica e hipotónica.
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PRÁCTICA 4. ACTIVIDAD Y EQUILIBRIO OSMÓTICO. 1. DEMOSTRACIÓN DE LA ACTIVIDAD DE LA SACAROSA Y DEL ALMIDÓN. 1 Hora
2 Horas
1 día
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3 días
TIEMPO
ZANAHORIA CON SACAROSA
ZANAHORIA CON ALMIDÓN
Igual volumen Igual volumen 1 hora 2 horas Igual volumen Igual volumen 1 día aumento disminuyo aumento disminuyo 2 días aumento disminuyo 3 días Al analizar los resultados obtenidos, podemos afirmar que la formación de un sedimento de color blanco en la parte superior de la zanahoria que poseía sacarosa, se debió a que la transformación de este azúcar, soluble en almidón dentro de una célula, resulta en una fuerte reducción de la concentración osmótica, mientras que el proceso inverso, es decir el desdoblamiento del almidón en azúcar tendrá un efecto contrario. Otro dato que cabe destacar es la presencia de sacarosa durante todo el experimento, pues esta se presentó en un volumen constante. Esto se debe a que a la célula como tal entran solo las partículas fundamentales que componen las sustancias que las células necesitan (monosacáridos, aminoácidos, ácidos grasos, etc.). De manera objetiva podemos afirmar que en el montaje de la zanahoria con el almidón se presentó mayor actividad osmótica pues en el montaje la relación es que la concentración de sacarosa dentro de la zanahoria es mucho mayor que la de almidón, por lo que absorbió mucho más almidón que sacarosa. Página 25
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2. DIFUSIÓN Y PRECIPITACIÓN.
1 Hora
2 horas
1 día
1 Semana
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TIEMPO
1 hora 2 horas 1 día 1 semana
FRASCO CON BOLSA CON AGUA
Ningún cambio Ningún cambio El agua más clara Agua con un color amarillento
FRASCO CON BOLSA CON ALMIDÓN
Ningún cambio Ningún cambio El almidón más oscuro Almidón con un color azul oscuro
El papel celofán actuó como una membrana semipermeable. La tonalidad azul de la bolsa con almidón sugiere que el movimiento se dio de un lugar de menos concentración a mayor concentración. El color de la solución de yodo seguía con su color original, lo que prueba que la bolsa no presentó ninguna fisura; y el agua de la otra bolsa se tiñó con la solución de yodo lo que demostró que este se filtró hacia el interior de la bolsa, pues en condiciones normales no hay paso de esta hacia el interior.
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PRÁCTICA 5. TRANSPIRACIÓN 1. DEMOSTRACIÓN DE TRANSPIRACIÓN.
A los 25 segundos en el envés comenzó a cambiar de color (blanco) el papel de CaCl2. Al 01:34 segundos en el haz la punta del papel de CaCl 2 tomo un color rosado. A las 12:28 segundos en el envés comenzó a tomar un color rosa por una esquina del papel de CaCl2. A las 27:26 segundos el envés cambio de color (rosado) hasta la mitad del papel de CaCl2. A las 44:08 segundos en el envés cambio el papel de CaCl 2 hasta la mitad con un color rosado. A las 44:39 segundos en el haz la otra esquina del papel de CaCl 2 comenzó a cambiar de color (rosado). A las 59:20 segundos en el envés el papel de CaCl 2 cambio totalmente ha rosado. A las 59:43 en el haz el papel de CaCl 2 cambio el color a rosado solo un poco por las esquinas. En la hoja de plátano se determinó que la traspiración de los estomas ocurre en el envés ya que esta hoja es hipoestomática y el cambio color en el haz es porque se encuentran estomas pero con menor porcentaje en esta, en comparación con el envés.
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2. TRANSPIRACIÓN EN COMPARACIÓN CON EVAPORACIÓN.
Tratamiento No. 1agua 2 aceite 3 algodón 4 aceite-hoja 5 hoja- vaselina
Peso inicial (g) 153.0 159.0 150.49 143.13 181.79
Peso (g) Superficie después de 2 Cm2 días
Pérdida de agua en g/Cm2
En el agua la evaporación de sus moléculas en estado líquido se hacen gaseosas espontáneamente. Es lo opuesto a la condensación. Generalmente, la evaporación puede verse por la desaparición gradual del líquido cuando se expone a un volumen significativo de gas. Por término medio, las moléculas no tienen bastante energía para escaparse del líquido, porque de lo contrario el líquido se convertiría en vapor rápidamente. Cuando las moléculas chocan, se transfieren la energía de una a otra en grados variantes según el modo en que chocan. El aceite de cocina con agua a temperatura ambiente, el aceite posee moléculas que no tienden a transferirse la energía de una a otra como para darle "la velocidad de escape" (la energía calórica) necesaria para convertirse en vapor. Sin embargo, este se evapora, pero el proceso es mucho más lento y considerablemente menos visible. El algodón cubría el agua, permitió muy levemente el paso del agua, pero la mayoría de este vapor se quedaba en el algodón. La hoja de plumería solo con aceite y agua, se vio el deterioro de la hoja ya que el aceite no permitía la evaporación del agua y tampoco una buena absorción en el tallo y la hoja al no ser hidratada se estaba perjudicando. Página 29
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Los estomas de la hoja de plumería con agua, aceite y vaselina , los cuales toman aire que contiene dióxido de carbono, estos estomas están en el envés de las hoja. La vaselina cierra los estomas, de modo que el aire no puede entrar. La luz que utiliza la hoja para fabricar sus nutrientes, la recibe principalmente por la cara superior. La vaselina no impide su paso, mientras que el agua llega desde la raíz a través del tallo ya que esta tampoco es afectada por la vaselina. 3. POTÓMETRO
Un potómetro es un dispositivo para medir la transpiración y que consiste en un pequeño recipiente que contiene agua y herméticamente cerrado para que el único escape de la humedad sea por la transpiración de una hoja, rama o planta pequeña con su extremo cortado introducido el agua. Niebla. 0.002 ml. Hay menor tasa de transpiración ya que se encuentra en un medio con bastante humedad y el potencial de agua en el aire es mucho mayor. Control. 0.004 ml. Presento un poco de luz y ventilación por ello tuvo un poco más de transpiración que el proceso de la niebla. Luz Brillante. 0.006 ml. La luz estimula la apertura de estomas y aumenta la velocidad de transpiración al calentar la hoja. Ventilador. 0.008 ml. Hay mucha más transpiración ya que la brisa transporta el aire húmedo reemplazándolo por aire seco.
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PRÁCTICA 6. RELACIONES HÍDRICAS EN CELULAS Y TEJIDOS 1. MÉTODO DE LA TENSIÓN DE LOS TEJIDOS PARA MEDIR LA FUERZA DE SUCCIÓN
Los peciolos introducidos en sacarosa en una concentración de 0.5, quiere decir que es isotónica. Las soluciones isotónicas tienen una concentración de soluto igual a la del citoplasma celular, por lo que los potenciales hídricos son iguales, la célula se encuentra en equilibrio osmótico con el medio. Las concentraciones de 0.6, 0.7 y 1M fue hipertónica. Una solución hipertónica tiene una concentración de soluto mayor que el citoplasma celular, por lo que tiene un potencial hídrico menor que el del contenido celular. La célula pierde agua, la membrana se retrae separándose de la pared y la células se vuelve flácida, se dice que la célula se ha plasmolizado. Las concentraciones de 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 y H2O destilada fue hipotónica. Una solución hipotónica tiene una concentración de soluto menor que el citoplasma celular, por lo que la célula absorbe agua y se hincha, Página 31
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aumentando la presión de turgencia, que es una presión hidrostática que se ejerce sobre la pared celular. 2. CÉLULA DE TRAUBE La confirmación de que era posible obtener membranas de esa naturaleza la obtuvo Traube al crear membranas semipermeables artificiales (o célula de Traube) al mezclar compuestos orgánicos e inorgánicos. Por ejemplo, al colocar pegamento en ácido tánico obtenía burbujas que crecían conforme el agua entraba en su interior; también sucedía lo mismo cuando mezclaba soluciones de cobre con ferrocianuro de potasio, y cuando esta “célula” era colocada en un medio con sulfato de cobre disuelto en agua, comenzaba a crecer y a fragmentarse en burbujas más pequeñas. Dentro de la célula se concentraba el ferrocianuro de cobre, que era incapaz de salir, pero tanto el agua como el sulfato de cobre eran capaces de entrar. Fue así
que Traube descubrió los principios de difusión y de ósmosis que explicamos anteriormente. Sin embargo, aunque Traube comprobó la existencia de las membranas semipermeables, no fue capaz de explicar los componentes de la membrana celular e hipotetizó que se trataba de una interacción química entre la fase del protoplasma (interior de la célula) y el fluido extracelular. 3. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE AGUA EN MATERIALES VEGETALES La materia seca o extracto seco es la parte que resta de un material tras extraer toda el agua posible a través de un calentamiento hecho en condiciones de laboratorio. Es una noción usada principalmente en biología y agricultura. El procedimiento consiste en pesar la materia fresca (en su estado natural), y someterla a un secado por calentamiento en un horno de laboratorio, llegando a una temperatura de entre 103 y 105 °C (en el caso de los alimentos) mientras que el tiempo que dura el calentamiento dependerá de cada substancia. Una vez pasado el tiempo de calentamiento se pesa el residuo, que será la materia seca. Al mismo tiempo que se extrae toda el agua posible, desaparecen de la muestra los Compuestos orgánicos volátiles como el amoniaco y el alcohol.
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Proceso El procedimiento es el siguiente: una cantidad conocida de producto se deseca a una determinada temperatura hasta obtener un peso constante. El peso obtenido después de la desecación, y calculado su porcentaje, representa el extracto seco.
M.F. = (Pfresco – Pseco / Pfresco) x 100 M.S. % humedad = (100 / M.F) x 100 Conocer el extracto seco en determinados productos, como por ejemplo la leche, es muy importante ya que sirve para detectar fraudes, dado que este es un valor bastante constante. Es aplicable también a la cerveza, harinas, leche en polvo, mantequilla, carnes, queso, etc. Uso de la materia seca Energías renovables: Se utiliza el concepto de materia seca absoluta (que difiere del concepto general de materia seca en que todavía hay un residuo de agua no extraída en un laboratorio convencional). Se aplica esta materia seca para conocer el rendimiento en el uso de energía de origen vegetal (leña, biocombustibles, biomasa, etcétera). Industria alimentaria: Se utiliza la materia seca determinada por un método de análisis gravimétrico. En el caso del queso el porcentaje de materia seca para el consumidor se da de forma diferente dependiendo del grupo al que pertenezca el queso: el contenido en grasa se presenta como un porcentaje de grasa sobre la materia seca, pero en quesos blandos es el contenido absoluto referido a la materia fresca. 4. PERMEABILIDAD La permeabilidad selectiva de la membrana plasmática juega un papel fundamental en las células, ya que el intercambio de sustancias
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entre ésta y el medio es esencial para el funcionamiento adecuado y homeostasis celular. La mayoría de las células tienen un sistema de transporte de intercambio llamado TRANSPORTADOR DE INTERCAMBIO, que regula el pH intracelular. La actividad del intercambiador está regulada por el pH intracelular: – pH básico, el intercambiador está inactivo. El transporte pasivo es el intercambio simple de moléculas a través de la membrana plasmática, durante el cual la célula no gasta energía, debido a que va a favor del gradiente de concentración o a favor de gradiente de carga eléctrica, es decir, de un lugar donde hay una gran concentración a uno donde hay menor. El proceso celular pasivo se realiza por difusión. En sí, es el cambio de un medio de mayor concentración (medio hipertónico) a otro de menor concentración (un medio hipotónico). – pH acido, el intercambiador se activa. El transporte activo requiere un gasto de energía para transportar la molécula de un lado al otro de la membrana, pero el transporte activo es el único que puede transportar moléculas contra un gradiente de concentración, el transporte activo está limitado por el número de proteínas transportadoras presentes.
P H de las soluciones Solución patrón: 10.62 Solución madre: 9.23 Tubo 1: 9.31 Tubo 2: 9.56 Tubo 3: 1.23 Tubo 4: 4.28 Tubo 5: 8.77
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PROCEDIMIENTOS OBSERVACIONES Al primer tubo filtrar Al filtrar el contenido el contenido de la tomo un color amarillo solución problema. pálido.
IMAGEN
Al segundo tubo Quedo el mismo color adicionar 1 ml de NaOH 0.02 N.
Al tercer y cuarto tubo adicionar 1ml de NH4OH. Y al tercer tubo 2 ml de HCL 0.02N y al cuarto tubo 2 ml de ácido acético 0.02N.
Ambos se colocaron al agregarle NH4OH amarillo y después al agregarle los ácidos se colocaron de color fucsia.
El quinto tubo se Se colocó de color calienta en baño de amarillo. agua.
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5. PLAMÓLISIS
El fenómeno de plasmólisis se produce cuando un grupo de células ha sido colocado en el interior de una disolución hipertónica (mayor concentración de solutos que el jugo celular), el jugo celular pierde agua pasando ésta a la disolución que la rodea (exósmosis). Al reducirse el volumen vacuolar por la pérdida de agua, disminuye al mismo tiempo, la presión de turgencia hasta valores insignificantes por lo tanto las células pierden turgencia y el contenido protoplasmático (citoplasma y núcleo) se contrae y comienza a separarse de la pared celular. Este proceso se denomina plasmólisis. A mayor concentración de solutos, mayor p. osmótica. Entonces cuanto mayor sea la concentración o p. osmótica, que tenga la solución que rodea la célula, mayor será el grado de plasmólisis que experimenten dichas células. Sin embargo dado que la planta permanentemente está perdiendo o ganando agua, los componentes del Ψa pueden diferir en los compartimentos celulares. En la vacuola el Ψa se debe principalmente a las fuerzas osmóticas y de presión; mientras que en la pared se debe a las fuerzas mátricas y en pequeño grado a las osmóticas. En el citoplasma de una célula turgente son importantes tanto el Ψo como el Ψm y el Ψp. Hay condiciones modifican su estado energético, es decir su capacidad de realizar trabajo. Existe un parámetro que expresa esa capacidad: el potencial agua ( Ψa ó Ψw), es decir que el agua en una célula se halla Página 36
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sometida a la influencia de dos o más de estas condiciones. Por lo tanto la determinación del potencial agua resulta de la suma algebraica delos distintos componentes. Como toda energía potencial, se define en relación a un nivel de energía arbitrario o estado de referencia. En el caso del potencial agua el estado de referencia es el agua pura ( Ψw = 0), a una presión de 1 atmósfera y a una elevación y temperatura (generalmente 25 ºC) que pueden especificarse. El potencial agua se puede expresar en: atmósferas, bares ó J.kg-1. El Ψw tiene dimensiones de energía por unidad de masa o volumen (J.kg -1) que es equivalente a las de presión, expresándose en unidades SI, Pascal (Pa): Pa = 1 N m -2 = 1 Jm-3 = 105 bares. Los valores en la célula son del orden de megapascales (MPa = 10 bares = 9,87 atm). Para el caso de las plantas, el valor del Ψw es negativo. Los componentes del potencial agua y su simbología a nivel celular son: Ψa = Ψo + Ψp +Ψm + Ψg Ψa ó Ψw = potencial agua Ψo ó π = potencial osmótico, representa el potencial derivado de la presencia de solutos (nunca es superior a 0, por lo que toma valores negativos). Ψp ó P = potencial de presión, representa la presión ejercida por la pared celular (puede asumir valores positivos en células turgentes o puede llegar a 0 en células fláccidas). Ψm ó τ = potencial matricial, representa los efectos mátricos (asume valores negativos de importancia en células jóvenes y se hace despreciable en células maduras). Ψg = potencial gravitacional representa la influencia del campo gravitatorio (es de sólo 0,01 MPa.m-1 por lo que puede despreciarse, excepto en árboles de gran altura). Si separados por una membrana semipermeable, colocamos un disolvente puro (por ej. H2O), y una solución (en el mismo disolvente) de una sustancia que no pase a través de la membrana, observaríamos el pasaje del disolvente puro hacia la solución, con el objeto de contrarrestar el desequilibrio generado en ambos medios. Este proceso se denomina ósmosis, y la fuerza que lo produce, Presión Osmótica. La Presión Osmótica se puede definir como el exceso de presión hidrostática que Página 37
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debe ser aplicado a la solución para lograr un potencial hídrico igual al del agua pura. Como no se origina una presión real, a menos que la solución se coloque en un osmómetro, es preferible usar el término "potencial osmótico". La difusión se produce desde la zona de mayor potencial agua (ya) a la de menor potencial agua (ya).
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PRÁCTICA 7. CAPACIDAD DE CAMPO Y PUNTO DE MARCHITEZ PERMANENTE. La Capacidad de campo y Punto de marchitez son los límites que definen la necesidad de agua de un cultivo para su óptimo desarrollo. El agua contenida en el suelo entre la capacidad de campo y el punto de marchitez es el agua capaz de absorber el sistema radical del cultivo, por lo que para el cálculo de las necesidades de agua es necesario tener en cuenta estos límites, que varían en función del tipo de suelo entre otros factores. A. CAPACIDAD DE CAMPO Se denomina Capacidad de Campo a la cantidad de agua humedad que es capaz de retener el suelo luego de saturación o de haber sido mojado abundantemente y después dejado drenar libremente, evitando perdida por evapotranspiración hasta que el potencial hídrico del suelo se estabilice (alrededor de 24 a 48 horas luego de la lluvia o riego). Este contenido de agua está en condiciones para ser utilizada por el cultivo y se define gráficamente como la diferencia entre el Punto de Capacidad de Campo y el Punto de Marchitez Permanente, expresado porcentualmente o en mm de agua disponible. TIPO DE SUELO 1. 2. 3. 4.
ARENOSO LIMOSO ARCILLOSO ORGÁNICO
PESO DEL SUELO HUMEDO SECO CON BOLSA CON BOLSA 3.15 g 2.90 g 2.15 g 1.33 g 2.58 g 2.03 g 5.03 g 4.47 g
CAPACIDAD DE CAMPO
8.62 % 67.65% 27.09 % 12.52 %
El tipo que tiene mayor capacidad de campo es el limoso, es decir, retiene más humedad que los demás suelos.
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B. PUNTO DE MARCHITEZ PERMANENTE Es la tensión máxima que puede realizar un cultivo para extraer el agua del suelo. A partir de allí, esa planta en esas condiciones de humedad no tendrá posibilidades de abastecerse de agua. PESO DEL SUELO
CANTIDAD DE PUNTO DE AGUA MARCHITEZ APROVECHABLE PERMANENTE COMO % DEL TOTAL
HUMEDO
SECO
CON BOLSA
CON BOLSA
1. ARENOSO
57.03 g
30.50 g
86.98 %
2. LIMOSO
68.50 g
50.26 g
36.29 %
3. ARCILLOSO
60.13 g
42.68 g
40.88 %
4. ORGÁNICO
59.02 g
39.61 g
49.00 %
TIPO DE SUELO
Para calcular la cantidad de agua aprovechable (A.A) como un % del total se resta la capacidad de campo (C.C) menos el punto de marchitez permanente (P.M.P). A.A. = C.C – P.M.P Pero en este caso no se puede calcular ya que no se tomó las mismas medidas en gramos para ambos procedimientos y por ende el resultado va a ser anómalo. Pero viendo los resultados podemos determinar empíricamente en una escala cual es el tipo de suelo que aprovecha mejor el agua: 1. 2. 3. 4.
Limoso Arcilloso Orgánico Arenoso
Esto quiere decir que el suelo limoso puede estar mucho más hidratado y requiere de menor riego que el arenoso, que es aquel que necesita estar constantemente hidratado para no dejar morir la planta a tratar, en este caso usamos el maíz. Pero cuando el limoso se encuentra en estado de sequía es difícil que vuelva a su capacidad de campo, porque requiere una cantidad de agua considerable para llegar al punto de C.C. ideal. En cambio el arenoso vuelve a su capacidad de campo mucho más rápido, rápido, con menor cantidad de agua. Página 40
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PRÁCTICA 8. FACTORES QUE AFECTAN A LA FOTOSÍNTESIS EN ELODEA. La fotosíntesis es un proceso en el que los seres que la realizan (plantas, algas y algunas bacterias) utilizan la energía luminosa procedente del sol para fabricar materia orgánica a partir del CO2 atmosférico. En este proceso se desprende oxígeno como sustancia de desecho, y gracias a él nosotros respiramos. La reacción que se produce es la siguiente: Podemos medir la intensidad de la fotosíntesis midiendo la producción de oxígeno: cuanto más oxígeno se produce, más intensa es la fotosíntesis. De esta manera podemos estudiar cómo afectan distintos factores ambientales a la fotosíntesis. Uno de los factores que podemos estudiar es la intensidad de la luz; estudiaremos la producción de oxígeno en un vegetal a distintas distancias de un foco de luz (la intensidad luminosa disminuye con el cuadrado de la distancia). Y otro factor es a someter la elodea a diferentes temperaturas. 1. EFECTO DE LA INTENSIDAD DE LA LUZ
TIEMPO 5 min 5 min 5 min
DISTANCIA(Cm) 100 30 10
N° BURBUJAS 16 18 19
MÉDIA/MIN
300 ppm oxigeno inicial 320 ppm oxigeno final Como se muestra en el cuadro la luz blanca contiene todo el espectro visible y la calidad de luz necesaria para estimular los pigmentos fotosintéticos. La cantidad de luz se refiere a la intensidad luminosa. Cuando ésta aumenta la fotosíntesis también lo hace, produciendo más oxígeno. Se midió la cantidad de oxigeno inicial que había en el recipiente de agua con elodea y vemos que al medir el oxígeno final aumento este, ya que cada vez se acercaba más la luz y había cada vez más una alta tasa fotosintética.
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LUZ 19.5 19
10, 19
18.5 S A 18 J U B17.5 R U B ° 17 N
30, 18
LUZ
16.5 16
100, 16
15.5 0
20
40
60
80
100
120
DISTANCIA (Cm)
2. EFECTO DE LA TEMPERATURA TIEMPO TEMPERATURA(°C) N° BURBUJAS MÉDIA/MIN 5 min 20 0 5 min 30 50 5 min 40 382 5 min 50 680 En agua destilada no produce oxígeno debido a la falta de solutos. El aumento de temperatura acelera las reacciones químicas de la fotosíntesis (como en cualquier otra reacción química), hasta alcanzar un máximo (llamado temperatura óptima de esa especie) por encima del cual comienzan a cerrarse los estomas para no perder agua (con lo que aumenta el O2 y disminuye el CO2), además si hay un exceso de temperatura las enzimas fotosintéticas se desnaturalizan con el
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calor (con lo que no sólo se paraliza, sino que disminuye la fotosíntesis).
TEMPERATURA 800 700
50, 680
600 S A500 J U B400 R U B ° 300 N
TEMPERATURA
40, 302
200 100 30, 50 0
20, 0 0
10
20
30
40
50
60
TEMPERATURA(°C)
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PRÁCTICA 9. PIGMENTOS DE LOS CLOROPLASTOS. Las hojas de espinacas se calentaron en un vaso de precipitado, se cogieron pequeños trozos, un puñado de estas hojas con alcohol se maceró lo que permitiría romper las células vegetales y extraer los pigmentos del interior de los cloroplastos.
El alcohol se coloreó de verde, señal de que los pigmentos habían salido del interior celular. Con ayuda de un papel filtro transferimos el alcohol sin las hojas a un nuevo vaso de precipitado. Se ilumino el extracto con una luz fuerte para ver la fluorescencia de las clorofilas.
Se introdujo en el extracto un cilindro de papel secante para realizar la cromatografía. Es muy importante introducir tan solo unos milímetros de la parte inferior del papel en el alcohol.
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Gasolina blanca más extracto crudo y unas gotas de agua destilada, se agita, se deja separar, se deja escurrir el alcohol y a la gasolina restante se le agrega más alcohol, y esperar separación de fases y unir las fases de alcohol.
Se toma la fase de gasolina (clorofilas y carotinas) más hidróxido de potasio en alcohol etílico, anillo de color pardo -amarillo en la zona interfacial. Se deja escurrir la fase alcalina alcohólica y se mezcla con agua para visualizar su solubilidad de las clorofilinas.
1. 2. 3. 4.
TUBO 1 TUBO 2 TUBO 3 TUBO 4 TODOS CLOROFILA B FEOFITINA CLOROFILA A 5 ml de extracto + 1 ml H 20 (control) 5 ml de extracto + 1 ml hidróxido de sodio al 5% 5 ml de extracto + 1 ml ácido acético glacial 5 ml de extracto + 1 ml CuSO 4 al 5% +1 ml ácido acético glacial Página 45
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Al igual que la clorofila en la estructura, las feofitinas son en realidad productos de descomposición. Están "gastando" clorofila que ha perdido un ion pero que permanece en la hoja y continúa brindando a la hoja su color. El ion perdido proviene del componente de magnesio. La clorofila puede sufrir distintos tipos de alteraciones. La más frecuente, es la pérdida del átomo de magnesio, formando la llamada feofitina, de un color verde oliva con tonos marrones, en lugar del verde brillante de la clorofila. Esta pérdida del magnesio se produce por sustitución por dos iones H +, y consecuentemente se ve favorecida por el medio ácido. La pérdida es irreversible en medio acuoso, por lo que el cambio de color de los vegetales verdes es un fenómeno habitual en procesos de cocinado, enlatado, etc. La clorofila b es algo más estable que la clorofila a. Hay que tener en cuenta que los vegetales son siempre ácidos, y que en el tratamiento térmico se liberan generalmente ácidos presentes en vacuolas en las células, y que hacen descender el pH del medio. En la clorofila puede hidrolizarse el enlace éster que mantiene unido el grupo fitol. Esta hidrólisis está catalizada por el enzima clorofilasa, presente en los vegetales verdes. La estructura que queda al eliminarse el fitol recibe el nombre de clorofilida. Su color es semejante al de la clorofila, y consecuentemente su formación no representa un problema desde ese punto de vista, e incluso son algo más estables que las propias clorofilas frente a la pérdida del magnesio La feofitina es capaz de unir eficientemente iones de Zn o de Cu en el lugar que ocupaba el magnesio, formando pigmentos estables y de color verde atractivo. La toxicidad del cobre limita su uso, pero los complejos cúpricos de clorofilas o clorofilidas están autorizados en la Unión Europea como colorantes alimentarios en algunos productos. Página 46
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PRÁCTICA 10. DEMOSTRACIÓN DE LA NECESIDAD DE ALGUNOS ELEMENTOS PARA EL DESARROLLO DE LAS PLANTAS. DISOLUCIÓN MADRE A. 1 M Ca (NO3)4H20 236g/I Nitrato de Calcio B. 1 M KNO3 101 g/I Nitrato de Potasio C. 1 M MgSO4 7H20 247g/I Sulfato de Magnesio D. 1 M KH2PO4 136 g/I Sulfato de Potasio E. 0.01 M CaH4(PO4)2 2H20 2.5 g/I F. 0.5 M K2SO4 87 g/I G. 0.01 M CaSO4 2H2O 1.7 g/I H. 0.1 % Quelato de hierro I. Oligoelementos
SOLUCIÓN NUTRITIVA COMPLETA
SIN N
SIN P
SIN K
SIN Mg
SIN Fe
Agua destilada
1,15
-
1,725
1,725
1,15
1,15
230
1,15
-
-
-
1,15
1,15
230
0,92
0,115
0,69
0,69
-
0,46
230
0,23
-
-
-
0,23
0,23
Agua de grifo
-
11,5
-
11,5
1,15
-
230
-
2,3
2,3
-
-
-
230
-
46
-
-
-
-
230
0,23
0,23
0,23
0,23
0,23
-
230
0,23
0,23
0,23
0,23
0,23
0,23
230
Largo total (Cm)
Peso fresco (g)
Tratamiento Raíz
Agua destilada (1)
1.18.0 2.19.5 3.20.0
%
18% 19.5% 20%
vástago 1.28.5 2.26.0 3.32.0
%
28.5% 26% 32%
R aí z
%
vásta go
Peso seco (g) %
Raíz 1. 1.02 2. 1.14 3. 1.19
%
vástago 1. 0.38 2. 0.58 3. 0.38
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%
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Agua de grifo (2) Completa (3) -
N (4)
-
P (5)
-
K (6)
-
Fe (7)
-
Mg (8)
4.22.0 5.18.0 6.20.5 7.17.5 8.22.7 9.20.0 10.22.0 11.22.0 12.26.0 13.19.5 14.19.5 15.18.5 16.18.0 17.18.0 18.21.0 19.20.0 20.21.0 21.15.5 22.20.4 23.22.0 24.21.5
Tratamiento Agua destilada (1) Agua de grifo (2) Completa (3)
-
-
-
-
-
N (4)
P (5)
K (6)
Fe (7)
Mg (8)
22% 18% 20.5% 17.5% 22.7% 20% 22% 22% 26% 19.5% 19.5% 18.5% 18% 18% 21% 20% 21% 15.5% 20.4% 22% 21.5%
4.29.0 5.30.0 6.26.5 7.24.8 8.24 9.21.5 10.21 11.26.5 12.23.0 13.24.4 14.29.3 15.22.6 16.23.0 17.21.3 18.24.5 19.31.0 20.21.3 21.24.0 22.22.0 23.29.0 24.24.9
29% 30% 26.5% 24.8% 24% 21.5% 21% 26.5% 23% 24.4% 29.3% 22.6% 235 21.3% 24.5% 31% 21.3% 24% 22% 29% 24.9%
Peso fresco (g)
%
1. 2.06 2. 1.80 3. 2.54 4. 1.96 5. 2.00 6. 1.81 7. 2.12 8. 1.68 9. 1.90 10. 1.66 11. 1.92 12. 2.05 13. 1.89 14. 1.98 15. 1.20 16. 2.15 17. 1.79 18. 2.00 19. 2.38 20. 1.77 21. 1.63 22. 1.86 23. 2.03 24. 1.90
206% 180% 254% 196% 200% 181% 212% 168% 190% 166% 192% 205% 189% 1985 120% 215% 179% 200% 238% 177% 163% 186% 203% 190%
4. 1.02 5. 1.16 6. 1.22 7. 1.66 8. 0. 52 9. 1.11 10. 0.64 11. 1.01 12. 1.24 13. 1.06 14. 1.14 15. 0.69 16. 1.08 17. 1.30 18. 1.36 19. 1.10 20. 0.91 21. 0.89 22. 0.70 23. 1.10 24. 1.10
Peso seco (g) Plantas enteras 1. 1.04 2. 1.72 3. 1.57 4. 1.32 5. 1.46 6. 1.06 7. 1.86 8. 0.85 9. 1.25 10. 1.02 11. 1.47 12. 1.55 13. 1.55 14. 1.59 15. 1.05 16. 1.29 17. 1.04 18. 1.71 19. 1.67 20. 1.02 21. 1.24 22. 0.99 23. 1.39 24. 1.04
4. 0.30 5. 0.30 6. 0.38 7. 0.20 8. 0.33 9. 0.14 10. 0.38 11. 0.46 12. 0.31 13. 0.49 14. 0.45 15. 0.36 16. 0.21 17. 0.10 18. 0.35 19. 0.57 20. 0.29 21. 0.35 22. 0.29 23. 0.29 24. 0.30
% 104% 172% 157% 132% 146% 106% 186% 85% 125% 102% 147% 155% 155% 159% 105% 129% 104% 171% 167% 102% 124% 99% 139% 104%
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En agua destilada, de grifo y la solución completa. La presencia de elementos nutritivos en las cenizas de una planta, no es indicador de las necesidades cualitativas y cuantitativas de los distintos elementos químicos para una planta fotoautótrofa, como ha sido demostrado por Arnon y Stout (1939) utilizando cultivos hidropónicos, al establecer tres criterios que debe cumplir un elemento para que pueda ser considerado como esencial. Inclusive si un elemento ayuda a mejorar el crecimiento o un proceso fundamental, no se considerará como esencial si no cumple con las tres reglas siguientes: Regla 1. Un elemento es esencial si la deficiencia del elemento impide que la planta complete su ciclo vital. Todos los 17 elementos que aparecen en la tabla Nº 1, cumplen con este criterio y deben ser suministrados a una planta para que germine, crezca, floree y produzca semillas. Regla 2. Para que un elemento sea esencial, este no se puede reemplazar por otro elemento con propiedades similares. Ej. El sodio que tiene propiedades similares que el potasio, no puede reemplazar al potasio completamente; ya que trazas de potasio son esenciales en la solución. Regla 3. El último criterio que debe cumplirse es que el elemento debe participar directamente en el metabolismo de la planta y su beneficio no debe estar relacionado solamente al hecho de mejorar las características del suelo, mejorando el crecimiento de la microflora o algún efecto parecido.
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Las tres reglas anteriores pueden resumirse diciendo que: Un elemento es esencial si la planta lo requiere para su desarrollo normal y poder completar así su ciclo vital. Sin N. NO presento una deficiencia muy elevada ya que las plantas requieren muy poco de este nutriente. Las plantas que crecen a bajos niveles de nitrógeno son de color verde claro y muestran una clorosis general, principalmente en hojas viejas. Las hojas jóvenes permanecen verdes por períodos más largos, ya que reciben nitrógeno soluble de las hojas más viejas. Algunas plantas como el tomate y el maíz, exhiben una coloración purpúrea en los tallos, pecíolos y cara abaxial de las hojas, debido a la acumulación de antocianinas. La relación vástago/raíz es baja, ya que predomina el crecimiento radicular sobre el foliar. El crecimiento de muchas plantas deficientes en nitrógeno es raquítico. Sin P. Las deficiencias de fósforo se parecen mucho a las de nitrógeno. En cereales se caracteriza por un retardo en el crecimiento, las raíces se desarrollan poco y se produce enanismo en hojas y tallos. Es frecuente la acumulación de antocianina en la base de las hojas y en las hojas próximas a morir, que le dan una coloración púrpura y se reduce el número de tallos. El proceso de maduración de las plantas se retarda, mientras que las que tienen abundante fósforo maduran con más rapidez. El fosfato se redistribuye fácilmente en muchas plantas y se mueve de las hojas viejas hacia las jóvenes en las que se almacena; se acumula también en flores en proceso de desarrollo y en semillas. Como resultado de esto, las deficiencias de fósforo se observan primero en hojas maduras. Sin K. Presento una deficiencia clara ya que este es uno de los elementos esenciales en la planta. En el campo el suministro de potasio por el suelo, puede ser adecuado para el crecimiento de los cultivos, siempre y cuando el suministro de nitrógeno y fósforo sean bajos; pero es insuficiente si aumentan estos elementos. De tal forma que se observan signos de carencia de, si se utilizan fertilizantes con nitrógeno y fósforo, produciéndose la muerte prematura de las hojas. Así como el nitrógeno y el fósforo, el potasio se traslada de los órganos maduros hacia los jóvenes; de tal forma que la deficiencia de este elemento se observa primero como un amarillamiento ligero en hojas Página 53
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viejas. En las dicotiledóneas las hojas se tornan cloróticas, pero a medida que progresa la deficiencia aparecen manchas necróticas de color oscuro. La deficiencia de se conoce comúnmente como quemadura. En muchas monocotiledóneas, como es el caso de los cereales, las células de los ápices y bordes foliares mueren primero, propagándose la necrosis hacia la parte más joven de la base foliar. Ejemplo, el maíz deficiente de presenta tallos débiles y las raíces se hacen susceptibles a infecciones por patógenos que causan su pudrición. Sin Fe. En suelos ácidos se puede inducir una deficiencia de hierro cuando se presentan metales pesados en exceso, como Zn, Cu, Mn ó Ni. Un exceso de manganeso en el suelo se ha reportado como causa de una deficiencia de hierro en piña (Ananas comosus) y un exceso de cobre como causante de clorosis en naranjos de la Florida. La deficiencia de hierro producida por la presencia de metales pesados, se puede corregir utilizando un quelato de hierro sintético, el ácido etilendiamina tetra-ácetico (Fe-EDTA). El hierro es un microelemento esencial, forma parte de citocromos, proteínas y participa en reacciones de óxido -reducción. En las hojas casi todo el hierro se encuentra en los cloroplastos, donde juega un papel importante en la síntesis de proteínas cloroplásticas. También forma parte de una gran cantidad de enzimas respiratorias, como la peroxidasa, catalasa, ferredoxina y citocromo -oxidasa. Sin Mg. La deficiencia de magnesio ocurre comúnmente en suelos ácidos, arenosos, en áreas de precipitación moderada a alta. La ausencia de Mg2+ se caracteriza por una clorosis en hojas viejas, principalmente entre las nervaduras. En algunas plantas la ausencia de clorofila es seguida por la aparición de otros pigmentos. Los flujos de Mg2+ pueden servir para regular la actividad enzimática, como ocurre con el aumento en la fijación de CO2 por los cloroplastos, activada por la luz. El bombeo de Mg2+ de los tilacoides hacia el estroma en la luz, sirve como activador de la enzima Ribulosa bifosfato-carboxilasa-oxigenasa (Rubisco). http://www.forest.ula.ve/~rubenhg/nutricionmineral/
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PRÁCTICA11. DEMOSTRACIÓN DEL ANTAGONISMO TUBO 1. 2. 3. 4. 5.
agua de grifo agua destilada cloruro de sodio al 2% cloruro de calcio al 0.2% una disolución que contenga cloruro de sodio al 2% y cloruro de calcio al 0.2%
2 horas +++ ++-
Observaciones después de: 4 horas 12 horas + ++ ++ ++ +++
++
24 horas ++ -++ -+-
- - No soluble - Soluble +- soluble
+ Soluble ++ Muy soluble
Betanina, un pigmento que se conocen colectivamente como betalaínas. La betanina es una sustancia que consiste en el extracto acuoso de la raíz de la remolacha roja Beta vulgaris. Se extrae generalmente tras la cocción en agua, y presenta un color rosado. Las betalaínas y las antocianinas son mutuamente excluyentes, por lo que cuando se encuentran betalaínas en una planta, estarán ausentes las antocianinas, y viceversa. Fue más soluble en ClNa, en agua de grifo fueron tan solubles, con un color rojo-violeta, así que presentaron antagonismo pero con un PH básico. En ClNa y ClCa2 hubo una disolución pero más leve ya que también en la parte superior presento un color amarillo demostrando en esa
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superficie un PH ácido, mientras que el resto del tubo era de un PH básico. El ClCa2 y el agua destilada, ya que el pigmento se difundió de las células hacia el exterior y se produjo una toxicidad por falta de antagonismo, presentando un PH ácido. Largo total (Cm) Raíz % vástago 1.12.0 12% 1.15.5 Completa + 2.10.0 10% 2.19.0 KNO3 (1) 3. 5.0 5% 3.16.6 4. 10.5 10.5% 4.18.0 KNO3 solo 5.14.5 14.5% 5.24.0 (2) 6. 9.5 9.5% 6.20.5 7. 15.0 15.0% 7.19.0 Completa + 8. 14.0 14.0% 8.17.0 CuSO4 (3) 9. 23.5 23.5% 9.17.0 10.21.0 21.0% 10.16.5 CuSO4 solo 11. 8.0 8% 11.17.0 (4) 12.11.5 11.5% 12.19.0
Tratamiento
Tratamiento Completa + KNO3 (1) KNO3 solo (2) Completa + CuSO4 (3) CuSO4 solo (4)
Peso fresco (g)
% 15.5% 19% 16.6% 18% 24% 20.5% 19% 17% 17% 16.5% 17% 19% %
Peso fresco (g) Peso seco (g) Raíz % vástago % Raíz % vástago %
Peso seco (g) Plantas enteras
%
1. 0.85 2. 0.95 3. 0.96 4. 0.78 5. 1.45 6. 0.95 7. 1.00 8. 1. 12 9. 0.83 10. 0.87 11. 0.79 12. 0.95
Los nutrientes en estado de iones pueden ejercer ciertas acciones unos a otros que conducen a reducir o aumentar la absorción de ciertos nutrientes. Se dice que hay antagonismo cuando un ion A detiene la absorción de la planta de un ion B cuando su concentración se aumenta en el medio de cultivo y su efecto llega a ser máximo cuando el ion A supera la concentración del ion B deteniendo en su totalidad la absorción de la planta, los principales antagonismos son: A - B calcio - sodio calcio - potasio magnesio - potasio Página 56
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magnesio - calcio Por lo tanto los elementos ubicados del lado derecho siempre deben ser inferiores en proporción que los del lado derecho. El antagonismo consiste en que el aumento por encima de cierto nivel de la concentración de un elemento reduce la absorción de otro. Ejemplos: Na/Ca, K/Mg, Ca/Mg y K, Ca/Fe, Mn, Zn y B, Fe/Mn, N/K. Quizá el elemento más preocupante en suelos calizos sea el Ca, que como vemos es antagonista con multitud de elementos. También un exceso de abonado nitrogenado vemos que impide una correcta asimilación del K. Se recomienda al utilizar elemento nutritivos altos en elementos salinos: • Tener en cuenta la sensibilidad de los cultivos a la salinidad • Elegir fertilizantes de bajo índice salino y de efecto reversible. • Regar sobre la necesidad hídrica de la planta (fracción de lavado) para lavar las sales de la zona radicular. • Monitorear la solución nutritiva y el drenaje lixiviado. Un alto valor de CE en la solución del suelo, que puede deberse al alto contenido mineral en el suelo o en el agua de riego, crea condiciones hiperosmóticas en la zona radicular, lo que resulta en plasmólisis parcial y deshidratación de la planta.
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PRÁCTICA 12. PROPAGACIÓN VEGETAL. Material Vegetal: Ceiba Hormona Vegetal: Auxina Peso: 100 gr Pureza: 0.40% Tratamientos: 1) Testigo 2) 75 PPM 3) 150 PPM Tiempo: 2, 4 y 8 horas Regar con H20 destilada PPM: 1 mg/L Tratamiento 2 (75 PPM) 75 mg/1L = 0.075 g -------- 1000 ml X -------- 200 ml X = 0.015 gr % =
grsoluto grsolvente
=
100%
0.015 100% 0.40%
=
% %
→ = .
Tratamiento 3 (150 PPM)
3,75 x 2 = 7.5 g La propagación asexual consiste en separar de una planta madre un trozo o parte vegetativa cualquiera apropiada para tal fin la cual se pone inmediatamente después en condiciones favorables para seguir vegetando en forma adecuada y dar lugar a una nueva planta que tendría los mismos caracteres de la planta madre sin intervención de los órganos sexuales de la planta. Métodos de propagación asexual
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1. Propagación por hijuelos. Son aquellos brotes desarrollados desde el cuello de la raíz, q se sacan o desprenden, se enraízan y dan lugar a una nueva planta (plátano caña alcachofa). 2. Propagación por bulbos. Son tallos transformados en un disco o platillo que emite raíces y está cubierto generalmente por hojas carnosas Ej. Cebolla ajo. 3. Propagación por tubérculos. Son tallos subterráneos en forma de ensanchamiento voluminosa, en los que se depositan dentro de sus células diversos principios alimenticios utilizados por las plantas para su auto alimentación, se pueden utilizar partes del tubérculo siempre y cuando posean células germinativas Ej. Papa. 4. Propagación por rizomas. Algunas plantas poseen las propiedades de desarrollar tallos subterráneos, paralelos a la superficie del suelo, con la apariencia de una raíz la cual de trecho en trecho da lugar a un nacimiento de un tallo aéreo Ej. Lirio. 5. Propagación por estacas: la reproducción por estacas consiste en cortar un fragmento de tallo con yemas y enterrarlo. Después se espera hasta que broten raíces. Así se obtiene una nueva planta. Ventajas de la propagación sexual
1. Las plantas son más fuertes porque su sistema radicular es mayor y penetra más profundo el suelo. 2. las plantas presentan más resistencia a factores externos y presentan mayor longevidad. 3. solo propagando por semillas existe la posibilidad de obtener nuevas variedades mediante cruzamientos. Las auxinas son un grupo de fitohormonas que actúan como reguladoras del crecimiento vegetal. Esencialmente provocan la elongación de las células. Se sintetizan en las regiones meristemáticas del ápice de los tallos y se desplazan desde allí hacia otras zonas de la planta, principalmente hacia la base, estableciéndose así un gradiente de concentración. Este movimiento se realiza a través del parénquima que rodea a los haces vasculares.
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