Cotiledones y Placenta: Diferencias Clave en el Desarrollo Biológico
La placenta y los cotiledones, aunque cumplen funciones de nutrición y soporte vital, operan en contextos biológicos distintos: la placenta en el desarrollo de mamíferos y los cotiledones en la germinación de semillas en plantas. Este artículo explorará las diferencias fundamentales entre estas dos estructuras.
¿Qué es la Placenta?
La placenta es un órgano materno-fetal que se desarrolla en el útero durante el embarazo. Es una estructura temporal que brinda oxígeno y nutrientes al embrión y, posteriormente, al feto, y a través de la misma se eliminan los productos de desecho. Podemos definir a la placenta como el órgano de relación entre el feto y su madre. Es un órgano esencial en el desarrollo fetal y va cambiando a lo largo del embarazo, teniendo en las 16 primeras semanas de gestación el momento de su formación en el útero materno.
Ubicación y Formación
Se forma en el interior del útero y está unida a la pared uterina, brindando oxígeno y nutrientes al feto en crecimiento y eliminando los productos de desecho de su sangre. La placenta se une con la pared del útero que es de donde surge el cordón umbilical. La placenta se desprende de la pared uterina y es expulsada junto con las membranas amnióticas. La placenta se expulsa después del nacimiento del bebé, en el periodo llamado 'alumbramiento'.
Para facilitar la expulsión de la placenta se hace un alumbramiento dirigido, que consiste en la administración de oxitocina una vez se ha desprendido el hombro anterior del feto. Posteriormente a la expulsión fetal, el ginecólogo realiza una suave tracción del cordón umbilical para comprobar el desprendimiento de la placenta. Es fundamental asegurar que la placenta se expulse completamente para evitar posibles complicaciones.
Funciones Clave de la Placenta
La placenta tiene múltiples funciones vitales durante el embarazo. Se trata de un órgano esencial para el correcto desarrollo del embrión, ya que a través de ella y del cordón umbilical, el feto mantiene la conexión con la madre, de la que recibe todos los nutrientes, sangre y oxígeno necesarios para su crecimiento y desarrollo. Además de su papel en la nutrición, la placenta también se encarga de eliminar los catabolitos procedentes del feto, como dióxido de carbono, urea y bilirrubina.
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El intercambio de sustancias entre madre y feto ocurre mediante las vellosidades coriales, que son parte de la placenta y están en contacto con la sangre materna alojada en las lagunas o espacios intervellosos. La superficie de contacto de la sangre materna, alojada en las lagunas o espacios intervellosos, con las vellosidades coriales es considerable.
Otra importante misión de la placenta es la secreción de hormonas que pasan tanto a la madre como al feto. A nivel endocrino, la placenta elabora dos tipos de hormonas, las hormonas polipeptídicas y las hormonas esteroideas. Las hormonas polipeptídicas más importantes son la gonadotropina coriónica humana, que la madre elimina por orina, y que se produce desde la formación del corion hasta que en la 12.ª semana decrece la producción (se emplea en pruebas de embarazo a partir de la tercera semana); y la lactógeno placentario humano, cuyos efectos son los cambios somáticos del cuerpo, como el aumento del tamaño de las mamas.
Entre las hormonas esteroideas, cabe destacar la progesterona, que al principio es secretada por el cuerpo lúteo del ovario, y a partir del segundo mes por la placenta, y cuya producción aumenta durante todo el embarazo; y los estrógenos, cuya producción también aumenta durante el embarazo. Estas hormonas desempeñan un papel crucial en el mantenimiento del embarazo y en la preparación del cuerpo materno para el parto.
La placenta también actúa como una barrera protectora, impidiendo el paso de moléculas de gran tamaño, como proteínas, virus y bacterias. Esto contribuye a mantener el ambiente intrauterino libre de infecciones, aunque, en casos excepcionales, si el virus o bacteria logra dañar atravesar la barrera placentaria podría provocar una infección en el feto. Un aspecto muy curioso del cordón umbilical respecto a sus funciones es la de trasladar al feto todos los anticuerpos generados por el organismo de la madre para que pueda formar su propio sistema inmunológico.
Acción inmunológica: la placenta impide que el sistema inmunológico de la madre identifique al embrión como un cuerpo extraño y lo ataque como tal.
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Composición de la Placenta
La placenta está compuesta por dos componentes principales: la parte fetal y la parte materna. La parte fetal, conocida como corion frondoso, está formada por una multitud de vellosidades coriales y es responsable de la nutrición y el intercambio de sustancias con la sangre materna. La parte materna, denominada decidua basal, procede de la transformación de la mucosa uterina y es responsable de proporcionar un sitio de implantación para la vesícula gestacional y el desarrollo de la placenta.
Cuando la placenta alcanza su máximo desarrollo tiene una forma de disco de unos 15 cm de diámetro, pesa aproximadamente 500 g, y contiene unos 150 ml de sangre. Está dividida por los tabiques placentarios en 15-20 cotiledones.
Tipos de Placenta
Existen distintos tipos de placenta entre los mamíferos, pero la humana es de tipo hemocorial (o discoidal), lo que quiere decir que el tejido fetal penetra el endometrio hasta el punto de estar en contacto con la sangre materna.
- Placenta normoinserta: Es aquella que se inserta en la parte superior, lateral, delantera o trasera del útero.
- Placenta previa total: La placenta cubre por completo la abertura del cuello uterino.
- Placenta previa parcial: Encontramos el cuello uterino parcialmente taponado por la placenta.
Otro tipo de placenta es la placenta accreta que penetra excesivamente en la pared uterina y que se encuentra muy adherida a ella. De la misma manera, la placenta increta y percreta son placentas que penetran aun más en el músculo uterino o en la pared uterina y que, a veces, se extienden a estructuras próximas como la vejiga. En estos trastornos, la placenta no se separa totalmente del útero como debería hacerlo cuando la mujer da a luz al bebé, lo cual puede producir una hemorragia peligrosa después del parto vaginal.
En general, se sitúa en la cara anterior o posterior del útero, dejando libre la cérvix, que conforma el canal del parto.
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Factores que Influyen en la Salud Placentaria
Existen determinados factores que ayudan a tener una placenta más sana, lo que contribuye al mejor funcionamiento de la misma:
- Edad de la madre
- Cirugías uterinas anteriores
- Estilo de vida
Normalmente está formado por dos arterias y una vena en forma de triángulo (arterias en la base y vena en el vértice superior) todas inmersas en lo que se conoce como gelatina de Wharton, que es un tejido mucoso que hace al cordón resistente e impide que se enrede. Los nudos, que sí pueden suponer un problema, son extremadamente raros.
En el caso de que el embarazo se prolongue más allá de las 41 semanas existe un claro riesgo de que deje de cumplir con su función; tanto es así que se la denomina placenta envejecida. Por eso a medida que se acerca la fecha del parto es normal que la placenta comience a envejecer, ésto no quiere decir que deje de funcionar, hay placentas perfectamente funcionales en la semana 41 y en la semana 42, pero sí es cierto que a partir de la semana 40 hay que hacer controles más exhaustivos para asegurarse del buen funcionamiento de la placenta.
A través de la ecografía doppler se controlan las arterias umbilicales para asegurarse de que el flujo de sangre y por ende los nutrientes y el oxígeno están llegando adecuadamente al bebé.
¿Qué son los Cotiledones?
Los cotiledones son estructuras presentes en las semillas de las plantas con flor (angiospermas) y juegan un papel crucial en la germinación. Son las primeras hojas embrionarias producidas por la planta en desarrollo.
Formación y Desarrollo del Embrión
El proceso que lleva desde el zigoto hasta el embrión se denomina embriogénesis, durante la cual se establecen dos ejes: el apical-basal (tallo-raíz) y el radial (interno-superficial). La primera división del zigoto produce dos células, una apical y otra basal. La apical dará lugar al embrión. La basal es grande y vacuolada, y dará lugar al suspensor, que es una estructura encargada de anclar el embrión a la zona del micropilo y llevará nutrientes al embrión.
Los derivados de la célula apical darán primero a una masa de células redondeada denominada proembrión, que se alargará y crecerá en tamaño. Tras ellos comenzará la diferenciación celular. Se forma el protodermo en la periferia, el meristemo fundamental y el procambium internamente. Estos son los tres meristiemos primarios.
El embrión maduro, antes de que la semilla entre en dormancia, consta de varias partes: un epicótilo (encima de los cotiledones) que tiene un meristemo apical, los dos cotiledones, y el hipocótilo (debajo de los cotiledones) que tiene a los primordios del tallo y de la raíz. Si se observa una zona de tallo más diferenciada en el epicótilo se denomina plúmula, y si se observa de raíz en el hipocótilo se llama radícula.
Tipos de Cotiledones
La mayoría de las angiospermas son dicotiledóneas o monocotiledóneas. En el caso de las dicotiledóneas, el zigoto se divide en dos por medio de un tabique longitudinal, separando los futuros cotiledones. Los cotiledones son estructuras a modo de hoja que sirven de almacén o son absortivas y que están conectados vascularmente con el embrión. Pueden almacenar sustancias de reserva para la germinación y entonces suelen tener un aspecto carnoso.
En monocotiledóneas, y algunas dicotiledóneas, el cotiledón es absortivo y las reservas de alimento del embrión se almacenan en otra parte de la semilla, de manera que el cotiledón es un estado intermedio en la transferencia de sutancias de reserva desde la semilla al embrión. Si los cotiledones tienen tejido de reserva no contienen meristemo, pero si van a realizar la fotosíntesis mantienen algún potencial meristemático. Los cotiledones están unidos al eje embrionario en un punto llamado nodo y se abren hacia afuera como un libro.
El desarrollo de los embriones de monocotiledóneas es similar al de dicotiledóneas, pero con el embrión más alargado, debido sobre todo a la presencia de un solo cotiledón. Las gramíneas tienen un embrión con un epicótilo que tiene un meristemo apical rodeado por primordios foliares que forman una vaina llamada coleóptilo, y una raíz con una vaina llamada coleorriza. Es un tejido nutritivo que se encuentra a un lado del embrión o rodeándolo.
Endospermo: Tejido Nutritivo
En el caso de las angiospermas procede de la fusión de un núcleo generativo con los dos núcleos centrales del saco embrionario formando un tejido triploide llamado endospermo secundario. En el caso de las gimnospermas este tejido nutritivo es haploide y se denomina endospermo primario. El endospermo es un tejido de reserva que proporciona nutrientes al embrión y a las primeras fases del desarrollo de la planta. Las células nutricias almacenan granos de almidón o proteínas que pueden formar gránulos amorfos llamados glútenes o complejos proteicos cristalizados llamados granos de aleurona.
Las semillas que contienen endospermo en estadios maduros se denominan semillas endospérmicas o albuminosas, mientras que hay algunas que lo consumen en los primeros estadios de la maduración y se denominan semillas no endospérmicas o exalbuminosas.
Cubierta de la Semilla
Las envueltas de la semilla son de origen materno y surgen a partir de los tejidos que rodean al óvulo. La formación de la cubierta está inhibida antes de la fecundación y la fecundación elimina esta inhibición permitiendo el desarrollo de la cubierta. La cubierta se origina principalmente a partir de los tegumentos interno y externo del rudimento seminal, los cuales se convertirán en el tegmen y la testa de la semilla, respectivamente. Normalmente tegmen y testa están unidos y es difícil separarlos, excepto en algunas plantas como las judías. Conjuntamente se denominan epispermo o cubierta seminal.
El tegmen es normalmente delgado y flexible, mientras que la testa es dura. En la superficie de la testa se sitúa una capa de células a modo de epidermis que desarrollan una cutícula que supone una barrera física para el agua y agentes externos, pero es semipermeable a los gases. A veces, en la cubierta, se pueden encontrar moléculas denominadas genéricamente defensinas, que son repelentes o tóxicos frente a patógenos o herbívoros.
En algunas especies hay un elemento adicional de protección consistente en sustancias tóxicas. En general las células de las envueltas se convierten en células con paredes celulares más gruesas, y algunas se diferencian en esclereidas de diversos tipos, aunque también puede haber capas de aerénquima y clorénquima entremezclados. Histológicamente hay una gran variedad en la organización de la cubierta de las semillas según las diferentes especies de plantas, y estas envueltas protectoras pueden proceder de las células de la nucela o incluso del saco embrionario.
En Arabidopsis la cubierta de la semilla consta de 5 capas: tres internas y dos externas que forman que forman el denominado tegumento. El endotelio es la más interna, las otras dos siguientes se funden a medida que se desarrolla la semilla. Las dos externas son las que sufren una mayor diferenciación y forman una capa subepidérmica y otra epidérmica. La subepidérmica forma una pared gruesa, mientras que epidérmica forma una capa de mucílago. En las leguminosas la cubierta está formada por muchas capas que incluyen macro y osteoesclereidas en las capas externas y parénquima en las internas.
Las cubiertas protectoras adquieren una gran consistencia la mayoría de las veces, fundamentalmente por la acumulación de esclereidas, aunque otras veces pueden llegar a ser carnosas. La testas, tanto de monocotiledóneas como de dicotiledóneas, están marcadas normalmente con relieves y texturas, a veces estructuras a modo de alas.
Una característica de la cubierta es que debe mantener protegida a la semilla del exterior, pero al mismo tiempo debe sentir el ambiente para permitir la germinación cuando las condiciones son adecuadas. En muchas especies la capa epidérmica produce una cutícula que hace de barrera impermeable entre el exterior y la semilla, que no pueden cruzar ni virus ni bacterias, pero sí débilmente los gases.
En la superficie de las semillas siempre hay una cicatriz denominada hilio que corresponde al punto de unión del rudimento seminal con el funículo, pequeño cordón que une la semilla a la pared del ovario. También hay una pequeña abertura denomina micropilo, punto de entrada del tubo polínico, por donde puede entrar el agua para favorecer la germinación.
Sistemas Vasculares en Semillas
Hay semillas, como las de las orquídeas, que pueden ser de unas 200 µm de diámetro. Estas semillas no tienen sistema vascular y los nutrientes y señales hormonales viajan por vía apoplástica. En semillas medianas y grandes se desarrollan sistemas vasculares, más complejos cuanto más grande es la semilla. En algunas semillas los haces vasculares terminan en la unión del funículo con el óvulo o en la zona de unión entre placenta y chalaza, mientras que en otras se extienden por toda la semilla.
Adaptaciones para la Dispersión
Para favorecer la dispersión alguna semillas poseen modificaciones de sus cubiertas tales como espinas, alas o paracaídas. Otro mecanismo de dispersión es cuando los animales las ingieren pero no las digieren, por ejemplo, cuando comen los frutos.
Dormancia y Germinación
La semilla supuso un gran avance para el paso de un medio acuático a otro terrestre. Una de las grandes ventajas fue la capacidad para estar en estado de dormancia entre el momento de su liberación y el de la germinación. La dormancia es un estado de la semilla en el cual la tasa metabólica, o tasa de reacciones químicas dentro de la célula, disminuye, por lo que necesita muy poca energía, oxígeno o agua. Una combinación de factores externos como luz, agua, temperatura y sustancias químicas pueden terminar con este periodo.
Esto permitió iniciar el crecimiento bajo condiciones favorables. Este estado de quietud se consigue gracias barreras biológicas creadas por la propia semilla, sus cubiertas, pero también a una detención de los procesos fisiológicos en el embrión y otros tejidos de la semilla. La dormancia, o más bien, la salida de la dormancia puede estar controlada por el embrión, por el endospermo, por la cubierta o por una combinación de éstos.
Al contrario que los animales, los embriones de las plantas pueden permanecer durmientes, permitiendo que una generación de semillas puede producir plantas nuevas durante varios años. Como curiosidad, se han encontrado semillas de más de 2000 años, en estratos, y han sido capaces de germinar y dar una planta adulta.
Las cubiertas de las semillas impiden que se dispersen los inhibidores del crecimiento, que en la mayoría de las plantas es principalmente el ácido abcísico, una hormona vegetal. Por otro lado el ácido giberélico promueve la germinación. En Arabidopsis la relación en la semilla de ácido abicísico /ácido giberélico es la que condiciona la salida o no de este periodo de dormancia.
Las semillas de una misma especie no abandonan la dormancia al mismo tiempo, sino que incluso en condiciones favorables hay semillas que no iniciarán la germinación. En ocasiones hay señales como el fuego, aparentemente no favorables, que facilitan la salida de la dormancia. Hay una estrategia de la mejor apuesta, es decir, algunas semillas saldrán de la dormancia bajo ciertas señales favorables, pero no lo harán todas. Las que no germinen tendrán que esperar a otra situación favorable.
Otra estrategia es producir semillas morfológicamente diferentes o químicamente diferentes. Se ha demostrado que incluso semillas genómicamente idénticas tienen variabilidad en los tiempos de germinación, la cual puede ser generada por procesos estocásticos que generan un “ruido transcripcional”, es decir, la expresión un tanto aleatoria de genes. Todas estas estrategias van encaminadas a repartir la germinación de una población de semillas en el tiempo, y así, como población, posibilitar la aparición de plantas en distintas condiciones y a distintos tiempos.
Se ha propuesto que cada semilla tiene una relación distinta de ácido abcísico/ácido giberélico y que esto determina las condiciones de salida de la dormancia. El endospermo y el embrión de la semilla producen ácido abcísico, y el endospermo parece ser un elemento clave en el valor de esta relación entre hormonas. Sin embargo, la decisión de iniciar la germinación la toman células de la radícula del embrión.
Proceso de Germinación
Es el proceso mediante el cual el embrión de la semilla se activa, se desarrolla y crece hasta la emisión de una radícula. La germinación se inicia normalmente con una entrada de agua a través del micropilo, residuo del tubo polínico producido durante la fecundación. Estas cubiertas son normalmente impermeables al agua por su cutícula con contenido en ceras.
Cuando se elimina la impermeabilidad por los elementos, hongos o patógenos, o por el paso por el tracto de los animales, el agua entra y también el oxígeno y los inhibidores son neutralizados. Se produce entonces un aumento del tamaño de las células del embrión, para lo que tienen que relajar sus paredes celulares. La división celular no es frecuente en este primer paso de la germinación. En Arabidopsis, la extensión celular se da sobre todo en la región del hipocótilo próxima a la radícula y en la zona de transición. Esta expansión lleva a la ruptura de la testa y es tanto logitudinal como radial, lo que crea presión en todas las direcciones.
Le sigue una activación del metabolismo y una nueva fase de incorporación de agua acompañada de la emisión de la radícula, donde se considera que la germinación se ha completado. Durante la germinación el embrión emplea el material de reserva almacenado en el endospermo o en los cotiledones. La germinación ocurre en condiciones determinadas, las cuales dependen de la especie de planta. El endospermo se tiene que debilitar para permitir la germinación, normalmente por una señal del embrión y una producción de hormonas, sobre todo las giberelinas.
En las plantas dicotiledóneas es la radícula la primera estructura en crecer. Esto ocurre a la vez que el tejido provascular se transforma en xilema y floema funcionales. Posteriormente se desarrolla el epicótilo.
Tabla Comparativa: Placenta vs. Cotiledones
| Característica | Placenta | Cotiledones |
|---|---|---|
| Organismo | Mamíferos | Plantas |
| Función Principal | Intercambio de nutrientes y desechos entre madre y feto | Almacenamiento y provisión de nutrientes para la germinación |
| Duración | Temporal (durante el embarazo) | Temporal (durante la germinación) |
| Ubicación | Útero | Semilla |
| Origen | Tejido materno y fetal | Embrión |
Preguntas Frecuentes (FAQs)
¿A partir de qué semana se forma la placenta?
La placenta comienza a formarse desde el momento en que el trofoblasto hace contacta con el endometrio, aproximadamente a partir del quinto o sexto día después de la fecundación. Durante este proceso, el trofoblasto se diferencia en dos tipos celulares: el citotrofoblasto, formando internamente, y el sincitiotrofoblasto, formando externamente.
El citotrofoblasto es poliédrico y altamente mitótico, mientras que el sincitiotrofoblasto es una estructura multinucleada que invade y prolifera en el endometrio, formando lagunas trofoblásticas. Estas lagunas trofoblásticas son esenciales para la formación de la placenta, ya que constituyen una red compleja de vasos sanguíneos a través de los cuales el feto recibirá nutrientes y oxígeno de la madre y eliminará productos de desecho.
¿Cuánto pesa la placenta?
La placenta alcanza su máximo desarrollo cuando tiene una forma de disco con aproximadamente 15 cm de diámetro y un peso de alrededor de 500 g.
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