Download Nutrición vegetal Archivo - Aula Virtual Maristas Mediterránea

Document related concepts

Transpiración vegetal wikipedia, lookup

Nutrición vegetal wikipedia, lookup

Estoma wikipedia, lookup

Ascenso de savia wikipedia, lookup

Presión radical wikipedia, lookup

Transcript
1. LA FUNCIÓN DE NUTRICIÓN EN LAS PLANTAS
Las plantas son organismos eucariotas, pluricelulares, aerobios y fotosintéticos. En la
nutrición ocurren dos procesos, la fotosíntesis y la respiración aeróbica.
Proceso anabólico que permite la síntesis de materia orgánica a
partir de materia inorgánica (agua, sales minerales y dióxido de carbono) y de una
fuente externa de energía, la luz solar.
 Fotosíntesis.

 Respiración aeróbica.
Proceso catabólico que precisa oxígeno y permite obtener
energía a partir de materia orgánica (almidón o glucosa), sintetizada durante la
fotosíntesis.
La función de nutrición en las plantas comprende las siguientes FASES:





Absorción de los nutrientes inorgánicos (agua y sales minerales) por la raíz.
Transporte de la savia bruta (agua y sales minerales).
Intercambio de gases (oxígeno y dióxido de carbono).
Transporte de la savia elaborada (agua con biomoléculas orgánicas).
Excreción de las sustancias de desecho.
Las plantas de organización más sencilla, como los musgos con organización tipo TALO,
(TALO
TEJIDO NO DIFERENCIADO, SIN RAÍZ NI TALLO NI HOJAS)
carecen de órganos especializados en la absorción y el transporte de sustancias. Por ello
incorporan los nutrientes directamente a través de toda su superficie y se desarrollan en
ambientes acuáticos o húmedos.
La colonización del medio terrestre supuso la aparición de plantas, con una
organización tipo CORMO,
(CORMO
TEJIDOS DIFERENCIADOS, CON RAÍZ, TALLO Y HOJAS)
que desarrollaron órganos especializados en la absorción de nutrientes (raíz), en el
transporte de sustancias y como elementos de sostén (tallo), y en la realización de la
fotosíntesis (hojas).
ABSORCIÓN DE NUTRIENTES INORGÁNICOS POR LA RAÍZ
La absorción de agua y sales minerales presentes en el suelo tiene lugar principalmente
a través de los pelos absorbentes de la zona pilífera de la raíz. Estos pelos radicales
incrementan el área de contacto entre el suelo y la raíz, lo que les permite penetrar en
poros del suelo muy pequeños donde la raíz no podría entrar.
MODIFICACIONES
Es frecuente que las raíces se asocien a otros organismos para mejorar la obtención de
nutrientes. Las asociaciones simbióticas- más comunes son los nódulos radiculares y las
micorrizas.
A. Absorción de agua
[SOLUTOS intracelular] > [SOLUTOS del suelo]
La concentración de solutos del interior de las células vegetales es mayor que la del suelo.
IMPLICA QUE EL AGUA PASA DEL EXTERIOR AL INTERIOR
Mediante el proceso de ósmosis, el agua entra en las células epidérmicas de la raíz
desde el suelo, sin dejar paso a los solutos.
Nutrición vegetal, 1
CONDICIONANTES
Si una planta se encuentra en un suelo excesivamente salino, el flujo de agua se
invierte, pasando esta de la planta al suelo, lo que provoca la muerte por desecación de
las células epidérmicas de la raíz y, en consecuencia, la muerte de la planta.
Se calcula que el 90% del agua que absorben las plantas a través de las raíces se pierde
por transpiración. Es frecuente que las pérdidas de agua por este mecanismo superen
a los aportes por absorción, en cuyo caso se produce un déficit hídrico que altera el
funcionamiento general de la planta. Una hoja que pierde una cantidad importante de
agua, pierde también turgencia y comienza a marchitarse. Cuando estos síntomas se
observan, ya se han producido perturbaciones fisiológicas que afectan al crecimiento,
disminuyen el ritmo fotosintético y alteran todas las reacciones químicas del
metabolismo.
Si el déficit hídrico es intenso y prolongado, el efecto puede ser muy perjudicial, sobre
todo en ciertos períodos del desarrollo de la planta. Así, por ejemplo, puede
provocar el fracaso de la polinización o la fecundación, e impedir la cosecha de
flores, frutos o semillas.
B. Absorción de las sales minerales
En la Tierra existen más de 90 elementos químicos. De ellos, unos 60 se han encontrado
en los tejidos vegetales. Sin embargo, solo 16 son esenciales para el crecimiento de las
plantas, y de estos, nueve se consideran macronutrientes, puesto que son
necesarios en cantidades importantes. El resto de los elementos, denominados
micronutrientes, se precisan en cantidades mínimas para un crecimiento normal del
vegetal.
El carbono, el oxígeno y el hidrógeno constituyen entre el 90 y el 95 % del peso
seco del vegetal y entran en la planta con el dióxido de carbono; el oxígeno atmosférico
y el agua del suelo. Les sigue en abundancia el nitrógeno, que se encuentra en el
suelo en forma de nitratos y de ion amonio. La reserva de nitrógeno se localiza en la
atmósfera, que contiene un 78% de N„ pero esta forma química no puede ser
metabolizada directamente por las plantas, por lo que debe fijarse mediante un
complejo ciclo, gracias a la actuación de microorganismos presentes en el suelo.
El resto de los elementos esenciales, hasta los 16, los obtienen las plantas del suelo y
proceden de las rocas a partir de las cuales se ha generado dicho suelo.
Las sales minerales presentes en el suelo solo pueden ser absorbidas disueltas en
agua en forma de
+ANIONES (nitratos, sulfatos, fosfatos, cloruros, etc.)
+CATIONES (sodio, calcio, potasio, hierro, etcJ. Estos entran en las células de la raíz
por transporte activo, es decir, en contra del gradiente de concentración , lo que
requiere un gasto energético en forma de ATP.
Este transporte lo realizan proteínas transportadoras que existen en las membranas
celulares denominadas ATPasas.
Nutrición vegetal, 2
TRANSPORTE DE SAVIA BRUTA
Se denomina savia bruta al agua y los iones que han entrado en la raíz, desde el suelo,
a través de la epidermis. Esta savia bruta llega hasta las hojas, donde tiene lugar la
fotosíntesis y para ello se llevan a cabo los siguientes PROCESOS:


Transporte en la raíz desde la epidermis hasta el xilema.
Transporte por el xilema hasta las hojas.
A. Transporte en la raíz desde la epidermis hasta el xilema
La mayor parte de los nutrientes absorbidos por los pelos radicales pasan a los vasos
leñosos, y son transportados hasta las hojas.
El transporte de savia bruta en la raíz se realiza mediante dos mecanismos:
la vía simplástica y la vía apoplástica.
VÍA SIMPLÁSTICA
El agua y los iones que han entrado en las células de la epidermis de la raíz atraviesan,
sucesivamente, los citoplasmas a través de los plasmodesmos de las células de las
distintas capas que forman la raíz, hasta llegar al xilema. Se trata de una vía selectiva,
puesto que las células pueden seleccionar tanto el tipo de iones que pasan como su
cantidad.

VÍA APOPLÁSTICA
El agua y los iones que han entrado en las células epidérmicas de la raíz salen de ellas y
circulan, por los espacios intercelulares y las paredes celulósicas permeables , hasta la
endodermis. Allí, la banda de Caspary, formada por depósitos de suberina, origina
una barrera impermeable al paso del agua y los iones y la savia bruta se ve forzada a
entrar en las células de la endodermis y continuar su recorrido hasta el xilema por una vía
simplástica. Mediante esta vía, la planta también puede seleccionar los iones que pasan
al cilindro

B. Transporte por el xilema hasta las hojas
Una vez que el agua y las sales minerales han alcanzado los vasos leñosos, el transporte
de la savia bruta hasta las hojas no requiere gasto energético, debido a la acción
combinada de tres efectos: presión radicular, tensión y adhesión-cohesión.
 PRESIÓN RADICULAR
La diferencia entre la presión osmótica de la raíz y el suelo produce una entrada continua
de agua por ósmosis en la raíz, desde los pelos absorbentes hasta los vasos leñosos,
donde el agua genera una presión radicular.
• TENSIÓN, SUCCIÓN O PRESIÓN DE ASPIRACIÓN DESDE LAS HOJAS
Al empuje de la savia bruta generado en la raíz por presión radicular, se suma una fuerza
de tracción con origen en las hojas. El agua, que se encuentra en las cámaras
subestomáticas, sale en forma de vapor de agua, a través de los ostiolos de los
estomas. Este proceso se denomina evapotranspiración o simplemente
transpiración.
A medida que las células de la cámara subestomática van perdiendo agua, su
concentración interna de solutos aumenta, lo que provoca la entrada de agua por ósmosis
desde las células adyacentes. Se genera así una presión negativa, o fuerza de
tensión, que tira de todas las moléculas que forman la columna continua de agua que
llena los vasos leñosos.
Nutrición vegetal, 3
 FUERZAS DE ADHESIÓN-COHESIÓN
Se originan por los puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua.
La elevada fuerza de adhesión que experimentan las moléculas de agua sobre las paredes
del tubo en el que se encuentran genera capilaridad, que es la capacidad de una
columna de agua de ascender por un tubo muy fino -capilar-.
La elevada fuerza de cohesión existente entre las moléculas de agua contiguas hace que
se atraigan entre sí con fuerza, debido a los enlaces de hidrógeno.
Las fuerzas de succión, originadas por la evapotranspiración, tiran de las moléculas de
agua y, como estas se adhieren a las paredes interiores de los vasos (fuerza de
adhesión), tienden a ascender por dichos vasos sin necesidad de gasto de energía por
parte de la planta.
INTERCAMBIO DE GASES
Las plantas intercambian con el medio dióxido de carbono y oxígeno . Precisan dióxido
de carbono, como fuente de carbono en la fotosíntesis, y oxígeno, como aceptor final de
electrones en la respiración aeróbica, a la vez que generan dióxido de carbono cuando
catabolizan moléculas orgánicas y oxígeno como residuo de la fotosíntesis.
Durante el día, al realizar la fotosíntesis, la planta consume dióxido de carbono y
desprende oxígeno. El dióxido de carbono, entra por los ostiolos, difunde a la cámara

subestomática y por los meatos llega hasta las células del mesófilo, donde será utilizado
por los cloroplastos en las reacciones del ciclo de Calvin. El oxígeno desprendido en las
fotosíntesis sigue el mismo camino en sentido inverso.
En los procesos respiratorios se necesita oxígeno y se produce dióxido de carbono.
Durante el día, la entrada de oxígeno y la salida de dióxido de carbono se minimizan.
Durante la noche, al no realizarse la fotosíntesis, el balance gaseoso de la planta es
el contrario, es decir, se consume oxígeno y se desprende dióxido de carbono.

El intercambio de gases ocurre a través de los estomas, gracias a las deformaciones que
experimentan las células oclusivas.
Los cambios en el contenido hídrico de las células oclusivas de los estomas, y por tanto los
cambios de turgencia, están regulados por la concentración del catión potasio (K+) en el
interior de dichas células.

Concentración de dióxido de carbono
Si las concentraciones de dióxido de carbono en los espacios intercelulares es elevada, se
produce el cierre de los estomas. Esto ocurre en situaciones en las que no es necesaria la
entrada de más cantidad de dióxido de carbono, de manera que se evita la pérdida de
agua.
[CO2]
ESTOMAS ABIERTOS
[CO2]
ESTOMAS CERRADOS
• Disponibilidad de agua
El contenido hídrico del suelo y de la planta afecta a la apertura de los estomas. Si la
absorción de agua no puede compensar las pérdidas por transpiración, llegará un
Nutrición vegetal, 4
momento en el que las células oclusivas perderán turgencia y el estoma se cerrará.
Además, en condiciones de déficit hídrico, las hojas liberan ácido abscísico, que regula
la entrada de K+ hacia el interior de las células oclusivas, que induce el cierre del
estoma.

Temperatura
El efecto de la temperatura sobre la apertura estomática es complejo y está relacionado
con el efecto del dióxido de carbono. En general, un aumento de temperatura favorece la
apertura estomática, ya que estimula la fotosíntesis y mantiene baja la concentración de
dióxido de carbono.
Si la temperatura es superior a 35 °C, se produce el cierre de los estomas, porque
aumenta la concentración intracelular de dióxido de carbono.
Luz
En presencia de luz, se produce la fotosíntesis, lo que implica una disminución de la
concentración de dióxido de carbono y, como consecuencia, la apertura de los estomas.
Durante la noche, sin embargo, la concentración de dióxido de carbono aumenta, debido
a la respiración celular, y los estomas se cierran. Esto explica por qué habitualmente
los estomas se abren por la mañana y se cierran al anochecer.
TRANSPORTE DE SAVIA ELABORADA
La actividad metabólica de los diferentes órganos vegetales precisa del aporte de los
productos resultantes de la fotosíntesis en cantidades muy diversas.
 Los órganos productores o fuentes producen o liberan productos en exceso, es
decir, cubren sus necesidades metabólicas y tienen la capacidad de exportar a otros
órganos los productos excedentes. Son productores las hojas maduras fotosintéticas y los
órganos con reservas acumuladas,
 Los órganos consumidores o sumideros no realizan la fotosíntesis e importan los
productos resultantes de esta. Son sumideros los ápices de las raíces y los tallos, las
yemas axilares en crecimiento, las hojas en expansión, las flores, los frutos, las
semillas y los órganos de reserva en formación.
La savia elaborada, se transporta desde las fuentes a los sumideros, a través del floema,
por el interior de los tubos cribosos.
HIPÓTESIS DEL FLUJO POR PRESIÓN
El transporte de savia elaborada se explica mediante la hipótesis del flujo por presión,
que sucede de la siguiente manera:
1. La sacarosa fabricada por las células parenquimáticas de las hojas (fuentes)
pasa, por transporte activo, a las células acompañante de los tubos cribosos.
2. Una vez en las células acompañante, la sacarosa pasa, a través de los
plasmodesmos, a las células del tubo criboso. Al acumularse sacarosa en el tubo
criboso, entra agua por ósmosis desde los vasos contiguos del xilema. Se genera
entonces un aumento de la presión hidrostática en el interior de los tubos cribosos,
provocando el transporte de la savia elaborada hacia las zonas de menor presión
(sumideros), tanto hacia arriba como hacia abajo.
Nutrición vegetal, 5
3. Cuando llega a los sumideros, la sacarosa sale del tubo criboso y es utilizada
para sintetizar biomoléculas como almidón y celulosa. Al disminuir en el tubo
criboso la concentración de sacarosa, el agua contenida en su interior retorna al
xilema, por ósmosis, generando una tensión o presión hidrostática negativa, en el
interior de los tubos cribosos, que provoca también el transporte de la savia
elaborada,
MODIFICACIONES EN LA NUTRICIÓN
PLANTAS PARÁSITAS
Se nutren, parcial o totalmente, de otras plantas. Entre ellas se distinguen las plantas
holoparásitas y hemiparásitas.
Las plantas holoparásitas no son capaces de realizar la fotosíntesis porque
carecen de clorofila. Por ello, se nutren absorbiendo la savia elaborada de la
planta que parasitan. Un ejemplo es el género Cuscuta.

Las plantas herniparásitas pueden realizar la fotosíntesis, pero absorben la
savia bruta de la planta sobre la que viven . Un ejemplo es el muérdago.

PLANTAS CARNÍVORAS
Crecen en zonas donde escasea el nitrógeno como turberas, pantanos ácidos, laderas
de roca caliza, etc. Son capaces de vivir de forma autótrofa, pero presentan adap-
taciones para capturar a las presas como hojas modificadas, para procesarlas con
enzimas digestivas, así como para asimilar los nutrientes liberados durante la digestión
del animal.
EXCRECIÓN EN PLANTAS
La eliminación de productos resultantes del metabolismo no es esencial en las
plantas, por lo que carecen de aparato excretor.
+ Algunos productos resultantes del catabolismo son reutilizados por la planta, como el
dióxido de carbono, el agua y los productos nitrogenados.
+ Otros, como los cristales de oxalato cálcico, son depositados en vacuolas para eliminar el
exceso de calcio.
+ El exceso de sal es excretado por glándulas específicas en plantas de ambientes salinos.
¿Qué diferencia hay entre excreción y secreción?
Hay investigadores que piensan que excreción hace referencia a expulsar sustancias que
exceden y son peligrosas para la misma planta.
LAS PRINCIPALES SON:
 Látex . Emulsión de aspecto lechoso que se encuentra en los tubos laticíferos,
formada por agua, almidón, gomas, resinas, taninos, sales y alcaloides, que fluye
cuando se da un corte en la planta y coagula con gran rapidez. Se cree que el látex
puede tener una función defensiva contra animales herbívoros. Producen látex plantas
de la familia de la moráceas, como la higuera.
 Alcaloides. Compuestos que se acumulan en vacuolas y sirven de defensa contra
Nutrición vegetal, 6
animales herbívoros. Muchos de ellos tienen uso medicinal.
- Morfina. Es el alcaloide más importante del opio. Reduce la sensibilidad al dolor, por lo
que se usa como un potente analgésico.
- Cocaína. Se trata del principal alcaloide de las hojas de la planta denominada «árbol
divino, por los incas. Es un anestésico local, pero, debido a su carácter tóxico y adictivo,
no se emplea con tal fin y ha sido sustituido por otros compuestos.
- Quinina. Se obtiene de la corteza del árbol Cinchona succirubra. Tiene propiedades
antipiréticas y analgésicas. Fue el principal compuesto empleado para combatir la
malaria (enfermedad producida por el protozoo parásito Plasmodiurmz), hasta que se
fabricaron otros medicamentos sintéticos. Se usa en la producción de la tónica, a la
que aporta sabor amargo.
Son también alcaloides la nicotina del tabaco, la cafeína del café, etc.
Taninos. Sustancias que se acumulan en vacuolas con función defensiva, ya que
protegen del ataque de microorganismos y herbívoros. Contienen propiedades
antiinflamatorias y astringentes, y se usan también en el curtido de pieles.
 Resinas y bálsamos. Secreciones pastosas, acumuladas en vacuolas o canales, que
protegen a la planta de la acción fermentativa de los microorganismos. Taponan las
roturas de vasos impidiendo que accedan a la madera los insectos xilófagos. Son muy
utilizadas las resinas de las coníferas.
 Esencias y néctares . Sustancias segregadas por pelos glandulares o
acumuladas en bolsas lisígenas. Atraen a los animales para ayudar a la polinización y la
dispersión de frutos y semillas.

Nutrición vegetal, 7