NUTRICIÓN EN PLANTAS

La nutrición en plantas es autótrofa fotosintética.A partir de la materia inorgánica se obtiene materia orgánica utilizando como fuente de energía la luz

H2O +sales minerales +CO2 MATERIA ORGÁNICA + O2.H2O +sales minerales +CO2 MATERIA ORGÁNICA + O2.H2O +sales minerales +CO2 MATERIA ORGÁNICA + O2.

La nutrición en las plantas tiene las siguientes fases: Alimentación, respiración y síntesis y excreción.

ALIMENTACIÓN: • Absorción: de los nutrientes inorgánicos (agua y sales). (raíz)

•Transporte savia bruta hasta las hojas.(xilema).

•´Intercambio de gases (estomas)

•Fotosíntesis ( formación de nutrientes orgánicos). (cloroplastos)•Transporte de la savia elaborada a las células. (Floema)

RESPIRACIÓN:• Es un proceso que tiene lugar en las mitocondrias de todas las células de la planta. En ellas se quema la materia orgánica para obtener energía.

SÍNTESIS DE SUSTANCIAS• La sustancias fabricadas en la fotosíntesis también se utilizan para fabricar moléculas complejas de la propia planta.

EXCRECCIÓN• Consiste en eliminar los productos de desecho generados durante el metabolismo.

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NUTRICIÓN EN BRIOFITAS

Las briofitas:

-No tienen verdaderos tejidos ni órganos. -Tiene falsas raíces (RIZOIDES), sólo sirven para fijar al sustrato a la planta.-Tienen falsas hojas ( FILOIDES).-Tienen falsos tallos (CAULOIDES), que no tiene sistema eficaz ce trasnporte

Nutrición en briófitasNo poseen raíz:

Los nutrientes son captados del aire y pasan directamente de célula a célula por difusión o transporte activo.

La superficie ha de estar húmeda para poder captar estos nutrientes

No poseen tallo: las briófitas son pequeñas para reducir la distancia entre captación de nutrientes y fotosíntesis.

LA NUTRICIÓN EN LAS CORMOFITAS

Tienen verdaderos tejidos y órganos

Tienen raíz, tallo y hojas.

H2O +sales minerales +CO2 MATERIA ORGÁNICA + O2.

ENTRADA DE AGUA

•Se produce a través de los pelos radicales.

•Los pelos radicales son evaginaciones de la epidermis que aumentan la superficie de absorción.

•Tienen mucílago que los hace viscosos y permiten que se adhieren a las partículas del suelo.

Estructura de una raíz ideal de dicotiledónea

La raíz: estructura

ENTRADA DE AGUA Junto con las sales forma la savia

bruta

El agua entra en la raíz por ósmosis:

La concentración de solutos es

mayor en las células de la raíz que

en el suelo.

El agua tiende a ir de donde hay

menos concentración a donde hay

más para igualar las

concentraciones.

¿Qué ocurre si regamos una planta

con agua salada?

Es necesario que los solutos del interior de la raíz estén por encima del suelo para que el agua penetre.

Viaja por los espacios intercelulares y a través de las células parenquimáticas, atravesando las paredes celulósicas.

Atraviesa el parénquima, la endodermis, el periciclo, hasta llegar al xilema y, desde ahí, hasta las hojas donde se realiza la fotosíntesis.

ENTRADA DE SALES MINERALES Se realiza a través de las raíces.

Se absorben disueltas (en forma iónica) Existen dos vías posibles:

VIA APOPLÁSTICA. VÍA SIMPLÁSTICA.

APOPLÁSTICA

SIMPLÁSTICA

Ver animac

ión

Vía APOPLÁSTICA•Las sales minerales entran disueltas en el agua.

•Pasan a través de las paredes y los espacios intercelulares.•Por esta vía podría incorporarse a la planta cualquier ión y esto puede ser per judicial. •La endodermis y su capa de suberina en sus paredes ( Banda de Caspary) obliga a que el agua y las sales pasen a través del citoplasma.•De esta forma se controla los iones absorbidos.

A. Vía del simplasto:

Las sales minerales disueltas en agua pasan a través del citoplasma

de la célula.

1. Los iones entran por TRANSPORTE ACTIVO(SE

SELECCIONAN) en los pelos absorbentes. Se seleccionan

en en momento de la entrada y no necesitan selección

por endodermis.

2. Luego se transportan de célula a célula hasta el xilema

donde entran a través de las punteaduras laterales. O

plasmodesmos.

El agua y las sales minerales que han

entrado por una u otra vía forman la savia bruta.

Algunas plantas presentan micorrizas: simbiosis entre

las raíces y un hongo y que ayudan a la absorción de

sales aunque carezcan de pelos absorbentes. El

hongo toma compuestos orgánicos de la planta.

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4 cm

Ectomicorrizas en Pino

Los nitratos se absorben por

las raíces.

En algunas plantas

(leguminosas) tienen nódulos

en sus raíces donde viven en

simbiosis bacterias del género

Rhizobium que fija el

nitrógeno atmósferico y lo

convierte en nitrato.

• La savia bruta asciende por el xilema, en contra de la gravedad.

• Requiere recorrer grandes distancias (decenas de m en los árboles grandes)

y se necesitan presiones de empuje altas. (20-30 kg/cm2 o 1 atmósfera

cada 10 m de ascenso )

• La velocidad depende del diámetro de los vasos leñosos:

•Coníferas (vasos estrechos: 50 ) = 1-2 m/h

•Otras plantas con vasos anchos (400 ) = 40 m/h

• El ascenso se produce según la teoría de la transpiración-tensión-

cohesión (Dixon y Joly), SIN GASTO DE ENERGÍA EN EL PROCESO

• Se consiguen columnas de agua más resistentes que cables de acero de un

grosor similar (Hasta 200 kg/cm2)

ELEMENTOS CONDUCTORES DEL XILEMA

Elementos conductores del xilema:

A. Traqueidas. B. Tráqueas. C. Vaso leñoso; formado por la

yuxtaposición de las tráqueas. P. Punteaduras: perforaciones de las

traqueas

Pares de poros El xilema está formado por células alargadas y con paredes engrosadas por lignina, lo cual aumenta su resistencia y sirven como tejido esquelético, cuyos protoplastos mueren al alcanzar su capacidad funcional.

Existe un gradiente de potenciales hídricos entre el suelo y el

aire creado por:

1.La presión de aspiración de las hojas. A medida que en las hojas se evapora el agua por transpiración, aumenta en ellas la concentración de solutos y se crea un potencial hídrico negativo entre las hojas y el xilema, provocando la entrada de agua, por ósmosis, de las células contiguas.

Así se origina la fuerza de tensión que tirará de todas las moléculas que forman la columna de agua que llena cada uno de los vasos de xilema, desde el epitelio de la raíz a los estomas de las hojas.

2.La presión radicular. La concentración osmótica del suelo es menor que la de la raíz y por lo tanto tiene un potencial hídrico mayor por lo que el agua tiende a entrar en la raíz y el xilema.

2.La capilaridad. Las moléculas de agua se adhieren a las paredes de los vasos leñosos y además están cohesionadas entre ellas (puentes de H) formando columnas difíciles de romper, siempre que sean continuas.

Una burbuja de aire basta para romper la columna. (cavitación)

La estructura dipolar del agua explica las fuerzas de cohesión ente las moléculas

Ver animación

TRANSPORTE DEL AGUA Y LAS SALES MINERALES (SAVIA BRUTA)DESDE EL SUELO HASTA LAS HOJAS

absorción de agua y sales

periciclo endodermis epidermis vía apoplástica

vía simplástica

raíz

absorción de agua y sales

tallo vasos del xilema

transportepor el xilemade la savia

bruta

TRANSPORTE DEL AGUA Y LAS SALES MINERALES (SAVIA BRUTA)DESDE EL SUELO HASTA LAS HOJAS

absorción de agua y sales

transportepor el xilemade la savia

bruta

hoja

transpiración

evaporación del agua

Ver animación

TRANSPORTE DEL AGUA Y LAS SALES MINERALES (SAVIA BRUTA)DESDE EL SUELO HASTA LAS HOJAS

• Necesitan intercambiar oxígeno y dióxido de carbono, con la atmósfera o el suelo.

• No presentan órganos respiratorios especializados como los animales debido a :

1. Tiene muchos espacios extracelulares por los que el gas difunde.

2. La tasa respiratoria es menor en vegetales que en animales lo cual implica menor necesidad de oxígeno.

3. Poca distancia entre las células vivas y la superficie.

• Se produce en los estomas

Ver animación

Tienen dos células oclusivas.• Con forma arriñonada.•Son las únicas células de la epidermis que tienen cloroplastos.•Unidas por los extremos.• Tienen anhidrasa carbónica.•Con pared engrosada en el centro.

•Las células oclusivas rodean un orificio: el OSTIOLO.Se abre cuando las células están turgentes.Se cierra cuando pierde agua.

•Debajo está una cavidad: la CAVIDAD SUBESTOMÁTICA.

EL APARATO ESTOMÁTICO

Ostíolo:permite el intercambio de CO2 y O2 con la atmósfera

Célula oclusiva

Célulasacompañantes

o células anejas

• Los estomas son muy abundantes en el envés de la hoja.

• Bajo ellos se encuentra la cámara subestomática.

• El aumento de turgencia de las células oclusivas provoca la apertura del estoma debido a:

Las dos células oclusivas están unidas por sus extremos.

Dichas células presentan su pared celular muy engrosada en su parte media.B

Estado de mayor turgencia de las células oclusivas (estoma abierto).

AEstado de menor turgencia de las células oclusivas

(estoma cerrado).

A) Estomas desinchados en una solución de sacarosa muy concentrada. B) Estomas muy turgentes y con el poro muy abierto.

APERTURA ESTOMÁTICA

¿Cómo se abren los estomas?

En la fotosíntesis, en las células oclusivas:

Disminuye [CO2] y la reacción se desplaza hacia la izquierda, lo que…

Disminuye [H+] en el interior de las células oclusivas (aumenta el pH), lo que…

Activa una enzima amilasa que hidroliza el almidón (insoluble) almacenado y forma glucosa (soluble), lo que…

Aumenta la [glucosa], lo que…Provoca la entrada osmótica de agua del medio más diluido

al más concentrado, (del exterior de las células oclusivas a su interior), lo que…

Hace que las células oclusivas se pongan turgentes lo que… Induce la apertura del ostíolo del estoma, con lo que…Entra CO2

Reacción central:

CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+

Anhidrasa carbónica

¿Cómo llega el CO2 a las células?El CO2 penetra en la

cámara subestomática.

Se extiende a los espaicos celulares.

Llega a las células y se consumje en la fotosíntesis.

Se crea un gradiente que hace que continúe entrando el CO2 mientras estén abiertos los estomas

CIERRE DE LOS ESTOMASDurante la noche, no se hace la fotosíntesis,

el CO2 se acumula en las células y se cierran los estomas.

La temperatura cuando es mayor de 35ºC provoca también el cierre de los estomas para evitar la pérdida de agua.

¿Cómo se cierran los estomas? (DETALLE)

De noche no se realiza la fase luminosa de la fotosíntesis y pronto tampoco la oscura, al agotarse las fuentes energéticas para fijar el CO2. La respiración se sigue produciendo, con lo que:

Aumenta [CO2], con lo que…La reacción se desplaza hacia la derecha, con lo que…Disminuye el [pH], con lo que…La amilasa se inactiva y el almidón ya no se hidroliza en

glucosa, lo que…Disminuye gradiente osmótico, con lo que…Las células oclusivas pierden agua y turgencia, lo

que…Hace que el ostiolo se cierre

Reacción central:

CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+

Anhidrasa carbónica

En los tallos leñosos el

intercambio gaseoso se realiza a

través de unos orificios llamados

lenticelas

Las plantas intercambian CO2 y oxígeno con la atmósfera.:

•Por la noche, en la oscuridad, no realizan la fotosíntesis, por lo que sólo hay consumo de oxígeno y desprendimiento de CO2. Esto se hace por difusión.•De día, con luz, la planta sigue respirando y realiza la fotosíntesis. La intesidad del intercambio de gases en la fotosíntesis es mayor por lo que globalmente desprende oxígeno y consume CO2, Para esto los estomas se abren (el consumo de CO2 sube el pH de las células oclusivas, por lo que se rompe el almidón en glucosa y entra agua por ósmosis; la turgencia de las células oclusivas abre los estomas).

Los estomas no se abren de día, para evitar la pérdida

excesiva de agua.

•Se abren sólo por la noche. El CO2 que entra se almacena

en forma de ácidos.

•De día, con los estomas cerrados, se libera poco a poco el

CO2 para que hagan la fotosíntesis.

OSCURIDAD (Noche)

CO2

CO2 CO2 CO2 CO2

CO2CO2

CO2

CO2

CO2 CO2 CO2 CO2

CO2CO2

CO2

LUZ (Día)

Asimilación delCO2 atmosféricoa través de losestomas:acidificaciónoscura

Descarboxilacióndel malato; almacenado yrefijación del CO2:acidificacióndiurna

Los estomas abiertospermiten la entrada de CO2 y la pérdida de H2O

Los estomas cerradosimpiden la entrada de CO2 y la pérdida de H2O

Célulasepidérmicas

Célulasepidérmicas

Célula del mesófilo Célula del mesófilo

Vacuola VacuolaPlastos Plastos

HCO3–

PEP Oxalacetato

PiPEP carboxilasa

Almidón

Triosa Fosfato

NADH

Malato

NAD*

ÁcidoMálico

ÁcidoMálico

Malato

Piruvato

Almidón

CO2

Ciclo deCalvin

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TRANSPIRACIÓN.La transpiración es la pérdida de agua en la planta en

forma de vapor.Se lleva a cabo a través de los estomas.

FUNCIÓN DE LA TRANSPIRACIÓN.Es imprescindible para que ascienda la savia bruta.Es necesaria para la refrigeración de la planta.

Evapotranspiración: Ruta del agua a través de la hoja

Problema de la transpiraciónSe puede perder agua en exceso lo que provoca la desecación de la planta.

• La cutícula impermeabiliza la superficie vegetal.

• Se disminuye el número de estomas.• Las hojas se reducen a espinas.

• LA ESTRATEGIA CAM• En algunas plantas adaptadas a la vida en

el desierto (plantas CAM o crasuláceas) sólo abren los estomas de noche,

• Por la noche, captan y acumulan dióxido de carbono en forma de ácido málico e isocítrico,

• Durante el día, cuando los estomas están cerrados, estos ácidos liberan el dióxido de carbono y realizar la fotosíntesis.

• Ejemplo: cactus, orquídeas, Aloe vera, nopal o chumbera,…

GUTACIÓNSi la entrada de agua no

se compensa con la transpiración se produce el fenómeno de gutación típica de climas tropicales, con un alto grado de humedad.

Funciones:Contribuye a la subida

de savia bruta.Sirve como mecanismo

excretor.

FOTOSÍNTESIS

Es el proceso por el que las células con clorofila obtienen nutrientes a partir de agua, sales minerales y CO2. Para ello utilizan la energía de la luz solar.H2O +sales minerales +CO2 MATERIA ORGÁNICA +

O2.Se pasa de algo oxidado ( agua y CO2) a algo reducido (materia orgánica): hace falta electrones.Se pasa de algo sin energía (agua y CO2) a materia orgánica ( rica en energía): se utiliza la energía del sol.

FOTOSÍNTESISPara que la energía del sol pueda ser usada

debe ser absorbida por los pigmentos.

Los pigmentos de las plantas son:Clorofilas (responsables del color verde de las

plantas)Carotenoides, que absorben a otras longitudes

de onda y protegen a la clorofila.

FOTOSÍNTESIS

FotosíntesisTiene dos etapas:

Fase luminosa.Fase oscura.

Fase luminosaTiene lugar en los tilacoides de los

cloroplastos.Es necesaria la luz.En ella se rompe el agua y se forma oxígeno.La energía de la luz se transforma en energía

química (ATP).Se forma poder reductor (NADPH)

FASE LUMINOSA:La clorofila absorbe la luz,

se excita y suelta electrones.

Los electrones se transportan por la cadena transportadora de electrones.

Se utilizan para fabricar:ATP. Poder reductor.

La clorofila se recarga de electrones al romperse la molécula de agua por la luz.

En este proceso se libera oxígeno.

FASE OSCURA.

Tiene lugar en el estroma de los cloroplasto.

No necesita luz.En ella se utiliza el

ATP y el poder reductor para reducir el CO2 y transformarlo en materia orgánica.

REPARTO DE LOS NUTRIENTES ELABORADOS.

Los nutrientes producidos en la fotosíntesis se transportan a todas las zonas de las plantas.

Forman la savia elaborada:- AguaSacarosa ( disacárido)Aminoácidos.

Las células recogen nutrientes según necesidades.Queman los nutrientes para obtener energía

(respiración celular).Fabrican sus sustancias (Anabolismo).

Algunas zonas almacenan las sustancias en forma de almidón:- Raíces y tallos (para usarlos cuando no se haga la

fotosíntesis).Semillas ( en los cotiledones durante la germinación).