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La nutrición de las plantas
11 La nutrición de las plantas
Profesor: Javier Pérez
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La nutrición de las plantas
Diario de la Ciencia
La UNESCO declaró la ciudad de
Ibiza como Patrimonio de la
Humanidad, y ha extendido esta
protección al Parque Natural de Las
Salinas, situado entre las islas de
Ibiza y Formentera. Este parque
incluye extensas praderas de
Posidonia oceánica, planta
endémica del mar Mediterráneo, que
vive bajo el agua, entre la superficie
y los 50 metros de profundidad,
donde todavía llega la luz suficiente
para realizar la fotosíntesis.
La posidonia, llamada así por
Poseidón, rey del mar en la mitología
griega, enraíza en aquellos fondos
que crean suelo, llegando a formar
grandes extensiones de hasta 2 000
kilómetros cuadrados. Estas plantas
son uno de los organismos más
longevos del planeta, llegando a vivir
hasta 100 000 años.
Las praderas de posidonia de Las Salinas son declaradas Patrimonio de la Humanidad El 14 de diciembre de 1999, la UNESCO ha declarado como Patrimonio de la Humanidad las praderas
de posidonia del Parque Natural de Las Salinas, un excepcional ecosistema de gran valor.
Los ecosistemas que forman son
importantísimos, pues albergan y
generan gran biodiversidad. Son el
principal productor primario del mar
Mediterráneo debido a que generan
entre 4 y 20 litros de oxígeno diarios
por cada metro cuadrado,
constituyendo una de las fuentes de
oxigenación más importantes de este
mar. Además, durante los periodos
de máxima productividad, parte de
este oxígeno es difundido a la
atmósfera terrestre.
Anualmente son capaces de fijar
hasta medio millón de toneladas de
CO2, evitando así que este gas,
responsable del efecto invernadero,
escape a la atmósfera. Las hojas de
posidonia, que son largas, en forma
de cinta y de color verde intenso, son
arrastradas al morir hasta zonas más
profundas, donde al descomponerse
aportan nutrientes a otros seres
vivos de los fondos marinos.
Carlos Duarte, científico del Instituto
Mediterráneo y de la Universidad de
Baleares, explica que la importancia
de la protección de estas praderas
radica en las numerosas funciones
que desempeñan, como productor
de oxígeno, sumidero de CO2,
reciclado de nutrientes, prevención
de la erosión, protección de la línea
de costa, y para la creación y
sostén de las playas.
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H2O + sales minerales + CO2 materia orgánica (glúcidos, lípidos, proteínas, etc.)
Luz
Fotosíntesis
Organización Talofítica
(algas y líquenes): Sin
verdaderos tejidos.
Obtienen la materia
inorgánica directamente
de su medio acuático.
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ALGAS
LÍQUENES
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H2O + sales minerales + CO2 materia orgánica (glúcidos, lípidos, proteínas, etc.)
Luz
Fotosíntesis
Organización Talofítica
(algas y líquenes): Sin
verdaderos tejidos.
Obtienen la materia
inorgánica directamente
de su medio acuático.
Organización Cormofítica: (plantas
pteridofitas y espermafitas) Con
tejidos y órganos.
Obtienen el agua y las sales a través
de las raíces, y las hojas captan la
luz solar y el CO2. Los vasos
conductores transportan la savia
bruta y elaborada.
ETAPAS DE LA NUTRICIÓN EN PLANTAS CORMOFITAS
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La nutrición de las plantas
1.- INCORPORACIÓN DE NUTRIENTES: absorción
de agua y sales minerales por las raíces, y formación
de la savia bruta.
2.- TRANSPORTE DE LA SAVIA BRUTA (agua y
sales minerales): se realiza desde las raíces hasta
las hojas a través de los vasos conductores del xilema.
3.- FOTOSÍNTESIS: se realiza en células con clorofila
de las hojas y tallos verdes.
4.- TRANSPORTE DE LA SAVIA ELABORADA
(azúcares y aminoácidos): se realiza desde los
tejidos fotosintetizadores a todas las partes de la
planta por medio de los vasos conductores del floema.
INTERCAMBIO DE GASES y RESPIRACIÓN
CELULAR: procesos que se dan simultáneamente a
los anteriores.
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BRIOFITAS
(musgos y
hepáticas)
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La nutrición de las plantas
BRIOFITAS
(musgos y
hepáticas)
- Son las plantas más primitivas. Estructuralmente muy sencillos (estructura
protocormofítica, sin tejidos conductores).
- Viven en medios terrestres pero necesitan mucha humedad.
- No tienen cutícula, cubierta de ceras en la cara exterior de la epidermis,
por ello, la obtención de agua, sales minerales y el intercambio de gases,
lo realizan directamente por difusión del medio que les rodea a través de
toda su superficie.
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La nutrición de las plantas
RIZOIDES: realizan
funciones similares a
las raíces de las
cormofitas, fijando el
vegetal al sustrato.
BRIOFITAS
(musgos y
hepáticas)
- Son las plantas más primitivas. Estructuralmente muy sencillos (estructura
protocormofítica, sin tejidos conductores).
- Viven en medios terrestres pero necesitan mucha humedad.
- No tienen cutícula, cubierta de ceras en la cara exterior de la epidermis,
por ello, la obtención de agua, sales minerales y el intercambio de gases,
lo realizan directamente por difusión del medio que les rodea a través de
toda su superficie.
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La nutrición de las plantas
RIZOIDES
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La nutrición de las plantas
RIZOIDES: realizan
funciones similares a
las raíces de las
cormofitas, fijando el
vegetal al sustrato.
CAULOIDES: son
falsos tallos.
BRIOFITAS
(musgos y
hepáticas)
- Son las plantas más primitivas. Estructuralmente muy sencillos (estructura
protocormofítica, sin tejidos conductores).
- Viven en medios terrestres pero necesitan mucha humedad.
- No tienen cutícula, cubierta de ceras en la cara exterior de la epidermis,
por ello, la obtención de agua, sales minerales y el intercambio de gases,
lo realizan directamente por difusión del medio que les rodea a través de
toda su superficie.
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CAULOIDES
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La nutrición de las plantas
RIZOIDES: realizan
funciones similares a
las raíces de las
cormofitas, fijando el
vegetal al sustrato.
FILOIDES: realizan
funciones similares a
las hojas. En ellas
tiene lugar la
fotosíntesis.
CAULOIDES: son
falsos tallos.
BRIOFITAS
(musgos y
hepáticas)
- Son las plantas más primitivas. Estructuralmente muy sencillos (estructura
protocormofítica, sin tejidos conductores).
- Viven en medios terrestres pero necesitan mucha humedad.
- No tienen cutícula, cubierta de ceras en la cara exterior de la epidermis,
por ello, la obtención de agua, sales minerales y el intercambio de gases,
lo realizan directamente por difusión del medio que les rodea a través de
toda su superficie.
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La nutrición de las plantas
FILOIDES
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La nutrición de las plantas
RIZOIDES: realizan
funciones similares a
las raíces de las
cormofitas, fijando el
vegetal al sustrato.
FILOIDES: realizan
funciones similares a
las hojas. En ellas
tiene lugar la
fotosíntesis.
CAULOIDES: son
falsos tallos.
Estructura PROTOCORMOFÍTICA: presentan falsas raíces (rizoides), falsos tallos (cauloides)
y falsas hojas (filoides).
BRIOFITAS
(musgos y
hepáticas)
- Son las plantas más primitivas. Estructuralmente muy sencillos (estructura
protocormofítica, sin tejidos conductores).
- Viven en medios terrestres pero necesitan mucha humedad.
- No tienen cutícula, cubierta de ceras en la cara exterior de la epidermis,
por ello, la obtención de agua, sales minerales y el intercambio de gases,
lo realizan directamente por difusión del medio que les rodea a través de
toda su superficie.
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Las plantas, gracias a
sus raíces, absorben del
suelo 16 bioelementos
esenciales.
- Macronutrientes: se requieren en cantidades relativamente
grandes.
- Micronutrientes u oligoelementos: se requieren en
cantidades muy pequeñas.
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ZONA PILÍFERA:
Presenta células
epiteliales con pelos
absorbentes, cuyas
paredes son
delgadas y carecen
de cutícula para
absorber el agua con
las sales minerales
disueltas (savia
bruta). H2O y
sales
minerales
ZONA DE
CRECIMIENTO
Pelos absorbentes
H2O y
sales
minerales
Ascenso de la
savia bruta
Células epiteliales
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En Botánica, se denomina pelo
absorbente (también pelo radical o
radicular) a una célula con forma de
tubo de la rizodermis (epidermis de la
raíz) de una planta. Los pelos radicales
son extensiones laterales de una sola
célula y raramente son ramificados. Se
hallan en la zona pilífera de la raíz. Su
vida media alcanza de 2 a 3 semanas y
nuevos pelos se forman continuamente
en el extremo de la raíz. De este modo,
se mantiene constantemente un gran
número de pelos absorbentes en la raíz,
los que pueden llegar a una densidad
de 2.000 por cm2.
Pelos absorbentes
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ZONA PILÍFERA:
Presenta células
epiteliales con pelos
absorbentes, cuyas
paredes son
delgadas y carecen
de cutícula para
absorber el agua con
las sales minerales
disueltas (savia
bruta). H2O y
sales
minerales
ZONA DE
CRECIMIENTO
H2O y
sales
minerales
Ascenso de la
savia bruta
El agua del suelo (sin sales
minerales) atraviesa la
membrana de los pelos
absorbentes por ósmosis,
pues el interior de estos pelos
presenta una concentración
de solutos mayor que la del
agua del suelo. Pelos absorbentes
Células epiteliales
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Temperatura: las temperaturas altas favorecen los procesos del metabolismo
celular y, por tanto, incrementan la absorción. Las temperaturas bajas la
disminuyen.
Aireación del suelo: la existencia de poros en el suelo llenos de aire permite la
formación de raíces muy ramificadas y pelos radicales largos y numerosos, por lo
que aumenta la superficie de absorción.
Cantidad de agua en el suelo: el aumento de la cantidad de agua en el suelo
favorece su entrada a las raíces.
Capacidad de retención del suelo: se trata de la capacidad del suelo de evitar el
movimiento libre del agua, ya que esta puede ser retenida en forma de coloides o
estar adherida a las partículas del suelo.
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- Agua higroscópica: Absorbida directamente de la humedad atmosférica, forma una
fina película que recubre las partículas del suelo. No es asimilable por las plantas.
- Agua capilar: Contenida en los poros capilares del suelo, puede ser absorbible o no.
- Agua gravitacional: No está retenida en el suelo y puede circular fácilmente.
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Las sales minerales se absorben en
forma de iones. Hay varios mecanismos
para la absorción:
-Transporte activo: en contra de
gradiente. Los iones pasan del exterior
al interior de las células epidérmicas y
los pelos absorbentes.
- Canales iónicos a través de la
membrana.
- Difusión e intercambio iónico sin
gasto energético.
H2O y sales
minerales H2O y sales
minerales
Mg2+
NO3- NH4
+
H2PO4- HPO4
2-
SO42-
Ca2+
K+
nitrato amonio
fosfatos
sulfato
Una vez que el agua y las
sales minerales han
penetrado en las células
epidérmicas, forman la
savia bruta.
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Las micorrizas, asociación
simbiótica de hongos y raíces de
plantas, es otro medio muy eficaz
que facilita la absorción de agua y
nutrientes del suelo, especialmente
fosfatos y oligoelementos.
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Ascenso de la
savia bruta
La savia bruta es transportada de forma continua a
través de los vasos conductores que forman el
tejido leñoso o xilema. Estos vasos están
constituidos por células muertas, denominadas
traqueidas, que son huecas, cilíndricas, con gruesas
paredes reforzadas por lignina y cuyos tabiques de
separación entre células han desaparecido o están
perforados.
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La nutrición de las plantas
Presión radicular. Por procesos
osmóticos las moléculas de agua
entran en los pelos absorbentes y
ascienden por vasos conductores.
Capilaridad. La savia bruta se
adhiere a las paredes de los tubos
del xilema y asciende por
capilaridad.
Transpiración. A medida que el
agua se evapora por transpiración
en las hojas se produce un efecto
de succión que hace ascender el
agua por el xilema.
En el transporte de savia bruta interviene
una serie de mecanismos capaces de
mover, por el interior de las traqueidas, gran
cantidad de agua a muchos metros de
altura, en contra de la fuerza de la gravedad.
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La nutrición de las plantas
La transpiración es la pérdida de agua por
evaporación que se produce en las hojas
mediante un proceso de difusión simple. El
vapor de agua sale por los estomas,
estructuras formados por dos células
oclusivas y una abertura u ostiolo. Los
estomas abren o cierran el ostiolo y regulan la
transpiración.
ESTOMA
La velocidad de la transpiración depende de
factores ambientales:
- Luz. Durante el día las células oclusivas
hacen la fotosíntesis, incrementando la
cantidad de azúcares, lo que provoca entrada
de agua a las células oclusivas que hace abrir
el estoma.
- Viento. Facilita la transpiración.
- Humedad relativa del aire. Si es alta,
disminuye la transpiración.
- Temperatura. Aumentan la evaporación del
agua e incrementan la transpiración. Profesor: Javier Pérez
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La nutrición de las plantas
NOCHE: las plantas
realizan la respiración
celular en las mitocondrias
consumiendo oxígeno y
desprendiendo CO2.
DÍA: las plantas realizan la respiración
celular y la fotosíntesis. Globalmente la
planta desprende más oxígeno y
consume más CO2.
O2 O2
O2
CO2
CO2
CO2
Respiración celular
Respiración celular
Fotosíntesis
Las plantas que viven en suelos ricos en agua o en
atmósferas muy húmedas expulsan agua a través de
estructuras especiales denominadas hidatodos situadas
en el ápice y borde de las hojas. Esto es debido a que la
transpiración no iguala la absorción de agua por las
raíces.
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La nutrición de las plantas
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La nutrición de las plantas
Es el proceso por el cual las plantas convierten la energía luminosa en energía química (ATP) que es
utilizada para la síntesis de sustancias orgánicas (glúcidos, lípidos, aminoácidos, etc.).
Fases
- Luminosa: depende de la luz. En ella la energía luminosa se transforma en
energía química (ATP).
- Oscura: independiente de la luz. En ella se sintetizan moléculas orgánicas.
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FASE LUMINOSA
- Tiene lugar en la membrana de los tilacoides presentes en los cloroplastos.
- Pigmentos como la clorofila (verde), xantofila (amarillo), carotenos (anaranjado)
absorben la energía luminosa y provocan:
Cloroplasto
Tilacoides
- Fotolisis del agua:
- Los electrones intervienen en reacciones de óxido-reducción que proporcionarán
energía química en forma de moléculas de ATP.
Tilacoides
Estroma
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CL
OR
OP
LA
ST
O
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Tilacoides
Estroma
FASE OSCURA
- Tiene lugar en el estroma de los cloroplastos.
- Se lleva a cabo un conjunto de reacciones denominado ciclo de Calvin, donde se
utiliza el CO2 del aire (o del agua en plantas acuáticas) y el ATP y H+ obtenidos en la
fase luminosa. Se sintetizan así moléculas orgánicas como glúcidos (glucosa)
lípidos, aminoácidos, etc., gracias también a la intervención de sales minerales.
REACCIÓN
GLOBAL DE LA
FOTOSÍNTESIS
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La nutrición de las plantas
El aumento de la [CO2] ambiental
incrementa el rendimiento de la
fotosíntesis, hasta llegar a un valor
límite.
Cuando la [O2] ambiental es
elevada, el rendimiento fotosintético
disminuye.
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Cuando aumenta la intensidad
luminosa se incrementa la actividad
fotosintética hasta alcanzar un valor
límite que depende del tipo de planta.
En las plantas heliófilas (viven a
pleno sol) ese valor de intensidad
luminosa es alto. En las umbrófilas
(viven en ambientes sombreados) es
bajo.
Cuando aumenta la temperatura se
incrementa el rendimiento
fotosintético hasta alcanzar una
temperatura óptima, a partir de la cual
se produce un descenso considerable
de la actividad fotosintética.
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La nutrición de las plantas
- Las plantas elaboran su propia materia orgánica a partir de materia
inorgánica, la cual servirá de alimentos a otros organismos, permitiendo el
ciclo de la materia en los ecosistemas.
- Transforma la energía luminosa en energía química lo que origina un flujo de
energía en los ecosistemas.
- El O2 liberado en la fotolisis de las moléculas de H2O es imprescindible
para todos los organismo aerobios, incluso las mismas plantas.
- La fotosíntesis consume CO2 de la atmósfera reduciendo el efecto
invernadero.
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Vaso liberiano o tubo criboso
La savia elaborada (sacarosa y otras moléculas
orgánicas fabricadas en la fotosíntesis) es
transportada por el floema, tejido formado por
vasos conductores llamados liberianos o tubos
cribosos y células acompañantes.
Las células de los tubos cribosos están vivas,
cuyos tabiques de separación o placas
cribosas están perforadas por poros a modo de
criba permitiendo la circulación de savia de una
célula a otra y tanto en sentido ascendente
como descendente.
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La savia elaborada se transporta por el floema gracias a dos mecanismos:
Mecanismo pasivo: El agua del xilema pasa
por ósmosis a los tubos cribosos del floema, ya
que en ellos hay una alta concentración de
glúcidos recibidos de las células de los órganos
productores (hojas). Este agua empuja a la
savia elaborada a los órganos consumidores
(raíz, por ejemplo). A las células de estos
órganos entrarán las moléculas orgánicas
gracias a un transporte activo.
XILEMA FLOEMA
Mecanismo activo: Muchos de los
compuestos orgánicos podrían transportarse a
través del citoplasma de los tubos cribosos con
consumo de energía.
En otoño e invierno las placas cribosas se taponan
con una sustancia, la calosa, que en la primavera
siguiente, se disuelve y el movimiento de la savia
elaborada se reinicia de nuevo.
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La nutrición de las plantas
NUTRIENTES
Metabolismo 1rio
Metabolismo 2rio
- Anabolismo: reacciones químicas
encaminadas a fabricar compuestos orgánicos a
partir de compuestos más sencillos,
principalmente inorgánicos (fotosíntesis).
- Catabolismo: se degradan moléculas para
obtener energía (moléculas de ATP). Ocurre en la
mitocondria.
Síntesis de compuestos
orgánicos que pueden ser de
gran interés para la planta o para
los consumidores de ellas.
- Terpenoides: sustancias que como el
mentol se evaporan con facilidad. Pueden tener
poder bactericida o servir para atraer insectos.
- Alcaloides: entre ellos se encuentran
algunas drogas, medicamentos y venenos.
- Derivados de las porfirinas: muchos
son pigmentos fotosintéticos, como las clorofilas
y ficobiliproteínas.
CÉLULA VEGETAL
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Raíz Tallos transformados
Semillas Bulbos
Muchas plantas
almacenan parte de
los nutrientes
elaborados como
sustancias de reserva,
entre ellas: grasas,
proteínas y
polisacáridos, como
el almidón.
El depósito se realiza
en tejidos
parenquimáticos
situados en diversos
órganos.
Órganos con sustancias de reserva
La remolacha
almacena
polisacáridos.
La patata almacena
almidón.
En el endospermo
se almacenan
proteínas.
Algunos bulbos
almacenan
proteínas.
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La excreción consiste en la eliminación de sustancias de desecho producidas en
el metabolismo.
Las plantas carecen de aparato excretor por lo que los procesos de excreción no
están muy desarrollados.
- Algunas plantas tienen tejidos secretores que expulsan diversas sustancias:
- Néctar: mezcla de azúcares que atrae a los insectos polinizadores. Se
almacena en los nectarios, glándulas situadas en las flores.
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La excreción consiste en la eliminación de sustancias de desecho producidas en
el metabolismo.
Las plantas carecen de aparato excretor por lo que los procesos de excreción no
están muy desarrollados.
- Algunas plantas tienen tejidos secretores que expulsan diversas sustancias:
- Néctar: mezcla de azúcares que atrae a los insectos polinizadores. Se
almacena en los nectarios, glándulas situadas en las flores.
- Resinas: se guardan en los canales resiníferos de muchas gimnospermas
(pinos, abetos, etc.).
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La excreción consiste en la eliminación de sustancias de desecho producidas en
el metabolismo.
Las plantas carecen de aparato excretor por lo que los procesos de excreción no
están muy desarrollados.
- Algunas plantas tienen tejidos secretores que expulsan diversas sustancias:
- Néctar: mezcla de azúcares que atrae a los insectos polinizadores. Se
almacena en los nectarios, glándulas situadas en las flores.
- Resinas: se guardan en los canales resiníferos de muchas gimnospermas
(pinos, abetos, etc.)
- Aceites esenciales: se expulsan al exterior mediante pelos glandulares o
son almacenados en bolsas oleíferas.
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La excreción consiste en la eliminación de sustancias de desecho producidas en
el metabolismo.
Las plantas carecen de aparato excretor por lo que los procesos de excreción no
están muy desarrollados.
- Algunas plantas tienen tejidos secretores que expulsan diversas sustancias:
- Néctar: mezcla de azúcares que atrae a los insectos polinizadores. Se
almacena en los nectarios, glándulas situadas en las flores.
- Resinas: se guardan en los canales resiníferos de muchas gimnospermas
(pinos, abetos, etc.)
- Aceites esenciales: se expulsan al exterior mediante pelos glandulares o
son almacenados en bolsas oleíferas.
- Látex: se almacena en los tubos laticíferos. De él se obtiene el caucho.
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La nutrición de las plantas
Presión radicular. Por procesos
osmóticos las moléculas de agua
entran en los pelos absorbentes y
ascienden por vasos conductores.
Capilaridad. La savia bruta se
adhiere a las paredes de los tubos
del xilema y asciende por
capilaridad.
Transpiración. A medida que el
agua se evapora por transpiración
en las hojas se produce un efecto
de succión que hace ascender el
agua por el xilema.
En el transporte de savia bruta interviene
una serie de mecanismos capaces de
mover, por el interior de las traqueidas, gran
cantidad de agua a muchos metros de
altura, en contra de la fuerza de la gravedad.
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La nutrición de las plantas
La savia elaborada se transporta por el floema gracias a dos mecanismos:
Mecanismo pasivo: El agua del xilema pasa
por ósmosis a los tubos cribosos del floema, ya
que en ellos hay una alta concentración de
glúcidos recibidos de las células de los órganos
productores (hojas). Este agua empuja a la
savia elaborada a los órganos consumidores
(raíz, por ejemplo). A las células de estos
órganos entrarán las moléculas orgánicas
gracias a un transporte activo.
XILEMA FLOEMA
Mecanismo activo: Muchos de los
compuestos orgánicos podrían trasnportarse a
través del citoiplasma de los tubos cribosos con
consumo de energía.
En otoño e invierno las placas cribosas se taponan
con una sustancia, la calosa, que en la primavera
siguiente, se disuelve y el movimiento de la savia
elaborada se reinicia de nuevo.
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b
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Namibia
Arizona
Amazonia
Siberia
España
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Membrana semipermeable
Entrada de H2O por
Ósmosis
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AGUA SALADA (Medio hipertónico)
CITOPLASMA
CÉLULAS VEGETALES
(Medio
hipotónico)
Plasmólisis
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67,7 kg
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CO2
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Estroma de los cloroplastos de las células del parénquima
clorofílico, localizado en hojas y tallos verdes.
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Estroma de los cloroplastos de las células del parénquima
clorofílico, localizado en hojas y tallos verdes.
En las membranas de los tilacoides de los cloroplastos de las células
del parénquima clorofílico, localizado en hojas y tallos verdes.
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Estroma de los cloroplastos de las células del parénquima
clorofílico, localizado en hojas y tallos verdes.
En las membranas de los tilacoides de los cloroplastos de las células
del parénquima clorofílico, localizado en hojas y tallos verdes.
En las mitocondrias de las células vegetales y animales.
En la zona pilífera de las raíces de plantas cormofíticas, donde hay pelos
absorbentes.
Principalmente en los estomas situados en la epidermis foliar de las hojas.
Por el tejido leñoso o xilema, constituido por células muertas, denominadas
traqueidas.
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