Nutricion en las plantas EAT

LA NUTRICIÓN EN LAS PLANTAS

E. ALCÁCER

•No tienen verdaderos tejidos, ni órganos.•Los musgos y hepáticas son pequeñas y los nutrientes circulan muy despacio.

BRIÓFITAS

TIENEN RIZOIDES, NO RAÍCES

TIENEN FILOIDES, NO HOJAS

TIENEN CAULOIDE, NO TALLO(sin lignina)

Los nutrientes pasan de célula a célula por

difusión o por transporte activo

La superficie ha de estar húmeda.

Se realiza la fotosíntesis y toman agua del aire

Sin sistemas conductores ni

de sostén eficaces

LA NUTRICIÓN EN LAS BRIOFITAS

LA NUTRICIÓN EN LAS CORMOFITAS

• Tienen verdaderos tejidos y órganos especializados, son plantas superiores.

• Hay un reparto de funciones, contribuyendo a una mayor eficacia fisiológica. Esta especialización ha proporcionado mayores ventajas evolutivas y mayor desarrollo.

• Las fases de la nutrición son:• Captación de agua y sales minerales• Transporte de savia bruta• Intercambio de gases• Fotosíntesis• Transporte de savia elaborada• Metabolismo celular: anabolismo y catabolismo• Eliminación de los productos de desecho

LA NUTRICIÓN EN LAS CORMOFITAS

El agua entra a la planta por el enorme número de pelos radicales o absorbentes, que son evaginaciones de las células epidérmicas de la raíz, que aumentan la superficie de contacto entre la planta y el suelo.

La superficie de los pelos esta cubierta por una capa mucilaginosa que permite una mejor adherencia a las partículas del suelo, facilitando la captación de agua.

CAPTACIÓN DE AGUA

Raíz

AguaAire

Pelo absorbentePartículas del sueloEpidermis

El agua pasa desde el suelo a las células por ósmosis, es decir, desde un medio hipotónico (menor concentración de solutos), el suelo, a otro hipertónico (mayor concentración de solutos), las células epidérmicas de la raíz.

Corteza

CAPTACIÓN DE AGUA

El agua pasa de las células epidérmicas hacia el interior, por los espacios intercelulares y paredes celulósicas atravesando la endodermis, el periciclo y alcanzando los vasos del xilema.

CAPTACIÓN DE AGUA

Para que las sales minerales puedan absorberse deben estar en forma iónica, es decir, disueltas en agua.

Se realiza mediante dos mecanismos:

• VÍA APOPLÁSTICA (B): Cualquier ión atraviesa los espacios intercelulares y las paredes celulósicas permeables sin entrar en el interior de las células, hasta que llegan a la endodermis, donde sus células presentan un engrosamiento de suberina, impermeable a los iones, llamada banda de Caspary donde se selecciona el tipo y la cantidad de iones absorbidos.

• VÍA SIMPLÁSTICA (A): Los iones necesarios atraviesan los pelos absorbentes por transporte activo (se seleccionan), pudiéndose alcanzar concentraciones muy elevadas de determinados iones, y van pasando de célula a célula. En este proceso influyen muchos factores: pH, temperatura, humedad del suelo, etc.

Los iones junto con el agua formaran la savia bruta que ascenderá por los vasos del xilema hasta las hojas donde se realizará la fotosíntesis.

ENTRADA DE SALES MINERALES

Vía A: Vía SIMPLÁSTICA

Vía B: vía APOPLÁSTICA

• A veces se establecen relaciones simbióticas entre las raíces de las plantas y hongos: MICORRIZAS. De esta forma la planta puede absorber mejor algunos minerales (P, Zn, Mn, Cu) y el hongo obtiene materia orgánica.

• Las leguminosa se asocian a bacterias que les permiten fijar el N atmosférico porque las plantas solo pueden absorber el nitrógeno en forma de nitratos.

ENTRADA DE SALES MINERALES

TRANSPORTE DE SAVIA BRUTA

• La savia bruta asciende por los vasos del xilema, en contra de la gravedad y sin gasto energético.

• Se requiere una presión de empuje muy alta.• La velocidad de ascenso depende del diámetro de los vasos

conductores: a mayor diámetro mayor velocidad.

• La Teoría de la transpiración-tensión-cohesión es el mecanismo que explica el ascenso de la savia bruta.

Agua + sales minerales

Elementosconductores

Hoja

TRANSPORTE DE SAVIA BRUTA

TEORIA DE LA TRANSPIRACIÓN-TENSION-COHESIÓN Presión de aspiración desde las hojas: A medida que en las hojas se

pierde el agua por transpiración y por la fotosíntesis, 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.

Presión de la raíz: la entrada de agua desde el suelo al interior de la raíz contribuye a la subida de la savia bruta.

Capilaridad: el que los líquidos puedan ascender por conductos de diámetro pequeño y, el que la polaridad de las moléculas de agua haga que se produzca una cohesión (puentes de H) entre ellas y una adhesión a las paredes de los conductos, provoca que se establezcan fuertes columnas continuas ascendentes de agua. Una burbuja de aire basta para romper la columna (cavitación).

http://www.lourdes-luengo.es/animaciones/unidad10/transporte_xilema.swf

http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/750/964/html/2_la_absorcin_y_transporte_de_nutrientes.html




http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/750/964/html/2_la_absorcin_y_transporte_de_nutrientes.html

http://www.lourdesluengo.es/animaciones/unidad10/transporte_xilema.swf

TRANSPORTE DE SAVIA BRUTA DESDE EL SUELO A LAS HOJAS

absorción de agua y sales

transportepor el xilemade la savia

bruta

hoja

transpiración

evaporación del agua

tallo vasos del xilema

periciclo endodermis epidermis vía apoplástica

raíz

vía simplástica

Epidermissuperior

Parénquimaempalizada

Vainadel haz

Traqueida

Tubocriboso

Parénquimalagunar

ApoplastoEpidermisinferior

Aire

1

23

4

5

1. traqueida > vaina

2. vaina > apoplasto

3. apoplasto > par.

4. par > apoplasto.

5. apoplastor > aire.

aire.= -50 MPa

Las plantas necesitan O2 para realizar la respiración celular. Lo toman de la atmósfera a través de los estomas de las hojas o del suelo por las raíces.

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.

Las plantas también necesitan cantidades elevadas de CO2 para realizar la fotosíntesis. Lo toman de la atmósfera a través de los estomas de las hojas.

INTERCAMBIO DE GASES

MECANISMO DE APERTURA Y CIERRE DE ESTOMAS

• Los estomas se abren o se cierran en función de la turgencia de las células oclusivas que lo forman: Si se hinchan porque reciben agua de las células adyacentes el

estoma se abre, con lo que los gases entran o salen por el ostiolo.

Si, por el contrario, las células oclusivas pierden agua se vuelven flácidas y el estoma se cierra, no permitiendo ni la salida ni la entrada de gases.

• Los cambios de turgencia están condicionados por:

1. La concentración de ión potasio (K+)2. La concentración de CO2

3. La temperatura 4. La luz

1. La concentración de ión potasio: Cuando la planta necesita CO2, en las células oclusivas se pone en

marcha una bomba de protones (H+). La salida de protones crea un déficit de carga y entran iones potasio (K+), desde las células anexas a las células oclusivas. Entra agua por ósmosis y el estoma se abre.

Durante la noche el proceso discurre al revés y los iones son bombeados desde las células oclusivas a las células anexas con el consiguiente cierre del estoma.

Cuando falta agua, la hormona ácido abscísico se une a un receptor de la membrana de las células oclusivas, y hace que la célula pierda potasio (K+). Sale agua por ósmosis y el estoma se cierra.


2. La concentración de CO2: Las células oclusivas tienen anhidrasa carbónica (*) que cataliza la siguiente reacción:


33222 HCOHCOHCOOH

De día, las células oclusivas realizan la fotosíntesis y el equilibrio se desplaza hacia la izquierda, disminuyendo los H+ y aumenta el pH. Esta subida del pH activa una amilasa, que cataliza la conversión del almidón en glucosas que son solubles y entra agua por ósmosis, procedente de las células acompañantes, produciéndose el hinchamiento y turgencia de las células oclusivas y abertura del estoma.

De noche, no se realiza la fase luminosa de la fotosíntesis, y el equilibrio se desplaza hacia la derecha, no activándose ningún enzima, acumulándose el CO2.

*

3. La temperatura: A altas temperaturas los estomas se cierran para evitar la pérdida de agua por evapotranspiración.

4. La luz: Está relacionada con la concentración de CO2. Durante la fase luminosa se utiliza la luz para activar el proceso fotosintético, lo que provoca un descenso de la concentración de CO2 que causa la apertura del estoma.



A) Estomas deshinchados en una solución de sacarosa muy concentrada.

B) Estomas muy turgentes y con el poro muy abierto.

EL PROBLEMA DE LA TRANSPIRACIÓN

• La transpiración es la pérdida de agua en la planta en forma de vapor.• Es imprescindible para que ascienda la savia bruta y la refrigeración de la

planta.• Se produce, en la mayoría de los casos por las hojas, mediante difusión de

vapor de agua a través de los estomas.• El calor favorece la cesión de vapor al calentar la superficie foliar y crear un

gradiente de vapor desde el interior (cámara subestomática) al exterior.• Es muy intensa:

– El 98% del agua que llega a las hojas se pierde por transpiración.– Un árbol mediano transpira 5 toneladas de agua durante el verano.– Una hoja de girasol pierde todo su agua cada 20 minutos.

DESHIDRATACIÓN DE LA PLANTA

EL PROBLEMA DE LA TRANSPIRACIÓN

¿QUÉ PASA CON LAS PLANTAS DE CLIMAS ÁRIDOS?

• El mecanismo más evolucionado es el C4. Las plantas C4 (maíz, caña de azúcar, etc.) son, en su mayor parte, propias de regiones tropicales secas, con fuerte insolación, temperaturas altas y humedad baja. Aumenta la eficacia de la fotosíntesis aunque los estomas se abran poco.

Las plantas C4 toman CO2 y lo convierten en ácidos orgánicos en las células del mesófilo. Posteriormente, el CO2 es liberado de los ácidos orgánicos en las células de la vaina donde se realiza la fotosíntesis, creando el microambiente adecuado para que la RUBISCO fije el CO2.


Planta normal (C3)

Planta C4


• Otro tipo de plantas, las CAM (Crasulaceam Acid Metabolism), como son las cactáceas, crasuláceas y algunas euforbias, están morfológica y fisiológicamente adaptadas a condiciones desérticas. Realizan la fijación del CO2 por la noche, lo que les permite tener cerrados los estomas durante el día, con el consiguiente ahorro de agua.

Por la noche, cuando los estomas están abiertos, las plantas CAM toman CO2 y lo convierten en ácidos orgánicos. Durante el día, con los estomas cerrados, el CO2 es liberado de los ácidos orgánicos para ser utilizado en la fotosíntesis.


GUTACIÓN

• Es la liberación de auténticas gotas de agua líquida a través de estomas modificados que se sitúan en el ápice o a lo largo del margen foliar.

• Si 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.

• Este puede ser además un mecanismo excretor al eliminar sustancias disueltas en el agua.

FOTOSÍNTESIS• Proceso anabólico en el que a partir de la materia inorgánica se

obtiene materia orgánica, utilizando como fuente de energía la luz solar. La reacción global es:

6 CO2 + 6 H2O + luz C6H12O6 + 6 O2

• Es un proceso de oxidación-reducción donde hay un dador de H+ y e- (suele ser el H2O) y un aceptor (suele ser el CO2)

• Lo realizan las plantas, algunas bacterias y algunos protoctistas.

• Los seres autótrofos realizan la fotosíntesis y la respiración.

• Los seres heterótrofos sólo realizan la respiración y toman la materia orgánica fabricada por los autótrofos, por ello, sin la fotosíntesis la vida no podría desarrollarse sobre la Tierra.

• En las células vegetales se realiza en los cloroplastos y en las bacterias en los mesosomas.

FOTOSÍNTESIS• En los cloroplastos se encuentran los pigmentos fotosintéticos, que

absorben la luz de diferentes longitudes de ondas. Pueden ser:

Clorofilas (a y b): absorben la luz de longitudes de onda de los colores violeta, azul, naranja y rojo.

Carotenoides: absorben las longitudes de onda de la luz violeta, azul y verde.

ESTRUCTURA DEL CLOROPLASTO

La fotosíntesis presenta 2 etapas:

Fase luminosa (en los tilacoides)

Hace falta luz y pigmentos fotosintéticos (clorofila, carotenoides), para realizar la fotolisis del agua, de manera que se obtiene oxígeno, que se desprende.

Se obtiene ATP (por FOTOFOSFORILACION) y coenzimas reducidos (NADPH), ambos se utilizarán en la siguiente etapa.

Fase oscura o Ciclo de Calvin-Benson (en el estroma)

El ATP y el NADPH producidos en las fase luminosa se utilizan como fuente de energía y de poder reductor respectivamente para convertir el CO2 en azúcares y otras biomoléculas orgánicas.

Es independiente de la luz.

FOTOSÍNTESIS

TRANSPORTE DE SAVIA ELABORADA

• Los nutrientes fabricados en la fotosíntesis (sacarosa y aminoácidos) constituyen la savia elaborada.

• La savia elaborada se transporta desde las zonas fotosintéticas hacia las no fotosintéticas o, desde los depósitos de reserva hacia donde se requieran, a través del floema o vasos liberianos.

• Los vasos liberianos o tubos cribosos son conductos finos formados por células vivas (células cribosas), sin núcleo y con paredes de separación oblicuos, perforados y no lignificados, llamadas placas cribosas. Junto a las células del vaso hay otras células con núcleo, llamadas células acompañantes. También hay fibras y células parenquimáticas, especializadas en el almacenamiento de sustancias de reserva.

• En invierno los tabiques cribosos están taponados con calosa y la circulación es casi nula. En primavera se reactiva la circulación. Los vasos se reemplazan todos los años por el cámbium.


http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/profesor/recursos_animaciones16.htm




1. Las células del parénquima clorofílico de las hojas pasan sacarosa, por transporte activo, a las células acompañantes donde se acumula. Y de ahí a los vasos cribosos de la hoja, atravesando las placas cribosas, célula a célula.

2. El agua pasa por ósmosis desde el xilema al floema, debido a que en los vasos cribosos la concentración de sacarosa y de ciertos iones es mayor que en los vasos leñosos.

3. Los nutrientes se van repartiendo y va disminuyendo su concentración y el agua vuelve a los tubos leñosos. La diferencia de presión hidrostática es lo que impulsa la savia elaborada.


Las células utilizan los nutrientes en una serie de reacciones químicas para:

• Obtener energía: PROCESOS CATABÓLICOS (RESPIRACIÓN CELULAR).

• Sintetizar sus propios componentes: PROCESOS ANABÓLICOS.

METABOLISMO CELULAR

CARACTERÍSTICAS DE LAS SUSTANCIAS DE DESECHO DE LAS PLANTAS:

• Como la tasa metabólica vegetal es baja hay poca cantidad de productos de desecho.

• Algunas sustancias de desecho son reutilizadas. Ej. El agua y CO2 de la respiración se emplean en la fotosíntesis y algunos residuos nitrogenados se utilizan en la síntesis de proteínas.

• Es difícil diferenciar los productos de excreción de los de secreción. Ej.: resina y látex cierran heridas y el azúcar en la flor se considera secreción porque atrae insectos, pero son excreciones cuando el azúcar lo producen glándulas extraflorales.

ELIMINACIÓN DE PRODUCTOS DE EXCRECIÓN

ESTRATEGIAS DE ELIMINACIÓN DE LAS SUSTANCIAS DE DESECHO DE LAS PLANTAS:

•En las plantas acuáticas los productos que no se reutilizan se eliminan por simple difusión.

•En plantas terrestres:

• Algunos ácidos y sales se almacenan en algunas células hasta que éstas acaban muriendo y se eliminan con la caída de las hojas.

• Otros productos vacuolares emigran hacia la membrana donde se liberan las vesículas.

• Otras se expulsan directamente a través de la membrana.

• Algunas sustancias nitrogenadas pueden transformarse en distintos compuestos y almacenarse en tallos y raíces, o en vacuolas de las células, como cafeína o nicotina.

• Las plantas halófilas tienen glándulas secretoras de sal.

ELIMINACIÓN DE PRODUCTOS DE EXCRECIÓN

• Plantas carnívoras: Hacen la fotosíntesis, y obtienen compuestos de N y P capturando insectos. Ej.: Atrapamoscas, Dionaea, Nepenthes, Drosera.

NUTRICIÓN HETERÓTROFA EN LAS PLANTAS

En algunos casos se produce una nutrición parcialmente heterótrofa para satisfacer todos los requerimientos nutricionales.


• Plantas parásitas: Obtienen su alimento de otras plantas.– Hemiparásitas: Obtienen savia bruta de otras

plantas, y hacen la fotosíntesis. Muérdago.– Parásitas: Obtienen la savia elaborada de otras

plantas y no son fotosintéticas. Orobanque, cuscuta.

• Plantas simbióticas: se asocian con otros organismos y ambos salen beneficiados.– Micorrizas: Asociación con los hongos del suelo.

Éstos les proporcionan sales minerales.– Asociación de leguminosas con bacterias fijadoras

de nitrógeno (Rhizobium)


http://www.lourdes-luengo.es/animaciones/animaciones.htm

http://www.lourdes-luengo.es/animaciones/unidad10/transportefloema.swf

http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//750/964/html/2_la_absorcin_y_transporte_de_nutrientes.html


http://pendientedemigracion.ucm.es/info/diciex/proyectos/agua/transpiracion.html

http://www.euita.upv.es/varios/biologia/temas/tema_12.htm

PÁGINAS Y ANIMACIONES DE INTERÉS

Por ENCARNA ALCÁCER TOMÁS

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