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Nutrición y transporte en plantas
Nutrientes: Son 16 elementos o moléculas esenciales para el crecimiento y la sobrevivencia de las plantas
Se hallan en suelo, agua, aire y medios de cultivo artificiales
- Macronutrientes (9) se requieren en grandes cantidades: C, O, H, N, P, K, Ca, Mg, S
- Micronutrientes (7) se requieren en pequeñas cantidades (trazas): Fe, Zn, Mn, B, Cu, Mo, Cl
Suelo y crecimiento vegetal
El crecimiento de las plantas depende del tipo de suelo
- Mayoría de plantas crece óptimamente en suelos con 10 a 20% de humus
- Suelos con proporciones iguales de arena, limo y humus (suelos francos) tienen las mejores condiciones de humedad y oxígeno – suelos porosos
- Pantanos y ciénagas tienen abundante materia orgánica – la mayoría de plantas no pueden crecer allí
Formación de suelos
- Proceso de miles de años
- Se forman en capas (horizontes) con propiedades distintivas (perfiles del suelo)
- La capa superior (horizonte A) concentra la mayor parte de materia orgánica
HORIZONTE O: Hojas caídas y otros materiales orgánicos en la superficie del suelo mineral
HORIZONTE A: Capa superficial con materia orgánica descompuesta; profundidad variable – pocos cm hasta más de 1 m
HORIZONTE B: Partículas de suelo más grandes que en horizonte A; menos materia orgánica, mayor contenido mineral; 30 a 60 cm bajo la superficie
HORIZONTE C: Sin materia orgánica, con fragmentos partialmente meteorizados y granos de roca que origina suelo; se extiende hasta la roca madre subyacente
Lecho de rocaHorizontes del suelo
Lixiviación y erosión
LixiviaciónEl agua arrastra (lava) nutrientes del suelo
Problema mayor cuanto más arenoso es el suelo
ErosiónPérdida de suelo por efecto del viento y del agua
Aumenta donde vegetación escasa, malas prácticas agrícolas, problemas de deslizamiento de tierra, terreno inclinado, sequía, exceso de lluvia, …
Absorción de agua y nutrientes por las raíces
Pelos de raíz, micorrizas y nódulos – esenciales para que una planta pueda absorber agua y nutrientes
Pelos radicularesProyecciones delgadas de células epidérmicas de raíz –
aumentan la superficie para absorber agua y iones minerales disueltos
Nuevos pelos se forman constantemente detrás del ápice de la raíz
Micorrizas
Mutualismo entre plantas y hongos – ambas spp. se benefician
Las hifas del hongo pasan a la planta (vía raíz) minerales absorbidos del suelo
Las células de la raíz disponen de carbohidratos para el hongo
Nódulos de raízCélulas de raíz infectadas con bacterias que fijan N2
atmosférico disponible para plantas
Mutualismo entre ciertos tipos de bacterias del suelo y leguminosas (ej. frijol común y soya)
Especializaciones de la raíz
pelosmicorrizas
nódulos
corte de nódulo
plantas de soya sin (dos hileras a la izquierda) y con nódulos bacterianos
Entrada de agua por las raíces
Por ósmosis - agua desde el suelo hacia las paredes de células de parénquima de la corteza radicular
El agua entra en el citoplasma por difusión o a través de acuaporinas; transportadores activos bombean iones minerales disueltos hacia las células
Agua y iones se trasladan de célula a célula a través de plasmodesmos
cilindro vascular
epidermis
endodermis
floemaprimario
xilemaprimario
corteza
En la raíz la capa externa del cilindro vascular es una lámina de endoder-mis, de una célula de grosor
Control de entrada de agua y iones por proteínas transportadoras
cilindro vascular
traqueidas y vasos en xilema
tubos cribosos en floema
Células parenquimáticas que conforman la endodermis secretan una sustancia cerosa en sus paredes. Las secreciones forman una banda de Caspary, que impide al agua pasar al cilindro vascular alrededor de las células
célula endodérmica
banda de Caspary
Agua y iones pueden entrar en el cilindro vascular sólo a través de células de la endodermis. Lo hacen a través de plasmo-desmos o de proteí-nas transportadoras en las membranas plasmáticas celulares
cilindrovascular
banda de Caspary
agua y nutrientes
corteza
Transporte de agua en las plantas
Movimiento de agua por el xilema desde raíces hasta hojas - posible por dos propiedades del agua: evaporación y cohesión
Traqueidas y elementos de vasosTubos conductores de agua en el xilema
Células muertas a la madurez
Permanecen las paredes fuertes, lignificadas – tubos huecos
punteadura (“perforación”) en pared lateral de una traqueida
Las traqueidas tienen extremos puntiagudos, sin punteaduras. Las punteaduras de las paredes laterales coinciden entre traqueidas adyacentes
elemento de vaso
Tres elementos de vasos adyacentes. Extremos de paredes gruesos, finamente perforados - se unen y forman tubos largos que conducen agua
Placa de perforación en el extremo de la pared de un elemento de vaso. Los extremos perforados permiten el flujo libre de agua por el tubo
Hipótesis de cohesión-tensión
Presión negativa continua (tensión) debida a la evaporación de agua de hojas y tallos (transpiración) impulsa el agua hacia arriba a través del xilema
Enlaces (puentes) de hidrógeno entre moléculas de agua (cohesión) mantienen columnas continuas dentro de los tubos del xilema, de modo que el agua no se separa en gotas
La fuerza conductora de la transpiración
La evaporación de agua en el vástago de las plantas provoca tensión en el xilema desde las raíces hasta las hojas
mesofilo (células fotosintéticas)
epidermis superiorvena
estoma
Conservación de agua en tallos y hojas Estructuras para conservar agua: cutícula y estomas
Cutícula: Una capa translúcida, impermeable – cubre las paredes de todas las células vegetales expuestas al aireConsiste de secreciones de células epidérmicas: ceras, pectina y fibras de celulosa embebidas en cutina
Estomas: Control de la pérdida de aguaAberturas a través de la epidermis, entre dos células oclusivas – regulan la pérdida de vapor de
agua y el intercambio de gases
Células guarda (oclusivas): abren o cierran el estoma – depende de la cantidad de agua en el citoplasma
- Células turgentes abren el estoma- Células colapsadas cierran el estoma
Señales ambientales abren o cierran los estomas * Disponibilidad de agua: raíces liberan ácido abscísico (ABA) cuando agua escasa en suelo; el
ABA se une a receptores de células guarda; éstas pierden solutos; salida de agua por ósmosis cierre de estomas
* Concentración de CO2 en la hoja: > concentración puede mantener estomas abiertos y aumentar tasa fotosintética (pero información contradictoria, no concluyente)
* Intensidad lumínica: luz solar estimula bombeo de K+ al citoplasma; entrada de agua por ósmosis; se abren estomas, entra CO2 fotosíntesis
* Contaminación del aire: cierre de estomas por efecto de contaminantes químicos, humo, etc.: menor fijación de CO2, menor tasa fotosintética menor crecimiento; muerte.
Transporte de compuestos orgánicos en las plantas
El floema distribuye productos orgánicos de la fotosíntesis por toda la planta
Gradientes de concentración y presión en el sistema de tubos cribosos del floema hacen que los compuestos orgánicos fluyan a todas las partes de la planta
Productos de la fotosíntesis: Las plantas almacenan carbohidratos como almidón y los distribuyen como sacarosa y otras moléculas pequeñas solubles en agua
¿Por qué moléculas pequeñas?
una célula viva que se acopla a otras iguales para formar un tubo criboso
célula anexa, al lado del tubo criboso
placa cribosa (*) en un tubo criboso
Floema: Elementos de tubos cribosos y placas cribosas
*
Transporte en el floema:Hipótesis del flujo por presión
TranslocaciónDesplazamiento de sacarosa y otras moléculas orgánicas
a través del floema a lo largo de gradientes de presión y concentración de solutos.
Por ej.: mesofilo (fuente) células anexas tubos cribosos frutos (depósito)
Hipótesis del flujo por presiónA partir de una fuente, se acumula presión interna en los
tubos cribosos; un gradiente de presión empuja el fluido rico en solutos hacia un depósito, donde los azúcares abandonan el floema.
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