La nutrición de las plantas:Alimentación

Degradación y síntesis celularExcreción

Nutrición en las plantas

Alimentación

Degradación y síntesis celular

Excreción y secreción

Absorción de nutrientesTransporte de savia brutaFotosíntesisTransporte de savia elaborada

Respiración Fermentación

Alimentación

Absorción de nutrientesTransporte de savia brutaFotosíntesisTransporte de savia elaborada

Absorción de nutrientes inorgánicos

Apoplasto: conjunto de espacios intercelulares y de las estructuras vegetales excepto el citoplasma.Simplasto: conjunto de citoplasmas celulares unidos entre sí mediante orificios en las paredes celulares, llamados plasmodesmos.

El agua y las sales minerales entran por:Pelos absorbentes El agua por ósmosisLas sales minerales por transporte activo.

Vías de circulación para llegar al xilema

1º atraviesan la epidermis

Vía simplasto:parte pequeña de agua y gran parte de las sales mineralesPasan de las células epidérmicas a las del parénquima cortical, a la endodermis, al periciclo y por último al xilema.El agua y las sales minerales pasan por los plasmodesmos entre células.Vía apoplasto:

La mayor parte del agua y algunas sales mineralesPasan de las células epidérmicas a las del parénquima cortical, a la endodermis, al periciclo y por último al xilema.Circulan por los espacios intercelulares y las paredes celulares (permeables)Las bandas de Caspary los retienen y los desvían hacia la vía simplástica.

Savia bruta: es el agua y las sales minerales que se encuentran en el xilema.En el xilema, la concentración de sales es mayor que en el resto de las células. Por ello el agua pasa por ósmosis y las sales minerales por transporte activo (va de células con menor concentración a células con mayor concentración).

Plasmodesmo

Transporte de la savia brutaLa savia bruta asciende de las raíces al resto de la planta.

Objeto poroso (arcilla húmeda): se le pone un tubo vertical parcialmente sumergido en un recipiente con agua. La evaporación provoca la ascensión del agua por el tubo.

Planta: se le pone un tubo vertical parcialmente sumergido en un recipiente con agua. La transpiración provoca la ascensión del agua por el tubo.

Planta: se le pone un tubo sellado vertical parcialmente sumergido en un recipiente con agua. La transpiración no provoca la ascensión del agua por el tubo.

Conclusión: existe relación entre la transpiración y el ascenso vertical de la savia bruta.

Teoría de cohesión-tensión

Explica el desplazamiento del agua desde las raíces a las hojas.

Cohesión entre moléculas

Tensión que ejerce la transpiración

Adhesión: enlaces que se forman entre las moléculas de agua y la superficie de los vasos.

Cohesión: unión entre las moléculas de agua por los puentes de hidrógeno.

Tensión: la fuerza que produce la transpiración puede llegar a ser hasta de 140 kg/cm2

¿Cómo funciona la transpiración?

Evaporación del agua a través de los estomas

Aumento de la concentración de solutos en cámara estomática

La ósmosis tira del agua de las células próximas, esto produce el bucle: pérdida de agua-aumento de soluto-aumento de ósmosis.Este proceso llega los vasos del xilema (nervios de las hojas)

Tensión que tira de la columna de agua desde las hojas hasta las raíces produciendo el ascenso de las savia bruta. ¿Cómo se pone en funcionamiento la transpiración?

Por la energía solar que favorece la evapotranspiración.

Problemas en el sistema cohesión-tensión

Sistema eficaz si no se rompe.

Picaduras de insectos: insectos fitófagos

Formación de burbujas de aire

Formación de cristales de hielo.

¿Qué ocurre con el agua que entra en los seres vivos?

En las plantas se elimina por evapotranspiración aproximadamente el 90%

En los animales se guarda y se recicla.

Intercambio gaseoso

El CO2 y el O2 entran en la planta a través de:•Estomas •Lenticelas

Se difunde por los espacios intercelulares.

El CO2 pasa al cloroplasto. Para su uso en la fotosíntesis

El O2 pasa a las mitocondrias. Para su uso en la respiración celular

El CO2 , se usa en la fotosíntesis para la formación de materia orgánica

En la respiración celular se produce CO2 que una parte se usa en la fotosíntesis

Entrada de gases

Salida de gases: proceso inverso.

¿Cómo funcionan los estomas?

Cambios en el tamaño del ostiolo

Cambios en la presión de turgencia de las células oclusivas y las acompañantes

Las células oclusivas absorben agua de las células adyacentes

Aumentan de longitud por la zona dorsal, hinchándose hacia fuera.

La microfibrillas tiran de la pared interna

Se abre el ostiolo estomático

referencia: Carlos González

Las células adyacentes absorben agua de las células oclusivas

Las células oclusivas se deshinchan

Se cierra el poro

Ostiolo abiertoIntercambio de gases y agua=

Ostiolo cerrado No hay intercambio de gases y agua=

¿Cómo se regula en la entrada y salida de agua de las células oclusivas?

Luz

Por la noche aumenta la respiración y por lo tanto la producción de CO2

Cierre del estoma

Por el día aumenta la fotosíntesis y disminuye el CO2

Apertura de los estomas

CO2

El exceso de CO2 en espacios intracelulares provoca: 1. la salida de K+ de las

células oclusivas2. La pérdida de agua de las

células oclusivas

Cierre de los estomas.

Temperatura

Por encima de los 35ºC se activa la respiración celular

Aumento de CO2

Cierre de estomas

CO2 CO2

Fotosíntesis

Fotosíntesis: Transformación de materia inorgánica en materia orgánica con la participación de energía luminosa.

Fórmula general:

6 CO2 + 12 H20 + Sales minerales + luz solar C6H12O6 + 6O2 +6 H20

6 CO2

12 H20

FOTOSÍNTESIS

Glucosa C6H12O6

Oxígeno 6O2 Sales minerales

Luz solar

Proceso anabólico

6 H20

Reactivos inicialesProductos

Fases de la fotosíntesisFase luminosa

Fase oscura

1. No necesita la intervención de la luz.2. Se realiza en el estroma del cloroplasto.3. Se utiliza el ATP y el NADPH producidos en

la fase luminosa4. Se producen moléculas orgánicas a partir

de la reducción de moléculas inorgánicas (sales minerales y CO2) en el llamado ciclo de Calvin.

5. Las moléculas que se obtienen son ricas en energía y proporcionan el alimento a la planta y a otros seres heterótrofos.

1. Requiere la intervención de la luz .2. Se realiza en los tilacoides del

cloroplasto.3. Rotura de la molécula de agua con la

luz solar (Fotolisis de la molécula de agua)

4. Producción de O2 , de electrones(e-) cedidos por el hidrógeno y de protones (H+) también cedidos por el hidrógeno

5. Los electrones serán utilizados para sintetizar ATP (almacenar la energía lumínica en química) y una molécula reductora, el NADPH

H2O + LUZ ½ O2 + 2 H++ 2 e-

Luz solar

H20

Tilacoides

Fase luminosaO2

Fase oscura

Estroma

ATP NADPH + H+

CICLO DE CALVIN

ADP + P NADP+

CO2

Moléculas orgánicas

Esquema de la fotosíntesis

Transporte de la savia elaboradaFuente: órgano vegetal que presenta un exceso de azúcar (tiene más del que consume). Puede ser que la produzca mediante la fotosíntesis o que la almacene. Ejemplos: hojas maduras, raíces y tallos con muchas reservas.

Sumidero: órgano vegetal que presenta un déficit de azúcar (tiene menos del que consume). Puede ser el órgano no realice la fotosíntesis o que no produzca suficiente azúcar para realizar sus funciones vitales.. Ejemplos: ápice de la raíz, órganos en formación (hojas creciendo), flores, órganos de reserva en formación.

La savia elaborada contiene principalmente sacarosa (además de otros nutrientes), formados por la fotosíntesis.Circula por el floema (vasos liberianos, tubo criboso), con velocidad media de 1 m/h.Asociada a cada célula del floema se encuentra una célula acompañante que puede ser fuente o sumidero.

El parénquima clorofílico fabrica los nutrientes, fotoasimilados, principalmente sacarosa.Los fotoasimilados deben pasar a:1. Las células acompañantes2. Los tubos cribosos

Carga floemática

Vías de acceso

Vía simplástica, sin consumo de energía. Por difusión

Vía apoplástica, con consumo de energía:• Por transporte activo. Se consume ATP• Se sacan protones H+ del citoplasma para

entrar iones potasio K+ que arrastran sacarosa (cotransporte)

Fotoasimilado: molécula que se origina a partir de la fotosíntesis

Detalle de la carga del floema I

Detalle de la carga del floema II

Exceso de solutos en el tubo criboso

Entrada de agua por ósmosis desde el xilema

Aumento de agua

Aumento de presión hidrostática

Empuje de la savia elaborada por el floema

Descarga floemática La sacarosa pasa del floema a la célula sumidero por dos vías:1. Apoplástica: en sumideros de almacenamiento,

se consume energía.2. Simplástica: en los sumideros de crecimiento, es

por difusión pasiva (mayor concentración de soluto en floema que en sumidero)

Salida de agua del floema hacia el xilema, por ósmosis

Disminución de la presión hidrostática en el floema. Aumenta la diferencia de presión hidrostática entre fuentes y sumideros.

Salida de la sacarosa (fotoasimilados) del tubo criboso

Desplazamiento de la savia elaborada de las fuentes al sumidero.

Degradación de las moléculas fotoasimiladas. Catabolismo

Objetivo: obtener energía para garantizar las funciones celulares.

¿Dónde y mediante qué mecanismo? : 1. Mitocondria: la respiración celular aerobia.2. Citosol: la fermentación.

La fórmulas generales son:Para la respiración celular aerobiaC6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O 6CO2 + 12 H2O + 36 ATP (energía química)

Para la fermentación (según el tipo de fermentación):•Alcohólica de la glucosa: C6H12O6 + 2 Pi + 2 ADP → 2 CH3-CH2OH + 2 CO2 + 2 ATP

Glucosa

GlucólisisCiclo de KrebsCadena trasnsportadora de electrones.

Con oxígeno

Respiración celular

36 ATP

Sin oxígeno

Fermentación

2 ATP

Respiración celular

Tiene tres etapas

1. glucolisis: la glucosa se rompe en dos moléculas de ácido pirúvico, se forma el ATP y los protones (H+ )y electrones(e- ) que se desprenden van a parar al NAD+ para dar NADH (molécula reducida). Se desarrolla en el citosol.

2. Ciclo de Krebs: el ácido pirúvico entra en la mitocondria y se oxida a CO2 , ser forma ATP y se liberan electrones que se usan para formar el NADH. Se realiza en la matriz mitocondrial.

3. Transporte de electrones: El NADH cede los electrones a una cadena de proteínas. Éstas se los dan al que se reduce a . El traspaso de electrones hace que una parte de la energía se pierda en forma de calor y otra se acumule en el ATP. Se desarrolla en la membrana mitocondrial interna.

Cualquier tipo de molécula puede sufrir procesos catabólicos para obtener energía a partir de ella en el ciclo de krebs.

Cualquier tipo de molécula puede ser transformada en Acetil-CoA y pasar al ciclo de Krebs.

Interrelación fotosíntesis-respiración

Síntesis de moléculas complejas. Anabolismo.

Para las reacciones anabólicas se utiliza la energía acumulada en el ATP

Glucosa

Almidón: polisacárido de reserva

Celulosa: polisacárido estructural

Aminoácidos

Proteínas: forman parte de las membranas celulares, y de los orgánulos celulares o actúan como enzimas

Ácidos grasos

Fosofolípidos: forman parte de las membranas celulares y organulares

Nucleótidos

Ácidos nucleicos: el ADN y el ARN

EXCRECIÓN Y SECRECIÓN

Expulsión de sustancias que proceden el metabolismo celular. Posteriormente estas sustancias pueden ser utilizadas.

Excreción.

Sustancia perjudicial para la planta

Secreción.

Sustancia beneficiosa para la planta

Las plantas no presentan aparato excretor.

Mecanismos de eliminación:1. A través de los estomas y lenticelas.2. Almacenaje en vacuolas o en espacios intercelulares en órganos

concretos, por ejemplo en una hoja. Cuando se desprende la hoja o la estructura en la que lo guardaba, se libera de los productos de desecho.

Resina-ámbar

Aroma de las flores

Ejemplos de secreción:

1. Gases: a. el CO2 y el O2 . El primero, formado en la

respiración celular (ciclo de krebs), es reutilizado en la fotosíntesis (ciclo de Calvin) y el segundo, formado en la fotosíntesis (fotolisis) es reutilizado en la respiración celular.

b. El etileno, gas que actúa como hormona vegetal para la maduración de los frutos.

2. Líquidos: a. el agua formada en los procesos catabólicos

(respiración celular) se utiliza de nuevo en la fotosíntesis (proceso anabólico).

b. Aceites esenciales (menta, lavanda, eucaliptus) , resinas, látex (caucho), etc.

3. Sólidos: como los cristales de oxalato cálcico.

Otras maneras de nutrirse las plantas

Plantas carnívoras

Son autótrofasCapturan invertebrados para obtener nitrógeno y fósforo de sus proteínas.

Los insectos quedan atrapados en las secreciones de los pelos glandulares que además presentan enzimas que digieren a la presa y posteriormente absorbe dichos nutrientes.

Plantas parásitas

Algunas de ellas no tienen clorofila y se tienen que alimentar directamente de otra planta.

Plantas semiparásitas

El muérdago es autótrofo pero necesita tomar la savia bruta de otra planta para obtener el agua y las sales minerales.

Micorrizas Simbiosis entre hongo y raíz de planta. El hongo rodea la raíz y favorece la absorción de sales minerales. La planta suministra al hongo materia orgánica.

Bacteriorrizas

Simbiosis entre planta y bacterias que son capaces de fijar nitrógeno.

Ejemplo:Planta: leguminosasBacteria: RhizobiumLas bacterias entran en los pelos absorbentes de la planta y fijan el nitrógeno atmosférico , esto le permite formar aminoácidos . La planta aporta a la bacteria materia orgánica y agua.