UD 5. La nutrición de las plantas

Biología y Geología 1ºBachilleratoMarta Gómez Vera

Índice1. La nutrición en plantas cormofitas.2. Absorción de nutrientes.

1. Estructura de la raíz.2. Absorción de minerales y agua.3. Recorrido de la sabia bruta hasta el xilema.

3. Transporte de savia bruta.4. Intercambio de gases y transpiración.5. Fotosíntesis.

1. Fases de la fotosíntesis.2. Importancia de fotosíntesis.3. Factores que afectan a la actividad fotosintética.

6. Transporte de savia elaborada.7. Metabolismo y almacenamiento de nutrientes.8. Excreción.

1. La nutrición de plantas cormofitas• Raíces: absorben el agua y las sales

minerales del suelo (savia bruta)• Hojas: Captan la luz, fijan el CO2

atmosférico (intercambio de gases) y mediante el proceso de fotosíntesis elaboran azucares, lípidos y otras sustancias orgánicas.

• Vasos conductores: Transportan la savia bruta y la savia elaborada (sustancias elaboradas mediante la fotosíntesis)

• Nutrientes minerales de las plantas:• Macronutrientes: Se requieren en cantidades

grandes. (N, P, K, S, Mg, Ca…)• Micronutrientes: Necesarios en cantidades

mínimas. (Fe, Zn, Mn, Cu, B, Mo…)

2. Absorción de nutrientes2.1. ESTRUCTURA DE LA RAÍZ:

• Absorción de agua y sales minerales del suelo.

• Acumulación de sustancias de reserva (algunas plantas).

• Fijación de la planta al suelo

• Partes:

• Estructura primaria de la raíz:

Banda de Caspary: Engrosamiento de suberina que interrumpe el paso de agua y sustancias disueltas

2.2. ABSORCIÓN DE MINERALES Y AGUA

• Absorción de minerales:• Se absorben en forma de iones: (NO3

-), (NH4+).

• El mecanismo de entrada de iones a las células de la epidermis puede ser:• Mediante transporte activo (en contra de gradiente de concentración, con gasto de energía), en este

caso necesitan de enzimas transportadoras.• Transporte pasivo (A favor de gradiente sin gasto energético).• Mediante canales iónicos específicos.

• Absorción de agua:• El agua, al igual que los nutrientes se absorbe en la zona pilífera.• El mecanismo de entrada de agua es por ósmosis.• Los factores que afectan a la absorción de agua son:

• Temperatura: A mayor temperatura mayor absorción de agua.• Aireación: En un suelo aireado las raíces se alargan y ramifican lo cual supone un aumento de la superficie de

absorción.

• Cantidad de agua, favorece la absorción.

• Capacidad de retención del suelo: en ocasiones el agua no se encuentra circundante sino que esta adherida a partículas del suelo.

• En suelos salinos la concentración de iones en el agua es mayor que en las células de la raíz lo que dificulta la entrada de agua. Las plantas de estos habitas (halófilas) presentan adaptaciones para obtener agua.

2.3. RECORRIDO DE LA SAVIA BRUTA HASTA EL XILEMA

Vía A – SIMPLÁSTICA: Traspasando las paredes y membranas celulares, mediante ósmosis o transporte activo, atravesando el citoplasma.

Vía B – APOPLÁSTICA: Por el exterior de las células. Esta vía está formada por las paredes celulares y espacios intercelulares.Este movimiento se interrumpe a la altura de la Banda de Caspary que obliga a la savia bruta a seguir la vía simplástica por el interior de las células. Así se evita que lleguen sustancias perjudiciales hasta el xilema, ya que éstas no penetran en las células

3. Transporte de savia bruta

3.1. ESTRUCTURA DEL TALLO

ESTRUCTURA PRIMARIA DEL TALLO

3.2. XILEMA

3.3. MECANISMOS DE TRANSPORTE DE SAVIA BRUTA

• Atracción por la transpiración:• Al evaporarse el agua en los estomas se crea una tensión

negativa. Y en consecuencia el agua asciende hasta las hojas.

• El agua se mueve desde las raíces a las hojas por un efecto de succión.

• Cohesión – adhesión:• Las moléculas de agua se encuentran fuertemente unidas

entre sí y a la pared de las células del xilema.

• La savia bruta asciende por capilaridad.

• Presión radicular:• Presión ejercida por mecanismos osmóticos debidos a la

continua entrada de agua en pelos radicales.

• Importante cuando los mecanismos de transpiración son deficientes.

4. Intercambio de gases y transpiración.4.1. ESTRUCTURA DE LAS HOJAS

4.2. TRANSPIRACIÓN• La transpiración es la pérdida de agua por evaporación por un proceso de difusión simple (sin gasto de energía). La

mayor parte de la transpiración sucede en los estomas de las hojas.

• Factores de los que depende la transpiración: • Viento : Facilita la transpiración.• Humedad relativa: SI es alta disminuye la transpiración, si es baja la aumenta.• Temperatura: A mayor temperatura mayor transpiración. Con temperaturas superiores a 35ºC los estomas se cierran (se

produce un aumento de CO2 al aumentar la respiración celular).

4.3. INTERCAMBIO DE GASES• El intercambio de gases tiene lugar en los estomas de las hojas y en lenticelas de tallos leñosos.

• Noche: No realizan la fase luminosa de fotosíntesis (no hay desprendimiento de O2). Solo hay consumo de oxígeno y desprendimiento de CO2 (respiración celular).

• Día: Continúa la respiración y realiza la fotosíntesis. Sin embargo en el balance global se desprende O2 y se consume CO2

4.4. APERTURA Y CIERRE DE ESTOMAS

• Estructura de un estoma y mecanismo de apertura y cierre

El mecanismo de apertura y cierre se debe al cambio de turgencia de células oclusivas ( se hinchan y se abre el ostiolo)Esto está regulado por el K+ al aumentar su concentración en las vacuolas de las células oclusivas, entra agua por ósmosis desde las células adyacentes, produciéndose la turgencia (las células se hinchan) y la apertura del ostiolo.Factores que afectan a la apertura y cierre de estomas:

• La Luz: Aumenta la fotosíntesis, aumentan la concentración de azúcares y entra agua por ósmosis.

• CO2: Su amento hace que se cierren los estomas.• Agua: Situaciones de estrés hídrico, favorece el cierre.

5. Fotosíntesis

Video de fotosíntesis

ESTRUCTURA DEL CLOROPLASTO

5.1. FASES DE LA FOTOSÍNTESIS

5.1. FASES DE LA FOTOSÍNTESIS

• FASE LUMINOSA• Tiene lugar en la membrana de los

tilacoides de los cloroplastos, donde se encuentran los pigmentos fotosintéticos: son moléculas que captan la energía solar (clorofila, carotenos y xantofilas).

• Consiste en la captación de la energía solar y su transformación en energía química (ATP y NADPH2 ).

• La luz solar es absorbida por los pigmentos. Esta energía es utilizada para descomponer las moléculas de agua, obteniendo O2 , electrones (e- ) y protones (H+)

• Los electrones pasan a una cadena de reacciones de óxido – reducción, en la que la energía obtenida es almacenada en moléculas energéticas (ATP y NADPH2)

El proceso es bastante complejo: La luz excita a la clorofila del FS I y su e- excitado es captado por el aceptor P430 (proteína ferrosulfurada) desde donde sigue un camino hasta el NADP+. La pérdida del e- por el PS I crea un HUECO ELECTRONICO que se llena desde el PS II y su hueco se llena desde el H2O. El resultado de la fase luminosa es la obtención de ATP y NADPH2 que se utilizarán en la fase oscura de la fotosíntesis.

• FASE OSCURA• Tiene lugar en el estroma de cloroplastos.

• Es un proceso independiente de la luz.

• En esta fase se produce la síntesis de glucosa, utilizando:

• Los productos de la fase luminosa (ATP y NADPH).

• CO2 (tomado de la atmósfera por las plantas terrestres, o del agua en las plantas acuáticas/algas)

• H2O (tomada del suelo por las plantas terrestres).

• Sucede mediante un conjunto de reacciones que forman el Ciclo de Calvin que tiene lugar en el estroma de los cloroplastos.

5.1. FASES DE LA FOTOSÍNTESIS

ECUACIÓN GLOBAL DE FOTOSÍNTESIS: Solo aparecen los productos iniciales y finales, pero el proceso es mucho más complejo.

• La materia orgánica sintetizada por seres fotosintéticos constituye el primer escalón en las cadenas tróficas. Mantiene el ciclo de la materia.

• Es el proceso que origina el flujo de energía en ecosistemas (transforma energía luminosa en química).

• Liberan oxígeno.

• Fija el CO2 atmosférico, regulando el efecto invernadero.

5.2. IMPORTANCIA DE LA FOTOSÍNTESIS

5.3. FACTORES QUE AFECTAN A LA FOTOSÍNTESIS

• Concentración de CO2 : Incrementa el rendimiento de fotosíntesis, hasta un valor límite en el que es máximo.

• Concentración de O2: Al elevarse la concentración de oxígeno disminuye el rendimiento fotosintético, ya que este gas afecta a la actividad de una de las enzimas del ciclo de Calvin.

• Intensidad luminosa: Al aumentar se incrementa la actividad fotosintética hasta alcanzar un valor límite que depende del tipo de plantas.

• Temperatura: Al aumentar la temperatura se incrementa el rendimiento fotosintético hasta un máximo (temperatura óptima). A valores mayores de este óptimo la actividad fotosintética disminuye al verse afectadas las enzimas que intervienen en el proceso.

6. Transporte de savia elaborada.• Savia elaborada: glúcidos, aminoácidos y otras

sustancias producidas en la fotosíntesis, junto con el agua.

• Tejido conductor: Floema: Tubos cribosos (o vasos liberianos) y células acompañantes. Los tubos cribosos están formados por células vivas, alargadas y separadas por placas cribosas.

• El transporte de savia elaborada se realiza por un proceso llamado translocación:

• La savia elaborada fluye desde las zonas donde se produce o fuentes (hojas), hasta los lugares de consumo o almacenamiento o sumideros (cualquier parte de la planta: raíces, frutos, semillas, meristemos, etc.). En algunos casos los sumideros pueden actuar como fuentes para redistribuir los nutrientes.

Durante épocas frías se produce un movimiento lento de la savia elaborada: los huecos de las placas cribosas se taponan con un polisacárido denominado calosa, interrumpiendo el transporte.

7. Metabolismo y almacenamiento de nutrientes.• Las células utilizan los compuestos orgánicos para obtener materia y energía a través de

transformaciones químicas que en conjunto forman el METABOLISMO.

• Al igual que en animales el metabolismo de plantas consiste en:

• Metabolismo secundario: síntesis de compuestos orgánicos complejos, que en principio no parecen esenciales para la supervivencia de las plantas, pero sí suponen una gran importancia en la

interacción de la planta con el medio:

• Terpenoides: pigmentos accesorios en la fotosíntesis que proporcionan colores variados (carotenoides). También muchos aceites esenciales (limoneno de cítricos).

• Alcaloides: sustancias sintetizadas por las plantas y que son utilizadas por el ser humano como drogas, medicamentos y venenos. Para las plantas son elementos disuasorios.

• Flavonoides: Antocianinas responsables de la color azul y rojo de flores y frutos.

• Almacenamiento de sustancias de reserva• Sustancias de reserva: almidón y otros polisacáridos, grasas y proteínas.

• Se almacenan en el tejido parenquimático de raíces y tallos, principalmente.

• Órganos especializados en el almacenamiento de nutrientes: Raíces, tallos (tubérculos y bulbos) y semillas.

8. Excreción• La excreción consiste en la eliminación de desechos

producidos por el metabolismo. Las plantas carecen de aparato especializado en la excreción.

• Productos de excreción:

• Cristales de oxalato cálcico: Almacenados en vacuolas

• Tejidos secretores: néctar, resinas, aceites esenciales, látex, etc:

• Néctar: mezcla de azúcares almacenados en nectarios.

• Resinas: Canales resiníferos de gimnospermas.

• Látex: tubos laticíferos.

• Aceites esenciales: expulsados por pelos glandulares o almacenados en bolsas oleíferas.

• Gases: CO2 o etileno (hormona de maduración).