NutricióN Plantas

NUTRICIÓN EN PLANTAS La nutrición en plantas es autótrofa fotosintética. A partir de la materia inorgánica se obtiene materia orgánica utilizando como fuente de energía la luz H2O +sales minerales +CO2  MATERIA ORGÁNICA + O2 . H2O +sales minerales +CO2  MATERIA ORGÁNICA + O2 . H2O +sales minerales +CO2  MATERIA ORGÁNICA + O2 .

La nutrición en las plantas tiene las siguientes fases: Alimentación, respiración y síntesis y excreción. ALIMENTACIÓN : Absorción : de los nutrientes inorgánicos (agua y sales). (raíz) Transporte savia bruta hasta las hojas.(xilema). ´Intercambio de gases (estomas) Fotosíntesis ( formación de nutrientes orgánicos). (cloroplastos) Transporte de la savia elaborada a las células. (Floema)

RESPIRACIÓN: Es un proceso que tiene lugar en las mitocondrias de todas las células de la planta. En ellas se quema la materia orgánica para obtener energía. SÍNTESIS DE SUSTANCIAS La sustancias fabricadas en la fotosíntesis también se utilizan para fabricar moléculas complejas de la propia planta. EXCRECCIÓN Consiste en eliminar los productos de desecho generados durante el metabolismo.

Las briofitas: No tienen verdaderos tejidos ni órganos. Tiene falsas raíces (RIZOIDES), sólo sirven para fijar al sustrato a la planta. Tienen falsas hojas ( FILOIDES). Tienen falsos tallos (CAULOIDES), que no tiene sistema eficaz ce trasnporte

Nutrición en briófitas No poseen raíz : Los nutrientes son captados del aire y pasan directamente de célula a célula por difusión o transporte activo. La superficie ha de estar húmeda para poder captar estos nutrientes No poseen tallo : las briófitas son pequeñas para reducir la distancia entre captación de nutrientes y fotosíntesis.

LA NUTRICIÓN EN LAS CORMOFITAS Tienen verdaderos tejidos y órganos Tienen raíz, tallo y hojas.

H2O +sales minerales +CO2  MATERIA ORGÁNICA + O2.

ENTRADA DE AGUA Se produce a través de los pelos radicales. Los pelos radicales son evaginaciones de la epidermis que aumentan la superficie de absorción. Tienen mucílago que los hace viscosos y permiten que se adhieren a las partículas del suelo.

La raíz: estructura Estructura de una raíz ideal de dicotiledónea

ENTRADA DE AGUA Junto con las sales forma la savia bruta El agua entra en la raíz por ósmosis : La concentración de solut o s es mayor en las células de la raíz que en el suelo. El agua tiende a ir de donde hay menos concentración a donde hay más para igualar las concentraciones. ¿ Qué ocurre si regamos una planta con agua salada?

Es necesario que los solutos del interior de la raíz estén por encima del suelo para que el agua penetre.

Viaja por los espacios intercelulares y a través de las células parenquimáticas , atravesando las paredes celulósicas. Atraviesa el parénquima, la endodermis, el periciclo, hasta llegar al xilema y, desde ahí, hasta las hojas donde se realiza la fotosíntesis.

ENTRADA DE SALES MINERALES Se realiza a través de las raíces. Se absorben disueltas (en forma iónica) Existen dos vías posibles: VIA APOPLÁSTICA. VÍA SIMPLÁSTICA.

APOPLÁSTICA SIMPLÁSTICA Vía APOPLÁSTICA Las sales minerales entran disueltas en el agua. Pasan a través de las paredes y los espacios intercelulares. Por esta vía podría incorporarse a la planta cualquier ión y esto puede ser per judicial. La endodermis y su capa de suberina en sus paredes ( Banda de Caspary) obliga a que el agua y las sales pasen a través del citoplasma. De esta forma se controla los iones absorbidos. Ver animación

Vía del simplasto : Las sales minerales disueltas en agua pasan a través del citoplasma de la célula. Los iones entran por TRANSPORTE ACTIVO(SE SELECCIONAN) en los pelos absorbentes . Se seleccionan en en momento de la entrada y no necesitan selección por endodermis. Luego se transportan de célula a célula hasta el xilema donde entran a través de las punteaduras laterales. O plasmodesmos.

El agua y las sales minerales que han entrado por una u otra vía forman la savia bruta . Algunas plantas presentan micorrizas : simbiosis entre las raíces y un hongo y que ayudan a la absorción de sales aunque carezcan de pelos absorbentes. El hongo toma compuestos orgánicos de la planta.

Volver 4 cm Ectomicorrizas en Pino

Los nitratos se absorben por las raíces. En algunas plantas (leguminosas) tienen nódulos en sus raíces donde viven en simbiosis bacterias del género Rhizobium que fija el nitrógeno atmósferico y lo convierte en nitrato.

La savia bruta asciende por el xilema, en contra de la gravedad . Requiere recorrer grandes distancias (decenas de m en los árboles grandes) y se necesitan presiones de empuje altas. (20-30 kg/cm 2 o 1 atmósfera cada 10 m de ascenso ) La velocidad depende del diámetro de los vasos leñosos: Coníferas (vasos estrechos: 50  ) = 1-2 m/h Otras plantas con vasos anchos (400  ) = 40 m/h El ascenso se produce según la teoría de la transpiración-tensión-cohesión (Dixon y Joly) , SIN GASTO DE ENERGÍA EN EL PROCESO Se consiguen columnas de agua más resistentes que cables de acero de un grosor similar (Hasta 200 kg/ cm 2 )

ELEMENTOS CONDUCTORES DEL XILEMA Elementos conductores del xilema: A. Traqueidas . B. Tráqueas . C. Vaso leñoso ; formado por la yuxtaposición de las tráqueas. P. Punteaduras : perforaciones de las traqueas Pares de poros El xilema está formado por células alargadas y con paredes engrosadas por lignina , lo cual aumenta su resistencia y sirven como tejido esquelético, cuyos protoplastos mueren al alcanzar su capacidad funcional.

Existe un g radiente de potenciales hídricos entre el suelo y el aire creado por : L a presión de aspiración de las hojas . A medida que en las hojas se evapora el agua por transpiración, 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.

L a presión radicular . La concentración osmótica del suelo es menor que la de la raíz y por lo tanto tiene un potencial hídrico mayor por lo que el agua tiende a entrar en la raíz y el xilema. L a capilaridad . Las moléculas de agua se adhieren a las paredes de los vasos leñosos y además están cohesionadas entre ellas (puentes de H) formando columnas difíciles de romper, siempre que sean continuas. Una burbuja de aire basta para romper la columna. ( cavitación ) La estructura dipolar del agua explica las fuerzas de cohesión ente las moléculas Ver animación

TRANSPORTE DEL AGUA Y LAS SALES MINERALES (SAVIA BRUTA) DESDE EL SUELO HASTA LAS HOJAS absorción de agua y sales raíz periciclo endodermis epidermis vía apoplástica vía simplástica

tallo transporte por el xilema de la savia bruta TRANSPORTE DEL AGUA Y LAS SALES MINERALES (SAVIA BRUTA) DESDE EL SUELO HASTA LAS HOJAS absorción de agua y sales vasos del xilema

hoja transpiración evaporación del agua TRANSPORTE DEL AGUA Y LAS SALES MINERALES (SAVIA BRUTA) DESDE EL SUELO HASTA LAS HOJAS absorción de agua y sales transporte por el xilema de la savia bruta Ver animación

Necesitan intercambiar oxígeno y dióxido de carbono, con la atmósfera o el suelo. No presentan órganos respiratorios especializados como los animales debido a : Tiene muchos espacios extracelulares por los que el gas difunde. La tasa respiratoria es meno r en vegetales que en animales lo cual implica menor necesidad de oxígeno. Poca distancia entre las células vivas y la superficie. Se produce en los estomas Ver animación

Tienen dos células oclusivas. Con forma arriñonada. Son las únicas células de la epidermis que tienen cloroplastos. Unidas por los extremos. Tienen anhidrasa carbónica. Con pared engrosada en el centro.

Las células oclusivas rodean un orificio: el OSTIOLO. Se abre cuando las células están turgentes. Se cierra cuando pierde agua. Debajo está una cavidad: la CAVIDAD SUBESTOMÁTICA.

EL APARATO ESTOMÁTICO Ostíolo : permite el intercambio de CO 2 y O 2 con la atmósfera Célula oclusiva Células acompañantes o células anejas Los estomas son muy abundantes en el envés de la hoja. Bajo ellos se encuentra la cámara subestomática . El aumento de turgencia de las células oclusivas provoca la apertura del estoma debido a: Las dos células oclusivas están unidas por sus extremos. Dichas células presentan su pared celular muy engrosada en su parte media. B Estado de mayor turgencia de las células oclusivas ( estoma abierto ). A Estado de menor turgencia de las células oclusivas ( estoma cerrado ).

A) Estomas desinchados en una solución de sacarosa muy concentrada . B) Estomas muy turgentes y con el poro muy abierto. APERTURA ESTOMÁTICA

¿ Cómo se abren los estomas? En la fotosíntesis , en las células oclusivas: Disminuye [CO 2 ] y la reacción se desplaza hacia la izquierda, lo que… Disminuye [H + ] en el interior de las células oclusivas (aumenta el pH), lo que… Activa una enzima amilasa que hidroliza el almidón (insoluble) almacenado y forma glucosa (soluble), lo que… Aumenta la [glucosa], lo que… Provoca la entrada osmótica de agua del medio más diluido al más concentrado, (del exterior de las células oclusivas a su interior), lo que… Hace que las células oclusivas se pongan turgentes lo que… Induce la apertura del ostíolo del estoma , con lo que… Entra CO 2 Reacción central: CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO 3 - + H + Anhidrasa carbónica

¿ Cómo llega el CO2 a las células? El CO2 penetra en la cámara subestomática. Se extiende a los espaicos celulares. Llega a las células y se consumje en la fotosíntesis. Se crea un gradiente que hace que continúe entrando el CO2 mientras estén abiertos los estomas

CIERRE DE LOS ESTOMAS Durante la noche, no se hace la fotosíntesis, el CO2 se acumula en las células y se cierran los estomas. La temperatura cuando es mayor de 35ºC provoca también el cierre de los estomas para evitar la pérdida de agua.

¿Cómo se cierran los estomas? (DETALLE) De noche no se realiza la fase luminosa de la fotosíntesis y pronto tampoco la oscura, al agotarse las fuentes energéticas para fijar el CO 2 . La respiración se sigue produciendo, con lo que: Aumenta [CO 2 ], con lo que… La reacción se desplaza hacia la derecha, con lo que… Disminuye el [pH ], con lo que… La amilasa se inactiva y el almidón ya no se hidroliza en glucosa, lo que… Disminuye gradiente osmótico , con lo que… Las células oclusivas pierden agua y turgencia , lo que… Hace que el ostiolo se cierre Reacción central: CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO 3 - + H + Anhidrasa carbónica

En los tallos leñosos el intercambio gaseoso se realiza a través de unos orificios llamados lenticelas

Las plantas intercambian CO2 y oxígeno con la atmósfera.: Por la noche, en la oscuridad, no realizan la fotosíntesis, por lo que sólo hay consumo de oxígeno y desprendimiento de CO2. Esto se hace por difusión. De día , con luz, la planta sigue respirando y realiza la fotosíntesis. La intesidad del intercambio de gases en la fotosíntesis es mayor por lo que globalmente desprende oxígeno y consume CO2, Para esto los estomas se abren (el consumo de CO2 sube el pH de las células oclusivas, por lo que se rompe el almidón en glucosa y entra agua por ósmosis; la turgencia de las células oclusivas abre los estomas).

Los estomas no se abren de día, para evitar la pérdida excesiva de agua. Se abren sólo por la noche. El CO2 que entra se almacena en forma de ácidos. De día, con los estomas cerrados, se libera poco a poco el CO2 para que hagan la fotosíntesis.

OSCURIDAD (Noche) LUZ (Día) Asimilación del CO 2 atmosférico a través de los estomas: acidificación oscura Descarboxilación del malato; almacenado y refijación del CO 2 : acidificación diurna Los estomas abiertos permiten la entrada de CO 2 y la pérdida de H 2 O Los estomas cerrados impiden la entrada de CO 2 y la pérdida de H 2 O Células epidérmicas Células epidérmicas Célula del mesófilo Célula del mesófilo Vacuola Vacuola Plastos Plastos HCO 3 – PEP Oxalacetato Pi PEP carboxilasa Almidón Triosa Fosfato NADH Ácido Málico Ácido Málico Malato Piruvato Almidón CO 2 Ciclo de Calvin __ CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 Malato NAD *

TRANSPIRACIÓN. La transpiración es la pérdida de agua en la planta en forma de vapor. Se lleva a cabo a través de los estomas. FUNCIÓN DE LA TRANSPIRACIÓN. Es imprescindible para que ascienda la savia bruta. Es necesaria para la refrigeración de la planta.

Evapotranspiración: Ruta del agua a través de la hoja

Problema de la transpiración Se puede perder agua en exceso lo que provoca la desecación de la planta.

La cutícula impermeabiliza la superficie vegetal. Se disminuye el número de estomas. Las hojas se reducen a espinas. LA ESTRATEGIA CAM En algunas plantas adaptadas a la vida en el desierto ( plantas CAM o crasuláceas) sólo abren los estomas de noche, Por la noche , captan y acumulan dióxido de carbono en forma de ácido málico e isocítrico , Durante el día , cuando los estomas están cerrados, estos ácidos liberan el dióxido de carbono y realizar la fotosíntesis. Ejemplo: cactus, orquídeas, Aloe vera, nopal o chumbera ,…

GUTACIÓN 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. Funciones: Contribuye a la subida de savia bruta. Sirve como mecanismo excretor.

FOTOSÍNTESIS Es el proceso por el que las células con clorofila obtienen nutrientes a partir de agua, sales minerales y CO2. Para ello utilizan la energía de la luz solar. H2O +sales minerales +CO2  MATERIA ORGÁNICA + O2 . Se pasa de algo oxidado ( agua y CO2) a algo reducido (materia orgánica): hace falta electrones. Se pasa de algo sin energía (agua y CO2) a materia orgánica ( rica en energía): se utiliza la energía del sol.

FOTOSÍNTESIS Para que la energía del sol pueda ser usada debe ser absorbida por los pigmentos. Los pigmentos de las plantas son: Clorofilas (responsables del color verde de las plantas) Carotenoides , que absorben a otras longitudes de onda y protegen a la clorofila.

Fotosíntesis Tiene dos etapas: Fase luminosa. Fase oscura.

Fase luminosa Tiene lugar en los tilacoides de los cloroplastos. Es necesaria la luz. En ella se rompe el agua y se forma oxígeno. La energía de la luz se transforma en energía química (ATP). Se forma poder reductor (NADPH)

FASE LUMINOSA: La clorofila absorbe la luz, se excita y suelta electrones. Los electrones se transportan por la cadena transportadora de electrones. Se utilizan para fabricar: ATP. Poder reductor. La clorofila se recarga de electrones al romperse la molécula de agua por la luz. En este proceso se libera oxígeno.

FASE OSCURA. Tiene lugar en el estroma de los cloroplasto. No necesita luz. En ella se utiliza el ATP y el poder reductor para reducir el CO2 y transformarlo en materia orgánica.

REPARTO DE LOS NUTRIENTES ELABORADOS. Los nutrientes producidos en la fotosíntesis se transportan a todas las zonas de las plantas. Forman la savia elaborada: - Agua Sacarosa ( disacárido) Aminoácidos.

Las células recogen nutrientes según necesidades. Queman los nutrientes para obtener energía (respiración celular). Fabrican sus sustancias (Anabolismo). Algunas zonas almacenan las sustancias en forma de almidón: - Raíces y tallos (para usarlos cuando no se haga la fotosíntesis). Semillas ( en los cotiledones durante la germinación).

MECANISMO DE TRANSPORTE DE LA SAVIA ELABORADA . El flujo de la savia elaborada es ascendente y va desde: Las zonas de producción o fuentes (hojas) A las zonas de consumo o sumideros ( tejidos de reserva o zonas de alta actividad metabólica: raíces, frutos, semillas, meristemos…)

HIPÓTESIS DE FLUJO POR PRESIÓN

HIPÓTESIS DE FLUJO POR PRESIÓN Explica el desplazamiento de la sabia elaborada por una diferencia de presión entre la fuente (donde se produce la savia elaborada) y el sumidero ( donde se consume.

Dibujo de un áfido alimentándose sobre un tallo. El áfido introduce su estilete (pieza bucal modificada) hasta los tubos cribosos del floema. La presión a la que se encuentra la corriente de asimilación hace que parte del fluido floemático se introduzca a través del estilete hasta el tubo digestivo del áfido, llegando incluso a salir por el extremo distal del mismo. En el dibujo puede verse emergiendo una gotita de líquido azucarado. Tomando muestras de estas gotitas se puede analizar la composición del líquido floemático

Proceso de flujo de las savia elaborada En la fuente la savi elaborada se desplaza mediante transporte activo a las células acompañantes.

Pared celular (apoplasto) Membrana celular Plasmodesmos Células del mesófilo Célula de la vaina del haz Célula parenquimática del floema Célula acompañante Elemento criboso CO 2 CO 2 Carga floemática Sacarosa

Vaso de xilema Tubo criboso Elemento criboso Célula acompañante Célula Fuente Pared celular Vacuola Cloroplasto Célula Sumidero  = - 0.6 MPa  P = - 0.5 MPa   = - 0.1 MPa  = - 0.8 MPa  P = - 0.7 MPa   = 0.1 MPa Sacarosa H 2 O H 2 O  = - 1.1 MPa  P = 0.6 MPa   = - 0.1 MPa La carga activa de solutos en los elementos cribosos produce un aumento de la presión osmótica, el agua entra en las células lo que produce un incremento de la presión de turgencia H 2 O La descarga activa de solutos desde el floema disminuye la presión osmótica, el agua sale de las células y la presión de turgencia disminuye.  = - 0.4 MPa  P = 0.3 MPa   = - 0.7 MPa Hipótesis de Münch del flujo a presión H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O

Proceso de flujo de las savia elaborada 1.En la fuente la savia elaborada se desplaza mediante transporte activo a las células acompañantes. 2. Desde la célula acompañamante se desplaza al tubo criboso. El aumento de azúcares en el tubo criboso, aumenta su concentración y el agua entra por ósmosis desde el xilema. 3. La entrada de agua en los tubos cribosos aumenta la presión hídrica y hace que la savia elaborada se desplace a los sumideros. 4. Cuando llega a los sumideros, los solutos (sacarosa) salen del floema por transporte activo 5. Al perderse azúcares, disminuye su concentración y el agua sale del floema y vuelve al xilema.

Sacarosa A B  A =  B  A <  B  A <<  B Ósmosis Incremento en la turgencia Difusión pasiva Flujo a presión Sacarosa Hipótesis de Münch del flujo a presión

La diferencia de presión hisdrostática entre las fuentes y los sumideros producido por la ósmosis es lo que provoca que la savia elaborada se desplace desde las fuentes a los sumideros.

El transporte es lento ya que la luz de los vasos liberianos está interrumpida por las placas de cribosas. Estas placas , en invierno taponan los huecos con calosa e interrumpen el paso del transporte.

METABOLISMO CELULAR . Una vez que llega la savia elaborada a la célula, se producen reacciones químicas que sirven para obtener su propia materia y energía. Estas reacciones se denominan en conjunto METABOLISMO CELULAR. El metabolismo es el resultado de dos procesos: ANABOLISMO: Es el conjunto de reacciones para fabricar sustancias complejas a partir de otras más simples. Requiere gasto de energía. En él: Se forman las propias estructuras (celulosa, lípidos y proteínas) O se utiliza para fabricar sustancias de reserva: El almidón, que se almacena en tallos, raíces y semillas.

METABOLISMO CELULAR . CATABOLISMO: Es el proceso por el que se degradan los compuestos orgánicos complejos en otros más simples para obtener energía. Se produce la RESPIRACIÓN CELULAR. La respiración celular tiene lugar en la mitocondrias de todas las células. Tanto de día como de noche. Tiene las mismas fases que en animales ( glucolisis, ciclo de krebs y cadena transportadora de electrones) En estas reacciones se consumen oxígeno. Se obtiene la energía necesaria para realizar las actividades vitales.

ÉLIMINACIÓN DE PRODUCTOS DE EXCRECIÓN. La excreción en planta es menos importante que en animales: Tienen una tasa metabólica menor. Las sustancias de desecho pueden ser reutilizada en procesos anabólicos. Es díficil distinguir entre excrección y secrección. Ejem: Resina Sustancias azucaradas en flores. MECANISMO DE ELIMINACIÓN: En plantas acuáticas los productos de desecho se eliminan por difusión al medio. En las plantas terrestres: Las sales y ácidos se acumulan en células que acaban muriendo. Se excretan al exterior por exocitosis.

NUTRICIÓN HETEROTROFA DE LAS PLANTAS Cuando la planta no obtienen los suficientes nutrientes por la fotosíntesis realizan la nutrición heterótrofa .

PLANTAS CARNÍVORAS. Realizan la fotosíntesis. Viven en lugares pobres en nitrógeno. Toman protetínas animales para suplir la falta de nutrientes. Son parcialmente heterótrofas.

PLANTAS CARNÍVORAS. Formas de actuación: Segregan sustancias olorosas ( para atraer a los insectos). Atrapan al insecto: Trampa foliar: Dionea Sustancias viscosas (Drosera) Digieren las proteinas segregando enzimas digestivos, Absorben los nutrientes.

¿Y cómo funcionan esas hojas- trampas?

Algunas se pueden cerrar como si fueran un cepo

Algunas tienen sustancias pegajosas o pelos especiales en los que las presas quedan atrapadas

PLANTAS PARÁSITAS . Sin clorofila. No hacen la fotosíntesis. Toman la materia orgánica fabricada en otras plantas. Tienen HAUSTORIOS , filamentos que se introducen en los tubos cribosos y absorben las savia elaborada.

PLANTAS SEMIPARÁSITAS Tienen clorofila. Pero necesitan tomar el agua y las sales minerales de otras plantas. Tienen HAUSTORIOS que se introducen en el xilema y recogen la savia bruta. Ejm:el ´Muérdago.

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