LA FUNCIÓN DE NUTRICIÓN EN LAS PLANTAS.pptx

En esta presentación de "Power Point" expone la información esencial a nivel de bachillerato acerca de la función de nutrición en las plantas.

1. LA FUNCIÓN DE NUTRICIÓN EN LAS PLANTAS Julius von Sachs (1864) demuestra que las plantas forman materia orgánica a partir de materia inorgánica. Desarrolla la fórmula de la ecuación básica de la fotosíntesis. Descubre los cloroplastos y el papel de la clorofila en la fotosíntesis

2. La función de nutrición en las plantas Los briófitos son de pequeño tamaño y con organización tipo talo . Carecen de verdaderas raíces y se fijan al sustrato mediante rizoides . Los nutrientes son absorbidos directamente del medio por difusión. Para ello necesitan una gran superficie de absorción ( caulidios y filidios ) y vivir en lugares húmedos y sombrios . Las plantas vasculares o cormofitas tienen organización tipo cormo ; Debido a su mayor tamaño, necesitan la comunicación entre las distintas estructuras de la planta mediante un sistema vascular. Sus tejidos, estructurados en órganos (raíz, tallo, hojas), están especializados en la absorción, el transporte y la realización de la fotosíntesis. Este avance evolutivo ha permitido una independencia del medio acuático en las plantas vasculares, lo que les ha permitido conquistar casi todos los medios terrestres.

3. Las fases de la nutrición en las plantas Absorción de nutrientes inorgánicos por la raíz . Las plantas vasculares absorben del suelo agua y sales minerales (en forma de iones) a través de los pelos radicales . La mezcla de agua y minerales absorbida por la raíz forma la savia bruta . Transporte de la savia bruta hasta las hojas . La savia bruta es transportada desde la raíz hasta las hojas a través del tallo. Este transporte se realiza mediante los vasos conductores del xilema , que se encuentran en el interior de los tallos, las ramas y los nervios de las hojas. En las hojas se produce el intercambio de gases y la fotosíntesis . En las hojas, la savia bruta y el dióxido de carbono (absorbido a través de los estomas) entran en los cloroplastos de las células. Aquí tiene lugar la fotosíntesis . Como resultado se forman nutrientes orgánicos ( savia elaborada ) y se desprende oxígeno. Durante la respiración , absorben oxígeno y lo emplean en las mitocondrias para obtener energía a partir de la materia orgánica que fabricaron. La savia elaborada se transporta por la planta . La savia elaborada formada durante la fotosíntesis se distribuye por la planta a través de los vasos liberianos (floema). La planta elimina los productos de desecho . Las plantas no tienen aparatos especializados para esta función. Las principales sustancias de desecho son los productos del metabolismo (dióxido de carbono, oxigeno y agua). Otras sustancias se acumulan en las vacuolas, como, oxalato cálcico, y otras, como el látex o la resina, circulan por el tallo y se desprenden cuando se producen cortes o heridas.

4. Anatomía de la raíz Estructura primaria (observable durante el primer año de vida): Epidermis : formada por una única capa de células, las cuales forman los pelos radicales. Córtex o corteza : zona destinada al almacenamiento de sustancias de reserva, fundamentalmente almidón. Endodermis : las paredes de sus células presentan una capa de lignina y suberina, que forma la impermeable banda de Caspary . Periciclo : capa de células con capacidad de división que rodea el cilindro vascular central. Cilindro vascular : formado por xilema y floema. Estructura secundaria , presenta las siguientes diferencias: Súber : sustituye a la epidermis. Formada por varias capas de células muertas con paredes suberificadas. Se origina a partir del felógeno. Xilema y floema secundarios : Se originan a partir del cambium que produce hacia el exterior el floema secundario y hacia el interior da lugar al xilema secundario.

5. La absorción de agua y sales minerales La absorción del agua y de las sales minerales se realiza fundamentalmente, a través de unas células especializadas llamadas pelos radicales que son evaginaciones de las células epidérmicas, que aumentan la superficie de absorción de las raíces. El agua entra por ósmosis ya que la concentración de solutos en las células de la raíz es mayor que en el suelo; de esta forma, el agua pasará de la solución menos concentrada (hipotónica) a la más concentrada (hipertónica). Las sales minerales deben estar disueltas, es decir, en forma iónica (NO 3 - , SO 4 2- , K + , Na + , Mg 2+ , etc.), y entran en las células por transporte activo , o sea, con consumo de energía, ya que la concentración de sales en el interior de la raíz es mayor que en el suelo. Una vez dentro de las células epidérmicas, los nutrientes inorgánicos tendrán que seguir atravesando los distintos tejidos de la raíz hasta alcanzar el xilema. Para ello, pueden seguir dos vías: la vía transcelular o simplástica (vía A) o la vía intercelular o apoplastica (vía B) .

6. La absorción de agua y sales minerales Vía simplástica o vía A . Las sales entran mediante transporte activo en las células de la raíz. Una vez en el citoplasma de las células de la raíz ( simplasto o espacio simplasmático , que es la totalidad del espacio citoplasmático contenido en las células), las sales y el agua circulan por el interior de las células a través de los conductos citoplasmáticos ( plasmodesmos ), que comunican células adyacentes. Vía apoplástica o vía B . Es la vía por la que el agua y las sales minerales disueltas pasan a través de los espacios intercelulares de la epidermis y del parénquima cortical. De esta forma, circulan entre los grandes espacios que hay entre las células del parénquima cortical ( apoplasto o espacio apoplasmático ). Al llegar a la endodermis (capa interna del córtex ), la circulación queda retenida debido a que los espacios intercelulares de este tejido se encuentran sellados por la banda de Caspary (una barrera constituida principalmente por capas de lignina y suberina), impermeable al agua y a las sustancias disueltas en ella. Los iones penetran por transporte activo en sus células, mientras que el agua lo hace por ósmosis.

7. Transporte de la savia bruta por el xilema El transporte de la savia a través del xilema se debe a tres fenómenos que componen la teoría de transpiración-tensión-cohesión (Dixon y Joly , 1894) La transpiración . Durante el día cuando el agua (en forma de vapor) sale por el estoma, crea un déficit de agua en el mesofilo que hace que el medio quede hipertónico en relación al xilema, produciéndose un aumento de la concentración de solutos en el interior de las células del mesofilo . Para mantener el equilibrio, estas toman agua de las células adyacentes por ósmosis, y estas células la toman de las vecinas. Este hecho crea una presión negativa o tensión que origina una corriente de agua ascendente desde el vaso del xilema hasta las hojas. La cohesión y adhesión . Estas dos fuerzas facilitan el ascenso de la savia bruta, ya que la formación de puentes de hidrógeno hace que las moléculas de agua se unan entre sí (cohesión) y con las paredes del xilema (adhesión). La presión radicular . La absorción de los nutrientes por las raíces, debido a la diferencia de concentración existente entre el suelo y las células de la raíz, genera una presión hidrostática que favorece el ascenso de la savia bruta por el xilema.

8. El intercambio de gases El oxígeno y el dióxido de carbono que necesitan las plantas se encuentran en el aire. Su captación se realiza por los estomas, las lenticelas y los pelos absorbentes. Las lenticelas son aberturas naturales existentes en la epidermis suberificada de los tallos leñosos, que ponen en contacto el tejido parenquimático interno con el exterior. Por ellas penetran el CO 2 y el O 2 atmosféricos por difusión. Los pelos absorbentes son evaginaciones de las células epidérmicas, sirven de entrada a los gases disueltos en el agua que se absorben del suelo. Estomas . Se encuentran en la epidermis y son especialmente abundantes en el envés de las hojas. El dióxido de carbono penetra por difusión en las células en las que se va a realizar la fotosíntesis; lo mismo ocurre con el oxígeno, que se libera como producto de este proceso. Un estoma es una abertura bordeada por dos células oclusivas que mediante cambios de turgencia controlan la apertura y el cierre del orificio estomático u ostiolo que comunica directamente con la cámara subestomática . Cuando se llenan de agua (aumenta la turgencia), el orificio se abre. Se cierra con la pérdida de turgencia de las células oclusivas. En muchas plantas, las células epidérmicas adyacentes a las oclusivas son morfológicamente diferentes de las del resto de las células epidérmicas, y se llaman células anejas .

9. El intercambio de gases L a apertura y cierre de los estomas depende de la concentración de iones potasio en las células oclusivas. La entrada de potasio en las células oclusivas, hace que estas se vuelvan hipertónicas respecto a las adyacentes y por tanto, absorben agua por ósmosis, aumentando su turgencia, lo que produce la apertura del estoma. La salida de iones potasio produce el efecto contrario . Hay una serie de factores ambientales que influyen en este proceso estomático, los cuales desembocan en señales hormonales que dirigen este tipo de procesos fisiológicos en la planta. Humedad atmosférica . Un aumento de la humedad atmosférica determina una disminución de la transpiración porque disminuye la diferencia de humedad entre la cámara subestomática y el exterior. Humedad del suelo . A mayor humedad del suelo mayor absorción de agua, por tanto potencial hídrico más alto en la planta en general y específicamente en la célula oclusiva, mayor turgencia de ésta y estoma más abierto.

10. El intercambio de gases Concentración de dióxido de carbono atmosférico . El consumo de dióxido de carbono en la fotosíntesis disminuye su concentración en el interior de la planta, lo que mantiene los estomas abiertos. Su aumento durante la noche, ya que sólo se produce la respiración, produce el cierre de los mismos. La estructura que detecta el cambio de concentración de CO 2 es la propia célula oclusiva. Iluminación . Un aumento de iluminación abre estomas porque activa la fotosíntesis y, por tanto, disminuye la concentración de CO 2 con lo que se abre el estoma. En ausencia de luz no es posible la fotosíntesis, no es necesario el dióxido de carbono y, por tanto, se cierran los estomas para evitar la pérdida de agua. Temperaturas elevadas . Las altas temperaturas, en general, favorecen el cierre de los estomas. Parece ser que esto se debe a que con estas temperaturas se favorecen los procesos respiratorios más que los fotosintéticos, con lo que la cantidad de dióxido de carbono aumenta y se cierra el estoma.

11. La fotosíntesis La fotosíntesis es un proceso de nutrición autótrofa por el que se forma materia orgánica (fundamentalmente moléculas de azúcar ricas en energía) a partir de materia inorgánica, utilizando la energía luminosa. A partir de la materia orgánica obtenida por fotosíntesis, las células pueden extraer esa energía química almacenada mediante oxidación (respiración celular) en sus mitocondrias. La fotosíntesis es probablemente el proceso bioquímico más importante de la biosfera , ya que es la responsable de: El cambio producido en la atmósfera terrestre primitiva, que en principio era reductora. La síntesis de materia orgánica, que es la base de los ecosistemas. La energía almacenada en combustibles fósiles, como el carbón, el petróleo y el gas natural. La liberación de oxígeno a la atmósfera, que permite la respiración aerobia. La retirada de dióxido de carbono atmosférico, principal gas causante del efecto invernadero.

12. La fotosíntesis La fotosíntesis es posible gracias a la existencia de unas moléculas especiales, denominadas pigmentos fotosintéticos , capaces de captar la energía luminosa. Estos pigmentos se localizan en el interior de los cloroplastos, en las membranas de los tilacoides . Los pigmentos fotosintéticos en las plantas pueden ser de dos tipos: las clorofilas y los carotenoides . Hay dos tipos de clorofila (a y b), ambos absorben energía lumínica en la región azul y roja del espectro. Los carotenoides son isoprenoides y tienen colores que oscilan entre el rojo y el amarillo. A yudan a absorber el exceso de energía y a disiparla como calor.

13. Estructura del cloroplasto

14. Fuente: Ed. Paraninfo

15. La fotosíntesis En la fotosíntesis se distinguen dos fases: Fase luminosa . Tiene lugar en la membrana de los tilacoides y precisa de la luz. Los pigmentos fotosintéticos captan la energía luminosa y se liberan electrones, que van pasando de una molécula a otra liberando energía que se utiliza para producir energía química en forma de ATP. Para reponer la pérdida de electrones en los pigmentos, se produce la hidrólisis de moléculas de agua, lo que se denomina fotolisis del agua que libera O 2 , e hidrógenos (en forma de H + y e - ) que son captados por un transportador, el NADP + , generando NADPH .

16. La fotosíntesis Fase oscura . No precisa de la luz y tiene lugar en el estroma del cloroplasto, en la que el carbono inorgánico (CO 2 ) se transforma en carbono orgánico. Ocurre tanto durante el día como durante la noche. En esta fase el dióxido de carbono se une a una molécula de cinco átomos de carbono (ribulosa-1,5-difosfato) formándose moléculas de glucosa (6C) en una serie de reacciones que forman el ciclo de Calvin (en honor a su descubridor Melvin Calvin, en la década de 1950). Para llevar a cabo este proceso, se utiliza la energía en forma de ATP y el poder reductor (NADPH) obtenidos en la fase luminosa.

17. Regulación de los procesos fotosintéticos Temperatura . La eficacia del proceso aumenta con la temperatura, debido a una mayor movilidad de las moléculas en la fase oscura, hasta llegar a una temperatura en la que se inicia la desnaturalización de los enzimas, el cierre de estomas, y el rendimiento disminuye. Concentración de CO 2 . Como en cualquier reacción enzimática al aumentar la concentración aumenta el rendimiento hasta llegar a una concentración, a partir de la cual el rendimiento se estabiliza. Concentración de O 2 . Cuando el ambiente es cálido y seco, y los estomas de las hojas se cierran para evitar la pérdida de agua, no hay entrada de CO 2 , entonces, el oxígeno producido en la fotosíntesis alcanza grandes concentraciones lo que produce una reducción en el rendimiento fotosintético debido a la fotorrespiración . Disponibilidad de agua . La escasez tanto en el suelo como en la atmósfera disminuye el rendimiento. Esto se debe a que ante la falta de agua los estomas se cierran para reducir la transpiración y la entrada de CO 2 se ve dificultada afectando a la actividad fotosintética. Intensidad de luz . A mayor intensidad mayor rendimiento, hasta un límite en el que se produce la fotooxidación irreversible de los pigmentos. Cada especie vegetal se ha adaptado a vivir en unas determinadas condiciones de iluminación.

18. Transporte de la savia elaborada Una vez que la savia bruta llega a las hojas, se transforma, durante la fotosíntesis, en savia elaborada. La savia elaborada es una disolución de azúcares (fundamentalmente, sacarosa), aminoácidos, nucleótidos (ATP), vitaminas, ácidos orgánicos y fitohormonas. Su transporte se denomina translocación . Este se efectúa a través del floema y se realiza tanto en sentido descendente como ascendente. El movimiento de la savia elaborada sigue la dirección de las zonas de origen o fuentes a las zonas de consumo o sumideros . Generalmente, las fuentes son las hojas, y los sumideros son todas las partes de la planta donde se consumen sus productos (yemas, hojas jóvenes, tallos y raíces en crecimiento, semillas y frutos en desarrollo, órganos de almacenamiento de sustancias de reserva).

19. Transporte de la savia elaborada El paso de la savia de las fuentes a los sumideros (translocación) se explica mediante la hipótesis del flujo de presión propuesta por Ernst Münch (1930) y que hasta la fecha es la más aceptada. 1. La savia elaborada (fundamentalmente sacarosa) pasa, por transporte activo, desde las células productoras del parénquima clorofílico a las células acompañantes de los tubos cribosos, y finalmente pasará al tubo criboso a través de la red de plasmodesmos. 2. El aumento de concentración de azúcares provoca la entrada de agua por ósmosis procedente del xilema en los tubos cribosos por lo que aumenta el potencial de presión . En los órganos consumidores (sumideros), se están consumiendo solutos y disminuyendo , por tanto, el potencial de presión . 3. Este gradiente de presión hidrostática (flujo de presión) entre órganos productores y consumidores, hace que la savia elaborada fluya por el floema atravesando las placas cribosas siempre en el sentido de productor a consumidor. Desde los tubos cribosos a las células de los sumideros la savia pasa por transporte activo. 4. Al disminuir la concentración de azúcares , las células del floema quedan con una concentración hipotónica respecto a las del xilema y esto provoca que el agua que sale fuera del tubo criboso a nivel del órgano consumidor, pase al xilema y sea de nuevo transportada hacia las hojas.

20. ente;: E Fuente: Ed. Anaya

21. Excreción y secreción En general, se consideran secreciones los productos eliminados que son útiles para la planta (generalmente defensiva frente al ataque de herbívoros o microorganismos), mientras que las excreciones son productos perjudiciales (desechos del metabolismo) si no fuesen eliminados. Los productos de excreción de la respiración celular son, el dióxido de carbono y agua, que se elimina por los estomas. El producto de excreción de la fotosíntesis es el oxígeno, que también sale al exterior por los estomas. Estos metabolitos también son reutilizados por las plantas. Algunas plantas acumulan productos de excreción en vacuolas, como los cristales de oxalato de calcio. En ambientes halófilos, la sal se acumula en órganos especiales llamados glándulas de sal.

22. Excreción y secreción Las plantas segregan gran cantidad de sustancias con diferentes funciones, que también pueden ser utilizadas como recurso, por otros organismos o incluso, por los seres humanos. Se pueden destacar: Néctar . Solución azucarada aromática que atrae a los insectos polinizadores, producida en unas glándulas florales llamadas nectarios . Etileno . Hormona gaseosa que produce la maduración de frutos (se utiliza en la industria agroalimentaria para acelerarla). Resina . Sustancias de naturaleza hidrofóbica muy viscosas que se acumulan en los canales resiníferos (gimnospermas). Protege frente a los insectos xilófagos. Látex . Mezcla de sustancias hidrofóbicas que se almacenan en los tubos laticíferos . Protección de zonas dañadas en la planta.

23. Nectarios en hoja de cerezo Conductos resiníferos en hoja de pino

24. La nutrición heterótrofa en las plantas La gran mayoría de las plantas son autótrofas, pero algunas completan o sustituyen su nutrición por la heterótrofa cuando las condiciones de su entorno lo exigen. Plantas holoparásitas . No son capaces de realizar la fotosíntesis y obtienen la materia orgánica del hospedante en cantidad suficiente para poder vivir. Ejemplos son Lathraea y Cuscuta . Plantas hemiparásitas . Son capaces de realizar la fotosíntesis, pero no absorben los nutrientes inorgánicos y el agua por las raíces, a partir del suelo, sino a través de haustorios (raíces modificadas) implantados en el xilema del hospedante. Se pueden mencionar como ejemplos: Pedicularis , Melampyrum , Euphrasia o Viscum album (muérdago). Plantas carnívoras . Son fotosintéticas. Sólo si los nutrientes son escasos, como sucede con frecuencia en los lugares donde habitan (ej. Turberas), resulta útil la captura de animales, sobre todo para la obtención de nitrógeno y fósforo. La digestión se produce por exoenzimas , sobre todo proteasas, segregadas por glándulas especiales, después de ser excitadas por el animal capturado ( Drosera ) o con independencia de ello ( Nepenthes ).