Presentación ud11 La nutrición de las plantas

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Función de nutrición de las plantas

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Presentación ud11 La nutrición de las plantas

  1. 1. Organización talofítica Organización cormofítica No presentan verdaderos tejidos, y por tanto no poseen órganos específicos para la nutrición. La incorporación de la materia inorgánica necesaria para realizar la fotosíntesis se realiza directamente del medio, por lo general acuático. Presentan tejidos y órganos específicos para la nutrición. Hojas y tallos verdes (Fotosíntesis) Vasos conductores del xilema (Transporte de la savia bruta) Raíces (Incorporación de nutrientes) Acumulación de sustancias de desecho Vasos conductores del floema (Transporte de la savia elaborada) Respiración celular 1.-LOS PROCESOS DE NUTRICIÓN EN LAS PLANTAS:
  2. 2. Estomas (Intercambio de gases)
  3. 3. Nutrición en briófitas (musgos y hepáticas)  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.
  4. 4. Musgos Hepáticas
  5. 5. Filoide Cauloide Rizoide Musgos Lámina filoidal Rizoide Hepáticas •Carecen de tejidos conductores. •Órganos parecidos a raíces, tallos y hojas estructura protocormofítica. •En medios con mucha humedad difusión directa del oxígeno, agua y nutrientes del medio. No cutícula. •Transporte por difusión simple o transporte activo entre sus células.
  6. 6. LA NUTRICIÓN EN LAS CORMOFITAS Plantas tisulares con órganos especializados por lo tanto con una mayor eficacia fisiológica.
  7. 7. ABSORCIÓN DE NUTRIENTES FOTOSÍNTESIS TRANSPORTE DE LA SAVIA BRUTA TRANSPIRACIÓN Y RESPIRACIÓN EXCRECIÓN TRANSPORTE DE LA SAVIA ELABORADA
  8. 8. 2.-ABSORCIÓN DE NUTRIENTES EN PLANTAS CORMOFITAS ABSORCIÓN DE AGUA: •En la zona pilífera pelos absorbentes = cél. epiteliales sin cutícula. •Penetración del agua por ósmosis de donde la concentración de solutos es menor a donde es mayor. Tienden a igualarse las concentraciones. Animación. FACTORES QUE AFECTANA LA ABSORCIÓN DE AGUA: •Temperatura: cuando aumenta incremento de la absorción. •Aireación: aumento superficie de absorción. Suelos blandos (arado). •Aumento de la cantidad de agua en el suelo. •Capacidad de retención del suelo coloides “secuestran el agua”.
  9. 9. CAPTACIÓN DE NUTRIENTES: La raíz 1. La zona de crecimiento: • Formada por células en continua división (meristemo primario). • En el extremo apical (10 mm) • Protegida por la cofia: cápsula formada por células suberificadas 2. Zona de alargamiento: Las células producidas en el meristemo primario aumentan de tamaño y se diferencian en distintos tejidos. 3. Zona de maduración o pilífera: • La epidermis crea millones de expansiones citoplásmicas unicelulares: los pelos radiculares o pelos absorbentes. • Aumentan la superficie de absorción del agua y sales minerales. (centenares de m2) • Poseen una capa de mucílago que les adhiere al suelo y se hidrata • 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. 4. Zona de ramificación Estructura de la raíz:La raíz presenta cuatro zonas morfológicas: Una planta de centeno tiene a los 4 meses, 2.500 pelos/cm2
  10. 10. 2.-ABSORCIÓN DE NUTRIENTES EN PLANTAS CORMOFITAS Ascenso de la savia bruta Absorción de agua y sales minerales Absorción de agua y sales minerales Pelos absorbentes VER VÍAS DE TRANSPORTE
  11. 11. Estructura de una raíz ideal de dicotiledónea La raíz: estructura
  12. 12. BIOELEME NTOS MACRONUTRIENTES C CO2 COMPUESTOS ORGÁNICOS. H H2O COMPUESTOS ORGÁNICOS. OH2O y O2 COMPUESTOS ORGÁNICOS. N NO3 - y NH4 +  PROTEÍNAS, AC. NUCLEICOS, CLOROFILA , COENZIMAS. P H2PO4 - y H2PO4 -2 AC. NUCLEICOS, FOSFOLÍPIDOS, ATP,… S SO4 -2  AMINOÁCIDOS Y VITAMINAS. Mg Mg2+  CLOROFILA Y COFACTOR ENZIMÁTICO. Ca Ca2+  COFACTOR, PERMEABILIDAD MEMBRANA. K K +  COFACTOR, ÓSMOSIS Y APERTURA DE ESTOMAS. MICRONUTRIENTES = OLIGOELEMENTOS B, Cl, Cu, Mn, Zn, Fe, Mo ABSORCIÓN DE SALES MINERALES: •En forma de iones por transporte activo, en contra de gradiente de concentración. •Canales iónicos y por difusión pasiva.
  13. 13. ENTRADA DE AGUA  Por los pelos absorbentes de la raíz  Junto con las sales forma la savia bruta  Pasa por ósmosis: el medio externo es hipotónico (menor concentración) respecto del interior  Viaja por los espacios intercelulares y a través de las células parenquimáticas, atravesando las paredes celulósicas, hasta llegar al xilema y, desde ahí, hasta las hojas donde se realiza la fotosíntesis.
  14. 14. FORMACIÓN DE LA SAVIA BRUTA: •Agua + sales minerales en las células de la epidermis savia bruta xilema. •Dos vías para llegar hasta el xilema: •Vía A o simplástica: agua + solutos transportados por ósmosis y transporte activo de célula a células a través de los plasmodesmos. •Vía B o apoplástica: agua + sales minerales a través de los espacios intercelulares por difusión simple hasta las bandas de Caspary (pasan por vía A).
  15. 15. ENTRADA DE SALES MINERALES  Se absorben disueltas (en forma iónica)  Existen tres vías posibles: A. Vía del simplasto: 1. Los iones se transportan activamente (SE SELECCIONAN) en los pelos absorbentes al interior y al exterior de las células epidérmicas 2. Luego se transportan de célula a célula hasta el xilema donde entran a través de las punteaduras laterales. B. Vía del apoplasto: 1. El agua y CUALQUIER ION circula por los espacios intercelulares permeables, sin entrar en el interior de las células. 2. Se SELECCIONAN LOS IONES EN la endodermis ya que el agua debe entrar en el interior celular pues la banda de Caspari, es impermeable (lignina)
  16. 16. APOPLÁSTICA SIMPLÁSTICA Ver animación
  17. 17. Xilema Endodermis Vía A Vía B Banda de Caspary Vía B Vía A Pelos absorbentes
  18. 18. Ectomicorrizas en Pino 4 cm
  19. 19. 3.- TRANSPORTE DE SAVIA BRUTA: Transporte a través de vasos leñosos o xilema, constituidos por células muertas llamadas traqueidas= cilíndricas, huecas, con paredes de lignina y sin tabiques de separación. • 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/cm2 o 1 atmósfera cada 10 m de ascenso ) • La velocidad depende del diámetro de los vasos leñosos: • Coníferas (vasos estrechos: 50 m) = 1-2 m/h • Otras plantas con vasos anchos (400 m) = 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/cm2)
  20. 20. ELEMENTOS CONDUCTORES DEL XILEMA 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. Las células mueren al alcanzar su capacidad funcional. Elementos conductores del xilema: A. Traqueidas. B. Tráqueas. C. Vaso leñoso; formado por la yuxtaposición de las tráqueas. P. Punteaduras: perforaciones de las traqueas
  21. 21. TEORÍA TRANSPIRACIÓN-TENSIÓN-COHESIÓN Existe un gradiente de potenciales hídricos entre el suelo y el aire creado por: 1. La 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.
  22. 22. TEORÍA TRANSPIRACIÓN-TENSIÓN-COHESIÓN 2. La 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. 3. La 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
  23. 23. TRANSPORTE DEL AGUA Y LAS SALES MINERALES (SAVIA BRUTA) DESDE EL SUELO HASTA LAS HOJAS absorción de agua y sales periciclo endodermis epidermis vía apoplástica vía simplástica raíz
  24. 24. absorción de agua y sales tallo vasos del xilema transporte por el xilema de la savia bruta TRANSPORTE DEL AGUA Y LAS SALES MINERALES (SAVIA BRUTA) DESDE EL SUELO HASTA LAS HOJAS
  25. 25. absorción de agua y sales transporte por el xilema de la savia bruta hoja transpiración evaporación del agua Ver animación TRANSPORTE DEL AGUA Y LAS SALES MINERALES (SAVIA BRUTA) DESDE EL SUELO HASTA LAS HOJAS
  26. 26. TRANSPIRACIÓN-ASPIRACIÓN EN LAS HOJAS:
  27. 27. CAPILARIDAD, COHESIÓN Y ADHESIÓN:
  28. 28. PRESIÓN RADICULAR:
  29. 29. 4.-LA TRANSPIRACIÓN Y EL INTERCAMBIO GASEOSO • Necesitan intercambiar oxígeno y dióxido de carbono, con la atmósfera o el suelo. • No presentan órganos respiratorios especializados como los animales debido a : 1. Tiene muchos espacios extracelulares por los que el gas difunde. 2. La tasa respiratoria es menor en vegetales que en animales lo cual implica menor necesidad de oxígeno. 3. Poca distancia entre las células vivas y la superficie. • Se produce en los estomas
  30. 30. EL APARATO ESTOMÁTICO Ostíolo: permite el intercambio de CO2 y O2 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).
  31. 31. APERTURA Y CIERRE DE LOS ESTOMAS
  32. 32. A) Estomas desinchados en una solución de sacarosa muy concentrada. B) Estomas muy turgentes y con el poro muy abierto. APERTURA ESTOMÁTICA
  33. 33. APERTURA ESTOMÁTICA En la fotosíntesis, en las células oclusivas:  Disminuye [CO2] 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 CO2 y sale O2 Reacción central: CO2 + H2O H2CO3 HCO3 - + H+ Anhidrasa carbónica
  34. 34. CIERRE ESTOMÁTICO De noche no se realiza la fase dependiente de la luz (=fase luminosa) de la fotosíntesis y al poco tiempo tampoco la independiente de la luz (=fase oscura o ciclo de Calvin), al agotarse las fuentes energéticas para fijar el CO2 (ATP y NADPH que se sintetiza en la fase dependiente de la luz).  La respiración se sigue produciendo, con lo que:  Aumenta [CO2], 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 y no se intercambia ni CO2 ni O2 Reacción central: CO2 + H2O H2CO3 HCO3 - + H+ Anhidrasa carbónica
  35. 35. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA APERTURA Y CIERRE DE LOS ESTOMAS ? ? ? ?
  36. 36. LENTICELAS En los tallos leñosos el intercambio gaseoso se realiza a través de unos orificios llamados lenticelas
  37. 37.  La luz: aumento de [azúcares] en las células oclusivas entrada de agua apertura de estomas durante el día aumento de la transpiración.  El viento: elimina vapor de H2O cerca de la hoja y así aumenta la transpiración a favor de gradiente.  La humedad relativa del aire: si aumenta la humedad atmosférica (aumento de [H2Ovapor]) del aire con respecto a la del interior de la cámara subestomática disminuye la transpiración, ya que disminuye el gradiente de concentración entre el interior y el exterior y se frena la salida de vapor de agua.  La temperatura: el aumento de la temperatura provoca un aumento de la evaporación, y por tanto de la transpiración. FACTORES QUE AFECTAN A LA VELOCIDAD DE TRANSPIRACIÓN:
  38. 38. EL PROBLEMA DE LA TRANSPIRACIÓN  La transpiración es la pérdida de agua en la planta en forma de vapor.  Es imprescindible para que ascienda la savia bruta y la refrigeración de la planta.  Se produce, en la mayoría de los casos por las hojas, mediante difusión de vapor de agua a través de los estomas.  El calor favorece la cesión de vapor al calentar la superficie foliar y crear un gradiente de vapor desde el interior (cámara subestomática) al exterior.  Es muy intensa:  El 98% del agua que llega a las hojas se pierde por transpiración.  Un árbol mediano transpira 5 toneladas de agua durante el verano.  Una hoja de girasol pierde todo su agua cada 20 minutos. DESHIDRATACIÓN DE LA PLANTA
  39. 39. EL PROBLEMA DE LA TRANSPIRACIÓN: ESTRATEGIAS • La cutícula impermeabiliza la superficie vegetal. • LA ESTRATEGIA CAM • En algunas plantas adaptadas a la vida en el desierto (plantas CAM o crasuláceas) sólo abren los estomas de noche, cuando la temperatura es menor y la humedad del ambiente es comparativamente alta. Así ahorran hasta un 80% del agua que se perdería por evaporación. • Por la noche, captan y acumulan dióxido de carbono en forma de ácido málico e isocítrico, sin realizar la fase oscura de la fotosíntesis. • Durante el día, cuando los estomas están cerrados, estos ácidos liberan el dióxido de carbono y realizan la fotosíntesis. • Ejemplo: cactus, orquídeas, Aloe vera, nopal o chumbera,…
  40. 40. Plantas CAM
  41. 41. EL PROBLEMA DE LA TRANSPIRACIÓN: ESTRATEGIAS • LA ESTRATEGIA C4: • En las plantas C4, la formación de estos ácidos y la liberación de CO2 se produce en células diferentes, aunque simultáneamente. • Los haces vasculares (vasos conductores) están rodeados por unas células llamadas de la vaina, que “bombean” dióxido de carbono hacia el interior. • Esto hace que se concentre el dióxido de carbono en el interior de la planta, aunque los estomas se abran poco y no pueda entrar, aumentando la eficacia de la fotosíntesis. Ejemplos: maíz, caña de azúcar, amarantos,… • Una planta CAM pierde de 50 a 100 g de agua por cada gramo de CO2 ganado, comparado con los 250 a 300 gramos de la C4 y los 400 a 500 gramos de la C3 (plantas normales).
  42. 42. Plantas C4 Planta normal (C3) Planta C4
  43. 43. Plantas C4
  44. 44. ¿C3 ó CAM? ¿Cuál de las siguientes gráficas representa a una planta de clima desértico? A B
  45. 45. ¿C3 ó CAM? LA A
  46. 46. CIERRE ESTOMÁTICO Tipos de comportamiento estomático que normalmente se presentan en condiciones de sequía o cuando las tasas transpiratorias superan al suministro de agua de las raíces.
  47. 47. 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. Este puede ser además un mecanismo excretor al eliminar sustancias disueltas en el agua
  48. 48. Luz solar Cloroplasto Savia bruta Savia elaborada Materia orgánica O2 Sales minerales CO2 LA FOTOSÍNTESIS
  49. 49. Fase luminosa Fase oscura La concentración de CO2 La concentración de O2 La temperatura La intensidad luminosa Ciclo de Calvin Otras reacciones Factores que afectan a la fotosíntesis
  50. 50. Al aumentar la temperatura se incrementa el rendimiento fotosintético, hasta alcanzar una temperatura óptima, a partir de la cual se produce un descenso considerable de la actividad fotosintética.
  51. 51. El aumento de la intensidad luminosa incrementa la actividad fotosintética hasta alcanzar un valor límite, que depende del tipo de planta.

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