La nutrición en las plantas (3)

 El transporte de la savia elaborada

       La savia elaborada y la savia bruta proporcionan a toda la planta los nutrientes que necesita. La savia elaborada contiene mayoritariamente sacarosa y otros nutrientes fabricados en la fotosíntesis; circula por los vasos liberianos del floema a una velocidad media de aproximadamente un metro por hora.

La hipótesis del flujo por presión explica el desplazamiento de la savia elaborada, tiene en cuenta que el movimiento de los fluidos en el floema está dirigido por el uso y la producción de azúcar. Popone que la diferencia de presión hidrostática producida por ósmosis provoca un movimiento de flujo de la savia elaborada desde las fuentes (hojas maduras y raíces que almacenan sustancias) a los sumideros (ápice de una raíz, una hoja en expansión, una flor y un órgano de reserva en formación).

La sacarosa y otros nutrientes fabricados por las células del parénquima clorofílico entran por transporte activo en las células acompañantes del floema en las nervaduras de la hoja, y una vez allí, se desplazan por difusión a los tubos cribosos. Dentro del tubo criboso el aumento de solutos provoca la entrada de agua por ósmosis desde los vasos del xilema. Conforme entra agua, aumenta la presión hidrostática dentro del tubo que empuja la savia elaborada por el floema.

Al llegar al sumidero, la sacarosa es bombeada al interior de sus células y será utilizada en la formación de moléculas de reserva, como el almidón o la celulosa, que es una molécula estructural. A medida que la sacarosa va disminuyendo en los tubos cribosos, va saliendo agua hacia los vasos del xilema, y esto hace que disminuya la presión hidrostática.

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

2.    La excreción y secreción

La excreción es la eliminación de los productos de desecho del metabolismo que pueden llegar a ser perjudiciales. Las plantas, a diferencia de los animales, no tienen aparato excretor diferenciado y los mecanismos de excreción son más sencillos: acumulan los productos de desecho metabólicos más despacio que los animales y la mayor parte de ellos son reutilizados en procesos de síntesis.

Los desechos metabólicos pueden ser expulsados al exterior a través de los estomas y las lenticelas, o bien pueden almacenarse en las vacuolas o en los espacios intercelulares. Algunas plantas los almacenan en forma de cristales o disueltos en el fluido de la vacuola central. Los residuos acumulados en las hojas son liberados cuando estas caen de la planta.

Cuando se trata de sustancias que son útiles para la planta, hablamos de secreción. Algunos de los productos de desecho del metabolismo son reutilizables. El dióxido de carbono y el agua producidos en la respiración celular sirven de materia prima en la fotosíntesis, mientras que el oxígeno liberado en la fotosíntesis se utiliza en la respiración celular aerobia para obtener energía de los nutrientes.
Los productos que se pueden obtener de las distintas partes de las plantas aparecen recogidos en la tabla siguiente: 

Hojas	·         Aceites ·         Extractos ·         Adornos
Tocones	·         Chapas ·         Destilados ·         Alquitrán ·         Aceites
Madera	·         Combustible ·         Taninos ·         Carbón vegetal ·         Pulpa celulosa ·         Colorantes ·         Destilados
Raíces	·         Aceites ·         Infusiones
Gomas	·         Resinas ·         Bálsamos ·         Aprestos gomosos ·         Trementina ·         Heptano
Corteza	·         Taninos ·         Medicamentos ·         Aceites ·         Tintes
Savia	·         Azúcares ·         Jabones

3.      Otras formas de nutrición de las plantas

Algunas plantas tienen formas de nutrición características como es la captura de pequeños animales por las plantas carnívoras, la simbiosis o el parasitismo.

• Las plantas carnívoras, además de ser plantas autótrofas, son capaces de atrapar insectos y otros invertebrados para obtener nitrógeno y fósforo de las proteínas de estos animales, ya que en el suelo escasean las sales minerales que contienen esos elementos.

• Las plantas parásitas obtienen su alimento directamente de los cuerpos vivos de otros organismos.
• Otras plantas son semiparásitas, como el muérdago europeo, que tiene clorofila y puede realizar la fotosíntesis, pero necesita succionar la savia bruta de otra planta para obtener el agua y las sales minerales.
• Las micorrizas son asociaciones simbióticas frecuentes entre hongos del suelo y las raíces de las plantas. El hongo rodea la raíz y se comporta como una esponja que retiene el agua y ayuda a que la planta absorba las sales minerales, y a su vez, la planta suministra al hongo materia orgánica, como aminoácidos y azúcares.

• Las bacteriorrizas son asociaciones simbióticas entre plantas y ciertas especies de bacterias que son capaces de fijar nitrógeno atmosférico. Uno de los casos más conocidos es la unión entre las raíces de las leguminosas y las bacterias del género Rhizobium. Las bacterias entran en el interior de los pelos absorbentes de las raíces de las leguminosas y fijan el nitrógeno atmosférico que las plantas necesitan para sintetizar los aminoácidos. Las plantas proporcionan a las bacterias materia orgánica y agua.

La fotosíntesis

   La fotosíntesis es un proceso anabólico que se produce en las células con clorofila para obtener nutrientes orgánicos a partir de agua, sales minerales, dióxido de carbono y energía solar. En las plantas, la fotosíntesis se realiza en las células que tienen cloroplastos.

La materia prima que utilizan las células fotosintéticas es aportada por la savia bruta, que contiene el agua y los iones minerales, y el aire que suministra el CO2.

   La ecuación más conocida de la fotosíntesis es la que corresponde al proceso de la fotosíntesis de la glucosa y en ella se resume un gran número de reacciones.

6CO2 + 12H2O + Energía luminosa -> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

    La fotosíntesis se divide en dos fases: fase luminosa y fase oscura.

• Fase luminosa. Cuando la clorofila absorbe la energía luminosa, utiliza una parte para liberar electrones. Los electrones son transportados por una cadena de proteínas hasta un aceptor final (NADP), que junto con un protón se convierte en NADPH. Conforme van pasando los electrones por la cadena de transportadores, parte de la energía se pierde en forma de calor y parte se utiliza para formar ATP. Los electrones perdidos por la clorofila son repuestos al hidrolizarse la molécula de agua en electrones, protones y O2.
• Fase oscura. Las moléculas de ATP y NADPH se utilizan para transformar el CO2 en glúcidos, que son moléculas ricas en energía.

 

Factores que influyen sobre la fotosíntesis

• Intensidad de luz: en general, cuanto mayor es la intensidad de luz, más eficiente es la fotosíntesis. El fototropismo es la tendencia que tienen las plantas a orientarse hacia la luz.
• Duración del día: cuanto más largo es el día, más actividad fotosintética tiene la planta. El fotoperiodo afecta al tipo de crecimiento de la planta, que puede ser vegetativo o de floración; también influye en su clasificación: de día corto, de día largo y de día neutro.
• Temperatura: en general, la temperatura óptima se sitúa próxima a la temperatura media diaria de la zona donde crece la planta. En función de la temperatura óptima a la que trabajen sus enzimas, hay plantas adaptadas a ambientes fríos y plantas adaptadas a ambientes cálidos.
• Disponibilidad de O2: la presencia de oxígeno ralentiza la actividad de la enzima RUBISCO, que también cataliza la fijación del CO2. A medida que aumenta la concentración de oxígeno en el medio, disminuye la cantidad de CO2 asimilado, reduciéndose la eficacia de la fotosíntesis.

Entrada de agua y minerales en la planta

Comparación entrela vía del simplasto y la del apoplasto.

La subida de la savia bruta por la teoría de la tensión-cohesión

La nutrición en las plantas

1.       1. La nutrición autótrofa en las plantas

La nutrición de las plantas es autótrofa fotosintética, es decir, las plantas forman materia orgánica a partir de materia inorgánica, utilizando como fuente de energía la luz solar. Todas las células fotosintéticas de las plantas tienen las mismas necesidades de agua, oxígeno, dióxido de carbono, ciertos minerales y luz. La nutrición de las plantas consta de tres etapas:

  Alimentación: es la fase de inicio de la nutrición y comprende:

o   La absorción de los nutrientes inorgánicos.

o   El transporte de los nutrientes inorgánicos o savia bruta hasta las células.

o   La formación de los nutrientes orgánicos mediante la fotosíntesis en las células con cloroplastos.

o   El transporte de los nutrientes orgánicos o savia elaborada a las células.

o   La absorción de los nutrientes inorgánicos se realiza a través de las raíces y de los estomas de las hojas y el xilema se encarga de su transporte por toda la planta. Los nutrientes orgánicos se forman en las células que tienen cloroplastos y son repartidos a todas las células de la planta por los vasos del floema.

 Degradación celular y síntesis. Una vez que los nutrientes se encuentran en las células, experimentan diversos procesos metabólicos:

o   Participan en el metabolismo para obtener energía.

o   Intervienen en el anabolismo para la biosíntesis de moléculas orgánicas complejas.

o   La respiración es un proceso metabólico que se realiza en todas las células y en la que algunos productos de desecho se eliminan al exterior al final del proceso.

 Excreción. Consiste en eliminar los productos de desecho generados durante el metabolismo.

2.       2. La absorción de los nutrientes inorgánicos

El agua y las sales minerales del suelo entran en la raíz por los pelos absorbentes. El agua entra por ósmosis, ya que la concentración de sales en la raíz es mayor que la del suelo. Las sales minerales que son absorbidas por la planta se encuentran en forma de iones y son introducidas en su interior por transporte activo.

Una vez que el agua y los iones minerales han atravesado la epidermis, pueden seguir dos vías para llegar al xilema: la vía del simplasto y la vía del apoplasto.

En la vía del simplasto una parte del agua y gran parte de los iones minerales que han entrado en las células epidérmicas atraviesan las células del parénquima cortical, la endodermis, el periciclo y finalmente llegan al xilema. El paso del agua y las sales minerales de una célula a otra se hacen a través de los plasmodesmos, canales que atraviesan las paredes celulares y conectan los citoplasmas entre sí.

En la vía del apoplasto gran parte del agua y una parte de los iones minerales circulan a través de los espacios que hay entre las células y por las paredes celulares que son permeables. Sin embargo, el agua que circula por estos espacios queda retenida al llegar a la endodermis, ya que las bandas de Caspary rodean e impermeabilizan las células endodérmicas. Por eso, el agua y los iones minerales deben esquivar esa barrera, y se ven obligados a atravesar la membrana y seguir la vía simplástica para llegar al xilema.

     El agua y los iones minerales procedentes de las dos vías se incorporan a los vasos del xilema y pasan a formar parte de la savia bruta.

     La savia bruta tiene una concentración de iones superior a la de las células que rodean al xilema, lo que provoca que el agua entre por ósmosis en el xilema.

     Los iones minerales son bombardeados por transporte activo, ya que se mueven de una zona de menor concentración a otra de mayor concentración.