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 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.
3. El transporte de la savia bruta
La savia bruta asciende desde las raíces a las ramas y hojas pasando por el tallo. El ascenso de la savia bruta hasta las hojas se realiza a través de los vasos conductores del xilema.
La teoría que explica el movimiento del agua desde las raíces a las hojas se conoce con el nombre de teoría de cohesión-tensión, ya que el movimiento del agua depende de la cohesión entre sus moléculas y de la tensión que ejerce la transpiración.
Las moléculas de agua contenidas en la savia bruta están unidas por puentes de hidrógeno que forman una columna de agua dentro del vaso del xilema.
La cohesión entre las moléculas está favorecida por la adhesión de las moléculas de agua a la superficie de los vasos y por el diámetro del tubo que, cuanto menor es, más favorece la cohesión de las moléculas de agua.
La transpiración o pérdida de vapor de agua en las hojas produce una fuerza de arrastre o tensión que empuja el agua hacia arriba desde la raíz a las hojas.
Al evaporarse el agua de los estomas de las hojas, se produce en el interior de las células que forman la cámara subestomática un aumento de la concentración de solutos. Esto hace que por ósmosis obtenga agua de las células vecinas, que a su vez la obtendrán de las adyacentes. Este fenómeno se repite hasta alcanzar un vaso del xilema donde el agua que contiene experimentará un tirón o tensión que tirará de la columna de agua y producirá una corriente que ascenderá desde la raíz a las hojas.
3. El transporte de la savia bruta
La savia bruta asciende desde las raíces a las ramas y hojas pasando por el tallo. El ascenso de la savia bruta hasta las hojas se realiza a través de los vasos conductores del xilema.
La teoría que explica el movimiento del agua desde las raíces a las hojas se conoce con el nombre de teoría de cohesión-tensión, ya que el movimiento del agua depende de la cohesión entre sus moléculas y de la tensión que ejerce la transpiración.
Las moléculas de agua contenidas en la savia bruta están unidas por puentes de hidrógeno que forman una columna de agua dentro del vaso del xilema.
La cohesión entre las moléculas está favorecida por la adhesión de las moléculas de agua a la superficie de los vasos y por el diámetro del tubo que, cuanto menor es, más favorece la cohesión de las moléculas de agua.
La transpiración o pérdida de vapor de agua en las hojas produce una fuerza de arrastre o tensión que empuja el agua hacia arriba desde la raíz a las hojas.
Al evaporarse el agua de los estomas de las hojas, se produce en el interior de las células que forman la cámara subestomática un aumento de la concentración de solutos. Esto hace que por ósmosis obtenga agua de las células vecinas, que a su vez la obtendrán de las adyacentes. Este fenómeno se repite hasta alcanzar un vaso del xilema donde el agua que contiene experimentará un tirón o tensión que tirará de la columna de agua y producirá una corriente que ascenderá desde la raíz a las hojas.
La energía solar pone en marcha el mecanismo de la transpiración que, junto con la cohesión, hace que el agua y los iones minerales asciendan desde el suelo a las hojas.
Los iones minerales de la savia bruta ascienden disueltos en el agua y llegan a las hojas. Parte de ellos se utilizarán para formar moléculas orgánicas en las hojas y el resto será distribuido por el floema a otras partes de la planta.
4. Intercambio gaseoso
El intercambio de gases se produce en las plantas porque el CO2 y el O2 entran por los estomas y las lenticelas, se difunden por los espacios intercelulares y, una vez dentro de las células, el CO2 pasa a los cloroplastos y el O2 a las mitocondrias.
El camino de salida del dióxido de carbono y el oxígeno es el inverso al de entrada, es decir, salen de las células, atraviesan los espacios intercelulares y se difunden al exterior por los estomas y las lenticelas. Un estoma está formado por dos células oclusivas y por células acompañantes. La entrada activa de K en las células oclusivas está regulada por el dióxido de carbono, la luz y la temperatura, que provoca un aumento de la concentración de solutos y hace que por ósmosis entre agua en su interior. Las células oclusivas al hincharse se agua se vuelven turgentes y se separan para dejar un orificio en el centro, el ostiolo. La salida activa de K de las células oclusivas hace que pierdan agua, se vuelvan flácidas y sus estomas se cierren.
Sin embargo, tener los estomas permanentemente abiertos es un gran riesgo para la planta porque puede deshidratarse. Por eso las plantas tienen mecanismos que les permiten regular la apertura y cierre de los estomas. Entre los factores que influyen en este proceso, están el dióxido de carbono, la temperatura y la luz.
- CO2: el exceso del mismo en los espacios intercelulares estimula la salida de K y hace que los estomas se cierren y así se evita la pérdida de agua cuando la célula ya tiene suficiente CO2 para realizar la fotosíntesis.
- Temperatura. El aumento de la temperatura por encima de los 35 ºC activa la respiración celular, que contribuye al aumento de la concentración de CO2 y provoca el cierre de los estomas.
- Luz. Por la noche las plantas no fotosintetizan pero siguen realizando la respiración celular, por lo que aumenta la ocncentración de CO2 y los estomas se cierran; mientras que durante el día la fotosíntesis hace que disminuya el CO2 y los estomas se abran.
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