NUTRICIÓN VEGETAL

Las plantas son organismos pluricelulares con nutrición autótrofa. Mediante fotosíntesis obtienen la materia orgánica y obtienen energía empleando la respiración aerobia.

Existen dos tipos de organización en las plantas, talofitas y cormofitas. Las plantas talofitas tienen organización de tipo talo, carecen de verdaderos tejidos y órganos. La absorción de nutrientes se realiza por difusión por toda la superficie de la planta y el transporte se hace de unas células a otras. La fotosíntesis se realiza en los filoides. Las plantas cormofitas tienen organización de tipo cormo, con verdaderos tejidos y órganos; raíz, tallo y hoja, cada uno con una función.

ABSORCIÓN DE NUTRIENTES POR LAS RAÍCES

Las plantas absorben el agua y las sales minerales por las raíces. Estos nutrientes entran por los pelos radicales y luego se desplazan hasta los vasos del xilema para su transporte como savia bruta.

ABSORCIÓN DE AGUA

El agua entra en las células de la raíz por ósmosis, un proceso pasivo que no requiere energía. La concentración de solutos del citoplasma celular es mayor que en el agua del suelo.

ABSORCIÓN DE SALES MINERALES

Las sales están disueltas en el suelo como iones, que atraviesan la membrana mediante transporte activo, con gasto de energía. Cuando entran el agua y las sales en la rizodermis, deben llegar a los vasos del xilema del centro de la raíz, mediante dos vías posibles: vía simplástica, a través de plasmodesmos o vía apoplástica, donde el agua fluye hasta llegar a la endodermis, en la que la banda de Caspary impide la circulación por esa vía.

TRANSPORTE DE LA SAVIA BRUTA

Cuando el agua y sales llegan al xilema, han de subir por los vasos leñosos hasta llegar a las hojas. Este proceso puede conseguirse mediante tres mecanismos:

• Presión radicular: la presión osmótica favorece el desplazamiento de la savia bruta de una célula a otra y hacia arriba por el xilema.

• Mecanismo de cohesión-tensión: en plantas de gran tamaño se precisan los procesos de la transpiración y la capilaridad para el ascenso de la savia bruta.

La transpiración consiste en la pérdida de agua a través de los estomas, que provoca una presión negativa en los vasos leñosos, transmitida de célula a célula. Además, genera un efecto de succión sobre la savia bruta.

La capilaridad es la tendencia del agua a subir por tubos estrechos, debida a la capacidad de adhesión de las moléculas de agua a las paredes de estos tubos y la cohesión entre moléculas de agua por los puentes de hidrógeno.

INTERCAMBIO DE GASES

Las plantas durante la fotosíntesis consumen CO2 y liberan O2, mientras que en la respiración emplean O2 y liberan CO2. El agua que sobra se expulsa como vapor de agua y el empleo de estos gases requiere mecanismos de intercambio de gases. Este intercambio se produce por los estomas, por los pelos radicales y las lenticelas. El intercambio se produce pasivamente, por la difusión a favor de gradiente.

APERTURA Y CIERRE DE LOS ESTOMAS

Los estomas están formados por dos células oclusivas que dejan un orificio llamado ostiolo. Durante el día, las células oclusivas acumulan glucosa e iones K+, favoreciendo la entrada de agua por ósmosis, lo que hace que las células oclusivas se hinchen y se abra el estoma. Durante la noche, el proceso es justo el contrario. La apertura y cierre de los estomas está controlada por la luz, que favorece la entrada, la concentración de CO2 y la temperatura.

LA FOTOSÍNTESIS

Este proceso es de anabolismo autótrofo, en el que la energía lumínica se emplea para obtener materia orgánica a partir de nutrientes inorgánicos. Las cianobacterias, algunas bacterias, las algas y las plantas son los organismos que realizan la fotosíntesis. En las plantas se realiza en las partes verdes, donde hay células con cloroplastos.

Los cloroplastos son orgánulos membranosos que contienen clorofila y presentan tres tipos de membranas:

• Membrana externa: lisa y muy permeable.

• Membrana interna: lisa pero impermeable.

• Membrana tilacoidal: tilacoides en el interior del cloroplasto, que se agrupan para formar los grana.

Las tres membranas delimitan tres espacios diferentes, el espacio intermembranoso, el estroma y el espacio tilacoidal.

La fotosíntesis consta de dos fases:

• Fase lumínica: dependiente de la luz, ya que en ella se capta la energía lumínica, y tiene lugar en los tilacoides.

• Fase oscura: independiente de la luz. Tiene lugar en el estroma y en ella se transforman nutrientes inorgánicos, como el CO2, en glucosa.

La fase lumínica transcurre en la membrana tilacoidal, donde se forman fotosistemas para captar la luz. Se producen tres procesos en esta fase:

• Fotólisis del agua: consiste en la rotura de moléculas de agua, obteniendo ions H+ y O2, que se libera a la atmósfera.

• Reducción del NADP+: el NADP+ es un nucleótido que transporta e-. Capta e- y H+ y se convierte en NADPH, con poder reductor.

• Síntesis de ATP: el ATP se forma en la fotofosforilación, gracias a la energía obtenida en el transporte de e-.

La fase oscura sucede en el estroma, y en ella el ATP y el NADPH se emplean para reducir CO2 a glucosa mediante reacciones formadas por el ciclo de Calvin. Tras ello, se emplean sales para obtener lípidos, aminoácidos y nucleótidos fabricando así, las células vegetales, toda la materia orgánica.

Entre los factores que modulan la fotosíntesis están la intensidad lumínica, teniendo cada especie un intervalo de luminosidad óptimo; la concentración de CO2, intentando llegar a un límite estable; la temperatura, que al aumentar incrementa la fotosíntesis y luego empieza a disminuir hasta desaparecer por desnaturalización de las enzimas; y la humedad, que si está ausente provoca el cierre de los estomas para evitar la transpiración.

TRANSPORTE DE LA SAVIA ELABORADA

Los monosacáridos de la fotosíntesis se convierten en sacarosa y otras moléculas sencillas. La savia elaborada está formada por agua, sacarosa y otras moléculas. El floema la llevará a donde se necesite.

El transporte de la savia elaborada se llama translocación y se produce entre las zonas fuente y las zonas sumidero. Las zonas sumidero pueden actuar como zonas fuente cuando la planta necesita sus reservas. La translocación se explica mediante la hipótesis del flujo por presión.

La translocación se lleva a cabo por un gradiente de presión entre las células de las zonas fuente y las de las zonas sumidero. Según esta hipótesis, el transporte se lleva a cabo debido a la diferencia de concentración entre ambas zonas. La diferencia de presión se debe a procesos osmóticos. En las zonas fuente, la sacarosa pasa por transporte activo desde las células fotosintéticas hasta los tubos cribosos. Las células cribosas se vuelven hipertónicas y provoca la entrada de agua desde el xilema hasta el floema, donde sus células sufren turgencia debido al hinchamiento, aumentando su presión. La presión hace que la savia elaborada sea desplazada por las células a través de las placas cribosas. Una vez llega a la zona sumidero, la sacarosa sale del floema mediante transporte activo, lo que hace que la presión osmótica disminuya.

USO DE LOS PRODUCTOS FOTOSINTÉTICOS

Parte de la energía en forma de ATP es empleada con el fin de sintetizar materia orgánica en la fase oscura, la cual se emplea en diversas actividades de la planta:

La respiración celular es un proceso catabólico empleado por las plantas. En este proceso se degradan glucosa y otros monosacáridos para formar CO2 y H2O con liberación de energía en forma de ATP.

La síntesis de celulosa ocurre ya que la celulosa es un componente presente en la pared de las células vegetales. Este polisacárido se fabrica gracias a enzimas que emplean glucosa.

Como las plantas producen una gran cantidad de materia orgánica, se requiere almacenar la parte sobrante como reserva en diferentes formas: almidón en raíces, tallos y semillas; lípidos en semillas oleaginosas; y proteínas en el endospermo de las semillas o en raíces y bulbos.

Las plantas producen una gran variedad de biomoléculas que se almacenan o se excretan. Entre ellas se encuentran pigmentos, esencias vegetales, derivados fenólicos y alcaloides.

EXCRECIÓN Y SECRECIÓN EN PLANTAS

Muchas de las sustancias que obtienen las plantas no son de utilidad. Es por ello que pueden ser almacenadas o expulsadas por excreción o secreción. La excreción es la expulsión de sustancias sin utilidad y la secreción es la expulsión de sustancias que pueden realizar alguna función como defensa.

Gases como el O2 y el CO2 son expulsados mediante intercambio de gases. Otras sustancias como el cloruro sódico y el oxalato cálcico han de ser excretadas.

Además, las plantas presentan glándulas secretoras que producen sustancias con función defensiva, como resinas, látex, néctar, esencias, alcaloides, taninos o gomas.

Fuentes: BioGeo, Libro de 1º Bachillerato de Biología editorial Bruño