Nutrición. Proceso de intercambio de materia y energía.
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COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Curso 2011/2012 DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES BIOLOGÍA GEOLOGÍA 1º BACHILLERATO CONTENIDOS - Nutrición. Proceso de intercambio de materia y energía. - Procesos implicados: - La incorporación de nutrientes en los vegetales. - El transporte de la savia bruta. - El intercambio de gases en los vegetales. - Concepto de fotosíntesis. Importancia biológica. - El transporte de la savia elaborada. - Destino de los productos de la fotosíntesis. Anabolismo y catabolismo vegetal. DESARROLLO DE CONTENIDOS LA NUTRICIÓN VEGETAL Las plantas, como todos los seres vivos, necesitan nutrientes para que sus células lleven a cabo las reacciones metabólicas que proporcionan la energía y los materiales que precisan para su actividad vital. Gracias a la energía de la luz solar, las plantas son capaces de fabricar todas las moléculas orgánicas que necesitan a partir de las moléculas inorgánicas que toman del medio. Posteriormente estas moléculas orgánicas serán utilizadas en aquellos procesos vitales en donde son requeridas. En los vegetales más sencillos (Briofitas) no existen órganos especializados por lo que las células han de estar en contacto directo con el medio externo para poder mantener el intercambio necesario para la nutrición (captación de energía, incorporación de los nutrientes y eliminación de desechos). Los nutrientes pasan por difusión o por transporte activo de célula a célula. Esto hace que el proceso sea muy lento y condiciona el tamaño de estos vegetales que es muy pequeño. En las plantas más evolucionadas (Cormofitas) existen verdaderos tejidos y órganos especializados en funciones concretas. Se consigue así una mayor eficacia fisiológica: - los procesos de entrada, conducción y utilización de los nutrientes se llevan a cabo en órganos distintos. Surgen así la raíz, el tallo y las hojas como estructuras especializadas en la nutrición vegetal. - se desarrollan sistemas conductores para permitir el transporte de los nutrientes hasta los órganos fotosintéticos y desde estos hasta los lugares de almacenamiento o utilización de la materia orgánica sintetizada. COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Curso 2011/2012 DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES BIOLOGÍA GEOLOGÍA 1º BACHILLERATO COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Curso 2011/2012 DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES BIOLOGÍA GEOLOGÍA 1º BACHILLERATO LA INCORPORACIÓN DE NUTRIENTES Se realiza a través de la RAÍZ, porción inferior del eje de la planta, desarrollada normalmente bajo el suelo. Presenta variadas formas, relacionadas con sus funciones; la principal es el anclaje del vegetal, también las hay almacenadoras, suculentas, aéreas, trepadoras o como estructuras de reproducción vegetativa. Por su origen se distinguen raíces primarias, derivadas de la radícula del embrión, y raíces adventicias originadas de cualquier otra parte del vegetal (tallo, pecíolo, etc.) En las Dicotiledóneas y Gimnospermas la raíz es pivotante: consta de una raíz principal de la cual salen las laterales. Las partes maduras presentan crecimiento secundario y la absorción de agua se lleva a cabo por los extremos, a través de los pelos radiculares. En las Monocotiledóneas la raíz es fasciculada, formada por un manojo de raíces adventicias originadas en la base del tallo, las que pueden ramificarse pero nunca tienen crecimiento secundario. COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Curso 2011/2012 DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES BIOLOGÍA GEOLOGÍA 1º BACHILLERATO La incorporación del agua y las sales minerales se realiza por las raíces, a través de los pelos radicales, también llamados pelos absorbentes. Son evaginaciones de la epidermis que permiten aumentar considerablemente la superficie de contacto entre la planta y el suelo. - LA ENTRADA DE AGUA El agua penetra en la raíz por ósmosis. Este fenómeno se produce porque en el interior de la raíz existe más concentración de solutos que en el exterior. Una vez dentro de las células epidérmicas, el agua continúa circulando hacia las zonas más internas de la raíz, circulando tanto por los espacios intercelulares y las paredes celulares celulósicas como a través de las células del parénquima cortical, hasta alcanzar los conductos leñosos (xilema) por los que será transportada al tallo y a las hojas. - LA ENTRADA DE SALES MINERALES Las sales minerales requieren energía para penetrar en la raíz, por lo tanto su transporte es activo. Se realiza en contra de gradiente de concentración. Existen unas proteínas en la propia membrana que permiten el paso de sales que se absorben en forma de iones. Las necesidades de estas sustancias varían de unas especies a otras pero todas necesitan de K+, Na+, Ca2+. Mg2+, Fe2+, NO3-, PO43-, SO42- aparte de una serie de oligoelementos como Mo6+, Zn2+ o Mn7+ La incorporación de sales minerales se puede realizar de dos formas: - vía apoplástica: las sales entran disueltas en el agua y siguen su mismo camino a través de los espacios intercelulares y de las paredes celulares. La endodermis regulará esta entrada de sales gracias a la banda de Caspary que hace una selección precisa dejando pasar solamente las sales que la planta necesita. - vía simplástica: solo entran en la raíz los iones necesarios. Lo hacen por transporte activo a través de los pelos radicales permitiendo que las plantas alcancen concentraciones muy altas de ciertos elementos que les son imprescindibles. Estos iones pasan de célula en célula hasta llegar a los tubos conductores del xilema. COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Curso 2011/2012 DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES BIOLOGÍA GEOLOGÍA 1º BACHILLERATO El conjunto de agua y sales minerales que han llegado hasta el xilema se denomina savia bruta. Esta savia es transportada por los vasos leñosos hasta las hojas, donde se utiliza en la fotosíntesis. EL TRANSPORTE DE LA SAVIA BRUTA Se realiza a través del TALLO, órgano encargado del transporte tanto de agua y sustancias tomadas del suelo, como de los productos fotosintéticos elaborados en las hojas. También sirve para el sostén de hojas y frutos. El lugar de inserción de las hojas se llama nudo y la zona comprendida entre dos nudos es el entrenudo. En la axila de cada hoja y en el ápice del tallo se encuentran las yemas o meristemos apicales. COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Curso 2011/2012 DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES BIOLOGÍA GEOLOGÍA 1º BACHILLERATO Estructura interna de los tallos jóvenes: De afuera hacia adentro se distingue: epidermis, con estomas frecuentemente con pelos. corteza o cilindro cortical: formado por parénquima, colénquima y esclerénquima. médula o cilindro central, donde se localizan xilema y floema agrupados en cordones o haces vasculares. y EL ASCENSO DE LA SAVIA BRUTA La teoría de la transpiración-tensión-cohesión intenta explicar el modo en que se produce el ascenso de la savia bruta en contra de la gravedad a través de los vasos del xilema:. Según esta teoría, existen tres mecanismos: - la presión radicular generada por el proceso osmótico que facilita la entrada del agua y sales minerales, - la capilaridad, fenómeno que permite el ascenso de los líquidos por el interior de tubos de diámetro muy pequeño debido a las fuerzas de adhesión entre las moléculas de agua y las paredes de los tubos y las fuerzas de cohesión de las moléculas de agua entre sí, y - la presión de aspiración de las hojas, generada por la pérdida de agua que se produce por el proceso fotosintético y, sobre todo, por la transpiración o a través de los estomas. COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Curso 2011/2012 DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES BIOLOGÍA GEOLOGÍA 1º BACHILLERATO EL INTERCAMBIO DE GASES - LA FOTOSÍNTESIS Los vegetales necesitan oxígeno para realizar la respiración celular. Por ser organismos fotosintéticos, también necesitan dióxido de carbono. La incorporación de estos gases no requiere un aparato respiratorio, debido a que: La necesidad de oxígeno es más baja que en los animales por su menor tasa de respiración celular Los tejidos que se encuentran en el interior están formados por células muertas. Entre las células de los tejidos, los gases difunden libremente debido a los espacios intercelulares. Las estructuras especializadas en el intercambio son los estomas y las lenticelas. El CO2 necesario para la formación de compuestos orgánicos es absorbido a través de los estomas que se encuentran en la epidermis que recubre las partes aéreas de la planta, siendo especialmente abundantes en el envés de las hojas. El dióxido de carbono difunde hacia las células donde se va a utilizar en la fotosíntesis, y el oxígeno que se desprende en dicho proceso también es liberado a través de los estomas por el mismo mecanismo de difusión simple. COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Curso 2011/2012 DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES BIOLOGÍA GEOLOGÍA 1º BACHILLERATO LAS HOJAS Las hojas son órganos laterales, con forma laminar y color verde, que salen de los nudos del tallo. Realizan las funciones de fotosíntesis, transpiración e intercambio de gases. Partes de una hoja: Estructura interna de una hoja: LA FOTOSÍNTESIS El origen de la energía que fluye a través de las plantas es el Sol. Sólo una pequeña parte (el 1%) es aprovechada por las plantas, gracias a la clorofila, durante la fotosíntesis y permite que los seres autótrofos fabriquen sus componentes. Las plantas son organismos productores capaces de almacenar en sus células la energía lumínica en forma de energía química: la acumulan en los enlaces covalentes que forman las moléculas orgánicas y constituyen el combustible para la vida en la Tierra. En los ecosistemas la energía fluye, de los productores a los consumidores. Todos los seres vivos transforman las moléculas orgánicas para obtener la energía almacenada en sus enlaces químicos y utilizarla en la síntesis de los propios. Se calcula que un 10% es la que llega a cada nivel trófico de los ecosistemas. COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Curso 2011/2012 DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES BIOLOGÍA GEOLOGÍA 1º BACHILLERATO El resultado global de la fotosíntesis se resume en la ecuación de la fotosíntesis: Ocurre en dos fases: fase luminosa, en ella se obtienen ATP y NADPH, gracias a la excitación de la clorofila y se desprende oxígeno y fase oscura, llamada Ciclo de Calvin, en la que se sintetizan monosacáridos (materia orgánica). TRANSPORTE DE LA SAVIA ELABORADA El movimiento de la savia elaborada, sacarosa, aminoácidos, se realiza a través de los vasos liberianos, pudiendo ir en sentido ascendente o descendente. La sacarosa pasa al tallo y desde ahí asciende hacia las yemas o frutos y desciende hacia los lugares de reserva de los tallos o raíces, donde se transforma en almidón. 1. Trasporte por floema (tubos cribosos) 2. Flujo de la savia elaborada: ascendente y descendente: desde fuentes, hasta sumideros. Puede haber transformación fuentes = sumideros. 3. Hipótesis flujo por presión; explica el desplazamiento de la savia elaborada debido a un gradiente de presión entre el punto en el que penetra en el floema (fuente) y el punto en el que es extraída del mismo (sumidero)
