tema 21 nutricion mineral

21. LA NUTRICIÓN MINERAL


Contenidos:
Introducción.
Composición
inórgánica de las plantas. Elementos
esenciales:
criterios
de
esenciabilidad.Macronutrientes.
Micronutrientes. Elementos beneficiosos.
Interacciones iónicas. Funciones de los
elementos
minerales:
formas
utilizables.Síntomas
de
deficiencia.
Aspectos
ecológicos
de
la
nutrición
mineral.
Objetivos: Aportar al alumno una visión
global de los elementos químicos que
componen el residuo seco de una muestra
vegetal. Distinción de un grupo de
macronutrientes y otro de micronutrientes
según la importancia funcional para la
planta. Descripción de los cuatro grupos
funcionales de nutrientes minerales, sus
componentes y sus funciones. Valoración
de los síntomas padecidos por los vegetales
con la carencia de cada elemento.
Composición
química
de
soluciones
nutritivas para mejorar la productividad
vegetal. Mecanismos de transporte de
nutrientes. Concepto y tipos de transporte
activo
y
pasivo.
Analizar
cinéticas
desarrollo vegetal en función de la nutrición
mineral y cinéticas de absorción de
nutrientes e interpretar su significado.
Importancia del nitrógeno para la planta.
Fijación biológica del nitrógeno. Simbiosis
con
microorganismos
fijadores
de
nitrógeno.
Introducción:
Las plantas son organismos autótrofos que utilizan la
energía solar (fotoautótrofos) para sintetizar sus
componentes a partir de dióxido de carbono, agua y
elementos minerales. El 90-95% del peso seco de las
plantas está constituido por C, H y O, que obtienen del
CO2 y del agua. El 5-10% restante es muy diverso y
constituye la fracción mineral.
El metabolismo específico referido a N y S será
estudiado en los dos próximos temas.
Composición
inorgánica
Elementos esenciales:
de
las
plantas.
El análisis de la composición mineral de numerosas
especies ha permitido concluir que ni la presencia ni la
concentración de un elemento mineral son criterios de
esenciabilidad. Para que un nutriente mineral sea
catalogado de esencial debe cumplir tres criterios:
1. que la planta sea incapaz de completar su ciclo
vital en ausencia del elemento
2. que posea una acción específica que no pueda ser
realizada por otro elemento
3. que el elemento tenga acción directa bien como
componente de una molécula o como cofactor de
una enzima.
Ademásde esto el elemento debe estar disponible en el
suelo. Que un elemento este presente en el suelo no
significa que este disponible: para su utilización por la
planta el elemento debe encontrarse en el estado
físico-químico que permita su captación; no puede
estar retenido entre coloides, en lugares a donde no
lleguen las raíces, etc.
Existen
también
los
elementos
denominados
beneficiosos, que compensan efectos tóxicos o tienen
funciones específicas menores, sin que sean
esenciales.
tabla 21-1. Elementos esenciales y beneficiosos para plantas,
algas y hongos.
Clasificación
Elementos
Macronutrientes
C, O, H, N, P,S, K, Mg, +
Ca
Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo, +
Cl, Ni
Micronutrientes
Elementos
beneficiosos
Na, Si, Co, I, V,...
Plantas
superiores
+
-
Algas y hongos
+ excepto Ca para los
hongos
+ excepto B para los
hongos y las algas,
con la excepción de
las diatomeas
+
-
Como se aprecia en la tabla 21-1, los elementos
esenciales pueden dividirse en: a) macronutrientes,
elementos esenciales que no suelen ser limitantes en
suelos edafológicamente fértiles y que son necesarios
en elevadas concentraciones y b) micronutientes u
oligoelementos que son necesarios en pequeñas
concentraciones y que resultan por ello los más
difíciles de modular.
El crecimiento de las plantas responde al contenido de
nutrientes minerales según una curva en la que se
distinguen tres fases o intervalos: deficiencia,
suficiencia y toxicidad,según que la concentración de
nutrientes en el tejido vegetal sea limitante, óptima o
excesivamente alta (véase figura 21-1.). A este tipo de
curva se le denomina curva de cosecha. En términos
generales,
los
oligoelementos
muestran
pendiente que los macronutrientes.
mayor
Figura 21-1. Curva de cosecha de un nutriente mineral.
El contenido de nutrientes en los tejidos vegetales
depende mayoritariamente de tres factores: 1)
dotación génica de las plantas, lo que nos indica
también
sus
capacidades
de
adaptación;
2)disponibilidad de nutrientes en estado químico
asimilable en el suelo o medio de cultivo; y 3) edad de
la planta y parte fisiológica que se considere. Con
pocas excepciones (Ca, B, Fe), el contenido mineral
desciende a medida que la planta envejece. Os
órganos vegetativos, sobre todo la hoja, reflejan mejor
que los reproductivos las fluctuaciones en el
suministro de nutrientes.
El suelo es un medio muy heterogéneo, lo que dificulta
en muchas ocasiones el estudio de la nutrición mineral
de las plantas. Para solventar ests problema surgieron
las soluciones nutritivas , que son medios con una
composición definida que contienen todos los
elementos esencialesen la forma iónica de absorción
para la especie en estudio. Permiten el estudio
adecuado de la interacción entre nutientes. La
solución nutritiva se aplica bien por goteo (la forma
más práctica) o masivamente por debajo del sustrato.
Ésta útima es la forma más efectiva porque llega más
rápido al sistema radicular en crecimiento aunque
presenta la desventaja de que permite un menor
control de la economía hídrica. Otro tipo de medio de
cultivo especial son los cultivos hidropónicos, que son
aquellos que se realizan en ausencia de sustrato o
emplear sustratos inertes como arena de cuarzo,
perlita o vermiculita.
Las soluciones nutritivas tienen que cumplir todas una
premisa: deben llevar elementos minerales en forma
de anión y de catión. En la de Sachs (cuadro 21-2.) sólo
aparecen macronutrientes porque el agua de
disolución ya lleva trazas de los micronutrientes.
Sales
Fórmula
Concentración (mM)
Nitrato potásico
K NO3
9,9
Fosfato cálcico
Ca3 (PO4)2
1,6
Sulfato magnésico
Mg SO4 . 7H2O
2,0
Sulfato cálcico
Ca SO4
3,7
Cloruro sódico
Na Cl
4,3
Sulfato ferroso
Fe SO4
Trazas
tabla 21-2. Composición de la solución nutritiva de
Sachs (1860).
Clasificación de los elementos minerales según
su función en el metabolismo:
1. Componentes
estructurales
(carbohidratos,
proteínas,
lípidos,
ácidos
nucleicos)
e
intermediarios metabólicosC, H, O, N, S, P
2. Activadores enzimáticos: elementos requeridos
para la activación de enzimas específicosK, Ca,
Mg, Mn, Zn
3. Reactivos
redox,
elementos
que
catalizan
reacciones redox por medio de diversos estados
de valenciaFe, Cu, Mo
4. Elementos de función inciertaB, Cl
Síntomas de deficiencia mineral
Se definen como aquellos aspectos macromorfológicos
que presenta una planta y que pueden adscribirse a la
deficiencia en un elemento mineral.
1.CLOROSIS: aperecen zonas amarillentas la superficie
foliar como consecuencia de que la clorofila es
desplazada por otros pigmentos, por inhibición de su
síntesis. Dependiendo de si se localiza en hojas viejas
o jovenes podemos sacar conclusiones sobre la
movilidad del elemento: si aparece primero en hojas
jóvenes quiere decir que el elemento no se moviliza
mucho o es inmóvil. Los elementos minerales se
mueven siempre de hojas maduras a más jóvenes.
2. ACUMULACIÓN DE ANTOCIANOS (coloración rojiza).
3.LOS QUE ORIGINAN PLANTAS ACHAPARRADAS O
FRÁGILES.
Metabolismo
mineral
nutrientes minerales:
de
los
principales

Nitrógeno: componente de proteínas, coenzimas,
nucleótidos y clorofila está implicado en todos los
procesos de crecimiento y desarrollo vegetal. Su
principal síntoma de deficiencia es la clorosis. El ión
amonio actúa como activador de muchas enzimas. Las
plantas incorporan el N principalmente en forma de
nitratos que toman del suelo.

Fósforo: el fosfato tomado por la planta no
necesita ser reducido antes de ser incorporado en la
materia orgánica. Forma parte de los ácidos nucleicos
, adenosín-fosfatos y piridín nucleótidos por lo que
participa en todas las reacciones energéticas del
metabolismo, procesos anabólicos y transferencia de
las características hereditarias. Su deficiencia, por
tanto provoca severas alteraciones del metabolismo y
desarrollo vegetal.

Azufre: participa en la estructura de las proteínas
formando parte de los aminoácidos azufrados, y en
cofactores como el coenzima A, la tiamina y la biotina.

Potasio: único catión monovalente esencial para
los vegetales. Actúa como activador de enzimas como
la aldolasa, piruvato kinasa. Se requiere en grandes
cantidades. Participa en el mecanismo regulador de la
apertura y cierre de estomas.

Calcio: forma parte del pectato cálcico situado en
la lámina media de la pared celular contribuyendo a la
rigidez de ésta. Puede actuar como agente protector
contra los hidrogeniones, concentraciones salinas
elevadas o contra iones potencialmente tóxicos.
Termoestabilizador de las α-amilasas.

Magnesio: forma parte de la molécula de clorofila.
Activador enzimático de la Rubisco y de casi todos los
enzimas que actúan sobre sustratos fosforilados.

Manganeso:
actúa
como
transportador
de
electrones entre el agua y el fotosisitema II. Su
deficiencia provoca una desorganización de la
membrana del cloroplasto que se traduce en una
inhibición del PS II. Forma parte del complejo de
fotólisis del agua.

Zinc: desempeña un importante papel en la ruta
que lleva a la formación de AIA, la principal auxina. Se
precisa como activador enzimático de la anhidrasa
carbónica y la triosa fosfato deshidrogenasa. Su
deficiencia se manifiesta por acúmulo de compuestos
nitrogenados solubles, como aminoácidos y aminas, lo
que sugiere una inhibición de la síntesis proteica y una
activación de la actividad ribonucleásica.

Hierro: importante para la fotosíntesis porque sin
él no podría llevarse acabo la biosíntesis de la
clorofila. Participa en reacciones redox tanto
fotosintéticas como de respiración.

Molibdeno:forma
parte
del
enzima
nitrato
reductasa y de la nitrogenasa (que lleva acabo la
fijación del N2 atmosférico) .
Fitorremediación:
Consiste en un método natural para la recuperación de
zonas contaminadas con productos derivados de la
actividad industrial y/o agrícola no-controlada, a
menudo metales pesados como As, Cr, Cu, Pb y Zn
mediante el uso de especies vegetales capaces de
retirar los contaminantes del suelo. A estas especies
se les denomina hiperacumuladoras. Existen plantas
que tienen esta habilidad intrínseca, pero gracias a las
modernas técnicas de ingeniería genética es posible
obtener plantas con estas propiedades que antes del
experimento no las poseían.
La fitorremediación se emplea especialmente en
emplazamientos que hayan sido contaminados con
metales, plaguicidas, solventes, explosivos, petróleo,
hidrocarburos aromáticos y lixiviados procedentes de
vertederos.
Sus características principales son:
- Es una técnica de limpieza pasiva, estéticamente
agradable y dependiente de la energía solar.
- Se emplea en zonas no muy extensas donde la
contaminación no esté a mucha profundidad.
- Puede emplearse para un rango amplio de
contaminantes.
MARÍA ORIA DEL HOYO