Tema 10 - Biokosmos

Biología y Geología
1º Bachillerato
Tema 10
Olga Pallol
NUTRICIÓN VEGETAL
La función de nutrición
La función de nutrición consiste en la adquisición de sustancias para obtener los componentes orgánicos
propios del organismo y la energía, así como la expulsión de sustancias no utilizadas y/o de desecho de los
procesos anteriores.
El metabolismo
Es el conjunto de reacciones químicas dentro de la célula que permiten obtener materia y energía para
realizar las funciones vitales. Comprende dos procesos inseparables:
Anabolismo: proceso de formación de moléculas propias a partir de precursores sencillos y con
gasto de energía (son reacciones endotérmicas o endergónicas, si son de carácter orgánico).
Catabolismo: conjunto de reacciones degradativas para obtener moléculas sencillas y energía
(reacciones exotérmicas o exergónicas).
CATABOLISMO
PRODUCTOS
FINALES
CON POCA
ENERGÍA
CO2 H2O NH3
ADP + Pi
NAD+
NADP+
ATP
NADH
NADPH
Energía
química
ANABOLISMO
MACROMOLÉCULAS
CELULARES
PROTEÍNAS
LÍPIDOS
POLISACÁRIDOS
ÁCIDOS NUCLEICOS
NUTRIENTES
GLÚCIDOS
LÍPIDOS
PROTEÍNAS
MOLÉCULAS
PRECURSORAS
aa
monosacáridos
ac. Grasos
bases nitrogenadas
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La fotosíntesis
La nutrición vegetal es autótrofa fotosintética.
La fotosíntesis es el proceso por el cual a partir de precursores sencillos (CO2 y H2O) se obtienen sustancias
orgánicas (azúcares) y energía química (ATP) utilizando para ello la energía solar. Las metafitas, las algas y
algunas bacterias realizan la fotosíntesis.
La reacción resumida y ajustada de este proceso es la siguiente:
6 CO2 + 6 H2O
C6H12O6 + O2 + energía química (ATP)
Luz solar
glucosa
La fotosíntesis consta de dos fases:
Fase luminosa: se realiza en las membranas de los tilacoides de los cloroplastos, donde se
encuentran los pigmentos (clorofilas) capaces de captar la energía solar (fotones) y transformarla en
energía química (ATP). También se realiza la FOTOLISIS (lisis= rotura, foto = luz) del agua, liberando
H2, O2 y electrones.
Fase oscura: se realiza en el estroma del cloroplasto y consiste en utilizar la energía química (ATP) y
el poder reductor (H+) obtenido en la fase anterior para reducir el CO2 (y sales como NO3- y SO4 2-)
para fabricar glúcidos. El proceso de reducción del CO2 se realiza mediante un conjunto de
reacciones químicas cíclicas conocido como CICLO DE CALVIN.
La nutrición en las briofitas
Las briofitas al no tener organización cormo (no poseen tejidos vasculares), realizan la
captación de nutrientes a través de los filoides y cauloides, la circulación de las sustancias
es lenta y el organismo no puede alcanzar gran tamaño, además de ser necesario un
ambiente húmedo.
La nutrición en las cormofitas
Absorción del agua
La absorción de agua en la mayoría de las plantas se realiza a través
de los pelos absorbentes o radiculares de la raíz. Existen dos
mecanismos de absorción de agua:
Los pelos absorbentes están
formados por una sola célula y son
muy numerosos. Se adhieren a las
partículas del suelo gracias a la capa
mucilaginosa que les recubre.
Ósmosis: es el paso de agua de un medio de concentración
salina menor a otro con mayor concentración de sales, a través de una membrana semipermeable.
El agua penetra a través de los pelos radiculares y se desplaza por los espacios intersticiales hasta el
xilema para formar la savia bruta.
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Hinchamiento: es el proceso de absorción de agua por un sistema
macromolecular (por ejemplo los polisacáridos)
Captación de nutrientes
Para poder llevar a cabo la fotosíntesis, los vegetales precisan captar nutrientes y
gases. Los elementos nutritivos que precisan son los siguientes:
Macroelementos: C, O, H, N, S, P, K, Ca y Mg (El C, O y H se obtienen del
CO2, O2 y H2O)
Microelementos: Mn, B, Zn, Cu, Mo, Cl…
Estos elementos químicos se toman como iones. Las sales que penetran hasta el xilema, junto con el agua,
constituyen la savia bruta. La incorporación de estas sales puede ser por dos mecanismos:
Vía apoplástica: las sales minerales entran disueltas en el agua a través de los espacios intersticiales.
El control de los iones se realiza en la endodermis, cuyas células tienen engrosamientos de suberina
(banda de Caspary).
Vía simplástica: los iones penetran por los pelos absorbentes (radiculares) de la raíz hasta el xilema
a través del citoplasma celular. Como la concentración de sales del exterior es menor a la del interior
de la planta, este paso se produce por transporte activo (contra concentración) y, por tanto, supone
un gasto de energía.
Algunas plantas se asocian en simbiosis con hongos (formando micorrizas) que permiten una mejor
absorción de determinados iones. Otras plantas como las leguminosas se asocian en simbiosis con bacterias
del género Rhizobium que fijan el nitrógeno atmosférico en formas oxidadas que pueden ser absorbidas por
las plantas.
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Captación e intercambio de gases
Consiste en la entrada y salida de CO2 y O2 (tened en cuenta que las plantas realizan la fotosíntesis para la
cual necesitan CO2 y liberan O2, pero también respiran para lo cual necesitan O2 y liberan CO2).
El intercambio de gases se realiza a través de los estomas y las lenticelas (súber). En pequeñas proporciones,
se pueden incorporar los gases del suelo por la raíz.
Los gases se mueven libremente por la planta a través de los espacios intersticiales.
MECANISMO DE APERTURA Y CIERRE DE ESTOMAS
Las células oclusivas del estoma poseen una enzima, la anhidrasa carbónica, que
cataliza la siguiente reacción: ANHIDRASA
DISOCIACIÓN
CARBÓNICA
H2O + CO2
H2CO3
H+ + HCO3-
Las células oclusivas realizan la fotosíntesis, por lo cual, durante el día la
concentración de CO2 disminuye, las reacciones se desplazan hacia la izquierda, con
lo que disminuye el número de protones y por tanto aumenta el pH. Este aumento
de pH activa a una enzima que hidroliza el almidón liberando moléculas de glucosa
en la célula oclusiva lo que produce una entrada de agua y la célula se hincha,
abriendo el orificio estomático.
Por la noche, al no realizarse la fotosíntesis, el CO2 se acumula en las células
oclusivas y el estoma pierde agua y se cierra.
Transporte de sustancias
Se realiza por los tejidos conductores: xilema (savia bruta) y floema (savia elaborada),
TRANSPORTE DE AGUA Y SALES MINERALES
Xilema. Savia bruta.
El transporte de la savia bruta por el xilema se realiza por varios mecanismos, uno de los más importantes es
la hipopresión debida a la evapotranspiración. Se trata de un mecanismo de succión: el agua se evapora en
las hojas (sale como vapor de agua por los estomas) y se crea una diferencia de potencial hídrico entre el
aire, la planta y el suelo, con lo que se “aspira” el agua a través del xilema. Es similar a la creación de un
vacío. La evapotranspiración hace
El potencial hídrico es la capacidad del agua de moverse, es una medida
perder agua a la planta pero permite
de su energía disponible (presión) y se simboliza con la letra ψ. La unidad
que ésta se absorba por las raíces.
de medida es el megapascal (1 MPa = 9,87 atm)
En el agua pura ψ = 0
En el agua con sustancias disueltas ψ adquiere valores negativos. De esta
manera:
Suelo: ψ= -0,1 MPa
Raíz:
ψ= -1 MPa
Xilema: ψ= -1,2 MPa
Hoja:
ψ= -1,5 MPa
Aire:
ψ= -100 MPa
Además, la gran cohesión de las
moléculas de agua y su capilaridad,
permite que ascienda por los vasos
finos del xilema.
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TRANSPORTE DE SAVIA ELABORADA
El transporte de las sustancias orgánicas sintetizadas en la fase oscura de la fotosíntesis se realiza a través
del floema. La dirección de transporte es desde los lugares de síntesis (hojas y tallos verdes) al resto de la
planta y zonas de almacén (sumideros).
La savia elaborada entra en los vasos cribosos a través de las células anexas de los mismos por transporte
activo. Dado que el xilema discurre paralelo al floema, el agua del primero pasa a los vasos cribosos debido a
que estos tienen mayor presión osmótica por la presencia de solutos (sacarosa e iones de potasio, magnesio
y calcio).
En las zonas de reserva, donde la concentración de glucosa de las células es mayor que la del floema, el
transporte de estas sustancias hacia el interior se debe realizar por transporte activo (con gasto de ATP). A
medida que se reparten los solutos del floema, la presión osmótica de éste disminuye y el agua fluye de
nuevo a los vasos leñosos.
Los vasos de floema de las plantas caducifolias se cierran en otoño, cuando se taponan con calosa (glúcido)
los poros cribosos. Por ello, antes de que llegue la primavera es cuando se pueden podar las plantas, ya que
no circula la savia elaborada.
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La excreción
Los vegetales tienen menores exigencias excretoras que los animales porque su tasa metabólica es menor.
Muchos de los productos de desecho se reutilizan en el metabolismo.
Las plantas acuáticas y las talofitas difunden directamente al medio las sustancias de desecho. En las plantas
cormofitas existen diversos tipos de excreción:
El O2 se expulsa a través de los estomas
Acúmulo de sustancias en vacuolas de células que acaban muriendo (con la planta en las anuales o
quedan formando parte del armazón leñoso)
Acúmulo en células de las hojas de árboles caducifolios, que se liberan al perderse la hoja.
Igualmente ocurre con la eliminación de la corteza.
Producción de sustancias de secreción a partir de los desechos: sustancias aromáticas, esencias,
resina, látex, caucho…