SUELO (absorción mineral) El suelo es el medio donde se desarrollan las plantas COMPOSICIÓN DEL SUELO - PARTICUALS MINERALES INORGANICAS: MATERIA ORGANICA (resto hojas, organismos…) MICROORGANISMOS Y ORGANISMOS VIVOS AIRE SOLUCION DEL SUELO (sales inorgánicas y moléculas orgánicas disueltas en el agua) ELEMENTOS DEL SUELO - En la solución del suelo 0,2% de nutrientes minerales - Absorbidos (forman enlaces con partículas de suelo) 2% Resto disponibles a largo plazo: en compuestos organicos y partículas inorgánicas - CATIONES: absorbidos a partículas. No lavables. Intercambio entre sales y las absorbidas ANIONES: fácilmente lavables en la solución del suelo porque están disueltos, por lo que al llover torrencialmente se van fácilmente. QUELATOS: compuestos químicos que se unen con iones metálicos formando un anillo. Creando un nuevo compuesto con unas propiedades químicas diferentes a las del metal original. Por ejemplo, con el K se evita que se precipite ABSORCION DE NUTRIENTE MINERALES - DISUELTOS SOLUCION SUELO - INTERCAMBIO entre sales del suelo y las absorbidas ej: sodio-potasio - VIA APOPLASTO y SIMPLASTO - DIFUSION Y TRANSPORTE ACTIVO para entrar en la planta los iones FACTORES AFECTAN A LA ABSORCION DE IONES - IRRADIACION FOTOSINTESIS CONTENIDO HIDRICO TEMPERATURA AIREACION CRECIMIENTO DE LA RAIZ DISPONIBILIDAD DE NUTRIENTES PH ESTADO NUTRICIONAL DE LA PLANTA 16. FIJACIÓN BIOLOGICA DEL NITRÓGENO. MICORRIZAS 1) FIJACIÓN NITRÓGENO NITROGENO (elemento mineral esencial, en concreto macronutriente) IMPORTANCIA BIOLOGICA: Forma parte de aminoácidos, proteínas y de los ácidos nucleicos y es a menudo un nutriente vegetal limitante INCORPORACION A LOS SERES VIVOS: - Las plantas pueden asimilar AMONIO (NH4) y NITRATO (NO3-) - También algunas formas orgánicas como Aminoácidos - Las bacterias pueden utilizar todas estas formas, así como el NITRITO (NO2--) - Los animales pueden utilizar solamente formas Orgánicas de Nitrógeno RESERVORIOS - La Atmosfera, gas nitrógeno libre (78% N2) - Otros reservorios: suelos, sedimentos de lagos, ríos y océanos; aguas superficiales y subterráneas; y la biomasa de los organismos vivos. CICLO DEL NITROGENO Principales procesos y relaciones entre los RESERVORIOS DE N atmosférico, edáfico y biológico FIJACION DEL NITROGENO 1. FIJACION INDUSTRIAL DEL NITROGENO ---- PROCESO DE HABER BOSCH Reacción de nitrógeno e hidrógeno gaseosos para producir AMONIACO que al oxidarse forma Nitritos y Nitratos, esenciales en los fertilizantes. Supone la ruptura del enlace covalente triple que une los 2N. - La REACCION NATURAL es muy Lenta, se acelera con un CATALIZADOR de Hierro (Fe3+), óxidos de Aluminio (Al2O3) y potasio (K2O) - En condiciones de alta presión (150-300 at) y altas temperaturas (400-500ºC) N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g) 2. FIJACION BIOLOGICA DEL NITROGENO - - FIJACION BIOLOGICA DEL NITROGENO: reducción de N2 a NH4+ por la encima NITROGENASA Es, después de la fotosíntesis, la Ruta Metabólica mas importante para el mantenimiento de la vida en la Biosfera Solo está presente en PROCARIOTAS y es muy similar en todos ellos Nitrogenasa constituida por 2 FERROSULFOPROTEINAS, muy sensible al O2 porque se activa con presencia O2 Nitrogenasa cataliza la reacción: ORGANISMOS FIJADORES DE NITROGENO A. FIJADORES DE VIDA LIBRE: Arqueobacterias, Anaerobios, Cianobacterias, Bacterias Fotosintéticas… B. FIJADORES EN SIMBIOSIS: Leguminosas, con no leguminosas (Frankia) y otras simbiosis SIMBIOSIS RHIZOBIUM-LEGUMINOSA - Rhizobium proporciona Nitrógeno asimilable a la planta La planta suministra compuestos de carbono El Rhizobium no puede generar un ambiente anaerobio en donde poder realizar la fijación de nitrógeno por si mismas. Para llevar a cabo el procesos, estas bacterias han de encontrarse con plantas de la familia de las FABACEAS e interactuar con estas, originando una serie de reacción en la planta que desencadenaran la formación de un ORGANO MIXTO NUEVO, el NODULO SIMBIOTICO, en el cual se proporciona un entorno controlado así como los nutrientes necesarios para el proceso de fijación. (No puede a ver ANOXIA pero al ser muy sensible el Rhizobium al O2 tiene que a ver el justo para que no se inactive pero pueda vivir la planta) PROCESO 1. Reconocimiento entre la Planta y el Microorganismo: intercambio de señales de naturaleza química entre la planta y el microorganismo 2. Infección por parte de la Bacteria , formación del CANAL DE INFECCION e INVASION de los tejidos recién formados 3. ACTIVACION del CICLO CELULAR en células del cortex e INICIACION del nuevo órgano de la planta 4. Diferenciación de la bacteria a forma especializada FIJACION DEL NITROGENO EN LOS NÓDULOS - Carbohidratos proceden de la fotosíntesis de la planta Las bacterias dependen totalmente de la planta para obtener energía necesaria para la fijación de nitrógeno Actividad HIDROGENASA revierte el proceso ---- Inserción de genes hidrogenasa La Nitrogenasa también puede reducir protones a Hidrogeno – Baja la eficiencia de la Fijación El Oxigeno inactiva la Nitrogenasa, por lo que la LEGHEMOGLOBINA facilita el transporta de O2 a la bacteria para evitar su inactivación. Por ello el nódulo se tiñe de ROSA FACTORES AFECTAN FIJACION BIOLOGICA DEL NITROGENO - - CAPACIDAD HIDROGENASA DE LA CEPA FACTORES FOTOSINTETICOS --- Fotosintesis = Fijacion de N2 Porque no hay carbohidratos, nitratos, etc NUTRICION MINERAL- FACTORES DEL SUELO ----Nitrogeno = Fijacion N2 Para que esta bacteria no penetre y consuma carbohidratos de la planta o Ph (acidez) o Salinidad o Temperatura o Humedad o Niveles de Oxigeno o Textura o Nutrientes minerales: Nitrato, Amonio, Ca, P ,K , micronutrientes o Fertilizantes Químicos PLAGUICIDAS 2) MICORRIZAS (Mycos-Hongos Rhizos-raices) Def: Simbiosis mutualista entre PLANTAS y HONGOS de gran importancia nutricional. - En general MUY ESPECÍFICAS. EXCEPCIONES: El hongo no crece sin la planta - La planta recibe del HONGO nutrientes minerales y agua y el Hongo obtiene de la PLANTA Hidratos de carbono, Vitaminas y un Nicho Ecológico. - Se han observado Micorrizas en más de 80% de las especies estudiadas, incluidas prácticamente todas las plantas de interés agrícola y forestal o Hay plantas MICORRIZABLES (carnívoras) y otras MICORRIZO-DEPENDIENTES (EJ: orquídeas) - Existen dos formas: 1. ECTOMICORRIZAS: Hifas del hongo no penetran en el interior de las células de la raíz. Típicas de Coníferas. Son muy especificos los hongos que se unen - Restringidas a muy pocas familias propias de ZONAS TEMPLADAS como pinos, hayas, robles y sauces. Suelen ser cortas y muy ramificadas, y las hifas del hongo solo se extienden por los espacios intercelulares (hasta la banda de Caspari), sin penetrar en el interior de las células. Forman una - - estructura características en el apoplasto, la RED DE HARTIG (zona intercambio entre hongo y la planta hospedante) El hongo secreta hormonas que fomentan la ramificación de la raíz: aumenta número de raíces que ocupan más terreno en el suelo y pueden obtener mas sustancias Las ectomicorrizas excretan: o ENZIMAS HIDROLÍTICAS que permiten utilizar formas orgánicas tanto de N como de P o ÁCIDOS ORGÁNICOS QUELANTES, que solubilizan formas inorgánicas y orgánicas de fósforo. El MANTO evita pérdidas de agua y entrada de patógenos. 2. ENDOMICORRIZAS: Hifas SÍ penetran en el interior de las células del Córtex, no en la endodermis. En mayor parte de Plantas Vasculares. Menos específicas, puede haber más de un hongo para la misma hifa. - Aparecen en el 90% de las plantas terrestres. En casi todas las familias de angiospermas y en algunas gimnospermas, como tejos, secuoyas. Menor especificidad que las ectomicorrizas. Son las más abundantes, se dan en TODOS LOS CLIMAS Y CONTINENTES, a excepción de la Antártida. Las hifas entran en células del córtex sin romper PLASMALEMA O TONOPLASTO. Nunca penetran ni en la endodermis ni en el meristemo apical. - Las más abundantes son las MICORRIZAS VESÍCULO-ARBUSCUARES (VA): Arbúsculos y - - Vesículas. Arbúsculos se llenan de P y allí se intercambia con las células de la planta. Protegen FRENTE ATAQUES DE PATÓGENOS DE LA RAÍZ. FACTORES AFECTAN A LAS MICORRIZAS - LUZ (- oscuridad) TEMPERATURA Q10=2 Multiplicamos por 2 cada aumento de 10ªc de temperatura FERTILIDAD DEL SUELO: N y P FACTORES QUE LIMITEN EL CRECIMIENTO PRESENCIA DE BACTERIAS EN EL SUELO: Rhizobium, Azotobacter…. PESTICIDAS: porque eliminas las esporas CONTENIDO HIDRICO El hongo no crece en cultivos propios, solo ASOCIADOS A RAICES De gran importancia en Viveros de plantas EXPLICA DIFERENICAS Y SEMEJANZAS ENTRE LA FIJCACION BIOLOGICA DEL N Y LAS MICORRIZAS SEMEJANZAS Micorrizas fijan N2 atmosférico en simbiosis como con la Rhizobium y otros microorganismos parecidos en la fijación biológica del nitrógeno. Estos llevan nitrogenasa para la fijación biológica del Nitrógeno. Ambos son una SIMBIOSIS MUTUALISTA DIFERENCIAS Las micorrizas es un simbiosis mutualista entre un Hongo y la Planta y la Fijación Biológica del nitrógeno se produce por una simbiosis mutualista de una Bacteria con la Planta En la fijación del Nitrógeno se necesita un nódulo, mientras que en la micorriza no, debido a que penetra dentro, las micorrizas no tienen un proceso claro pero mejoran la absorción del fosforo. 18. METABOLISMO SECUNDARIO - Metabolismo primario: procesos metabólicos comunes a todas las células vegetales sirven para formar azúcares simples, aminoácidos, nucleótidos, ácidos grasos y los polímeros derivados de ellos o Glucidos o Ácidos nucleicos o Proteínas o Lípidos - Metabolismo secundario: en algunas plantas se pueden desarrollar otras rutas que conducen a la formación de compuestos característicos de ciertos grupos taxonómicos, especifico de alguna planta. Los metabolitos secundarios derivan de compuestos primarios o Compuestos fenólicos: FLAVONOIDES o NO FLAVONOIDES o Terpenos o Isoprenoides (Acetil-CoA) o Alcaloides (de aminoácidos y ácidos nucleicos) - Algunos tienen importancia fisiológica: o Como los esteroles constituyentes de las biomembranas. o El polímero estructural LIGNINA. o Muchas FITOHORMONAS. - Otros están implicados en relaciones ecológicas: o Pigmentos que atraen a los insectos polinizadores. o Inhiben el crecimiento de otros organismos vegetales (alelopatias). o Protegen a la planta productora de infecciones (fitoalexinas). o Protegen frente a los depredadores (disuasorios alimentarios). 1. TERPENOS O ISOPRENOIDES - Los terpenos o isoprenoides constituyen el mayor grupo de compuestos secundarios presentes en el reino vegetal. - Derivan del ISOPRENO(C5) - Se sintetizan en el Citosol, en Plastos o en el RE a partir del Acetil-CoA y del piruvato por distintas rutas metabólicas. - Metabolitos claramente secundarios: ESENCIAS, RESINAS - Metabolitos considerados fisiológicamente primarios: o Fitohormonas GIBERELINAS y el ACIDO ABSCÍSICO o Fitol de loa clorofila o Carotenoides o Colesterol EJEMPLOS DE TERPENOS - MONOTERPENOS: constituyen ESENCIAS NATURALES, por lo que se usan en perfumería y cosmética. Ej: Limoneo, Mentol… - SESQUITERPENOS: ACIDO ABSCÍSICO (hormona vegetal para apertura y cierre estomas) - DITERPENOS: FITOL, Giberelinas, resinas - TRITERPENOS: ESTEROIRDES y ESTEROLES - TETRATERPENOS: CAROTENOIDES (Carotenos y Xantofilas) - POLITERPENOS: CAUCHO, Gutapercha (LATEX) 2. COMPUESTOS FENOLICOS FENOLES: compuestos formados por uno o varios grupos hidróxilo (-OH), libres o sustituidos, unidos a un anillo aromático. - La mayoría de compuestos son POLIFENOLES. - Existen además POLÍMEROS FENÓLICOS: LIGNINAS y los TANINOS. FUNCIONES DE COMPUESTOS FENOLICOS - Los flavonoides presenta una gran importancia en la salud humana debido a que pueden actuar como ANTIOXIDANTES: se oxidan fácilmente evitando que los compuestos oxidantes no oxiden las células y tejidos. Inactivan los radicales libres, que se producen como consecuencia del envejecimiento o factores ambientales adversos. - Son responsables de la ABSORCION DE RADIACION ULTRAVIOLETA perjudicial para los tejidos impidiendo que esta entre en las células - Desempeñan un papel importante en la protección de la planta frente a depredadores y estrés ambiental. - Actúan como SEÑALES QUIMICAS en la floración y la polinización de las plantas y en procesos de simbiosis vegetal - Los polifenoles contribuyen al sabor, aroma y color de alimentos y bebidas FLAVONOIDES TIPOS ANTOCIANINAS: compuestos responsables de la coploracion rojiza, azulada o purpurea de diversos organos vegetales como flroes y frutos. Absorbem la banda ultravioleta UV y tambien la zona visible por lo que se pueden utilizar sus maximos de absorbancia a distintas longitudes de onda para cuantifcarlos
