Procesos de transporte en las plantas
Movimiento de agua
y mineralesEl movimiento de losazucares: translocación Factores que influyen en lanutrición de las plantasIntercambio de agua y gases por los estomas.
Capítulo 37. Procesos de transporte en las plantas
Movimiento de agua y minerales
La pérdida de agua por parte de las plantas en forma de vapor se conoce como transpiración § y es una consecuencia de la apertura de los estomas §. Esta apertura es necesaria pues a través de los estomas ingresa el dióxido de carbono que se utiliza en la fotosíntesis §.
A medida que el dióxido de carbono, esencial para la fotosíntesis, penetra en las hojas por los estomas se pierde vapor de agua a través de éstos. Aunque esta pérdida de agua plantea problemas serios para las plantas, suministra la fuerza motriz mediante la que se absorbe agua por las raíces. Además provee un mecanismo que enfría las hojas. La temperatura de una hoja puede ser hasta 10 ó 15 º C inferior a la del aire circundante. Esto ocurre porque el agua, al evaporarse, lleva consigo calor
El agua entra en la planta desde el suelo por las raíces. El movimiento del agua hacia las células de la raíz sólo es posible cuando el potencial hídrico § en el suelo es mayor al potencial hídrico en las raíces.
Mediciones efectuadas en árboles de fresno muestran que un aumento en la transpiración es seguido por un aumento en la absorción de agua.
Los datos del gráfico anterior sugieren que la pérdida de agua genera fuerzas que permiten su absorción.
Los procesos que conducen a la entrada de agua a las células de la raíz son capaces por sí solos -y bajo ciertas condiciones- de generar una presión positiva que crea una columna de agua. Tal presión, conocida como presión de raíz es, sin embargo, sólo suficiente para que el agua ascienda un corto trecho en el tallo. El agua viaja a través del cuerpo vegetal en las células conductoras del xilema § (vasos § y traqueidas §).
De acuerdo con la teoría de cohesión-tensión §, el agua se mueve en las traqueidas y vasos bajo presión negativa (presión menor a la atmosférica, también denominada tensión). Dado que las molé-culas de agua se mantienen juntas (cohesión §), hay una columna continua de moléculas de agua que es arrastrada por tracción, desde la solución que se encuentra en el suelo al interior de la raíz, molécula por molécula, debido a la evaporación del agua en la parte superior.
Teoría de cohesión-tensión.
- Modelo simple que ilustra la teoría de cohesión-tensión. Un tubo poroso de arcilla, cerrado en ambos extremos, se llena con agua y se le inserta el extremo de un tubo de vidrio largo y estrecho, también lleno de agua. Este tubo de vidrio se sumerge por su extremo inferior en un recipiente que contiene mercurio. Cuando las moléculas de agua se evaporan por los poros del tubo de arcilla, son reemplazadas por agua que es "empujada" por tracción a lo largo del tubo de vidrio, formando una columna continua. A medida que el agua se evapora, el mercurio se eleva en el tubo.
- La transpiración por las hojas de las plantas da como resultado una pérdida de agua suficiente como para crear una presión negativa similar.
La difusión de los gases, incluyendo al vapor de agua, hacia el interior y exterior de la hoja es regulada por los estomas. Los estomas se abren y se cierran por la acción de las células oclusivas, debido a cambios en la turgencia §. La turgencia de estas células aumenta o disminuye por el movimiento del agua, que sigue al movimiento de iones potasio hacia adentro o hacia afuera de las células oclusivas §. Diversos factores concurren a regular la apertura y cierre de estomas, los cuales incluyen el estrés hídrico, la concentración de dióxido de carbono, la temperatura y la luz.
Mecanismo de movimiento estomático.
Un estoma está bordeado por dos células oclusivas que:
- abren el estoma cuando están turgentes y
- lo cierran cuando pierden turgencia. La clave de la apertura de los estomas reside en las microfibrillas de celulosa dispuestas alrededor de las células oclusivas.
- Cuando el agua entra a las células oclusivas, las células sólo pueden expandirse en dirección longitudinal.
- Como las dos células están unidas por los extremos, esta expansión longitudinal las obliga a arquearse y al estoma a abrirse.
Los elementos esenciales de origen mineral son incorporados desde el suelo al interior de las células de las raíces a través de la actividad de transportadores específicos, y son transportados al vástago -tras ser volcados al xilema- junto con la corriente de transpiración. Cumplen una variedad de funciones en las plantas, algunas de las cuales no son específicas, como, por ejemplo, los efectos que ejercen sobre el potencial osmótico §. Otras funciones son específicas, como la presencia de magnesio en la molécula de clorofila §. Algunos minerales son componentes esenciales de los sistemas enzimáticos.
| Elemento | Forma principal en la que se lo absorbe | Concentración aproximada en plantas
enteras sanas (% peso seco) |
Algunas funciones |
|---|---|---|---|
| Macronutrientes | |||
| Nitrógeno | NO3- (o NH4+) | 1-4% | Componente de aminoácidos, proteínas, nucleótidos, ácidos nucleicos, clorofila y coenzimas |
| Potasio | K+ | 0,5-6% | Involucrado en el mantenimiento del potencial hídrico y, por lo tanto, en la apertura y cierre de los estomas; importante en el mantenimiento del balance iónico; activador de muchas enzimas. Involucrado también en el movimiento de las plantas |
| Calcio | Ca2+ | 0,2-3,5% | Componente de las paredes celulares; cofactor enzimático; involucrado en la permeabilidad de la membrana celular y en el transporte de iones y hormonas. Importante como segundo mensajero |
| Fósforo | H2PO4- o HPO42- |
0,1-0,8% | Componente de los compuestos de fosfato que llevan energía (ATP y ADP), fosfolípidos, ácidos nucleicos y varias coenzimas esenciales |
| Magnesio | Mg2+ | 0,1-0,8% | Parte de la molécula de clorofila; activador de numerosas enzimas |
| Azufre | SO42- | 0,05-1% | Componente de algunos aminoácidos, proteínas y coenzima A |
| Micronutrientes | |||
| Hierro | Usualmente absorbido desde el suelo, acomplejados con
fitosideróforos (sustancias orgánicas secretadas por las
raíces); también como Fe2+ o Fe3+ |
25-300 partes por millón (ppm)* | Requerido para el desarrollo de los cloroplastos; componente de los citocromos |
| Cloruro | Cl- | 100-10.000 ppm | Involucrado en la ósmosis y el balance iónico; esencial en la fotosíntesis y en las reacciones en las cuales se produce oxígeno |
| Cobre | Cu2+ | 4-30 ppm | Activador o componente de ciertas enzimas |
| Manganeso | Mn2+ | 15-800 ppm | Activador de ciertas enzimas; requerido para la integridad de la membrana del cloroplasto y para la liberación de oxígeno en la fotosíntesis |
| Zinc | Zn2+ y también acomplejado con sustancias orgánicas secretadas por las raíces | 15-100 ppm | Activador o componente de muchas enzimas; importante en el mantenimiento de la integridad de las membranas; requerido en la síntesis de algunas hormonas vegetales |
| Boro | BO3- (borato) o B4O72- (tetraborato) |
5-75 ppm | Influye en la utilización de Ca2+, la síntesis de ácidos nucleicos y la integridad de la membrana |
| Molibdeno | MoO42- | 0,1-5,0 ppm | Requerido para el metabolismo del nitrógeno |
| Elementos esenciales para algunas plantas u organismos fijadores de nitrógeno | |||
| Cobalto | Co2+ | Vestigios | Requerido por los microorganismos fijadores de nitrógeno |
| Sodio | Na+ | Vestigios | Requerido por ciertas especies que viven en el desierto y en marismas saladas y por las plantas que utilizan la vía C4 para la fotosíntesis |
* Partes por millón (ppm) equivalen a unidades de un elemento, en peso, por millón de unidades de material de la planta secado en estufa; 1% equivale a 10.000 ppm.
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