Post on 30-Jan-2021
Nutrición Mineral
de las plantas
¿Qué es la nutrición de las plantas?
El termino nutrición hace referencia a los pasospor los cuales los organismos vivos asimilan losalimentos y los emplean para su crecimiento ydesarrollo
El estudio de la nutrición de plantas toma enconsideración las interrelaciones entre loselementos minerales del suelo o medio decrecimiento, los procesos relacionados con laabsorción de estos elementos, su asimilación y lafunción vital que desempeñan en las plantas
Por cada 100g de materia seca:
Niveles óptimos de los elementos en los tejidos de las plantas
Carbono45 %
Oxígeno45
Hidrógeno6
Nitrógeno1,5
Potasio1,0
Calcio0,5
Magnesio0,2
Fósforo0,2
Azufre0,1
ilicio0,1
Cloro100 ppm
Hierro100
Boro20
Manganeso50
Sodio10
Zinc20
Cobre6
Niquel0,1
Molibdeno0,1
Nutrición mineral de las plantas
Aproximadamente el 96% de la masa seca delos tejidos vegetales esta compuesto por C, Hy O .
Los otros 16 elementos sólo representancerca del 4% de esta masa seca
No obstante, frecuentemente las deficienciasde cualquiera de estos 16 elementos, reduce laproducción y limita el crecimiento de loscultivos
- Los demás elementos son tomados,principalmente del suelo, absorbidos por laraíz con el agua.
El contenido mineral de los tejidos vegetaleses variable, dependiendo del tipo de planta,las condiciones climáticas prevalecientesdurante el período de crecimiento, lacomposición química del medio y la edad deltejido, entre otros.
• Los primeros tres nutrientes están disponibles a partir del aire y el agua y forman la materia orgánica, sintetizada por la fotosíntesis
(O) Oxigeno (C) Carbono (H) Hidrogeno
Agua y aire
E. Esenciales: son nutrientes sin los cuales lasplantas no pueden vivir
E. Útiles o no esenciales: aún cuando la plantapuede vivir sin ellos, su presencia contribuyeal crecimiento, producción y/o resistencia acondiciones desfavorables del medio (clima,plagas) (=E. beneficiosos)
E. Tóxicos: su efecto es perjudicial a la planta.
Clasificación de los elementos minerales
Criterios de Esenciabilidad
La ausencia del elemento impide que la plantacomplete su ciclo de vida
La acción del elemento debe ser especifica, esdecir, no puede ser sustituido completamentepor ningún otro
El elemento debe estar involucradodirectamente en el metabolismo de la planta
Clasificación de los Elementos Minerales
MACRONUTRIENTES MICRONUTRIENTES
Nitrógeno (N) Hierro (Fe)
Fósforo (P) Cobre (Cu)
Potasio (K) Zinc (Zn)
Azufre (S) Cloro (Cl)
Calcio (Ca) Manganeso (Mn)
Magnesio (Mg) Boro (Bo)
Molibdeno (Mo)
*Silicio (Si)
*Níquel (Ni)
De acuerdo su contenido en la planta:
Clasificación de acuerdo a su función fisiológica y bioquímica
1.- Elementos que forman compuestos orgánicos (N,S)
2.- Elementos importantes en las reacciones dealmacenamiento de energía o para mantener laintegridad estructural (P, Si, B)
3.- Elementos presentes como iones libres o unidos aotras sustancias (K, Ca, Mg, Cl, Mn, Na). Participan enla osmorregulación y actividad enzimática(cofactores).
4.- Elementos involucrados en la transferencia deelectrones (Fe, Zn, Cu, Ni, Mo). Tambien: cofactoresde enzimas
Movilidad dentro de la planta
MOVILES INMOVILES
Nitrógeno
Potasio Azufre
Fósforo Boro
Magnesio Cobre
Cloro Hierro
Zinc Calcio
Molibdeno Manganeso
Sodio
Deficiencias Minerales
El elemento en la solución del suelo estádisponible para la planta, pero suconcentración es muy baja.
El elemento está presente bajo una formaquímica que no puede ser utilizada por laplanta, no hay disponibilidad.
Antagonismo: la presencia de un elementoen una determinada concentración puedeimpedir la absorción del otro. El Mg esantagónico con al Ca y K.
Nutrición mineral y crecimiento en las plantas
Además de luz, temperatura y agua las plantas requieren deelementos minerales, si estos son insuficientes se reduce elcrecimiento.
En General:
1. Para que el funcionamiento metabólico de la planta seaadecuado y su desarrollo óptimo es necesario que exista unequilibrio entre las sustancias nutritivas.
2. Un exceso o déficit de minerales origina plantas débiles,susceptibles al ataque de plagas y enfermedades, baja calidad delos frutos y malas cosechas.
3. Para los minerales esenciales se puede establecer una relacióncuantitativa entre su concentración y el crecimiento de la planta.
Se debe conocer la función de cada uno elemento en la planta y surelación con los demás elementos minerales
- Suministro del elemento mineral (creciente) +
METABOLISMO DE LOS
ELEMENTOS MINERALES
EN GENERAL, LOS MINERALES DEBEN SER:
ABSORBIDOS, REDUCIDOS (N,S) E
INCORPORADOS AL METABOLISMO DE LA
PLANTA
MACRONUTRIENTES
Nitrógeno (N)
Se absorbe como: Nitrógeno orgánico Nitrógeno inorgánico
✓ por fijación del nitrógeno atmosférico (N2)✓ absorción en forma iónica: como nitrógeno
amoniacal (NH4+) o como nitrato (NO3-) (predominantemente).
Es un elemento muy móvil en la planta
Reducción del Nitrógeno
Ocurre en el citosol, fuera de todo organelo
NO3-
NR NO2H2O
➢ Catalizada por la nitrato reductasa (NR)(flavoproteina que contiene molibdeno)
➢ Necesita del poder reductor del NADH productode la respiración
En células de hojas y raíces se reduce el nitrato a
amonio, en dos fases:
Reducción del Nitrógeno
NO2 NiR NH4+
2 H2O aas
Aminoácidos como la arginina y acido glutámico
➢ Ocurre en las hojas (cloroplastos) o en las raíces (proplastidios)
➢ Catalizada por la nitrito reductasa (NiR)➢ Poder reductor proviene de la ferredoxina
(hojas) o del NADH de la respiración (raices)
El nitrógeno, ya sea absorbido del suelo o fijado del aire,
se incorpora a la planta en forma de aminoácidos,
primeramente en hojas vedes. A medida que aumenta el
suministro de nitrógeno, las proteínas sintetizadas se
transforman en crecimiento de las hojas, aumentando la
superficie fotosintética.
Nitrógeno (N)
FUNCIONES
Componente estructural de aminoácidos: (proteínas y enzimas); purinas y pirimidinas ( bases nitrogenadas del los de ácidos nucleicos ARN y ADN). Por lo tanto influye en un gran número de procesos metabólicos.
En forma de la proteína prolina está involucrado en la regulación osmótica
Nitrógeno (N)
FUNCIONES
Componente estructural de la molécula de clorofila
Constituyente estructural de las paredes y membranas celulares (proteínas)
Componente molecular de hormonas (auxinas, citocininas)
SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA
En general:
Las plantas que crecen a bajos niveles de nitrógenoson de color verde claro y muestra clorosis,principalmente en hojas viejas. Las hojas jóvenespermanecen verdes por períodos más largo, ya quereciben nitrógeno soluble de las hojas mas viejas.
Algunas plantas como el tomate y el maíz, exhiben unacoloración purpúrea en los tallos, pecíolos y caraabaxial de las hojas, debido a la acumulación deantocianinas.
La relación vástago/raíz es baja, ya que predomina elcrecimiento radicular sobre el foliar. El crecimiento demuchas plantas deficientes en nitrógeno es raquítico.
SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA
Baja tasa de crecimiento. Reducción del área foliar
Clorosis generalizada
La senescencia y dehiscencia de las hojas se acelera. Necrosis posterior
Fósforo (P)
Las plantas absorben el fósforo del sueloprincipalmente como H2PO4– y HPO42-
El ión H2PO4– se absorbe más rápidamenteque el HPO42- (Suelos de pH menor a nueve)
En plantas jóvenes, abunda más en los tejidosmeristematicos
Se trasloca rápidamente desde los tejidosadultos a los jóvenes y a medida que la plantamadura la mayoría del elemento se moviliza asemillas y/o frutos
Funciones Generales
El fósforo, luego del nitrógeno, es el elemento más limitanteen los suelos. Se encuentra en la planta como uncomponente de carbohidratos activados (por ejemplo laglucosa -6- fosfato, fructosa -6- fosfato, etc); En los Acidosnucleicos, fosfolípidos, y fosfoproteinas.
El papel central del fósforo es en la transferencia deenergía por fosforilación :
- En la transferencia de energía, juegan un papelimportante los nucleótidos altamente reactivos: ATP(adenosina trifosfato), ADP (adenosina difosfato), GTP(guanosina trifosfato), GDP (guanosina difosfato), UTP(uridina trifosfato), UDP (uridina difosfato), CTP (citosinatrifosfato) y CDP (citosina difosfato).
-- Los carbohidratos antes de ser metabolizados sonfosforilados.
Fosforo (P)
Funciones específicas
- Componente estructural de las membranas celulares como fosfolípido.
Conformación estructural del ADN y ARN
La energía liberada en los procesos catabólicos setransforma en compuestos energéticos a ser utilizadosen los procesos anabólicos utilizando ATP u otroscompuestos energéticos.
Requerido en todos los procesos de fosforilación parala activación de todas las rutas bioquímicas.
Efector de enzimas, como la fosfofrutoquinasa en elmetabolismo de los carbohidratos.
Distribuidor del carbono fijado en la fotosíntesis (enforma de triosa fosfato).
Síntomas de deficiencia:
En cereales se caracteriza por un retardo en el crecimiento, lasraíces se desarrollan poco y se produce enanismo en hojas y tallos.Es frecuente la acumulación de antocianina en la base de lashojas.
En maíz: Hojas de Coloración verde intenso, con poco brillo y posterior acumulación de pigmentos
El fosfato se redistribuye fácilmente en muchas plantas y semueve de las hojas viejas hacia las jóvenes en las que se almacena;se acumula también en flores en proceso de desarrollo y ensemillas. Como resultado de esto, las deficiencias de fósforo seobservan primero en hojas maduras.
SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA ESPECIFICOS
Atraso de la floración
Reducción de crecimiento en frutos y semillas
Potasio (K)
El potasio (K) es absorbido por las plantas engrandes cantidades, más que cualquier otroelemento a excepción del Nitrógeno
Se encuentra en la solución del suelo comocatión monovalente (K+) . Es muy soluble.
Es uno de los tres elementos (N,P,K) cuyas
deficiencias en los suelos mas limitan el rendimiento
de los cultivos.
FUNCIONES Generales
Sus funciones se centran en cuatro roles
bioquímicos y fisiológicos a saber: activación
enzimática, procesos de transporte a través de
membranas, neutralización aniónica y potencial
osmótico.
El ión K parece estar implicado en varias
funciones fisiológicas como son: transporte en el
floema, turgencia de las células guardianes de los
estomas, movimientos foliares y crecimiento
celular.
Potasio (K)
FUNCIONES ESPECÍFICAS
Mantenimiento del balance hídrico de laplanta (turgor y mantenimiento delpotencial osmótico). De acuerdo a suconcentración se regulan mecanismos deabsorción de agua (osmolito).
FUNCIONES ESPECIFICAS
Fotosíntesis: indirectamente al regular la aperturaestomática y promoviendo la síntesis de Rubisco;directamente activando el sistema de citocromos
Estabilizador del pH celular (equilibrando cargasnegativas de iones como Cl y de ácidos orgánicos)
El potasio actúa como un cofactor o activador demuchas enzimas del metabolismo de carbohidratos yproteinas. Una de las más importantes la piruvato-quinasa, enzima principal de la glucólisis yrespiración.
Interviene en el trasporte activo de iones (activadorde las ATPasa) y de fotoasimilados (como contraión).
Los iones potasio son también importantes en la fijación delRNAm a los ribosomas (traducción del ADN)
Así como el nitrógeno y el fósforo, el potasio se traslada delos órganos maduros hacia los jóvenes; de tal forma que ladeficiencia de este elemento se observa primero como unamarillamiento ligero en hojas viejas. En las dicotiledóneaslas hojas se tornan cloróticas, pero a medida que progresala deficiencia aparecen manchas necróticas de color oscuro.
La deficiencia de potasio se conoce comúnmente comoquemadura. En los cereales, las células de los ápices ybordes foliares mueren primero, propagándose la necrosishacia la parte más joven de la base foliar. Ejemplo, el maízdeficiente de potasio presenta tallos débiles y las raíces sehacen susceptibles a infecciones por patógenos que causansu pudrición.
DEFICIENCIA
SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA
Amarillamiento y necrosis de los márgenesfoliares, que comienza en las hojas más bajas.
Disminución de turgencia. Plantas muysusceptibles a marchitamiento por estréshídrico
Mayor susceptibilidad al ataque de patógenosa la raíz, tallos propensos a daños por vientos,lluvia, etc.
Azufre (S)
Las plantas toman el azufre,principalmente, como sulfato (SO4-2)mediante la absorción radical, aunque eldióxido de azufre atmosférico (SO2-)puede ser absorbido por las hojas enpequeñas cantidades.
Reducción del Azufre
La reacción tiene lugar en tres etapas:a) Reducción de sulfatos a sulfito
SO42- + 3 ATP + NADPH + H+ SO32- + 3 ADP + 3 Pi + NADP+
b) Reducción de sulfitos a sulfuro de hidrogeno
SO32- + 3 NADPH + 3 H+ H2 S + 3 NADP+
c) Incorporaación del sulfuro de hidrogeno a la síntesis de cisteina (aa).
H2S + Acetilcisteína Cisteina SulfoProteinas
Azufre (S)
FUNCIONES
Componentes estructurales de las membranas celulares (proteinas)
Síntesis de aminoácidos (cisteina, metionina) y proteínas
Componente estructural de la tiamina y biotina (coenzimas o vitaminas)
Parte estructural del Acetil CoA (respiración)
Azufre (S)
FUNCIONES
Precursor de giberelinas Componente estructural de la ferredoxina
(fotosíntesis) Mantenimiento de la estructura terciaria de las
proteínas Grupo activo de algunas enzimas (hexoquinasas y
deshidrogenasas) Componente molecular de tiocianatos e isotiocianatos
(repollo) y la alicina, la sustancia olorosa del ajo y el factor causante de lacrimeo en la cebolla.
DEFICIENCIA
Debido a que los suelos tienen suficientes cantidades
de sulfatos, las deficiencias de S en la naturaleza son
raras. Cuando el azufre de la atmófera reacciona con
agua de lluvia puede ser tóxico (lluvia ácida,
absorbida por los estomas).
En el té: deficiencias de azufre: Las plantas
presentaban hojas jóvenes cloróticas, finalmente se
ponían amarillas, los bordes y los ápices foliares se
volvían necróticos y se enrollaban. Se producía una
muerte del ápice, seguida por una rapida defoliación.
SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA
✓ Reducción del área foliar
✓ Enrollamientos marginales foliares, necrosis y defoliación
✓ Clorosis generalizada en hojas nuevas
✓ Acumulación de pigmentos
✓ Acortamiento de entrenudos
Calcio (Ca)
Es absorbido como catión divalente Calcio (Ca+2).
Es un elemento inmóvil dentro de la planta
Generalmente formando parte de compuestos insolubles
Calcio (Ca)
FUNCIONES
El calcio es acumulado por las plantas, especialmenteen las hojas donde se deposita irreversiblemente. Esun elemento esencial para el crecimiento demeristemas y el funcionamiento apropiado de losápices radicales.
Tiene la función de impedir daños a la membranacelular, evitando el escape de sustanciasintracelulares.
Actúa como un regulador de la división y extensióncelular, a través de la activación de una proteínamodulada por calcio (calmodulina).
FUNCIONES
- Componente de la lámina media de la paredcelular (pectato de calcio).
Activador enzimático: ATP asa y α-amilasa
Confiere Capacidad de intercambio catiónico(CIC) a la pared celular.
El ión calcio libre, se reconoce actualmentecomo un regulador intracelular importante denumerosos procesos bioquímicos y fisiológicos.Está Involucrado en los procesos detransducción como segundo mensajero
SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA
Reducción inmediata de la tasa de crecimiento, pormuerte de ápices, yemas terminales y regionesmeristemáticas.
Crecimiento deforme de láminas foliares
Se afecta el crecimiento radical. Reducción de raícessecundarias
Inhibe la germinación del polen y el crecimiento deltubo polínico.
Síntomas específicos para tomate, maní, cereales ytubérculos y raíces.
SINTOMAS DE DEFICIENCIA DE CALCIO
Magnesio (Mg)
El magnesio es absorbido como catión (Mg2+) y estraslocado rápidamente desde a los tejidos viejos alos nuevos: los síntomas de deficiencia se observanprimero en hojas viejas.
La propiedad más importante del Mg es su solubilidad.Su abundancia sugiere una multiplicidad de funciones,principalmente como activador de reacciones
enzimáticas (fosfatasas, kinasas, ATPasas,
carboxilasas, etc).
Magnesio (Mg)
FUNCIONES
El magnesio tiene un papel estructural como
componente de la molécula de clorofila, es
requerido para mantener la integridad de los
ribosomas y sin duda contribuye en mantener
la estabilidad estructural de los ácidos
nucleicos y membranas.
Magnesio (Mg)
FUNCIONES
Su deficiencia inhibe las reacciones defotofosforilación y también lasreacciones de fosforilación quepermiten la regeneración de la Rubisco(Fotosíntesis).
Compuesto de reserva en semillas
SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA
Clorosis intervenal en las hojas más bajas, seguida de coloraciones púrpura y posterior formación de manchas necróticas
SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA
MICRONUTRIENTES
Hierro (Fe)
Se absorbe por las raíces en forma deión ferroso (Fe 2+), férrico (Fe 3+) y enforma de quelatos, siendo la primera laforma más común.
Relativamente inmóvil por el floema. Lasintomatología de deficiencia seobserva primero en hojas jóvenes.
Hierro (Fe)
FUNCIONES
Implicado en los procesos de oxidoreducción (transporte de electrones).Reducción del oxígeno hasta agua enrespiración
Parte estructural de la molécula deferredoxina
Hierro (Fe)
FUNCIONES
Activador enzimático: cofactor de sistemascomo citocromo oxidasa (transporte deelectrones en respiración) enzimasinvolucradas en le síntesis de clorofila,nitrogenasa
Asimilación del nitrógeno (nitritos a amonio)
Requerido para la síntesis de proteínas
SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA
Clorosis intervenal en hojas más nuevas, en condiciones extremas se tornan casi blancas
SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA
Boro (Bo)FUNCIONES
Es uno de los elementos mas inmóviles.
Los requerimientos de boro se han deducido a partir de
los efectos observados cuando se elimina el elemento:
Se detiene (cesa) el crecimiento de los meristemas y del
tubo polínico.
- El boro estaría implicado junto al calcio en el
metabolismo de la pared celular.
- Esencial para la síntesis de sacarosa (es precursor de
la enzima que cataliza la reacción)
Boro (Bo)FUNCIONES
- En estudios realizados con meristemas de ápicesradicales, se ha encontrado que en ausencia de boro lasíntesis de ADN y de la división celular cesan, sinafectar el alargamiento celular, produciendohinchamiento del ápice de la raíz.
Necesario par la formación del capullo floral,producción y viabilidad del grano de polen
Participa en el metabolismo de fenoles, impidiendodaños a las membranas celulares.
SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA
. La deficiencia de boro causa daños serios y muerte de los
meristemas apicales. Son muy comunes en plantaciones de
árboles de todo el mundo.
Las plantas deficientes en boro contienen más azúcares y
pentosanos,
Presentan tasas más bajas de absorción de agua y transpiración
que las plantas normales. Hojas quebradizas.
Los síntomas varían ampliamente entre especies de plantas y
reciben con frecuencia nombres descriptivos como "tallos
rotos" (cracked stem) del celery, "corteza interna" (internal
cork) o "mancha de sequía" (drought spot), de las manzanas.
Cobre (Cu)FUNCIONES
Activador enzimático, implicado en procesos de oxido-reducción
Forma precursores de la lignina
Componente estructural de la plastocianina (proteína cloroplasmática)
Conformación estructural de la citocromo oxidasa (trasferencia de electrones hasta el oxigeno en respiración)
Componente de la fenolasa (oxidación de fenoles). Evita daños celulares
MANGANESO (Mn)
FUNCIONES
El Mn activa numerosas enzimas que catalizan las
reacciones de descarboxilación y oxidorreducción
durante el Ciclo de Krebs (respiración)
Influye en la organización de membranas (tilacoide,
núcleo y mitocondria)
Requerido para la reacción de Hill (conjuntamente
con el Cl-), fase inicial de la fotosíntesis.
CLORO (Cl)
Fotolisis del Agua (Reacción de Hill): participa activamente enla fotolisis del agua, la cual no se lleva a cabo si no estápresente el elemento
Estabilidad del cloroplasto: es imprescindible para laestabilidad del cloroplasto, probablemente como protector dela oxidación de los componentes lipoproteicos de lasmembranas tilacoidales.
Estimula la acción de las ATPasas ubicadas en el tonoplasto. Adiferencias de las del plasmalema, estas bombaselectrogénicas, no son activadas cationes monovalentes comoK+ pero si son activadas por el Cloro. Estas bombas participanen la absorción o transporte de iones.
CLORO (Cl)
Regulación de movimientos estomáticos: los
movimientos de apertura y cierre estomático son
regulados por flujos de K+, y son compensados por
aniones como malato y Cl -.
División y elongación celular: aparentemente se
encuentra involucrado en los procesos de división y
alargamiento celular, así como también en el
metabolismo del nitrógeno, no obstante, estas
funciones no están completamente claras.
MOLIBDENO (Mo)
Implicado en el metabolismo del nitrógeno
(nitrato reductasa, nitrogenasa)
Implicado en la formación de ABA, al ser
parte estructural de la enzima que lo genera.
Participa en reacciones tipo redox como
constituyente de sistemas enzimáticos
ZINC (Zn)
Síntesis de auxinas (AIA): las plantas deficientes en zincpresentan bajos niveles de AIA, lo cual se atribuye al hecho deque el elemento está involucrado en la síntesis del triptófano,un aminoácido precursor de la auxina
Componente estructural enzimático: Anhidrasa carbónica yalcohol deshidrogenasa. La primera es la enzima quemantiene estable el pH celular gracias a su acción buffer,impidiendo que las proteínas se desnaturalicen. La alcoholdeshidrogenasa participa en la reducción del acetaldehído aalcohol (respiración anaeróbica)
ZINC (Zn) Síntesis de auxinas (AIA): las plantas deficientes en zinc
presentan bajos niveles de AIA, lo cual se atribuye al hecho deque el elemento está involucrado en la síntesis del triptófano,un aminoácido precursor de la auxina
Activador de muchas enzimas. Entre ellas: anhidrasa carbónica(AC) que acelera la hidratación reversible del CO2 abicarbonato, en la fotosíntesis y tiene acción buffer,manteniendo estable el pH celular lo que impide que sedesnaturalicen las proteínas, - alcohol deshidrogenasa quecataliza el paso de acetaldehído a etanol, - inhibe parcialmentela actividad de la ARNasa, la cual hidroliza el ARN, si haydeficiencia en Zn disminuye el contenido de ARN y por tantode proteínas.
Participa en la estabilidad del ribosoma.
NIQUEL (Ni)
Componente de la enzima Ureasa que cataliza
la hidrólisis de la urea
Importante en la movilización del Nitrógeno
durante la germinación y crecimiento
temprano de la plántula.
Metabolismo de las bases púricas (se produce
urea)
SILICIO (Si)
Confiere rigidez a las paredes celulares y
células especializadas
Incrementa la resistencia al acamamiento e
infecciones fungosas
Reduce los efectos tóxicos de ciertos metales
pesados
Sodio (Na)
Fijación del carbono en plantas C4 y CAM
(regulación de la PEP)
Favorece la expansión celular
Puede sustituir parcialmente al potasio como
soluto osmóticamente activo