1.1. Los seres vivos como sistemasLos seres vivos como sistemas

2.2. Intercambio de materia y energía: Intercambio de materia y energía: nutriciónnutrición

3.3. Incorporación de nutrientesIncorporación de nutrientes

4.4. La raíz en la nutrición vegetalLa raíz en la nutrición vegetal

5.5. Transporte de savia brutaTransporte de savia bruta

6.6. Intercambio de gasesIntercambio de gases

7.7. Captación de la luzCaptación de la luz

8.8. Factores fotosintéticosFactores fotosintéticos

9.9. Transporte de savia elaboradaTransporte de savia elaborada

10.10. Fijación del CarbonoFijación del Carbono

11.11. FotorrespiraciónFotorrespiración

12.12. Destino de la materia orgánicaDestino de la materia orgánica

Nutrición Vegetal

1: Los seres vivos como sistemas

• Sistema: Conjunto de elementos cuya interacción mutua les confiere una entidad propia:

• Formado por un conjunto de elementos• Con interacciones entre ellos• Con una entidad propia derivada de esas interacciones• Con propiedades emergentes: “el todo es más que la suma de las partes”• Suelen tener una organización

jerárquica: sistemas y subsistemas Niveles de organización

• Pueden ser • sistemas abiertos: intercambian materia y energía con su entorno • sistemas cerrados: sólo energía • sistemas aislados (no intercambia nada, pero sólo son modelos teóricos)

1: Los seres vivos como sistemas

• Un ser vivo es un sistema que intercambia materia y energía con el medio:

2. Intercambio de materia y energía• Nutrición: Conjunto de procesos mediante los cuales un organismo intercambia materia y energía con su medio

2. Intercambio de materia y energía

Micorrizas, simbiosis mutualista

Monotropa “Pipa de Indio” carece por completo de clorofila y no pueden realizar la fotosintesis

Cianobacterias

La oxidación del fierro la realiza la bacteria quimioautótrofa Thiobacillus ferrooxidans. La reducción del fierro férrico la realizan las bacterias aerobias y anaerobias facultativas como Bacillus, Clostridium y Pseudomonas.

Planta carnívoraSymbionte

sParasite

mutualistas

3. Incorporación de nutrientes en vegetales• En los talófitos no hay tejidos ni órganos especializados• En los cormófitos hay una organización en raiz, tallo y hojas

• Recordar que el sistema vascular de los cormófitos está formado por xilema y floema

3. Incorporación de nutrientes en vegetales• La raíz absorbe agua y sales minerales a través de los pelos radicales• Puede haber varios millones de pelos radicales en cada planta

• El agua entra en la raíz por ósmosis (el interior de la raíz es hipertónico)• Las sales minerales entran por transporte activo

4. El papel de la raíz en la nutrición• La raíz está formada por tres capas concéntricas:

• Hay dos vías de entrada:• Vía A o simplástica: a través del citoplasma de las células• Vía B o apoplástica: sólo a través de las paredes celulares (esta vía queda interrumpida en la endodermis)

• La raíz está formada por tres capas concéntricas:

• Epidermis• Paránquima cortical• Cilindro vascular, con el xilema y el floema

• La capa interna del parénquima se llama endodermis y tiene una capa de pared engrosada llamada banda de caspary

5. Transporte de la savia bruta

• Al agua y las sales (savia bruta) ascienden por el xilema, con vasos de 20-70 micras

• Los fenómenos de capilaridad se deben a los puentes de hidrógeno en las moléculas de agua

Tensión – adhesión – cohesión

• Presión radicular por entrada osmótica de agua• Tensión por pérdida de agua en las hojas (transpiración)• Adhesión-cohesión de las moléculas de agua a lo largo de los vasos leñosos (capilaridad)

6. Intercambio de gases

• Las plantas deben intercambiar O2 y

CO2

• Hay tres vías de entrada: estomas, pelos radicales y lenticelas• Los estomas están formados por dos células oclusivas y un ostiolo interior

7. Captación de la luz

Estructura de una hoja

Importancia de la fotosíntesis• Transforma materia inorgánica en orgánica• Transforma energía luminosa en energía química• Libera oxígeno molecular

7. Captación de la luz

Su intensidad y eficacia varían en función de factores como la concentración de CO2, la de oxígeno, la intensidad luminosa, el fotoperíodo, la humedad y la temperatura

8. Factores ambientales y fotosíntesis

• La savia elaborada es una disolución de agua con azúcares, aminoácidos y otras sustancias nitrogenadas• Es transportada en el floema, con células alargadas y perforadas por placas cribosas• El desplazamiento por la planta se explica con la Hipótesis del flujo por presión

9. Transporte de productos de la fotosíntesis

CaracterísticasVías

DIFERENCIAS ANATÓMICA

DIFERENCIAS FISIOLÓGICAS

CICLO DE CALVINY ENZIMA

CARBOXILANTEFOTORRESPIRACIÓN

CONDICIONES PARA FIJACIÓN DE CARBONO

EJEMPLOS

C3Cloroplastos en tej. Mesófilo en empalizada.

Estomas abiertos durante el día y cerrados en la noche.

RuBP =Ribulosa bifosfato =azúcar 5 C Participa enzima Rubisco (carboxilasa de ribulosa bifosfato) y forma PGAL (3C)

Cuando O2 y CO2.

*Consume O2 y libera

CO2, no se produce

ATP.Elevada fotorrespiración reduce la eficiencia fotosintética.(Experimentos con tomate en invernadero con [CO2], se bloquea

fotorespiración, Crecimiento)

Ventajoso: si hay gran cantidad de agua los estomas permanecen abiertos y permiten entrada de [CO2],

templados (T).Desventajoso: cantidades de luz baja y condiciones cálidas y secas, estomas se cierran para reducir pérdida de H2O

≈ 85% Plantas, Remolacha, girasol, soya, cebada, trigo, centeno, girasol, Leguminosas (fríjol), tomate, papa, alfalfa, pastos primavera-otoño

C4 Vía Hatch-Slack

Las células del tej. Mesófilo en empalizada y las del haz de la hoja contienen cloroplastos (vaina del haz).Estomas pequeños pierden menos H2O y fabrican

+ glucosa

El ciclo C4 ocurre en las células del mesófiloEl ciclo C3 se efectúa en las células de la vaina del hazCaptura + eficiente de CO2

PEP= fosfoenolpiruvato= azúcar de 3C Participa enzima carboxilasa de PEP y forma oxalacetato (4 C) malato (4 C), éste es transportado Menor fotorrespiración,

solo en la vaina del haz

Ventajoso cuando hay grandes cantidades de luz, calido (T ) y poco agua (secos).Condiciones cálidas y secas, estomas se cierran para reducir pérdida de H2O,

pero el nivel de CO2

no tanto en su interior porque se fija el doble de Carbono en dos tipos de células fotosintéticas

Plantas adaptadas al calor, en desiertos y a mediados de verano en climas templados. Cuando la energía luminosa es abundante pero el agua escasa. Caña de azúcar (glucosa+fructosa =sacarosa); sorgo, Maíz, pastos de verano y otras gramíneas

a las cels de la vaina del haz, donde se descarboxila, liberando CO2, [CO2]

permite fijación regular en ciclo C3: Interviene Rubisco

10. FIJACIÓN DEL CARBONO

10. FIJACIÓN DEL CARBONO

CaracterísticasVías

DIFERENCIAS ANATÓMICA

DIFERENCIAS FISIOLÓGICAS

CICLO DE CALVINY ENZIMA

CARBOXILANTE

FOTORRESPIRACIÓN

CONDICIONES PARA FIJACIÓN DE CARBONO EJEMPLOS

CAMMetabolismo ácido de las crasuláceas

Todo ocurre en las mismas células tej. Mesófilo (no está en empalizada), donde hay grandes vacuolasPlantas suculentas tejidos jugosos que almacenan agua y capas superficiales gruesas que limitan la perdida de H2O

Estomas cerrados durante el día y abiertos en la noche, para fijar el CO2;

para reducir pérdida de H2O

por transpiración.Ocurre dentro de las células del mesófilo.

Realizan ciclo C3 durante el día cuando sus estomas están cerrados, Interviene Rubisco

Casi no hay fotorrespiración es detectable al caer la noche

Ventajoso: Condiciones áridas-semiáridas. Condiciones secas, ambientes xéricos, desiertos

Plantas xéricas Cactáceas; Agaves, Euforbiaceas, Crasulálceas (Echeveria), orquideas, piña; lirios

y fijan el CO2

mediante ciclo C4 durante la noche, cuando sus estomas están abiertos, interviene carboxilasa de PEP

NOTA: Las plantas adaptadas a ambientes cálidos a secos: desarrollaron adaptaciones que les permiten fijar inicialmente CO2 por las vías C4 y CAM, ocurren en el estroma; ambas preceden al ciclo de Calvin-Benson (ciclo C3), no lo sustituyen.

11. FOTORRESPIRACIÓN1. La fotorrespiración, ocurre cuando la concentración de:

CO2 es baja y la de O2 alta en los cloroplastos.

2. Pero a diferencia de la respiración, que es un proceso en el que se produce energía, la fotorrespiración no produce energía sino que la consume.Se consume O2 y libera CO2, no se produce ATP.

3. La fotorrespiración se incrementa conforme aumenta la temperatura ambiente, lo cual sucede especialmente en días claros y soleados. A mayor temperatura, más tasa de fotorrespiración, llegando a igualar en ocasiones la tasa de fotosíntesis.

4. La causa de este proceso de fotorrespiración es la acción de una enzima que poseen las plantas. Esta enzima, denominada rubisco (ribulosa-1-5-bifosfato carboxilasa/oxigenasa) se comporta como fijadora de carbono en la fotosíntesis, pero a determinada temperatura empieza a comportarse como oxigenasa, es decir, capturadora de oxígeno.

5. En la fotorrespiración, el bifosfato de ribulosa (RuBP,) reacciona con el oxígeno, no con el dióxido de carbono

12. Destino de la materia orgánica