1. Las funciones de nutrición

Transcripción

1 1. Las funciones de nutrición La nutrición es el proceso mediante el cual los seres vivos consiguen el aporte de energía necesario para mantener su alto grado de organización. Según los medios utilizados para obtener la materia y energía los organismos se clasifican en: TIPOS DE METABOLISMOS Fuente de energía Luz Reacciones Químicas Fuente de materia Inorgánica Orgánica FOTOAUTÓTROFOS (Plantas, algas y bacterias) QUIMIOAUTÓTROFOS (Algunas bacterias) FOTOHETERÓTROFOS (Algunas bacterias) QUIMIOHETERÓTROFOS (Animales, hongos, protozoos y bacterias) 1.1. La nutrición vegetal Los nutrientes inorgánicos: agua, CO2 y sales minerales, no necesitan un tratamiento especial para a absorción. El agua entra mediante ósmosis. Los gases por difusión. Las sales minerales por difusión y transporte activo, que requiere energía. Los vegetales no realizan procesos digestivos. Los organismos unicelulares, algas y musgos, con organización talofita, incorporan directamente del medio los nutrientes, por lo que deben vivir en ambientes húmedos. Las plantas superiores, con organización cormofita, necesitan sistemas de transporte y de sostén, con órganos especializados como: Raíz para la absorción. Tallo para sostén y transporte. Hojas para realizar la fotosíntesis. La nutrición vegetal consta de los siguientes procesos: Absorción de agua y sales en la raíz. Transporte de savia bruta hacia las hojas a través del xilema. Intercambio gaseoso y transporte en las hojas Fotosíntesis en las hojas. Transporte de savia elaborada a través del floema. 1

2 2. La absorción de agua y sales minerales La absorción es máxima en la zona de los pesos absorbentes de la raíz, donde las sales minerales pasan por transporte activo, que requiere gasto de energía y posteriormente el agua pasa por ósmosis. El conjunto de agua y sales minerales constituye la savia bruta. La savia bruta avanza por las células del parénquima cortical gracias a los plasmodesmos de comunicación que hay entre las células y llegando al cilindro medular, entrando en el xilema de los haces vasculares Otra vía de entrada, es a través de las paredes celulares y espacios intercelulares. En este caso, deben atravesar las células que forman la banda de Caspari, que poseen suberina, que impide su entrada y en donde se controla en paso de sales por transporte activo, el agua pasa por ósmosis. 3. El transporte de savia bruta La savia bruta asciende por el xilema, formado por las tráqueas. El ascenso se produce gracias a tres mecanismos: Presión radicular, gracias a la entrada de agua por ósmosis. Cohesión entre las moléculas y agua y su adhesión a las paredes de las tráqueas, que hace ascender el agua por capilaridad. Transpiración en las hojas, que produce un efecto de succión. 2

3 4. El intercambio gaseoso Las hojas son los órganos especializados en la fotosíntesis. Realizan un intercambio continuo de CO2, O2 y vapor de agua entre la planta y el exterior. Tiene lugar a través del ostiolo de los estomas, que se encuentran en el envés de las hojas, cuya apertura está controlada por las células oclusivas que lo rodean. Se abren por la presión de turgencia que se origina cuando las células se llenan de agua y se cierran cuando sale el agua. En su apertura y cierre intervienen factores como la luz, la concentración de K +, de CO2 y la temperatura. En los tallos jóvenes también encontramos estomas, mientras que en los de crecimiento secundario se encuentran las lenticelas. Las raíces también son capaces de captar los gases que se encuentran disueltos en el agua que les rodea. 5. La fotosíntesis La fotosíntesis es el empleo de la luz solar por las células vegetales para efectuar la biosíntesis de los componentes celulares y sustancias de reserva. Estos componentes celulares orgánicos se forman a partir de materia inorgánica, principalmente CO2, H2O y sales minerales. En la fotosíntesis el agua actúa como donador de electrones y se genera oxígeno, la célula utiliza la luz como fuente de energía y el CO2 como fuente de carbono. 3

4 Este proceso es fundamental para todos los seres vivos: Para las plantas verdes y otros organismos fotosintéticos la energía solar es una fuente de energía inmediata. Para los organismos heterótrofos es fuente de energía a través de las cadenas alimentarlas. Para los seres humanos es Importante ya que el 90% de la energía utilizada para sus necesidades, calor, electricidad, luz, potencia, etc provienen del carbón, del petróleo y del gas natural, que son combustibles fósiles de origen vegetal, originados por la fotosíntesis del pasado. La fotosíntesis comprende dos fases: LUMINOSA O FOTOQUIMICA: captación de luz y obtención de energía (ATP) y poder reductor (NADPH + H + ). OSCURA O BIOSINTÉTICA: Síntesis de materia orgánica con gasto de ATP y NADPH + H La fase luminosa La luz va a ser captada por pigmentos que se agrupan a proteínas formando los COMPLEJOS ANTENA. La energía lumínica se canaliza hasta una molécula de clorofila especial llamada clorofila del centro de reacción. Hay dos tipos de clorofila: Clorofila ai o P-700 que se encuentra en el fotosistema I (Tilacoides del estroma) Clorofila aii o P680 para el fotosistema II (Tilacoides de los grana). La fotosíntesis puede realizarse de dos formas: Acíclica: funcionan los fotosistemas I y II y se forma ATP y (NADPH + H + ) Cíclica cuando sólo funciona el fotosistema I. Sólo se forma ATP. 4

5 Forma acíclica. La luz proporciona energía a los dos electrones de la molécula de clorofila de los fotosistemas II y I llegando a salir de esta, quedando las moléculas oxidadas. Estos electrones van pasando por diferentes transportadores hasta llegar a la clorofila del fotosistema I y al NADP + que con 2H + del estroma se reduce a NADPH+ H +. Uno de los transportadores más importantes es la plastoquinona que al paso de los electrones es capaz de introducir 2H + al interior del tilacoide, consiguiendo una elevada concentración de H + que sólo pueden salir a través partículas F que tienen capacidad ATPasa. La fase acíclica la podemos resumir en tres grandes procesos: Fotolisis del H2O, en la zona interna de la membrana tilacoidal. Fotorreducción de NADP +, en la zona externa de la membrana del tilacoide. Fotofosforilación del ADP, en la zona externa de la membrana del tilacoide. Con este proceso se obtiene NADPH + H + y ATP en Igual proporción. Pero para la síntesis de materia orgánica se requiere más ATP que NADPH + H +, Cómo se consigue esto? 5

6 Forma cíclica. Sólo funciona el fotosistema I y únicamente se obtiene ATP. En esta los dos electrones del FSI son devueltos a la plastoquinona, para llegar de nuevo al FSI. En cada vuelta se produce flujo de H + que se usaran en la formación de ATP. El carácter cíclico o no del flujo de electrones está regulado por la concentración de NADP + en el estroma La fase oscura En esta fase se utiliza la energía (ATP) y poder reductor (NADPH + H + ) obtenida de la fase fotoquímica, para transformar unos compuestos inorgánicos en orgánicos. No se precisa la luz. Esta fase tiene lugar en el estroma de los cloroplastos. Biosíntesis de compuestos de carbono. Se producen a partir de la incorporación del CO2 a una ruta metabólica cíclica. El proceso se conoce como ciclo de Calvin-Benson. (Plantas C3). El CO2 se incorpora a una molécula de ribulosa(1,5bp) para dar una molécula inestable de 6 carbonos que se rompe en dos moléculas de un ácido de 3C. Esta etapa recibe el nombre de carboxilación. Esta primera reacción la realiza la enzima RuBisCO (Ribulosa Bisfosfato Carboxilasa Oxigenasa). Es una reacción muy lenta, por lo que este enzima es el más abundante en masa de la naturaleza y el 50% de las proteínas del cloroplasto. 6

7 El ácido de 3C se reduce a un glúcido de 3C. La energía se obtiene de 2 (NADPH + H + ) y de 2 ATP. Esta etapa se denomina reducción. El tercer conjunto de reacciones consiste en la regeneración de la ribulosa (1,5bP) con consumo de ATP. De los diferentes compuestos que intervienen en este ciclo, las plantas obtienen hexosas, aminoácidos, ácidos grasos y glicerina. El resto de elementos como S, N, P, etc. los obtienen a partir de las sales minerales. sería: El balance energético de la fase oscura para formar una molécula de glucosa Y el balance global de la fotosíntesis para una molécula de glucosa es: 5.3. Factores que influyen en el proceso fotosintético Concentración de CO2. Temperatura. Intensidad luminosa. Concentración de agua. Color de la luz. Concentración de O2. 7

8 6. El transporte de savia elaborada La savia elaborada, que circula por las células del floema, está constituida principalmente por azucares y aminoácidos fabricados durante la fotosíntesis. Estos vasos van desde las hojas a los lugares donde se consumen o almacenan. El floema son células vivas y son conductos son de dos direcciones: desde las hojas a la raíz y desde los órganos de reserva a donde se necesite. La hipótesis más aceptada es la del flujo por presión, que afirma que hay un gradiente de presión entre las zonas fotosistéticas, denominadas fuentes y otras donde se consumen sus productos, denominadas sumideros. Tanto desde las células fuente, como hacia las células sumidero la savia se transporta por transporte activo. Del xilema pasa agua al floema por ósmosis. Por el floema, la savia pasa de célula a célula por las placas cribosas por la diferencia de concentración. 7. La excreción en los vegetales En los procesos metabólicos de las células de cualquier ser vivo se producen algunos compuestos de desecho que deben ser eliminados, aunque en algunos casos son sustancias útiles a la planta. Los principales productos de excretados son: sustancias volátiles, resinas, látex, aceites esenciales, néctar y gases. Algunas sustancias se acumulan dentro de las hojas, así que con su caída se liberan de ellas. 8. La nutrición heterótrofa en los vegetales Algunas plantas deben completar o sustituir su nutrición autótrofa por la heterótrofa. Los tipos de plantas que realizan este proceso son las plantas carnívoras, las parásitas y semiparásitas. 8