UNIDAD 6. LA NUTRICIÓN EN LAS PLANTAS CONTENIDOS (ESTÁNDARES DE APRENDIZAJE): Biología y Geología 1º Bachillerato - Conoce las diferentes etapas de la nutrición de las cormofitas y los órganos implicados en cada una. - Comprende y describe los mecanismos de entrada del agua y de las sales minerales por las raíces. - Conoce la estructura del xilema y del floema. - Describe los procesos fisiológicos que hacen posible la circulación de la savia bruta por el xilema y de la savia elaborada por el floema. - Diferencia la composición de la savia bruta y elaborada. CUADERNO: Todos los contenidos y actividades de esta unidad que había que desarrollar aparecen en las fichas siguientes. 1
0. Introducción UNIDAD 06: LA NUTRICIÓN EN LAS PLANTAS - Recordar las características y tipos de plantas (vegetales). - Conocer las sustancias necesarias para la nutrición y su lugar de entrada. 1. La nutrición en las briófitas - Conocer las características de la nutrición en las briófitas. 2. La nutrición en las cormófitas Biología y Geología 1º Bachillerato - Conocer las etapas en que se puede dividir el proceso de nutrición en las cormófitas (epígrafes 2.1. al 2.7.) 2.1. Entrada del agua y de las sales minerales - Conocer las estructuras de la raíz por las que penetran el agua y las sales minerales, y comprender el proceso físico que utilizan. - Tener una noción general de la morfología interna de la raíz para comprender mejor los procesos que ocurren en ella. - Conocer las vías que pueden seguir el agua y las sales minerales dentro de la raíz, y comprender el papel de la banda de Caspary 2.2. Ascenso de la savia bruta - Sabiendo que la savia bruta asciende, en contra de la gravedad, hacia las hojas a través de un sistema conductor denominado xilema (vasos leñosos huecos formados por células muertas); comprender los fenómenos físicos que actúan en el mecanismo de transpiración tensión cohesión. 2.3. Incorporación de moléculas gaseosas (intercambio de gases) - Conocer la morfología interna de las hojas para comprender mejor los procesos de captación de moléculas gaseosas y de luz. - Conocer las moléculas gaseosas que se intercambian y los procesos en los que se necesitan, consumen o producen. - Recordar la estructura del estoma y comprender su mecanismo de apertura y cierre y la influencia de diversos factores. 2.4. Fotosíntesis - Conocer las fases de este proceso y recordar el orgánulo en el que se producen. - Recordar su importancia para la vida. 2.5. Reparto de los nutrientes sintetizados - Recordar la composición de la savia elaborada y los lugares a los que debe transportarse. Conocer la estructura de los vasos que transportan la savia elaborada. - Comprender el mecanismo de circulación de la savia elaborada desde las zonas de producción o fuentes hasta las zonas de utilización o sumideros. 2.6. Metabolismo celular - Recordar este concepto y para qué sirve. 2.7. Eliminación de los productos de excreción - Conocer las características generales de estas sustancias y comprender sus mecanismos de excreción. 3. Nutrición heterótrofa en las plantas - Conocer cuando se da este tipo de nutrición, los tipos de plantas que la realizan y sus características. 0
UNIDAD 06: LA NUTRICIÓN EN LAS PLANTAS Biología y Geología 1º Bachillerato 0. Introducción - Recordar las características y tipos de plantas (vegetales). o Eucariotas, pluricelulares, aerobios, autótrofos fotosintéticos. Pared celular de celulosa y almidón como sustancia de reserva. o Divisiones: Briófitas: organización tipo talo: sin verdaderos tejidos ni órganos. Falsas raíces, tallos y hojas. Sin tejidos conductores. Hábitat terrestre muy húmedo. Cormófitas: organización tipo cormo: con tejidos y órganos y estructuras conductoras (plantas vasculares) Hábitat independiente del agua (excepto en la reproducción de algunas). Pteridófitas: sin flores ni semillas, hábitat terrestre húmedo. Espermatófitas: con flores y semillas, hábitat terrestre. o Gimnospermas: Flores poco llamativas, semillas desnudas, sin fruto. o Angiospermas: Con flores vistosas, con semillas y con fruto. - Conocer las sustancias necesarias para la nutrición y su lugar de entrada. o Agua y sales: por la raíz. o Dióxido de carbono y oxígeno: por las hojas. 1. La nutrición en las briófitas - Conocer las características de la nutrición en las briófitas. o Al no tener verdaderas raíces ni tejidos conductores, toman el agua del aire directamente por las zonas fotosintéticas y por ello viven en zonas húmedas. o Al no tener tejidos conductores no existe mucha separación entre las zonas de entrada de nutrientes y la zona de utilización. Los nutrientes pasan de célula a célula por difusión o por transporte activo, por lo que su circulación es lenta y deben ser de pequeño tamaño. 2. La nutrición en las cormófitas - Conocer las etapas en que se puede dividir el proceso de nutrición en las cormófitas (epígrafes 2.1. al 2.7.) 2.1. Entrada del agua y de las sales minerales - Conocer las estructuras de la raíz por las que penetran el agua y las sales minerales, y comprender el proceso físico que utilizan. o Pelos radicales o absorbentes: son evaginaciones de las células epidérmicas que permiten aumentar la superficie de contacto entre la planta y el suelo. Están recubiertos por una capa mucilaginosa para adherirse a las partículas del suelo y facilitar la captación de agua que rodea a esas partículas. o Agua: penetra por ósmosis (debe haber mayor concentración de solutos en el interior). o Sales: penetran por transporte activo (consume energía, ATP) y se realiza en contra del gradiente de concentración. 1
- Tener una noción general de la morfología interna de la raíz para comprender mejor los procesos que ocurren en ella. Raíz: estructura primaria -Corteza. -Epidermis (con pelos absorbentes). -Parénquima cortical. -Endodermis. -Sin espacios intercelulares. Sus paredes celulares radiales y transversales poseen un engrosamiento de suberina, la banda de Caspary, que obliga a que el agua y las sales atraviesen la endodermis a través de la membrana plasmática, lo que permite seleccionar el paso de sustancias. -Tejido vascular. -Xilema. -Floema. - Conocer las vías que pueden seguir el agua y las sales minerales dentro de la raíz, y comprender el papel de la banda de Caspary. Vía simplástica. -Utilizada por una parte del agua y la mayoría se las sales. -A través de las membranas celulares (entrando por los pelos radicales) y el citoplasma (de célula a célula a través de canales que las unen, los plasmodesmos) -Agua: entra por ósmosis. -Sales: entran por transporte activo con selección en los pelos absorbentes. Vía apoplástica -Utilizada por la mayor parte del agua y una parte de las sales -A través de las paredes celulares y de los espacios intercelulares. En la endodermis (banda de Caspary) lo hace a través de la membrana y del citoplasma. -Agua: entra por ósmosis. -Sales: entran por transporte activo con selección en la banda de Caspary. 2
2.2. Ascenso de la savia bruta - Sabiendo que la savia bruta asciende, en contra de la gravedad, hacia las hojas a través de un sistema conductor denominado xilema (vasos leñosos huecos formados por células muertas); comprender los fenómenos físicos que actúan en el mecanismo de transpiración tensión cohesión. En las hojas: transpiración tensión: -Pérdida de agua por evaporación en las hojas. -Con esta pérdida en la hoja se crea una fuerza de aspiración que origina un vacío, una presión llamada tensión, que tira de las moléculas de agua hacia arriba. En el tallo: tensión cohesión adhesión: La tensión sobre las moléculas de agua es eficaz gracias a: -Cohesión: -Las moléculas de agua están unidas entre sí por puentes de hidrógeno y forman una columna continua. 3
-Adhesión: -Las moléculas de agua se unen a las paredes de los vasos leñosos y pueden ascender por tubos estrechos (capilaridad). En la raíz: presión radicular: -Producida por la continua entrada de agua por ósmosis (la concentración de solutos en el interior es mayor que en el exterior) 2.3. Incorporación de moléculas gaseosas (intercambio de gases) - Conocer la morfología interna de las hojas para comprender mejor los procesos de captación de moléculas gaseosas y de luz. -Hoja: estructura desde el haz al envés -Epidermis superior recubierta de cutina (impermeabiliza) -Parénquima en empalizada: realiza la fotosíntesis. -Nerviaciones con vasos conductores. -Parénquima lagunar con espacios intercelulares: realizan la fotosíntesis y permite la circulación de gases. -Epidermis inferior cutinizada (menos que la epidermis superior) y con estomas. 4
- Conocer las moléculas gaseosas que se intercambian y los procesos en los que se necesitan, consumen o producen. -Agua: de su pérdida a través de las hojas depende el ascenso de la savia bruta. -Dióxido de carbono: se produce en la respiración aerobia y se consume en la fotosíntesis (de día y de noche). -Oxígeno: se consume en la respiración aerobia y se produce en la fotosíntesis (de día). - Recordar la estructura del estoma y comprender su mecanismo de apertura y cierre y la influencia de diversos factores. Estructura del estoma: -Células oclusivas (2) -Abertura u ostiolo. -Cámara subestomática: espacio amplio que comunica con los espacios intercelulares. 5
Mecanismo de apertura y cierre La apertura o cierre de los estomas depende de las células oclusivas. Cuando estas células oclusivas se llenan de agua por ósmosis desde las células adyacentes (para lo cual su citoplasma se ha vuelto hipertónico por la entrada de iones de K + ), se hinchan, se vuelven más turgentes y se curvan, abriéndose el estoma. En el cierre del estoma ocurre el proceso inverso. Influencia de la concentración de dióxido de carbono Si aumenta su concentración en los espacios intercelulares, los estomas se cierran. Influencia de la temperatura Si aumenta la temperatura, se estimula la fotosíntesis, se consume dióxido de carbono, su concentración baja y los estomas se abren (y entra dióxido de carbono). A partir de cierta temperatura (35 ºC) el incremento de la respiración hace que se produzca más dióxido de carbono, su concentración aumenta y los estomas se cierran. Influencia de la luz De día aumenta la fotosíntesis, se consume dióxido de carbono, su concentración baja y se abren los estomas (y entra dióxido de carbono). De noche, debido a la respiración celular, la concentración de dióxido de carbono aumenta y los estomas se cierran. 6
Influencia de la disponibilidad de agua Si la absorción de agua no puede compensar la que se pierde por transpiración, las células oclusivas pierden turgencia y el estoma se cierra. 2.4. Fotosíntesis - Conocer las fases de este proceso y recordar el orgánulo en el que se producen. Fase luminosa (oxidación del agua) Energía de la luz H 2O O 2 + H + + e - (darán ATP y NADPH, molécula transportadora de H + y e - necesarios para reducir) Fase oscura (reducción del CO 2) CO 2 + ATP + NADPH Glucosa (C 6H 12O 6) + NADP + + ADP + Pi Se producen en los cloroplastos. Posteriormente, junto con las sales minerales, se sintetizan todas las moléculas orgánicas que son imprescindibles para las células (glúcidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos). - Recordar su importancia para la vida. o Se capta energía luminosa que se transforma en energía química que se incorpora a la materia inorgánica pobre en energía, que se convierte en materia orgánica rica en energía que utilizarán también otros seres vivos. o Consume CO 2 y produce O 2 como producto residual que será usado en la respiración celular. 2.5. Reparto de los nutrientes sintetizados - Recordar la composición de la savia elaborada y los lugares a los que debe transportarse. Conocer la estructura de los vasos que transportan la savia elaborada. Savia elaborada: formada por agua, sacarosa y aminoácidos. Se transporta desde las zonas de producción o fuentes (hojas, tallos herbáceos y zonas de almacenamiento) hasta las partes no fotosintéticas o sumideros (raíces, tallos leñosos, frutos). Estructura de los vasos del floema (tejido liberiano) -Células cribosas: -Alineadas formando el tubo criboso. -Están vivas (paredes no recubiertas por sustancias impermeabilizantes como la lignina). -Sin núcleo y casi sin citoplasma (su supervivencia depende de las células acompañantes). -Paredes de separación perforadas por poros (placas cribosas). -Con poros laterales (plasmodesmos) que comunican con las células acompañantes. -Células acompañantes -Células parenquimáticas vivas asociadas a los elementos cribosos. -Células parenquimáticas -Especializadas en el almacenamiento de sustancias de reserva. 7
- Comprender el mecanismo de circulación de la savia elaborada desde las zonas de producción o fuentes hasta las zonas de utilización o sumideros. Hipótesis del flujo por presión -La savia elaborada se desplaza debido a la existencia de un gradiente de presión entre la zona de producción (fuente), donde la savia elaborada penetra en el floema, y las zonas de consumo (sumideros), donde la savia elaborada es extraída del floema. -En las zonas de producción (fuentes): -Los nutrientes se desplazan mediante transporte activo desde el parénquima clorofílico hasta las células acompañantes. -Desde las células acompañantes se desplaza hacia las células del tubo criboso del floema a través de las aberturas (plasmodesmos) existentes entre ambas. -Aumenta la concentración de solutos en el floema. -Entra agua por ósmosis desde los vasos leñosos vecinos. -Aumenta la presión hidrostática en el interior de los vasos cribosos. -En las zonas de consumo (sumideros): -Los nutrientes salen de los vasos cribosos por transporte activo. -Disminuye la concentración de solutos. -El agua sale por ósmosis a los vasos leñosos y a las células acompañantes. -La presión hidrostática se reduce en los vasos cribosos de las zonas de consumo y hace que sea mayor en las zonas de producción (gradiente de presión). -Se ha creado una diferencia de presión que hace fluir a la savia elaborada desde las zonas de producción hacia las zonas de consumo. 8
2.6. Metabolismo celular - Recordar este concepto y para qué sirve. o -Es el conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de la célula. o -Se utiliza para la obtención de materia (componentes propios como proteínas, lípidos y ácidos nucleicos) y energía. 2.7. Eliminación de los productos de excreción - Conocer las características generales de estas sustancias y comprender sus mecanismos de excreción. o Características: Se generan menores cantidades que en los animales debido a que la tasa metabólica de las células vegetales no es muy alta. Por eso no precisan de aparato excretor. Una parte importante vuelve a ser reutilizada en los procesos anabólicos. Resulta difícil distinguir las moléculas de excreción (resultan perjudiciales y deben ser eliminadas) de las de secreción (son útiles). 9
o Mecanismos de excreción: Son más simples que en los animales. Plantas acuáticas: los expulsan al agua por difusión. Plantas terrestres: Algunos ácidos y sales insolubles (como el oxalato de calcio) se almacenan en ciertas células y no son expulsados al exterior. Estas células son contenedores de desechos y acaban muriendo. o En plantas anuales mueren junto con la planta. o En plantas que viven varios años se localizan bien en las hojas, y las plantas se liberan de ellas cuando estas hojas caen, o en el interior del tronco. Algunos productos líquidos se expulsan desde glándulas (como los aceites esenciales) o a través de conductos (como las resinas o el látex). Algunas sustancias gaseosas se expulsan directamente al exterior a través de la membrana plasmática (oxígeno, dióxido de carbono o etileno). 3. Nutrición heterótrofa en las plantas - Conocer cuando se da este tipo de nutrición, los tipos de plantas que la realizan y sus características. -Se da cuando la falta de sales minerales o de clorofila hace necesario un aporte complementario de sustancias orgánicas ya sintetizadas y obtenidas de otros seres vivos. -Tipos de plantas que realizan esta clase de nutrición -Plantas carnívoras: -Utilizan las proteínas animales como fuente de N y P. -Poseen clorofila y realizan la fotosíntesis. -Plantas parásitas: -Si no tienen clorofila deben tomar todas las moléculas orgánicas de otras plantas que sí tienen mediante prolongaciones que se introducen en los vasos cribosos del huésped. -Si tienen clorofila son semiparásitas y lo que toman del huésped es la savia bruta, agua y sales minerales, que circula por sus vasos leñosos. Imágenes: http://www.euita.upv.es/varios/biologia/programa.htm 10
ACTIVIDADES 2.1. Entrada del agua y de las sales minerales 11/ Indica por qué no se debe utilizar agua de mar para el riego de cultivos agrícolas. 12/ Por dónde se produce la absorción de los abonos agrícolas que se pulverizan sobre las plantas? 14/ Cita las semejanzas y las diferencias entre las vías apoplástica y simplástica. 7/ La banda de Caspary se encuentra en: a. La endodermis. b. La exodermis. 2.2. Ascenso de la savia bruta 6/ La savia bruta es transportada en la planta por: a. La exodermis. b. El xilema. c. La epidermis. d. El parénquima cortical. c. El floema. d. El periciclo 8/ Los vasos conductores de savia se forman a partir de: a. Felógeno. b. Súber. c. Felodermis. d. Cámbium. 12/ El transporte de savia bruta en la raíz desde la epidermis hasta el xilema se da por: a. Presión radicular. b. Capilaridad. c. Vía simplástica. d. Transpiración. 2.3. Incorporación de moléculas gaseosas (intercambio de gases) 15/ Por qué parte de la hoja se realizará mayoritariamente el intercambio de gases? 17/ Se calcula que el 90 % del agua absorbida por la planta se pierde por transpiración. Razona cómo variará la transpiración si se somete a la planta a estas condiciones climatológicas: a. Día con mucho viento. b. Día muy caluroso. c. Día con mucha humedad ambiental. 18/ Por qué crees que las plantas que viven en ambientes áridos tienen menos estomas en las hojas? 23/ Qué sucederá en los periodos de sequía o en días muy cálidos de verano con la apertura estomática? 24/ Indica cómo afectan a la apertura o cierre de los estomas: a. Mucha luz (día). b. Elevada concentración de CO 2 en la hoja. c. Elevada concentración de K+ en las células oclusivas. d. Temperatura de 40 ºC 10/ Los estomas de las hojas son abundantes en: a. El parénquima en empalizada. b. La epidermis del envés. c. El parénquima lagunar. d. La epidermis del haz. 11
2.4. Fotosíntesis 22/ Dibuja una hoja e indica, mediante flechas, la entrada y la salida de gases durante el día y durante la noche. 26/ Observa esta gráfica sobre la fotosíntesis e interprétala. 13/ La actividad fotosintética crece: a. Al aumentar la cantidad de CO 2. b. Al disminuir la cantidad de luz. 15/ En la fotosíntesis: a. Se desprende CO 2. b. Se desprende oxígeno. c. Al disminuir la temperatura. d. Al disminuir la cantidad de CO 2. c. Se transforma materia orgánica en inorgánica. d. Se transforma la energía química en luminosa. 2.5. Reparto de los nutrientes sintetizados 16/ Indica mediante qué mecanismo se llevan a cabo los siguientes procesos: a. Entrada de sales minerales en la raíz. b. Transporte de células parenquimáticas a las células acompañantes del floema. c. Entrada de agua en la raíz. d. Paso del agua desde el xilema al floema. 19/ Cómo se explica que el ascenso de savia bruta no requiera gasto de energía? 20/ Razona si es cierta la afirmación «La savia elaborada siempre va en sentido descendente». 13