APOYO GRÁFICO NUTRICIÓN VEGETAL

Presentación del tema: "APOYO GRÁFICO NUTRICIÓN VEGETAL"— Transcripción de la presentación:

1 APOYO GRÁFICO NUTRICIÓN VEGETAL
1º BACHILLERATO BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA. UNIDAD 9

2 CONCEPTO DE NUTRICIÓN Y PROCESOS IMPLICADOS

3 La nutrición como intercambio de materia y energía.
Se denomina nutrición al conjunto de procesos mediante los cuales un organismo intercambia materia y energía con el medio que le rodea. Los organismos se pueden clasificar según su tipo de nutrición. PROCESOS IMPLICADOS EN LA NUTRICIÓN ORGANISMOS Ingestión de alimento AUTÓTROFOS HETERÓTROFOS Digestión del alimento Incorporan materia inorgánica del medio con la que fabrican su materia orgánica. Utilizan como fuente de materia compuestos orgánicos elaborados por otros organismos. Intercambio de gases Transporte de los nutrientes FOTOSINTÉTICOS Obtienen la energía de la luz. Metabolismo QUIMIOSINTÉTICOS Obtienen la energía de oxidación de compuestos inorgánicos. Excreción

4 El destino de la materia orgánica
Las células utilizan los compuestos orgánicos para obtener materia y energía a través de transformaciones químicas que en conjunto forman el METABOLISMO. METABOLISMO ANABOLISMO CATABOLISMO son son todas las reacciones químicas en las que... todas las reacciones químicas en las que... COMPUESTOS MÁS SENCILLOS SUSTANCIAS SENCILLAS SUSTANCIAS COMPLEJAS COMPUESTOS ORGÁNICOS como ENERGÍA se utiliza para realizar ALMIDÓN FUNCIONES VITALES CELULOSA PROTEÍNAS ENZIMAS LÍPIDOS

5 PRINCIPALES NUTRIENTES

6 ELEMENTO FORMA DE ASIMILACIÓN FUNCIÓN DEFICIENCIAS CARBONO CO2 Forma parte de todas las moléculas orgánicas OXÍGENO O2, H2O Principal disolvente. Reactivo en muchas reac. Metab. HIDRÓGENO H2O NITRÓGENO NO3, NH+4 Componente de todos los aminoácidos y nucleótidos Crec. raquítico o enano. Rigidez. Esclerosis. Amarilleo temprano de las hojas. POTASIO K+ Apertura y cierre de los estomas (Cambios de potencial hídrico en células oclusivas) Dificultad en economía hídrica (sequía). Raquitismo de las hojas marchitas. CALCIO Ca+2 Regula la permeabilidad celular (pared). División celular dañada. Alteración en el crecimiento (células pequeñas) FÓSFORO PO4 2- Componente de nucleótidos y lípidos de membranas. Metabolismo energético y síntesis de ATP. Dificultad en procesos reproductivos (retraso en la floración). Coloración violeta de hojas y tallos. MAGNESIO Mg2+ Componente de la clorofila y cofactor enzimático Rigidez y clorosis de las hojas adultas. AZUFRE SO4 2- Componente de algunos aminoácidos. Semejante al nitrógeno. CLORO Cl- En fotosíntesis, protege a los fotosistemas de componentes oxidantes producidos en fotolisis del agua. HIERRO Fe2+ , Fe3+ Forma parte de transportadores de e-. Interviene en la síntesis de la clorofila Clorosis, hasta coloración blanca de hojas jóvenes. COBRE Cu+, Cu2+ Forma parte de transportadores de e- y de enzimas Clorosis de hojas jóvenes. Sequía. MANGANESO Mn2+ Activa enzimas del catabolismo. Liberación de oxígeno en la fotosíntesis. Inhibición del crecimiento y necrosis. ZINC Zn2+ Activa enzimas del catabolismo. Síntesis proteica (formación de auxinas) Inhibición del crecimiento. Dificultad en la floración. BORO B3 3- Transporte de glúcidos. Activador del crecimiento. Dificultad en el crecimiento, necrosis. Dificultad en la fructificación. MOLIBDENO Mo O4 2- Asimilación de nitratos. Dificultad en el crecimiento. Deformación de ramas.

7 LA INCORPORACIÓN DE NUTRIENTES

8 La incorporación de nutrientes en cormofitas
Los vegetales de organización cormofítica tienen estructuras especializadas para la absorción y el transporte de los nutrientes: raíces, hojas y tallos. Luz HOJA Floema Xilema Gases atmosféricos TALLO Pelos radicales H2O Sales minerales RAÍZ

9 Estructura de la raíz y entrada de los nutrientes
La estructura interna de la raíz está formada por tres capas concéntricas. Epidermis Absorbe el agua y las sales minerales y protege los tejidos internos. Parénquima cortical Endodermis Los espacios intercelulares permiten la circulación de gases. Condiciona el paso de agua y sales a través de la membrana de sus células Cilindro vascular Vía A o simplástica Formado por los tejidos conductores. Xilema Floema Tras su entrada en la raíz, el agua y las sales minerales pueden seguir dos vías diferentes: Banda de Caspari Vía A o simplástica Traspasando la membrana plasmática mediante transporte activo (sales) u ósmosis (agua) y atravesando el citoplasma de las células. Paso de agua y sales minerales Vía B o apoplástica Vía B o apoplástica A través de las paredes celulares y de los espacios intercelulares.

10 ABSORCIÓN DE AGUA Y SALES MINERALES HASTA EL XILEMA La vía transcelular (flecha roja) pasando de célula a célula atravesando los plasmodesmos. Este transporte no es muy rentable porque cómo la concentración de sales es mayor en el interior de la planta que en el suelo, supone que es un transporte activo con un gasto energético. Así pasarán de la epidermis – córtex- endodermis- periciclo y por último ingresan en los vasos que forman el xilema. El segundo camino es la vía extracelular (flecha verde), en este caso, agua y sales disueltas van atravesando los grandes espacios intercelulares de las células que forman el córtex. Pero este camino se verá frenado cuando se llegue a la endodermis porque los espacios intercelulares están sellados con unos depósitos impermeables de suberina que forman la denominada banda de Caspari. En este momento convergerán las dos vías y seguirán pasando célula a célula a través de los plasmodesmos o punteaduras presentes en las paredes de la célula.

11 TRANSPORTE DE LA SAVIA BRUTA

12 Mecanismo de tensión-adhesión-cohesión
Son un conjunto de fenómenos que provocan el ascenso de la savia bruta en contra de la gravedad. TRANSPIRACIÓN La pérdida de agua por evaporación produce una fuerza capaz de absorber el agua en la raíz y conducirla por el xilema hasta las hojas. En la ascensión del agua también interviene la capilaridad H2O TENSIÓN - COHESIÓN Los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua permiten una cohesión muy elevada. Ascenso de la savia bruta PRESIÓN RADICULAR Es debida a la entrada de agua del suelo a la raíz por ósmosis, ya que la concentración de solutos es mayor en las células que en el agua. Entrada de agua

13 EL TRANSPORTE DE LA SAVIA ELABORADA

14 Hipótesis de flujo por presión
Explica el desplazamiento de la savia elaborada debido a un gradiente de presión entre el punto en el que penetra en el floema (fuente) y el punto en el que es extraída del mismo (sumidero). Plasmodesmos FUENTE Ósmosis Transporte activo Azúcares Agua Vasos leñosos (xilema) CÉLULAS ACOMPAÑANTES Célula acompañante Plasmodesmos FUENTE VASOS CRIBOSOS Presión hidrostática Vasos cribosos (floema) SUMIDEROS Transporte activo Ósmosis SUMIDERO CÉLULAS ACOMPAÑANTES Transporte activo

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16 EL INTERCAMBIO DE GASES

17 La respiración en vegetales
Los vegetales también necesitan oxígeno para realizar la respiración celular. Por ser organismos fotosintéticos también necesitan dióxido de carbono. La incorporación de estos gases no requiere un aparato respiratorio debido a: La necesidad de oxígeno es más baja que en los animales por su menor tasa de respiración celular. Los tejidos que se encuentran en el interior están formados por células muertas. Entre las células de los tejidos, los gases difunden libremente debido a los espacios intercelulares. O2 CO2 Las estructuras especializadas en el intercambio de gases en vegetales son los estomas y las lenticelas.

18 Mecanismo de apertura y cierre de los estomas
Es debido a los cambios de turgencia de las células oclusivas que lo forman. Estos cambios están condicionados por una combinación de diversos factores. Concentración del ión potasio (K+) La luz activa la entrada de K+ en las células. Estas captan agua por ósmosis y se hinchan, abriendose los estomas. Concentración de CO2 y luz Hay luz Estoma cerrado Estoma abierto debido a la entrada de agua La planta realiza la fotosíntesis Se consume el CO2 Su concentración disminuye Se abren los estomas Temperatura Sólo afecta a temperaturas elevadas. Cuando sobrepasa los 35 0C, los estomas se cierran.

19 Etapas de la fotosíntesis
La fotosíntesis es un proceso que se desarrolla en dos etapas: Reacciones lumínicas: es un proceso dependiente de la luz (etapa clara), requiere de energía de la luz para fabricar ATP y moléculas portadoras de energía NADPH reducido, a usarse en la segunda etapa.  Ciclo de Calvin- Benson: es la etapa independiente de la luz (etapa oscura), los productos de la primera etapa mas CO2 son utilizados para formar los enlaces C-C de los carbohidratos. Las reacciones de la etapa oscura usualmente ocurren en la oscuridad si los transportadores de energía provenientes de la etapa clara están presentes. Evidencias recientes sugieren que la enzima más importante de la etapa oscura esta estimulada indirectamente por la luz, de ser así el termino no sería correcto denominarla "etapa oscura". La etapa clara ocurre en la grana y la oscura en el estroma de los cloroplastos. 6 CO2 +  12 H2O  -->> C6H12O6  + 6 O2

20 FASE LUMINOSA La energía de la luz causa la eliminación de un electrón de una molécula de P680 que es parte del Fotosistema II, el electrón es transferido a una molécula aceptora (aceptor primario), y pasa luego cuesta abajo al Fotosistema I a través de una cadena transportadora de electrones. La P680 requiere un electrón que es tomado del agua rompiéndola en iones H+ y iones O-2. Estos iones O-2 se combinan para formar O2 que se libera a la atmósfera. La luz actúa sobre la molécula de P700 del Fotosistema I, produciendo que un electrón sea elevado a un potencial mas alto. Este electrón es aceptado por un aceptor primario (diferente del asociado al Fotosistema II). El electrón pasa nuevamente por una serie de reacciones redox, y finalmente se combina con NADP+ e H+ para formar NADPH, un portador de H necesario en la fase independiente de la luz. Electrón del fotosistema II reemplaza al electrón excitado de la molécula P700.

21 FASE OSCURA La transformación del anhídrido carbónico en un compuesto orgánico se conoce como fijación del Carbono. La energía para ello proviene de la primera fase de la fotosíntesis. El Ciclo de Calvin (o de los tres carbonos) se desarrolla en estroma de los cloroplastos (¿donde ocurrirá en los procariotas?). El anhídrido carbónico es fijado en la molécula ribulosa 1,5 bifosfato (RuBP). La RuBP tiene 5 carbonos en su molécula. Seis moléculas de anhídrido carbónico entran en el Ciclo de Calvin y, eventualmente, producen una molécula de glucosa. La enzima que cataliza esta reacción es la RuBP carboxilasa (la rubisco), posiblemente la proteína mas abundante del mundo y se encuentra en la superficie de las membranas tilacoideas. La fijación del CO2 se produce en tres fases: Carboxilativa: El CO2 se fija a una molécula de 5C, la ribulosa 1,5 difosfato, formándose un compuesto inestable de 6C, que se divide en dos moléculas de ácido 3 fosfoglicérico conocido también con las siglas de PGA Reductiva:El ácido 3 fosfoglicérico se reduce a gliceraldehido 3 fosfato, también conocido como PGAL ,utilizándose ATP Y NADPH. Regenerativa/Sintética: Las moléculas de gliceraldehido 3 fosfato formadas siguen diversas rutas; de cada seis moléculas, cinco se utilizan para regenerar la ribulosa 1,5 difosfato y hacer que el ciclo de calvin pueda seguir, y una será empleada para poder sintetizar moléculas de glucosa (vía de las hexosas), ácidos grasos, amoinoácidos... etc; y en general todas las moléculas que necesita la célula.

22 LA CAPTACIÓN DE LA LUZ

23 Estructura de las hojas
El interior de la hoja está formado por dos tipos de tejidos: el parénquima y los tejidos conductores. Lagunar En empalizada Floema Xilema HAZ Epidermis Parénquima en empalizada Parénquima lagunar Xilema Floema ENVÉS Estoma

24 Pigmentos encargados de captar la luz
La fase luminosa de la fotosíntesis depende de una serie de pigmentos que captan la luz. se encuentran formando los PIGMENTOS son PORFIRINA formadas por XANTOFILAS CAROTENOIDES CLOROFILAS forman parte del son FITOL CLOROFILA c CLOROFILA b CLOROFILA a contiene una molécula de COMPLEJO ANTENA constan de FOTOSISTEMAS CENTRO DE REACCIÓN

25 6CO2 + 6H2O + energía luminosa
Relación entre fotosíntesis y respiración celular FOTOSÍNTESIS 6CO2 + 6H2O + energía luminosa C6 H12 O6 +6 O2 RESPIRACIÓN C6 H12 O6 + O2 6CO2 + 6H2O + energía Fotosíntesis DÍA NOCHE La fotosíntesis requiere luz. Respiración Respiración La respiración celular es independiente de la luz, por lo que los vegetales consumen oxígeno durante las 24 horas del día.

26 FOTORRESPIRACIÓN Una de las propiedades más interesantes de la rubisco es que además de catalizar la carboxilación de la ribulosa 1,5 bifosfato, también produce su oxigenación; proceso conocido como fotorrespiración. RUBP + O2 + rubisco à Ácido fosfoglicérico + Glicolato. La fotorrespiración da como resultado la liberación de CO2 , después de una serie de reacciones enzimáticas. La reacción de la carboxilación es favorecida a la oxigenación en una proporción de 3:1; lo que indica un 33% de ineficiencia en la carboxilación. El metabolismo del glicolato requiere la participación de las mitocondrias y de los peroxisomas. Sin embargo, es en las mitocondrias donde el aminoácido glicina, producido en los peroxisomas es descarboxilado liberando CO2 . El ritmo de la fotorrespiración de las plantas C-3 es bastante elevado, siendo 5 veces superior al de la respiración en la oscuridad; lo cual es perjudicial para estas plantas. Las plantas C-4, que muestran muy poca o ninguna fotorrespiración, son considerablemente más eficientes; ya que realizan la fotosíntesis a concentraciones más bajas de CO2 y a más elevadas tensiones de oxígeno. Las plantas C-4 son de origen principalmente tropical, habitan en condiciones de alta luminosidad y altas temperaturas. Esto les permite competir más eficientemente con las plantas C-3, al tener que cerrar los estomas para economizar agua y evitar la desecación; sin embargo pueden realizar la fotosíntesis a bajas tensiones de CO2 , debido a que la enzima PEP-carboxilasa muestra una mayor afinidad por el CO2 que la rubisco. La concentración de O2 es en la atmósfera es veces mayor que la de CO2, lo que favorece la fotorrespiración. . No produce ATP ni NADPH, es a todas vista un desmantelamiento del ciclo de Calvin lo cual reduce la eficiencia de la captura de anhídrido carbónico.

27 EXCRECIÓN VEGETAL

28 Eliminación de los productos de desecho
La excreción es la eliminación de sustancias inservibles o perjudiciales para el organismo. En plantas no existen sistemas especializados, la función excretora queda reducida a: Eliminación por difusión del CO2 sobrante Formación de cristales de oxalato cálcico (residuo metabólico) Eliminación de sales de plantas salobres.

29 SUSTANCIAS DE DESECHO EN LOS VEGETALES
La excreción en los vegetales SUSTANCIAS DE DESECHO EN LOS VEGETALES GASEOSAS LÍQUIDAS SÓLIDAS DIÓXIDO DE CARBONO OXALATO CÁLCICO LATEX Bolsa oleífera Célula oleífera RESINAS ETILENO Aceite ACEITES ESENCIALES ESTRUCTURA DE BOLSAS OLEÍFERAS DÓNDE SE ALMACENAN ACEITES ESENCIALES.

30 Otros tipos de nutrición en plantas
Aunque la nutrición típica es la autótrofa, las plantas han desarrollado algunas otras formas de nutrición. +Plantas parásitas: -Realizan fotosíntesis pero necesitan agua y sales que toman de otras plantas mediante haustorios, como el muérdago. No realizan fotosíntesis y los haustorios llegan al floema para toma la savia elaborada, como en el caso de la cuscuta. + Plantas carnívoras: Pueden hacer fotosíntesis, pero al vivir en ambientes nitrogenados pobres, completan la dieta atrapando insectos. Mecanismos curiosos para atrapara a las presas. Plantas como atrapamoscas, nephentes. +Plantas simbióticas: forman asociaciones en beneficio mutuo Micorrizas: entre micelios de hongos y raíces de plantas Leguminosas y bacterias género Rhizobium

31 FIN