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NEUS PÉREZ LORITE

TEMA 5. COMPOSICIÓN INORGÁNICA DE LAS PLANTAS 1. Composición inorgánica de las plantas

2. Elementos esenciales. Minerales esenciales: Para que un elemento mineral pueda ser considerado “esencial”: - Debe tener una influencia directa sobre el metabolismo de la planta, de manera que ésta no puede completar su ciclo biológico sin ese elemento. - No debe poder ser reemplazado por otro en su acción. - Formar parte de biomoléculas estructurales o reguladoras, actuar como cofactores de enzimas o en la regulación de potenciales osmóticos. Funciones de los elementos minerales dentro de la planta

NEUS PÉREZ LORITE Nutrientes esenciales:

Síntomas producidos por la carencia de algunos elementos esenciales (macroelementos) Azufre (S): Clorosis intervenal: sin necrosis: afecta a las hojas jóvenes. Raramente deficiente. Fósforo (P): Enanismo, pigmentación verde oscura; acumulación de pigmentos antociánicos; madurez retrasada; afecta a la planta completa. Después del N, es el elemento que más suele escasear. Magnesio (Mg): Clorosis y enrojecimiento de las hojas; los ápices de las hojas se retuercen; las hojas adultas son más afectadas. Calcio (Ca): Muerte de los ápices caulinares y radicales; las hojas jóvenes y los tallos son más afectados. Potasio (K): Clorosis y necrosis; debilitamiento de tallos y raíces; las raíces se hacen más susceptibles a coger enfermedades; las hojas adultas son más afectadas. Nitrógeno (N): Clorosis general; enanismo; coloración púrpura debido a la acumulación de antocianos. Es el elemento que más suele escasear.

Síntomas producidos por la carencia de algunos elementos esenciales (microelementos) Molbdeno (Mo): Clorosis o enrollamiento de hojas jóvenes. Cobre(Cu): Las hojas jóvenes se vuelven oscuras, enrolladas y marchitas; los ápices de los tallos y de las raíces permanecen vivos; raramente deficiente. Zinc (Zn): Clorosis, hojas pequeñas; internudos reducidos; márgenes de las hojas muy distorsionados; las hojas adultas son las más afectadas. Magnesio (Mn): Clorosis intervenal; aparece primero en las hojas más viejas; necrosis comunes; desorganización de las membranas tilacoidales. Boro(B): Muerte de los meristemos apicales; hojas enrolladas y pálidas en su base; ápices radicales decolorados e hinchados; las hojas jóvenes las más afectadas. Hierro (Fe): Clorosis intervenal, tallos cortos y delgados; las yemas permanecen vivas; afecta primero a las hojas jóvenes. Cloro (Cl): Hojas marchitadas; clorosis; necrosis; enanismo; raíces engrosadas.

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CULTIVOS HIDROPÓNICOS: La hidroponía o agricultura hidropónica es un método utilizado para cultivar plantas usando soluciones minerales en vez de suelo agrícola. Las raíces reciben una solución nutritiva equilibrada disuelta en agua con todos los elementos químicos esenciales para el desarrollo de la planta. Y pueden crecer en una solución mineral únicamente o bien en un medio inerte como arena lavada, grava o perlita, entre muchas otras.

Invernaderos del futuro, basados en iluminación LED, con empresas de iluminación muy involucradas en el tema (Philips, Fujitsu, Panasonic) En ellos se juega con los colores e intensidad de la luz, según la fase de crecimiento, para conseguir unos cultivos a la carta.

3. Transporte de elementos minerales por la planta. Entrada de minerales dentro de la planta El agua y las sales minerales son absorbidas por las raíces a nivel de la zona pilífera. Estos nutrientes son absorbidos a través de unas células especializadas, que son los pelos absorbentes, que se encuentran en la zona pilífera de la raíz. Los nutrientes tienen que atravesar los distintos tejidos hasta llegar al xilema. Raíz -> xilema -> células de interés para el mineral

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4. Elementos móviles e inmóviles. Minerales sobrantes en las hojas: Hay algunos minerales que se quedan en las hojas (inmóviles) hasta que se caen, otros, los denominados móviles, viajan a otros lugares mediante el floema, donde son requeridos. Inmóviles: Ca, Fe… los síntomas de deficiencia se notan antes en las plantas jóvenes. Móviles: K, N… los síntomas de deficiencia se notas antes en las antiguas.

5. Absorción de iones por la raíz. El papel del ácido carbónico (A) La reacción del agua con el dióxido de carbono produce ácido carbónico (H2CO3), la mayor parte del cual se disocia en el anión bicarbonato y un protón. Algunos de estos aniones se disocia posteriormente liberando en otro protón y en ión carbonato. (B) Los protones liberados a partir del ácido carbónico pueden difundir cerca de los cationes atraídos por las micelas y desestabilizar esta atracción lo que produce la liberación del catión. (C) A medida que los cationes quedan libres pueden ser absorbidos por la raíz (flecha roja) o pueden quedar libres en el medio (flecha azul).

Entrada de minerales dentro de la raíz: Apoplasto y simplasto Circulación por la planta

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Circulación de los minerales dentro de la planta El proceso de circulación en las plantas tiene varios etapas en las que intervienen diversas partes de ella, inicia con el ingreso de sales minerales y agua (savia bruta)a través de las raices. esto se llama absorción. Vía simplástica: Atravesando los citoplasmas, pasa de célula a célula por plasmodesmos. Las sales disueltas entran en las células de la epidermis por transporte activo. El agua penetra por ósmosis. Vía apoplástica: a través de los espacios intercelulares del córtex. En la endodermis existe la banda de Caspari, impermeable, que obliga a la solución salina a entrar en las células.

Concentración de iones en el mar en comparación con la concentración dentro de las

NEUS PÉREZ LORITE vacuolas de las algas que viven en él.

6. Transporte pasivo y transporte activo.

Difusión simple al proceso por el cual se produce un flujo neto de moléculas a través de una membrana permeable sin que exista un aporte externo de energía. Este proceso, que en última instancia se encuentra determinado por una diferencia de concentración entre los dos medios separados por la membrana; no requiere de un aporte de energía debido a que

NEUS PÉREZ LORITE desplazamiento de las moléculas se produce siguiendo el gradiente de concentración, las moléculas atraviesan la membrana desde el medio donde se encuentran en mayor concentración, hacia el medio donde se encuentran en menor concentración. El proceso de difusión simple se encuentra descrito por las Leyes de Fick, las cuales relacionan la densidad del flujo de las moléculas con la diferencia de concentración entre los dos medios separados por la membrana, el coeficiente de difusión de las mismas y la permeabilidad de la membrana.

Transporte activo: bombas iónicas

Potencial de membrana: Los microelectrodos implantados en la célula se usan para establecer el potencial eléctrico a través de la membrana (Em). Medida del potencial de membrana en células vegetales mediante electrodos: (1) y (3) se llenan de de KCl 0,5 M y se conectan a un voltímetro de alta impedancia (2). El microelectrodo debe atravesar la pared celular y alojarse en el plasmalema en contacto con el citoplasma, sin tocar el tonoplasto.

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7. Ecuación de Nerst

Condición de equilibrio: Cuando la tendencia de un ión a moverse en una dirección a causa de su gradiente de potencial químico, está equilibrada por la tendencia a moverse en dirección opuesta a causa de su gradiente de potencial eléctrico. Potencial de Nerst = EJ Potencial de la membrana, en situación de equilibrio para un determinado ión EJ = (RT / ZJ F) ln (Ce / Ci) EJ = potencial eléctrico (voltios) R = cte. de los gases = 0,082 (at * L /ºK *mol); R = 1,987 (cal /ºK *mol) T = temperatura absoluta ZJ = valencia del ión (con signo) F = cte. de Faraday = 96.494 (culomb /mol); F =23.063 (cal /vol *mol) Ce = concentración externa del ión (mols / L) Ci = concentración interna del ión (mols / L) Potencial de Nerst en equilibrio, para una temperatura de 18ºC y iones monovalentes para cationes EJ = 58* log (Ce / Ci) para aniones EJ = 58 * log (Ci / Ce) Potencial real de una membrana medido con microelectrodos = Em Si EJ = Em la condición de equilibrio se ha alcanzado sin gasto de energía metabólica (transporte pasivo) Si EJ ≠ Em la condición de equilibrio se ha alcanzado con gasto de energía metabólica (transporte activo) Si Em - EJ = ∆E se requiere energía para mantener esta diferencia entre el potencial de

NEUS PÉREZ LORITE Según el valor de ∆E , se puede saber si los iones tienden a difundirse hacia dentro o hacia fuera de la célula de forma pasiva ∆E dirección del transporte pasivo Cationes

+ del interior al exterior de la célula - del exterior al interior de la célula

Aniones

+ del exterior al interior de la célula - del interior al exterior de la célula

Significa que ha habido transporte activo en la dirección opuesto...