absorcion nutrimental
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ABSORCION NUTRIMENTALABSORCION NUTRIMENTAL
Caliptra
Zona embrionaria
Zona alargamiento
Zona maduración
Zona madura
Centro quiescente
Sección longitudinal de la región apical de la raíz.
La forma general de los sistemas radicales es controlado, principalmente, por mecanismos genéticos, más que ambientales.
Esquema del movimiento de solutos hasta el xilema.
Los iones son absorbidos directamente del medio (solución nutritiva o suelo) alrededor de la raíz.
El grado de formación de los pelos radicales en los suelos depende de la especie. En general, los pelos radicales son más frecuentes y abarcan una mayor superficie de la raíz cuando el suelo es moderadamente seco que cuando está húmedo.
Los nutrimentos llegan a las raíces por tres formas:
Crecimiento de las raíces
Flujo de masas
Difusión
APOPLASTO: espacio continuo constituido por todas
las paredes celulares = espacio libre. Implica difusión y
flujo masivo de agua, de célula a célula, a través de
los espacios de la pared celular.
SIMPLASTO: espacio continuo en el citoplasma por
donde las células están interconectadas (plasmodesmos).
Forma una fase continua desde la superficie de la raíz
hasta el córtex. La endodermis presenta una capa de
células con lignina y suberina = Banda de Caspary
(impide la entrada de agua y iones hacia la estela).
Banda de Caspary
Ruta SimplásticaRuta
Apoplástica
Aspectos anatómicos de las rutas simplástica y apoplástica para la absorción de iones en la región de los pelos radicales.
Aunque pueden variar las rutas de transporte de iones en la raíz, éstos siempre deben penetrar la membrana plasmática de las células. Por consiguiente, la membrana plasmática representa una barrera importante para la ABSORCIÓN DE IONES.
Modelo de mosaico fluido para la estructura de la membrana.
CaCa
Ca
Ca
Proteína periférica o extrínsecas
Proteína integral o intrínseca
Cabeza hidrofílica
Cola hidrofóbica
El Ca2+ también es un componente
esencial de la membrana, sin el cual éstas
pierden su capacidad de transportar
solutos hacia el interior y son incapaces
de retener los solutos que ya contienen.
Toda membrana consta en su mayor parte de
proteínas y lípidos. Sin embargo, la composición de
las membranas también depende de la especie y el
medio. No obstante, los lípidos principales de todas
las membranas vegetales son fosfolípidos,
glicolípidos y esteroles.
Las proteínas de las membranas son de tres
tipos:Proteínas catalíticas
(enzimas)
Proteínas que forman
canales de solutos
Transportadores
proteináceos
Proteínas transportadoras facilitan la entrada de solutos a través de la membrana.
CANALES DE SOLUTOSTRANSPORTADORES
La sustancia se une a una región específica de la proteína.
Proteínas transmembrana = poro selectivo.
BOMBAS DE IONES
Transforman la energía metabólica para el transporte de solutos.
Transportan iones contra el gradiente de concentración
Teoría de los transportadoresTeoría de los transportadores
Las sustancias para desplazarse necesitan
energía, se dice que una sustancia
difunde, se mueve de FORMA PASIVA si lo
hace a favor de la fuerza física que actúa
sobre ella y de FORMA ACTIVA cuando lo
hace en contra de dicha fuerza.
TRES TIPOS DE ABSORCIÓN PASIVA: DIFUSIÓN SIMPLE, OSMOSIS Y DIFUSIÓN FACILITADA.
Membrana
Difusión facilitada
Transporte pasivo
Difusión simple
Molécula transportadora
Molécula transportadora
Canal de transporte
Osmosis
DIFUSIÓN FACILITADA
Interior célula
Exterior célula
Proteína transportadora de
glucosa
Membrana plasmática
Glucosa
Modelo simplificado de la difusión facilitada o UNIPORTE.
citoplasmauniporte
Elevada concentración de solutos
Baja concentración de solutos
UNIPORTE
Participan proteínas de
transporte específicas
que aceleran el
movimiento de
cationes hacia el
interior de las células,
a favor de su gradiente
de energía libre
(electroquímico).
DIFUSIÓN PASIVA
Es el movimiento de gases (O2 y CO2) o pequeñas
moléculas polares (H2O, etanol y urea) a través de la
bicapa lipídica de un área de mayor concentración
para una de menor concentración. NO REQUIERE DE
ENERGÍA METABÓLICA.
Sales Agua
Células
OSMOSIS
Molécula transportada
Uniporte Simporte Antiporte
Co-transporte
Ion co-transportado
Es un proceso donde las células utilizan proteínas de
transporte y energía metabólica para transportar
sustancias a través de la membrana. La energía proviene
de la fuerza motriz, hidrólisis del ATP o de la diferencia del
potencial eléctrico
El transporte de proteínas involucra un proceso activo
que incluye: ANTIPORTE, SIMPORTE Y
BOMBAS DE ATP-asa.
TRANSPORTE ACTIVO
Transporte activo
ANTIPORTE O TRANSPORTE DE INTERCAMBIO
Utiliza la energía del gradiente electroquímico del Na+ o H+ para transportar iones, glucosa y aminoácidos.
La absorción pasiva de H+ puede utilizarse para transportar cationes fuera de la célula de manera simultanea.
SIMPORTE O COTRANSPORTE
Transporta dos sustancias a través de la membrana en la misma dirección, donde se combinan con un anión. Utiliza energía del gradiente electroquímico del Na+ o H+.
Gradiente de pH y del potencial eléctrico
Difusión
Absorción
Concentración de iones
Velo
cid
ad
de c
ap
tura
de ion
es
La velocidad de absorción en la difusión simple (en un solo sentido a través de la membrana) es proporcional a la concentración externa del soluto.
La velocidad de absorción se incrementa con rapidez a medida que aumenta la concentración del soluto en intervalos de baja concentración, pero a mayores concentraciones la velocidad se estabiliza.
Teoría de absorción por diferencia de potencialTeoría de absorción por diferencia de potencialeléctrico transmembranal eléctrico transmembranal
Bomba de protonesBomba de protones
Raíces de plantas crecidas con bajo contenido
de sales, presentan elevada capacidad para la
absorción selectiva y específica de iones.
Situación válida también para compuestos
orgánicos (aminoácidos y azúcares) y se
presentan en todas las células vegetales.
La selectividad respalda la teoría de que portadores proteináceos (enzimas) presentes en las membranas ayudan a introducir solutos a las células, y pueden ser activados o desactivados.
El transporte de solutos a través del tonoplasto hasta la vacuola hace uso de la energía procedente de la ATPasa. Este proceso permite el almacenamiento de iones y moléculas que el citosol puede recuperar cuando se requiera.
El Ca2+ también se transporta al interior de la vacuola por antiporte con H+.
FACTORES QUE AFECTAN EL CONTENIDOFACTORES QUE AFECTAN EL CONTENIDO NUTRIMENTAL EN LOS CULTIVOSNUTRIMENTAL EN LOS CULTIVOS
• FACTORES GENÉTICOS
• TEJIDO VEGETAL
• CLIMA
• SUELO
• FERTILIZANTES Y MEJORADORES
• FITOPATÓGENOS
1. FACTORES GENETICOS1. FACTORES GENETICOS
Fisiológicamente: (cambios en sus micro y macroestructuras).
Están determinados:
Bioquímicamente: (cambios en procesos internos).
1.1. Diferencias entre Clases de plantas1.1. Diferencias entre Clases de plantas
Dicotiledóneas absorben mayor cantidad de Ca, Mg y B que las Monocotiledóneas.
Sin embargo, entre dicotiledóneas:
Mango, col, algodón, pepino 3-4% Ca
Gardenia, geranio, Ficus, < 0.75% Cajazmín, nochebuena:
1.2. Diferencias entre Familias de plantas1.2. Diferencias entre Familias de plantas
AZUFREAZUFRE
> 0.5 % S> 0.5 % S < 0.5 % S< 0.5 % S
CruciferaeBegoniaceaeCucurbitaceaeSolanaceae
Gramineae
Las Familias Amaranthaceae, Chenopodiaceae, Cruciferae, Compositae, Gramineae y Solanaceae, tienden a acumular mayores niveles de N-NO3
- en su tejido vegetal.
CALCIOCALCIO
> 2.5 % Ca> 2.5 % Ca 1.0-2.5 % Ca < 1.0-2.5 % Ca < 1.0% Ca1.0% Ca
CucurbitaceaeRutaceaePolypodiaceaeSolanaceae
AquifoliaceaeBromeliaceaeByttneriaceae
(cacao)Ericaceae
GramineaePinaceae
(pino rojo)
LeguminosaeRosaceae
< 0.2 % Mg< 0.2 % Mg > 0.3 % Mg> 0.3 % Mg
MAGNESIOMAGNESIO
Araucariaceae CompositaeGramineae CruciferaeIridaceae (gladiola) CucurbitaceaeOleaceae Malvaceae
Rosacea Solanaceae Umbelliferae
25-50 ppm B25-50 ppm B < 15 ppm B < 15 ppm B
Aceraceae (Maple)Chepodiaceae (Remolacha)CompositaeCruciferaeFagaceaeGeraniaceae
BOROBORO
Agaraceae (Sisal)Gramineae
MOLIBDENOMOLIBDENO
> 2.0 ppm Mo> 2.0 ppm Mo < 0.5 ppm Mo< 0.5 ppm Mo
LeguminosaeMalvaceae
Ericaceae
2.1. Tejido foliar 2.1. Tejido foliar versus versus otros tejidosotros tejidos
La hoja recientemente madura se considera el mejor órgano indicador del estado nutrimental de los cultivos.
2. TEJIDO VEGETAL2. TEJIDO VEGETAL
Los tejidos de conducción (tallos o pecíolos de hojas) permiten determinar los nutrimentos en forma soluble (N-NO3
-, P-PO42-, K+) y las porciones
solubles (Ca2+, Mg 2+, Fe 2+).
En ocasiones, en condiciones de exceso de metales pesados (Al, Cd, Cu, Fe, Hg, Mn, Mn, Pb y Zn) en el sustrato, estos tienden a acumularse en las raíces, por lo tanto, estas últimas pueden funcionar como órgano indicador.
Torres y Sánchez. (2000).
La lámina foliar y los pecíolos responden diferentemente a la cantidad de nutrimentos disponibles en el sustrato.
Lámina foliarK, Ca, Mg, S, Na, B, Cu, Mn, Mo y
Zn
PecíolosN-NO3
-, P-PO42- y
Cl-
2.2. Parte de la hoja2.2. Parte de la hoja
Los elementos muy móviles: B, Cl, Na y K tienden a acumularse mayormente en las puntas y márgenes de la hojas.
BB
HOJAS DE MAIZMelsted et al., 1969
2.3. Edad de la hoja2.3. Edad de la hoja
% d
el valo
r in
icia
l
20/07 10/08 30/08
60
80
100
120
140
160
Mg
Ca
K
N
P
N, P, K> Concentración
Ca, Fe, Mn > Concentración
2.4. Posición de la hoja (filotaxia)2.4. Posición de la hoja (filotaxia)
El efecto de la luz sobre la composición nutrimental está relacionado con la cantidad de fotosintatos producidos y la actividad enzimática, alterándose de ésta manera la relación: Elemento / Materia Seca (efecto de dilución).
3.1. Luz3.1. Luz
3. CLIMA3. CLIMA
En sombra
% C en hojas
Tiempo (hrs)
En luz
En sombraEn sombra
En luz
Tiempo (hrs)
% C
en
hoja
s
Las variaciones de luminosidad afectan particularmente los niveles de N-NO3
- en las plantas. En condiciones de alta luminosidad decrece el contenido de N-NO3
- por efecto de dilución, relacionado con la alta producción de carbohidratos y la reducción de éste compuesto por la enzima nitrato reductasa.
Algunos desórdenes nutrimentales de Ca como el bitter-pit en manzano, tipburn en lechuga y blossom-end-rot en tomate pueden ser minimizados disminuyendo la intensidad de luz
Variaciones diurnas en la cantidad de luminosidad aumenta la absorción de N, K y agua por el cultivo de jitomate en condición de invernadero.
Sin embargo, la alta luminosidad no debe considerarse como un factor negativo en la nutrición de los cultivos.
3.2. 3.2. TemperaturaTemperatura
Efecto de la temperatura sobre el volumen del flujo de exudación y sobre la concentración de K y Ca en el exudado de plantas de maíz decapitadas.
El efecto de las precipitaciones sobre la composición química de las hojas depende de la duración y cantidad de éstas.
K
N, P y S
(Lixiviación y erosión hídrica)
3.3. Precipitaciones 3.3. Precipitaciones atmosféricasatmosféricas
4. SUELO4. SUELO
pH
Textura y estructura
Humedad
Efecto de pH de la solución nutritiva Efecto de pH de la solución nutritiva sobre la absorción de iones en las sobre la absorción de iones en las
plantasplantas
PLAN DE SESIÓNPLAN DE SESIÓNMartes 4 de abril, 2006Martes 4 de abril, 2006
TEMA 5. ABSORCIÓN NUTRIMENTALTEMA 5. ABSORCIÓN NUTRIMENTAL
8:00 – 8:208:00 – 8:20 Factores que afectan la absorción Factores que afectan la absorción nutrimentalnutrimental
8:20 – 9:258:20 – 9:25 Diagnóstico nutrimentalDiagnóstico nutrimental
¡¡¡EXAMEN DE LOS TEMAS 4 Y 5: ¡¡¡EXAMEN DE LOS TEMAS 4 Y 5: PRÓXIMO JUEVES 6 DE ABRIL !!!PRÓXIMO JUEVES 6 DE ABRIL !!!
CONFERENCIA: PRODUCCIÓN HIDROPÓNICA CONFERENCIA: PRODUCCIÓN HIDROPÓNICA DE LECHUGA Y FRESA CON NFTDE LECHUGA Y FRESA CON NFT
(UNIDAD DE CONGRESOS 10 AM)(UNIDAD DE CONGRESOS 10 AM)
Efecto del OEfecto del O22 de las raíces sobre la de las raíces sobre la absorción de P y K en plantas de absorción de P y K en plantas de
cebadacebada
5.1.Efectos residuales de fertilizantes5.1.Efectos residuales de fertilizantes
5. FERTILIZANTES Y 5. FERTILIZANTES Y MEJORADORESMEJORADORES
5.2. Antagonismos y sinergismos 5.2. Antagonismos y sinergismos
Antagonismos Sinergismos
6. FITOPATÓGENOS6. FITOPATÓGENOS
Relación entre el contendo de Ca en frijol la actividad Relación entre el contendo de Ca en frijol la actividad de enzimas pectolíticas en el tejido vegetal y la de enzimas pectolíticas en el tejido vegetal y la severidad de pudrición suave causada por severidad de pudrición suave causada por Erminia Erminia carotovoracarotovora (Platero y Tejerina, 1976). (Platero y Tejerina, 1976).
Contenido de Contenido de CaCa
(mg.g(mg.g-1-1, p.s.), p.s.)
Actividad Pectolitica (Unidades Actividad Pectolitica (Unidades relativas)relativas)aa
Severidad de Severidad de los síntomaslos síntomasbb
PoligalacturonasaPoligalacturonasa
- +- +
Pectato Pectato transeliminasatranseliminasa
- +- +
6.86.8
16.016.0
34.034.0
00
00
00
6262
4848
2121
00
00
00
712712
415415
00
44
44
00a.a. + con inoculación bacterial; - sin inoculación+ con inoculación bacterial; - sin inoculación
b.b. 0 = sin sintomas; 4= síntomas muy severos0 = sin sintomas; 4= síntomas muy severos
Relación entre la severidad de Fusarium y la concentración de Ca en el exudado del xilema de tomate
Ca en la solución
(mg L-1)
Ca en el exudado del
xilema
(mg L-1)
Índice de
la enfermedad
Relación entre el contenido de cationes y la severidad de Botrytis en lechuga
Contenido de Ca (mg g-1
MS)Infección
con
Botrytis (%)K MgCa
CORRELACIONES ENTRE LAS FUNCIONES DE LA RAÍZ Y LA PARTE
AÉREA EN LA ABSORCIÓN DE MINERALES
Absorción de sales y agua por la raíz
Transporte de sales y agua a
las hojas
Fotosíntesis
Transporte de sacarosa a la
raíz
Respiración por la raíz
Formación de ATP en la raíz
Aniones (Transportadores de nitratos, sulfatos, fosfatos, bicarbonatos, cloruros).
Contra gradiente energéticoUsa la energía acumulada por el TAPUsa transportadores proteicos (cotransporte, simporte o antiporte)
TRANSPORTE ACTIVOSECUNDARIO(TAS)
Bombas de K (ATPasa de K).Bombas de H+ (ATPasa de H+).
Contra gradiente energéticoUsa ATPUsa bombas iónicas
TRANSPORTE ACTIVOPRIMARIO (TAP)
Mg, Fe, Cu y Ca(canales en
plasmalema y endomembranas).
Gradiente energético favorable
Canales (proteínas membranales)
TRANSPORTE PASIVO SECUNDARIO
Gases (O2, CO2 y etileno).
Gradiente energético favorable
TRANSPORTE PASIVO SIMPLE
EJEMPLOEJEMPLOREQUISITOSREQUISITOSTIPOTIPO