1. Una planta en un suelo con un potencial de solutos de -0.1 bares y un potencial matricial de -0.3 bares. El potencial de solutos y el de presión de las células de la raíz es de -4 y 3 bares respectivamente, en el xilema ambos potenciales son -3 bares y 0.5 bares. Razonar en qué sentido se moverá el agua y cuál es el mecanismo que está operando.

Suelo: -0.1 + -0.3 = -0.4; Raíz: -4 + 3 = -1; Xilema: -3 + 0.5 = -2.5. Se puede observar que el potencial más bajo (más negativo) es el que hay en el xilema, y el más alto (menos negativo) es el que hay en el suelo, por lo que el agua se moverá siempre de potenciales más altos a más bajos de manera que el agua irá desde el suelo hasta el xilema, pasando por la raíz. Esto se conoce como **difusión a favor del gradiente**, un gradiente causado por la **transpiración**. Comienza a evaporarse el agua de las células estomáticas lo que produce una caída de potencial en la hoja, la cual se trasmite por los tubos del xilema hasta las zonas de xilema próximas a la raíz. Es el mecanismo de absorción de agua más común.

2. Describa el potencial hídrico del agua en la célula, definiendo la turgencia y la plasmólisis en base a los componentes del potencial.

El **potencial hídrico** del agua en la célula representa la energía que tiene el agua por unidad de superficie, y sus unidades son de presión. Tiene dos componentes, uno de **solutos u osmótico** (siempre negativo) y otro de **presión** (siempre positivo), y se expresa como suma de ambos. En situaciones de altura, hay que añadir el componente gravitatorio. Cuando el componente de presión es igual al de solutos (ψp = -ψs), entonces el potencial hídrico de la célula es 0 y se dice que la célula es **turgente**, es decir, que ha entrado tanta agua en la célula, que ya entra lo mismo que sale y el potencial se hace 0. Por el contrario, se puede dar que el potencial de presión sea 0 y el potencial hídrico sea exactamente igual al potencial de solutos, nos encontramos entonces ante una célula **plasmolizada**, en la que se da una contracción del protoplasto por falta de agua.

3. Mencione los elementos minerales esenciales para los vegetales, ordenándose en macro y micronutrientes.

Macronutrientes: N, K, P, Ca, Mg, S

Micronutrientes: Cl, Fe, B, Mn, Zn, Cu, Mo, Ni

Además, tenemos otros 3 minerales esenciales (C, O, H), que proceden del CO2 y del H2O.

4. Define los siguientes conceptos: a) Potencial de membrana, b) Potencial electroquímico de un ión.

Primero hay que conocer el concepto de **potencial electroquímico** para después explicar el **potencial de membrana**…

Potencial electroquímico: El potencial electroquímico es resultante de la suma del componente eléctrico al potencial químico, y presenta un caso en donde un ion se encuentra a distintas concentraciones a cada lado de la membrana, y teniendo esto en cuenta se podrá saber si el transporte será pasivo (a favor del gradiente) o activo (en contra del gradiente).

Potencial de membrana: Está constituido por todas las cargas positivas y negativas que hay en ese lado y no sólo las del ión considerado. Se representa por Em = Ein – Eex, diferencia de potencial eléctrico existente a ambos lados de la membrana. Tiene dos componentes, el **potencial de difusión** y el **potencial debido a la actividad metabólica**. El primero tiene su origen en las diferencias de permeabilidad de la membrana a los distintos iones, y el segundo se debe principalmente a la actividad de la **bomba de protones**, una proteína que al expulsar iones de H+ al exterior, consumiendo ATP, incrementa la carga eléctrica negativa en el interior.

5. En un cultivo de verano se observan síntomas de marchitamiento después de un riego con agua de pozo. Indique las causas fisiológicas que puede provocar dichos síntomas.

Bueno, yo achacaría este problema a dos posibles factores. El primer factor que se me ocurre es la posible **toxicidad del agua de pozo** principalmente con sodio, es decir, que puede que esta agua sea bastante salina. Esto provoca que el potencial matricial y de solutos del suelo sea muy grande, lo que puede provocar dificultades para las plantas para absorber agua y desarrollar sus raíces combinado con el calor del verano.

El segundo factor que se me ocurre es la **temperatura y cantidad de agua** que se aplique al cultivo. Si se está aplicando mucha agua a una temperatura muy fría esto puede ser contraproducente para la planta, porque al igual que nos pasaría a nosotros en un día de calor, la planta comenzaría a transpirar y respirar de forma acelerada, perdiendo más agua de la que se le aplica al final, lo que puede resultar fatal.

6. Describe los síntomas carenciales del calcio.

Las carencias de calcio se presentan en ápice, yemas y frutos, los cuales se nutren principalmente por vía floema, ya que su movilidad a través de éste es muy baja.

Los principales síntomas son:

• Las hojas inferiores comienzan a encorvarse y rizarse
• Se desarrollan manchas irregulares de color marrón amarillento por el borde y superficie de la hoja
• El desarrollo de flores es lento
• Reducción de cosecha

7. Indique qué tipo de transportador utilizan las plantas para absorber NH3 (nitratos). Mencione si es transporte activo o pasivo.

La entrada del ión nitrato al interior de la célula consiste en ir en contra de concentración y de su gradiente electroquímico, es un **transporte activo** y **simporte** con al menos dos H+. Se consume energía puesto que acumulo NO3-, se consume carga positiva del gradiente, la bomba tiene que sacar un H+ para equilibrar, gasto de ATP. Si es sulfato necesita que tres H+. Produce alcalinización externa y despolarización de la membrana.

Al absorber nitrato, el potencial de membrana se hace menos negativo (despolarización), indicando que el transporte implica entrada de carga positiva neta (simporte: 1NO3- / 2H+)

8. Indique en qué zona de la raíz se encuentra el espacio libre al intercambio iónico.

El espacio libre al intercambio catiónico va desde las células epidérmicas, pasando por las células corticales y llegando hasta la endodermis y no más allá.

9. ¿En qué solución es más abundante la concentración de iones, en la savia del xilema o en el agua de gutación?

Es más abundante en la **savia del xilema**, ya que, aunque la gutación sea un mecanismo de expulsión de agua, al venir del xilema, contiene sales compuestos minerales de la savia, pero nunca en mayor cantidad que la propia savia, ya que el líquido tiene que pasar por diferentes células hasta llegar a los hidatodos de expulsión, por las que se va dejando iones.

10. Defina el concepto de transporte primario. Escriba un ejemplo. Transporte secundario

El **transporte activo primario** es el que usa directamente una fuente de energía química (por ejemplo, ATP) para mover moléculas a través de una membrana en contra de su gradiente. Uno de los ejemplos más importantes en biología para ilustrar este mecanismo de transporte activo primario es la **bomba sodio-potasio**, la cual se encuentra en las células animales y cuya función es imprescindible para estas células. La bomba sodio-potasio es una proteína de membrana que transporta sodio hacia fuera de la célula y potasio hacia el interior de la misma. Para llevar a cabo este transporte la bomba requiere de energía proveniente del ATP.

El **transporte activo secundario** es el que emplea la energía almacenada en la célula, esta energía es distinta del ATP y de ahí viene su distinción entre los dos tipos de transporte. La energía que emplea el transporte activo secundario proviene de los gradientes generados por el transporte activo primario, y puede ser utilizada para transportar otras moléculas en contra de su gradiente de concentración.

11. Mencione las enzimas que intervienen en la reducción de nitratos indicando en qué zona de la célula se encuentran.

Primero la enzima **nitrato-reductasa** convierte el NO3 en NO2 (nitrito), la cual se encuentra en el **citoplasma** de la célula, y después, la enzima **nitrito-reductasa** convierte el NO2 en amonio (NH4) en el **cloroplasto**.

12. Una planta presenta clorosis intervenal cuando se le aplica un abono rico en potasio, ¿Por qué?

El potasio es un elemento abundante en la mayoría de los suelos, de manera que si aportamos un abonado rico en potasio sin tener en cuenta la concentración de potasio que ya teníamos en nuestro suelo, podemos contribuir perjudicialmente al cultivo.

El exceso de potasio no es tóxico como tal, pero si puede acarrear la disminución de iones como el magnesio o el calcio, de manera que si tenemos una falta de magnesio a causa de un abonado excesivo de potasio, podemos encontrarnos con estos problemas característicos de la falta de magnesio como la **clorosis intervenal**.

13. ¿Es correcto afirmar que todos los iones se mueven vía xilema?

Sí, es correcto, aunque no se puede decir lo mismo del floema.

14. Si una planta presenta clorosis en hojas viejas, ¿Qué tipo de nutrientes falta?

Principalmente el **nitrógeno**, ya que el que haya se va a retranslocar a las hojas nuevas y zonas apicales.

15. Diferencias entre carencia de boro y hierro

Boro: las hojas más viejas se tornan amarillas y quebradizas, y el punto de crecimiento (ápices y nuevas hojas) se vuelve necrótico y muere. El fruto también puede ser afectado y presentar áreas corchosas dispersas.

Hierro: las hojas más jóvenes presentan clorosis intravenosa, seguida de una decoloración amarillenta general. La vena central de la hoja normalmente permanece verde.

16. Mecanismos de absorción de agua en la planta

Mecanismo dependiente de la transpiración: cuando se evapora el agua en las hojas se produce una caída del potencial hídrico de las células foliares y esta disminución atrae agua de los conductos xilemáticos de las hojas, peciolos y tallos, que se encuentran a mayor potencial. La reducción de potencial hídrico se transmite a través de los elementos del xilema hasta llegar a las raíces, lo que produce un gradiente que favorece la entrada de agua desde el suelo, ya que éste se encuentra a mayor potencial. La energía para esta absorción y para el movimiento ascendente de agua procede de la energía radiante del Sol, que provoca la evaporación de agua en la hoja en el proceso de evapotranspiración. Se le dice pasivo, porque la demanda se crea en las hojas.

Mecanismo osmótico: cuando la transpiración disminuye o cesa, porque es de noche o porque hay elevada humedad en el ambiente, la raíz continúa funcionando activamente absorbiendo y acumulando iones, los cuales crean presión osmótica y demandan la entrada de agua en la raíz y ocasionan su movimiento hacia arriba del xilema. Debido a que esta actividad la origina la raíz, se le llama absorción activa.

17. ¿Por qué entra o sale agua de una célula?

El agua entra o sale de la célula siempre por diferencias de potencial. Puede ser de dos formas: mecanismos dependiente de la transpiración y mecanismos osmóticos. Para el primero hay que tener en cuenta que el agua se mueve de zonas con mayor potencial a zonas de menor potencial, por lo que cuando la planta transpira, reduce el potencial en las hojas, lo que se transmite hasta la raíz haciendo que el potencial allí sea menor que en el suelo, por lo que el agua entra. Por el mecanismo osmótico, es cuando la transpiración cesa, siguen entrando iones en la raíz creando presión osmótica (disminuye el potencial), lo que hace que entre agua por ósmosis desde fuera de la raíz a dentro.

En ambos casos, pasa lo mismo en sentido contrario.

18. Características morfológicas y fisiológicas de la planta que afectan a la transpiración.

1. Superficie foliar: la magnitud de la superficie foliar de la planta guarda relación directa con la transpiración. La cantidad, distribución, tamaño, forma y movimiento de los estomas son característicos de cada especie, al igual que la superficie foliar.
2. Relación raíz-parte aérea: se trata de la relación entre la parte absorbente y la parte transpirante, algo que es más importante aún que la superficie foliar por sí sola. Si la absorción no puede atender las demandas de transpiración, los estomas se cierran y la transpiración disminuye. Los árboles con sistemas radicales muy extensos sobreviven mejor a la sequía.
3. La estructura de la hoja: juega un papel importante en la transpiración y puede ser modificada por los factores ambientales en que se desarrollan las hojas. Las hojas expuestas al sol presentan, en comparación con las desarrolladas en sombra, células más pequeñas, de cutícula más gruesa por tener capas adicionales de células en empalizada. Todos estos caracteres tienden a reducir la transpiración, en unas hojas que están expuestas al sol y al viento, factores de ambiente que incrementan la transpiración. Asimismo la presencia de pelos y la existencia de estomas hundidos también reducen la transpiración.

19. ¿Por qué la luz induce la apertura de los estomas?

La luz estimula la apertura de los estomas, interviene en los mecanismos activos de membrana que expulsan protones (H+) hacia fuera de la célula oclusiva, permitiendo la entrada de los iones K+ y Cl-. Además, la luz activa la fotosíntesis en las células del mesófilo; de esta forma se consume CO2 y la concentración de este gas en los espacios intercelulares y en las células oclusivas se mantiene baja.

20. ¿Cómo se consume energía para la absorción de agua por presión de raíz?

Se consigue a base de aumentar la presión osmótica interior con dos mecanismos:

• Acumulación de iones, lo que implica un gasto de ATP. Sin embargo, una alta concentración de iones no es compatible con el metabolismo de la raíz y lo altera.
• Utilizando solutos compatibles, lo que también implica gastar ATP. Los solutos compatibles son polímeros grandes, que al degradarse se rompen en moléculas más pequeñas aumentando el valor de la presión osmótica (si una molécula se rompe en 500 más pequeñas, ejerce 500 veces más presión que antes). Los solutos compatibles sí son compatibles con el metabolismo, por lo que este mecanismo es el más utilizado. Para su síntesis y degradación se requiere energía. Los solutos compatibles más utilizados son: prolina, dimetilsulfoniopropionato, sulfato de colina, etc.

Para conseguir formar ATP y llevar a cabo estas funciones, la célula lo debe sintetizar in situ, dado que es una molécula inmóvil. Por ello, se requiere el aporte de O2 para que las células respiren, así que el exceso de agua resulta perjudicial porque lo desplaza. Sin embargo hay plantas adaptadas que toman el oxígeno directamente de la atmósfera.

21. ¿Por qué dentro de los elementos minerales esenciales, el Mo se considera micronutriente y el S macronutriente?

Porque el azufre es constituyente de dos aminoácidos, la cisteína y la metionina, por tanto, cuando falta no se pueden formar las proteínas en las que participan estos aminoácidos, lo que da lugar a una acumulación de otros aminoácidos en forma soluble, ya que no pueden construir proteínas. Sin embargo, el Molibdeno se considera micronutriente porque solo juega su papel como activador enzimático, bien como componente de un grupo prostético o coenzima, o como elemento activador por sí solo de la enzima.