Cuestionario sobre Nutrición Vegetal

1. Explique los criterios que deben cumplir los nutrientes absorbidos por las plantas para ser considerados esenciales.

Los criterios son 3:

1. Es esencial si la deficiencia del elemento impide que la planta complete su ciclo de vida.
2. Es esencial si este no puede ser reemplazado o sustituido por otro con propiedades similares.
3. Debe participar directamente en el metabolismo de la planta cumpliendo una labor en específico.

2. ¿Qué nutrientes son considerados macronutrientes y cuáles micro? ¿En qué se basa esta clasificación?

Macronutrientes: Nitrógeno (N), Fósforo (P), Potasio (K), Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Azufre (S).

Micronutrientes: Hierro (Fe), Zinc (Zn), Manganeso (Mn), Boro (B), Cobre (Cu), Molibdeno (Mo), Cloro (Cl).

Se basa en la cantidad en que el elemento está disponible en el suelo o la planta, siendo los micronutrientes en menor cantidad aunque no menos esenciales.

3. Explique el proceso de la fotosíntesis en términos nutricionales. Detalle en forma gráfica qué nutrientes y en qué procesos están involucrados.

El lugar donde se produce la fotosíntesis es en los cloroplastos ubicados en la célula del mesófilo, principalmente se lleva a cabo en las hojas verdes maduras. La conversión de energía luminosa a energía química ocurre a través del flujo de electrones que fluyen y son absorbidas por 2 fotosistemas de pigmentos que actúan como antenas receptoras de energía. En ambos fotosistemas la absorción de energía luminosa activa la emisión y transporte de electrones desde un potencial positivo a uno negativo en contra de un gradiente potencial.

El PSII posee un complejo enzimático capaz de romper las moléculas de agua y separarla en oxígeno, protones y electrones (fotólisis del agua). Cabe mencionar que este proceso es dependiente de la luz.

Varios nutrientes están de algún modo relacionados con la cadena de transporte de electrones.

1. El Manganeso actúa como un reservorio de energía previo a la oxidación del agua, además actúa como un sitio para el anclaje de las moléculas de agua antes del proceso de oxidación.
2. El Magnesio es parte de la molécula central de clorofila encargado de absorber fotones, además es clave para la síntesis de ARN y Proteínas.
3. El Hierro y el azufre como principal función formar grupos hemo que son parte del citocromo b-f que participa en el flujo de electrones desde el PSII al PSI.
4. La Ferredoxina contiene hierro y azufre encargada de transmitir los electrones al aceptor final de electrones (NADP) que contiene Fósforo (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato) para reducirla a NADPH.
5. El Hierro es muy importante en la formación de clorofila y citocromos.
6. El cobre es parte de una coenzima (Plastocianina).

4. Indique los nutrientes que son parte estructural de moléculas en las plantas. Además, indique cuáles son estas moléculas. También mencione qué nutrientes no participan estructuralmente de moléculas y por qué.

Los nutrientes que son parte de la estructura de la planta encontramos: Hierro (importante en la formación de citocromos y la clorofila), Cobre (formación de pared celular y lignina), Calcio (formación de la lámina media), estos dos elementos ayudarán cuando la pared celular se encuentre en turgencia, Magnesio (importante en la formación de la clorofila que sin esta no existe la fotosíntesis) y los nutrientes que no participan estructuralmente son el Cloro y Manganeso ya que estos participarán en la fotólisis del agua.

5. Explique qué es el potencial de membrana, cuál es la fuerza motriz para generar la diferencia de potencial. Explique la ecuación de Nernst.

El potencial de membrana es la diferencia eléctrica entre el exterior e interior de una célula, esta se genera por la distribución desigual de iones a través de canales iónicos o proteicos de la membrana celular.

La fuerza motriz es provocada por el potencial electroquímico debido a que si hay mayor concentración de protones a un lado los protones fluirán hacia donde hay menor concentración de protones, es decir a favor del potencial electroquímico.

La ecuación de Nernst sirve para calcular el potencial de equilibrio de un ion que está distribuido desigualmente a través de una membrana, siendo esta permeable a dicho ion.

6. ¿Indique los tipos de transportadores de nutrientes en las plantas? ¿Cómo se absorbe el N y el P?

7. Explique cuáles son las estrategias que poseen las plantas para absorber Fe.

Son 2 las estrategias que tiene:

1. En plantas Dicotiledóneas y monocotiledóneas no gramíneas: El Fe+3 se une a una estructura quelante liberando protones y transformando el Fe+3 en Fe+2 acción de la reductasa. Se libera el Fe+2 e ingresa a la planta por un transportador específico con gasto de energía.
2. En plantas monocotiledóneas gramíneas: Las plantas emiten un compuesto llamado “Fotosideróforos” al suelo que se pegan al hierro férrico Fe+3 entrando por transportador específico. Esta estrategia es más eficiente que la tipo 1 ya que no necesita reducir el Fe+3 por lo tanto posee menor gasto de energía.

8. ¿Cuál es el rol del Ca en las plantas?

El rol que tiene el Ca absorbido como “Pectato de Calcio” en las plantas principalmente es la firmeza de las estructuras, manteniendo unidas las paredes celulares de las plantas sin deformidad en la estructura. También como rol secundario activa ciertas enzimas y para enviar señales que coordinan actividades de la planta.

9. ¿Qué nutriente interviene en el crecimiento de los frutos?

El nutriente que es parte del crecimiento de los frutos provocando cambios como el color vivo, la hinchazón del fruto, la cantidad de jugo, sabor y aroma entre otros Son en gran medida Potasio (K).

10. Indique cómo se manifiestan los síntomas de deficiencia de nutrientes en las plantas.

-Nitrógeno: Las plantas se tornan amarillas y las hojas más viejas están en muy mal estado, además las hojas nuevas son pequeñas y lisiadas. La tasa de crecimiento de plantas es muy pequeña.

-Fósforo: Las plantas dejan de crecer. Fea coloración, las plantas son más ligeras. Las hojas más viejas se llenan de Alga verde. Por lo general, los síntomas de deficiencia son similares a gran variedad de síntomas de deficiencia de nitrógeno.

-Potasio: Se forman pequeños puntos marrones en las hojas más viejas. Estos los bordes de estos puntos amarillentos. Los puntos se empiezan a hacer más grandes.

-Hierro: La deficiencia de hierro aparece en las hojas nuevas, las plantas no tienen suficiente cantidad de clorofila en las hojas nuevas, por lo tanto se hacen pálidas, el tejido de la hoja se vuelve pálida generalmente más rápido que las venas de las hojas.

-Magnesio: La deficiencia de magnesio es generalmente similar a la deficiencia de hierro debido a la falta de magnesio previene la absorción del hierro. Todas las viejas y nuevas hojas son por lo tanto pálidas.

-Calcio: Las hojas nuevas son pálidas. El tejido de la hoja se reduce, pero las venas permanecen bien. En realidad, el hecho de que por lo general no hay problema con el calcio, debido a que Ca está presente en el agua del grifo. Pero en el caso, de que está utilizando el agua extra suave, puede tener un problema.

11. ¿Qué es el flujo por masas de los nutrientes? ¿Qué nutrientes se mueven por flujo de masas? ¿Qué rol juega el agua que las plantas absorben?

Flujo de masa de los nutrientes es el transporte de los iones disueltos en agua, La fuerza que actúa moviendo el agua con los nutrientes (flujo masivo) es la presión. Fluye de donde hay más presión a donde hay menos presión. Los nutrientes son transportados hacia las raíces pero no dentro de las raíces.

Los nutrientes que se mueven por flujo de masa son: Nitrógeno, Magnesio, Azufre y Calcio.

La intensidad del flujo del agua regula la absorción iónica existiendo una fuerte dependencia al agua para la asimilación y absorción de tales nutrientes disueltos en el agua. Este flujo causa la transpiración en las plantas.

12. ¿Qué es el flujo por difusión de un nutriente? ¿Qué nutrientes se mueven por difusión hacia las raíces de las plantas?

Es el movimiento de las moléculas en respuesta a la diferencia de concentración, que va desde donde hay más soluto (en órganos fuentes) hacia donde hay menos soluto (en órganos sumideros). El movimiento prosigue hasta conseguir el equilibrio de ambas concentraciones moviéndose a través del xilema y el floema distribuidos a todos los órganos de la planta.

Los nutrientes que son más dependientes del flujo de difusión que se mueven hacia las raíces de la planta son Fósforo (P) y Potasio (K).

13. Explique el concepto de rizósfera. ¿Qué nutrientes se acumulan o se vacían alrededor de la rizósfera y por qué?

La Rizósfera es el área donde se ubica la parte subterránea de la planta (raíz), ocurren interacciones entre raíz y los microorganismos del suelo. Se caracteriza por el aumento de la biomasa microbiana y de su actividad. Es también llamada área de vaciamiento.

El calcio se acumula por movimiento de flujo de masa.

El Fósforo se vacía por ser altamente móvil y soluble.

14. ¿Cómo puede demostrar que un nutriente se mueve a las raíces mediante difusión?

(Se puede demostrar que hay difusión gracias a que el espacio de la rizósfera hay un déficit de nutrientes ya que la planta absorbe rápidamente los nutrientes.) desde lugares que hay más concentración a menos concentración, o sea de la rizósfera o solución del suelo a las raíces. Como por ejemplo potasio y fósforo. A MAYOR CAPACIDAD TAMPÓN, MENOR DIFUSIÓN

15. ¿Qué adaptaciones morfológicas poseen las raíces de las plantas para absorber eficientemente los nutrientes que poseen baja disponibilidad en el suelo?

Raíces pivotantes o profundas, mayor desarrollo de pelos radiculares, aparición de micorrizas.

16. ¿Qué es la reducción de un elemento en el suelo? Mencione para qué nutrientes esenciales este fenómeno es importante.

17. ¿Qué es la disponibilidad química de un nutriente? Explique el concepto de capacidad tampón. ¿Para qué nutrientes esto es crítico?

La disponibilidad química de un nutriente es la disponibilidad del nutriente que se encuentra en la solución del suelo en una forma química en el que está en un equilibrio con la planta para poder ser absorbido.

La capacidad Tampón es la capacidad de los suelos para neutralizar la carga ácida incorporada al sistema, los cambios que provoca pueden afectar a las plantas disminuyendo una parte de la cantidad de nutrientes en el suelo que está disponible.

Esto es crítico para nutrientes poco móviles como el Fósforo y el Hierro que se acumulan y aumenta el PH. Sin dejar de lado que también influye el tipo de suelo.

Capacidad Tampón

CT=C/CL

CT=capacidad tampón. C=concentración total en el suelo. CL=concentración en la solución del suelo,

18. ¿Cómo ocurre la fijación de N en los nódulos de las leguminosas? ¿Qué elementos son críticos para el correcto funcionamiento de la nitrogenasa?

La fijación de N en los nódulos de leguminosa ocurre en 4 pasos: Colonización – Iniciación de nódulo – invasión de los pelos radicales y formación del hilo de infección – liberación de la bacteria.

1. La bacteria reconoce al hospedero (específico), para esto la planta exuda fenoles y flavonoides específicos en bajas concentraciones en la rizósfera como señal para las bacterias. Tal señal activa la nodulación en la bacteria (genes NOD) la inducción de estos nod adhiere la bacteria a la raíz.
2. La bacteria exuda citoquinina y penetra la pared celular de los pelos radiculares, comienza a transformar la forma de los pelos radiculares curvándolos y aumentando el hilo de infección.
3. Se desarrolla el meristema del nódulo y la invasión de las bacterias, luego estas se transforman en bacteroides siendo envueltos por una membrana de las células de la planta (membrana periférica del bacteroide).
4. Cuando ya está formado el nódulo dentro de las células de la raíz es cuando se produce finalmente la fijación de N2 para transformarlo en una forma utilizable. Los bacteroides tienen conexiones vasculares con las células de la planta donde ambos se benefician uno con el otro (la bacteria absorbe el C de la planta y la planta el N de la bacteria).

Son elementos críticos para el correcto funcionamiento de la nitrogenasa el Molibdeno y Hierro porque de esos elementos está compuesta, además debe haber ATP disponible, la hidrogenasa también porque aporta los protones y la Leghemoglobina para reducir el O2 y pueda actuar la nitrogenasa.