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