Absorción y transporte de nutrientes

La planta absorbe nutrientes en forma de iones o moléculas neutras principalmente a través de la raíz, aunque también se produce la absorción de nutrientes a través de las estomas o cutículas de las hojas.

Potencial Químico e Hídrico

El movimiento de los iones va asociado con el movimiento del agua, hay que tener en cuenta que el movimiento espontáneo tanto de los iones como del agua se produce mediante un balance energético. En caso del agua mediante un gradiente de potencial hídrico (ψ), mientras que en caso de los iones mediante un gradiente de potencial químico (μ).

Potencial químico.
El potencial químico de una sustancia es la expresión de la contribución de esta sustancia a la energía libre del sistema, por tanto, este potencial tendrá unidades de energía/mol y depende de las características del soluto y también de factores externos.

µi=(δG/δn)T, P, nj I


µi= µi0 + RT lnai + ziFE + ViP + migh
Cuando un soluto se mueve sin aporte de energía externa tiende a difundir desde zonas de alto potencial químico a zonas de bajo potencial químico.

Potencial Hídrico.
Puede definirse como la diferencia del potencial químico del agua en un sistema dado y el potencial químico del agua pura en las mismas condiciones de presión y temperatura dividido el volumen molar del agua (unidades de presión).

ψ= (μw - μw0) / Vw

El potencial hídrico presenta varias componentes, un componente de potencial de presión, un componente de potencial osmótico, un componente de presión matricial y un componente que depende de la fuerza de la gravedad.

Ψ = Ψp + Ψs + Ψm + Ψg

En la planta: Ψ = Ψp + Ψs

Los componentes que más influyen en el potencial hídrico son Ψp y Ψs

Ψp > 0 Agua sometida a presión
Ψp < 0 Agua sometida a succión
Ψs = 0 Agua pura (no contiene solutos)
Ψs < 0 Presencia de solutos

Movimiento del agua en la célula

Cuando una sustancia se mueve en un proceso espontáneo a favor de un gradiente de potencial hídrico, esta agua se mueve de una zona de mayor potencial hídrico a una zona de menor potencial hídrico. Uno de los orgánulos más importantes para el movimiento del agua es la vacuola. El líquido que se encuentra dentro de la vacuola se denomina jugo vacuolar, con un potencial osmótico negativo. Este potencial osmótico negativo permite la entrada de agua en la célula hasta que aparezca un potencial de presión ejercida por la pared celular rígida. La entrada de agua, como se indica en la formula Ψ = Ψp + Ψs, se mantendrá hasta que se iguale el potencial de presión y el potencial osmótico.


De manera similar, se produce un movimiento de agua entre células adyacentes, cuando en una célula entra agua, su potencial osmótico aumenta, esto implica que su potencial global aumenta respecto de las células adyacentes permitiendo el paso de agua de célula a célula debido al gradiente de potencial hídrico.

Movimiento del agua en la planta

Este movimiento de agua de célula a célula permite que el agua atraviese todos los tejidos de la raíz alcanzado el Xilema y Floema que son los órganos encargados del transporte de agua entre la raíz y la zona aérea de la planta.





En la parte izquierda se puede observar un corte longitudinal de una raíz, abajo se observa la Cofia o caliptra encargada de proteger la zona meristemática, en esta zona meristemática se produce el crecimiento de la raíz, por encima se encuentra la zona de elongación donde se produce el crecimiento de la raíz y por último la zona de absorción donde se encuentran los pelos radiculares encargados de la absorción de agua y nutrientes.


En la parte superior se puede observar una zona denominada banda de caspari, ésta está formada por células que contienen una sustancia hidrofóbica denominada suberina.




En la imagen superior se observa un corte ecuatorial de la raíz, de izquierda a derecha podemos observar la zona más externa de la raíz denominada epidermis, una zona más interna denominada córtex y otra zona más interna denominada endodermis donde nos encontramos la banda de caspari. En el interior de la endodermis nos encontramos el cilindro central (estela) donde podemos distinguir el periciclo y los tejidos conductores denominados Xilema y Floema.

Las moléculas de agua y los elementos nutritivos tienen que atravesar todas estas capas celulares para alcanzar el Xilema y el Floema. Para realizar este recorrido pueden seguir dos vías posibles, la vía del Apoplasto o la vía del Simplasto.

Vía del Apoplasto.
El agua y los iones se mueven a través de las paredes celulares y los espacios intercelulares por toda la planta. Este conjunto de paredes celulares y espacios intercelulares se le denomina espacio libre aparente.

Las paredes celulares están constituidas principalmente por distintos tipos de polisacáridos como las microfibrillas de celulosas que presentan asociaciones muy fuertes entre sí, dejando una estructura entrecruzada rígida con canales y/o poros entre sí. Para facilitar la unión entre estas fibrillas se encuentran entrecruzadas con Xiloglucanos, arabinoxilanos o glucoarabinoxilanos dependiendo de las características de la planta. Estos están asociados también a glicoproteínas. Todo este conjunto de microfibrillas se encuentran en una matriz de otro polisacárido denominada pectina.

Además, en la pared celular se encuentran el Boro y el Calcio (en algunos cultivos el Silicio) encargados de estabilizar esta estructura.

Estos huecos que quedan entre estas microfibrillas pueden ser atravesados por moléculas como la sacarosa o iones hidratados, actuando como vías de libre difusión dentro de la planta. Existen poros de mayor tamaño denominados macroporos y otros de menor tamaño denominados microporos, dentro de estos macroporos el agua y los cationes pueden moverse libremente, este espacio se denomina espacio libre de difusión del agua. En zonas más pequeñas o zonas con grupos cargados negativamente debido al ácido galacturónico presente en las pectinas se establecen interacciones electrostáticas sobre los cationes cargados positivamente quedando estos retenidos con mayor o menor intensidad. Por tanto, existen zonas donde el movimiento del agua es libre pero el movimiento de los iones se ve afectado por su carga (espacio libre donnan).

Este movimiento es más simple que el movimiento simpático que requiere atravesar la membrana celular.

Vía del Simplasto.
El agua y los iones necesitan entrar dentro de la membrana plasmática de las células vegetales para moverse a través del conjunto de citoplasmas de todas las células conectadas entre sí mediante unas conexiones denominadas plasmodesmos.

En caso de las raíces jóvenes, estas carecen de la banda de caspari por lo que la entrada de agua y nutrientes pueden moverse por ambas vías.

En caso de raíces más maduras, estas células contienen la célula de caspari que actúa como obstáculo, por lo que los nutrientes están obligados a entrar en la célula para acceder al xilema (vía del Simplasto).

Absorción y transporte de nutrientes

Teniendo en cuenta la interacción de la raíz con el medio donde se encuentren los nutrientes (suelo o disolución nutritiva) podemos observar que, a medida que la raíz absorbe los iones junto con el agua, se produce un descenso de la concentración de estos iones en la zona cercana a la raíz, por tanto, disminuirá el potencial químico de estos elementos en la zona más cercana a los pelos radiculares facilitando el movimiento por difusión de estos iones desde las zonas con mayor potencial electroquímico hacia la raíz.

A su vez, se produce un arrastre físico de estos iones mediante un gradiente hídrico causado por la absorción de agua por parte de la raíz.

Como se ha comentado anteriormente, en el movimiento de nutrientes a través de la vía del Simplasto, es necesario atravesar la membrana plasmática. Esta consiste en una doble capa lipídica, apolar en su interior y polar en su exterior. Esta membrana es de permeabilidad selectiva, permitiendo el paso de agua y moléculas neutras, pero dificultando el paso de iones que, a su vez, dependerá del tipo de ion.


Esta permeabilidad selectiva genera una distribución asimétrica de cargas a ambos lados de la membrana plasmática, dando lugar a una diferencia de potencia entre el interior y exterior de la célula denominado potencial de difusión.

El material que aquí se muestra tiene carácter informativo. En caso de duda consulte con el facultativo. “AgroScience Hispanica” no se hace responsable de los perjuicios ocasionados por la automedicación.

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