Nutrición Vegetal

La nutrición vegetal es el proceso que utilizan las plantas para fabricar su propia materia orgánica y realizar las demás funciones vitales. Para llevar a cabo este proceso, necesitan la energía solar y una serie de elementos esenciales: 15 provenientes del suelo y 1 de la atmósfera.

Fases de la Nutrición Vegetal

Fase 1: Absorción de Agua y Sales Minerales

La primera fase es la absorción del agua y las sales minerales a través de los pelos radicales de la raíz, hasta llegar a los vasos leñosos o xilema. Este proceso se puede llevar a cabo de dos maneras:

1. El agua penetra por ósmosis desde la raíz y las sales minerales por transporte activo, gracias a unas proteínas llamadas carriers o de transporte.
2. El agua y las sales minerales penetran por los espacios intercelulares del córtex hasta llegar a la endodermis. Esta capa no tiene espacios intercelulares, ya que está ocupada por una sustancia llamada suberina que forma la banda de Caspari. A partir de aquí, penetran hasta el xilema.

Fase 2: Transporte de Agua y Sales Minerales por el Xilema

El agua y las sales minerales, es decir, la savia bruta, llegan hasta las hojas de la planta sin gasto energético a través de dos procesos:

1. Teoría radicular: Esta teoría dice que el agua y las sales minerales disueltas suben por presión positiva, es decir, en la raíz hay más presión que en las hojas. Una prueba de ello es la gutación, que es la presencia de gotas en el borde de las hojas.
2. Teoría de cohesión-tensión: Se origina por la transpiración del agua en las hojas. El agua, en forma de vapor, sale por los estomas, lo que origina la succión de las distintas moléculas de agua que, gracias a los puentes de hidrógeno, forman una especie de”caden”. En este proceso también interviene la capilaridad. Las sales, al estar disueltas, son arrastradas por el agua y, por lo tanto, su transporte es pasivo.

Fase 3: Intercambio Gaseoso

El intercambio gaseoso se produce tanto en los estomas como en las lenticelas:

Estomas

Los estomas son el resultado de dos células arriñonadas con un hueco en el centro denominado ostiolo. Hay estomas en el haz y en el envés de las hojas, siendo en este último donde son más abundantes.

El CO₂ penetra por los espacios intercelulares, atraviesa las células y llega a los cloroplastos. El O₂ recorre el camino inverso. No todo el CO₂ procede de la atmósfera para realizar la fotosíntesis, ya que parte de ese CO₂ se genera en la respiración celular. Del mismo modo, no todo el oxígeno que se utiliza en la respiración celular procede de la fotosíntesis, ya que parte de este oxígeno procede de la atmósfera.

Los estomas se abren y se cierran en función de las necesidades de la planta. Si se necesita CO₂ se abren, y con la transpiración, es decir, la pérdida de agua, se cierran. En este proceso interviene una hormona llamada ácido abscísico (ABA). También influyen la luz y la temperatura. La luz activa la fotosíntesis y, por lo tanto, aumenta el consumo de CO₂, por lo que los estomas se abren. La temperatura, si aumenta, estimula la respiración celular y, por lo tanto, aumenta la concentración de CO₂, por lo que los estomas se cierran, evitando de esta manera la pérdida de agua por la transpiración.

Lenticelas

Las lenticelas son protuberancias que se producen en la epidermis de los tallos y ramas leñosas. Están formadas por células que se encuentran muy separadas entre sí, por lo que hay grandes espacios intercelulares.

Fase 4: Fotosíntesis

La fotosíntesis es el proceso por el que se transforman los materiales inorgánicos en orgánicos utilizando la energía solar. Se lleva a cabo en los cloroplastos y la reacción que se produce es la siguiente:

6CO₂ + 6H₂O –> C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Este proceso se realiza en dos fases: una se llama fase luminosa y la otra fase oscura:

Fase Luminosa

Se produce en los tilacoides de los cloroplastos. La energía solar choca contra las moléculas de clorofila que se encuentran en los fotosistemas I y II. Un fotosistema lo forma la clorofila, la cadena de transporte de electrones y las enzimas ATP sintetasas.

Los electrones de la clorofila, con la energía solar, se excitan saliendo de sus órbitas a un nivel superior, por lo que aumenta su nivel de energía. Estos electrones son captados por unos elementos químicos y van siendo transferidos de un elemento a otro, formándose la llamada cadena de transporte de electrones. Al pasar los electrones de un elemento a otro con potencial energético menor, se va liberando energía que es utilizada por las ATP sintetasas para formar ATP. El último receptor de los electrones es el NADP⁺, que se transforma en NADPH + H⁺.

En este proceso se produce la fotólisis del agua, que será la que aporta los electrones que pierde la clorofila, los protones al NADP⁺ y el oxígeno que se desprenderá a la atmósfera.

Fase Oscura

Llamada así porque no necesita la presencia de la energía solar. Se produce en el estroma de los cloroplastos y consiste en una serie de reacciones metabólicas que dan lugar al llamado ciclo de Calvin. En este proceso se gasta energía, que se utiliza del ATP formado en la fase anterior, así como la presencia del NADPH. En cada vuelta del ciclo se precisan 2 ATP y 2 NADPH, por lo que para obtener una molécula de C₆H₁₂O₆ se precisan 18 ATP y 12 NADPH.

Para incorporar CO₂ a la planta es necesaria la presencia de una proteína llamada rubisco, que es la proteína más abundante de la Tierra.

Dependiendo del primer compuesto orgánico que se produzca en las rutas metabólicas, las plantas se dividen en C3, C4 y CAM. El 89% de las plantas son C3, el 10% CAM y el 1% C4. Las C3 son todas las plantas arbóreas, como el trigo, la cebada, etc. Las C4 están formadas por el maíz, la caña de azúcar, etc., y las CAM son las cactáceas. Esta clasificación se basa en el clima, siendo las C3 las de climas más benignos y las CAM las desérticas.