Nutrición Vegetal: Procesos Autótrofos

Las plantas presentan nutrición autótrofa, lo que significa que sintetizan su propia materia orgánica a partir de materia inorgánica y de una fuente de energía, que en su mayoría es la luz solar.

Absorción de Nutrientes Inorgánicos en la Raíz

La absorción de nutrientes inorgánicos tiene lugar principalmente a través de los pelos absorbentes de la raíz. La absorción de agua se realiza por ósmosis, debido a que la concentración de solutos es mayor en el interior de las células de la raíz que en el suelo. Esto provoca que el agua pase del suelo a las células epidérmicas de la raíz. Por otro lado, las sales minerales entran por transporte activo, un proceso que requiere un gasto energético significativo, aportado por el ATP y mediado por las ATPasas.

Transporte de Savia Bruta (Xilema)

La savia bruta, compuesta por agua y sales minerales, entra a través de la epidermis de la raíz y es transportada por los vasos del xilema hasta las hojas, donde se lleva a cabo el proceso de fotosíntesis.

Vías de Transporte en la Raíz: Desde la Epidermis hasta el Xilema

El transporte de la savia bruta desde la epidermis de la raíz hasta el xilema puede ocurrir por dos vías principales:

• Vía Simplástica: El agua y los solutos atraviesan el citoplasma de las células, pasando de una célula a otra a través de los plasmodesmos, que son puentes citoplasmáticos que conectan las células vecinas. De esta forma, la savia bruta se mueve de célula en célula hasta alcanzar el xilema.
• Vía Apoplástica: El agua y los solutos circulan por los espacios intercelulares y las paredes celulares permeables, sin entrar en el citoplasma de las células. Este movimiento continúa hasta la endodermis, donde se encuentra la banda de Caspary, una barrera impermeable al paso del agua y los iones. En este punto, la savia bruta se ve forzada a entrar en las células endodérmicas para poder continuar su camino hacia el xilema.

Mecanismos de Ascenso de la Savia Bruta por el Xilema

Una vez que la savia bruta ha alcanzado los vasos conductores del xilema, su transporte hasta las hojas no requiere un gasto energético directo por parte de la planta. Este ascenso se debe a la combinación de varios mecanismos:

• Presión Radicular

  La diferencia entre la presión osmótica de la raíz y la del suelo produce una entrada continua de agua por ósmosis. Este fenómeno ocurre desde los pelos absorbentes hasta los vasos conductores del xilema, generando una presión positiva que empuja la savia hacia arriba.

• Tensión Cohesiva (Transpiración)

  El agua sale de la planta en forma de vapor a través de los estomas (ostiolos) por un proceso llamado transpiración. A medida que las células foliares pierden agua, su concentración de solutos aumenta, lo que causa una entrada de agua por ósmosis desde las células adyacentes. Este proceso se repite a través de las células de la hoja hasta los vasos conductores del xilema, generando una fuerza de tensión que «tira» de la columna de agua desde arriba.

• Fuerzas de Adhesión y Cohesión

  Entre las moléculas de agua se establecen puentes de hidrógeno, lo que les confiere propiedades de adhesión (atracción a las paredes hidrofílicas del xilema) y cohesión (atracción entre sí). La elevada fuerza de cohesión entre las moléculas de agua produce capilaridad, que es la capacidad del agua de ascender por tubos finos. Las fuerzas de succión generadas por la transpiración «tiran» de las moléculas de agua que, por la fuerza de adhesión, ascienden por el xilema. Simultáneamente, las fuerzas de cohesión arrastran la columna de savia bruta, provocando su ascenso continuo desde la raíz hasta las hojas sin que exista gasto de energía por parte de la planta.

Intercambio Gaseoso en Plantas: Función de los Estomas

El intercambio de gases en las plantas se realiza principalmente a través de los estomas, estructuras especializadas ubicadas en la epidermis de las hojas. Cuando las células oclusivas que rodean el ostiolo (la abertura estomática) se llenan de agua, se vuelven turgentes, sus paredes se curvan y el estoma se abre, permitiendo la entrada o salida de gases. Las plantas precisan CO2 para la fotosíntesis y O2 para la respiración aeróbica. Además, generan CO2 cuando catabolizan moléculas orgánicas y O2 como producto de la fotosíntesis.

Intercambio Gaseoso Durante el Día

Durante el día, la planta realiza tanto fotosíntesis como respiración. El CO2 penetra por los ostiolos y llega a las células, donde es utilizado por los cloroplastos para la fotosíntesis. El O2, producto de la fotosíntesis, sigue el mismo camino pero en sentido inverso, saliendo de la planta. En la respiración, la planta necesita O2 y produce CO2. Las mitocondrias emplean parte del O2 generado, y los cloroplastos captan parte del CO2 producido. Como resultado, durante el día, la entrada neta de O2 y la salida neta de CO2 se reducen, ya que gran parte de estos gases se reciclan internamente.

Intercambio Gaseoso Durante la Noche

Durante la noche, al no haber luz, la planta no realiza fotosíntesis y, por lo tanto, no se origina O2. En este periodo, el balance gaseoso se invierte: la planta consume O2 y desprende CO2 exclusivamente debido a la respiración celular.

Fotosíntesis: El Proceso Vital de las Plantas

La fotosíntesis es el proceso fundamental mediante el cual las plantas sintetizan materia orgánica a partir de materia inorgánica (dióxido de carbono y agua) y luz solar. Este proceso se lleva a cabo en los cloroplastos, orgánulos que contienen pigmentos como la clorofila, encargados de captar la energía lumínica del sol.

Fase Luminosa de la Fotosíntesis

La fase luminosa de la fotosíntesis ocurre en la membrana de los tilacoides, dentro de los cloroplastos. Durante esta fase, la energía de la luz solar es transformada en energía química en forma de ATP y NADPH (poder reductor) a través de una serie de reacciones fotoquímicas. Además, la fotólisis de la molécula de agua (H2O) libera oxígeno (O2) como subproducto.

Fase Oscura (Ciclo de Calvin) de la Fotosíntesis

La fase oscura, también conocida como ciclo de Calvin, tiene lugar en el estroma del cloroplasto. En esta fase, se utiliza el ATP y el NADPH generados durante la fase luminosa para fijar el dióxido de carbono (CO2) y sintetizar moléculas de glucosa, con la ayuda de la enzima clave RuBisCO.

Transporte de Savia Elaborada (Floema)

El transporte de savia elaborada, compuesta principalmente por sacarosa (azúcar), se realiza a través del floema. Este proceso comienza con el paso de la sacarosa, mediante transporte activo, desde las células fotosintéticas hacia las células acompañantes de los tubos cribosos. Posteriormente, la sacarosa se mueve de las células acompañantes a las células del tubo criboso. Al acumularse sacarosa en el tubo criboso, el agua entra por ósmosis desde los vasos del xilema, generando una alta presión hidrostática en el interior de los tubos cribosos. Esta presión impulsa el transporte de la savia elaborada desde las zonas de producción (fuentes, como las hojas) hacia las zonas de consumo o almacenamiento (sumideros, como raíces, frutos o brotes en crecimiento). En los sumideros, la sacarosa sale del tubo criboso para ser utilizada en la síntesis de biomoléculas o almacenada. Al disminuir la concentración de sacarosa en el tubo criboso en los sumideros, el agua regresa al xilema por ósmosis, lo que reduce la presión hidrostática y mantiene el gradiente de presión necesario para el flujo continuo de la savia elaborada.