1. ¿Cómo se nutren las plantas?

Al igual que el resto de los seres vivos, las plantas necesitan moléculas orgánicas para realizar sus tres funciones vitales. Las plantas sintetizan moléculas orgánicas a partir de compuestos inorgánicos del medio y de la energía lumínica. Este proceso es denominado fotosíntesis y es posible gracias a la clorofila, capaz de captar la energía lumínica.

Algunos protoctistas, como las algas, y algunas bacterias con pigmentos fotosintetizadores poseen nutrición autótrofa, en la que se distinguen dos fases principales: la fotosíntesis y la respiración celular.

Fases de la Nutrición Autótrofa

1. Fotosíntesis

   Es el proceso de síntesis de materia orgánica en el que la energía lumínica se almacena para sintetizar la materia orgánica. Los seres autótrofos usan moléculas inorgánicas de su entorno: H₂O, CO₂ y sales minerales.

2. Respiración Celular

   Es un proceso de degradación de las moléculas orgánicas para liberar energía y transformarla en ATP.

La Obtención de los Compuestos Inorgánicos

Para sintetizar las moléculas orgánicas, las plantas necesitan:

• Macronutrientes: Elementos esenciales como C, O, H, N, Ca, etc. Son necesarios en gran cantidad.
• Micronutrientes (Oligoelementos): Fe, B, Zn, Cu, etc. Son necesarios en cantidades muy pequeñas.

Las plantas obtienen estos elementos del medio que les rodea:

• Del suelo obtienen minerales y agua que absorben por la raíz.
• Del aire obtienen gases, principalmente CO₂, imprescindible para construir moléculas orgánicas y para la respiración celular.

¿Cómo penetran los compuestos inorgánicos en las células?

El agua penetra en la raíz a través de los pelos absorbentes, por ósmosis. El agua sirve para equilibrar las concentraciones de iones. Para penetrar en las células de la raíz, las sales minerales también deben atravesar las membranas celulares. Pueden hacerlo mediante dos tipos de mecanismos de transporte:

• Transporte Pasivo: Mediante difusión, sin gasto energético.
• Transporte Activo: Permite a las células vegetales retener las sales necesarias impidiendo que salgan. Se realiza en contra gradiente, por lo que implica un gasto de energía.

2. Estructura de la Raíz y Transporte

2.1. Estructura de la Raíz

En la raíz se distinguen tres zonas principales:

• Zona Pilífera: Es la más próxima al tallo. Posee los pelos absorbentes para obtener agua y sales minerales.
• Zona de Elongación: Las células de esta zona, originadas en la zona de crecimiento, se alargan para formar tejidos adultos.
• Zona de Crecimiento: Formada por tejidos meristemáticos. Los inferiores empujan hacia abajo el ápice de la raíz, protegido por una especie de dedal, constituido por células muertas, llamado cofia.

La estructura interna solo tiene estructura primaria. Estas plantas, al crecer en grosor, desarrollan una estructura secundaria.

Estructura Primaria de la Raíz

La estructura primaria de la raíz es la disposición interna de las células de las raíces que solo crecen en longitud. Las células meristemáticas se transforman y originan diferentes capas organizadas en el cilindro cortical y el cilindro vascular.

• Cilindro Vascular: Está constituido por el xilema y el floema. Todo este conjunto está a su vez rodeado por una o más capas llamadas periciclo.
• Cilindro Cortical: Está constituido por la epidermis, el parénquima cortical y la endodermis.
  • Epidermis: Es la capa más externa y tiene función de protección.
  • Parénquima Cortical: En sus células se almacenan moléculas orgánicas.
  • Endodermis: Monocapa de células que regula el movimiento de sustancias entre el interior y el exterior. Posee la Banda de Caspary que rodea los vasos leñosos.

Estructura Secundaria de la Raíz

Las raíces con estructura secundaria poseen dos nuevas capas de meristemos: el cambium vascular y el cambium suberoso. El cambium vascular divide sus células y produce xilema secundario y floema secundario. El depósito de una sustancia llamada lignina convierte estas capas en leño o madera.

2.2. La Entrada de Agua y Sales en los Vasos Leñosos

Los protoplastos de las células vegetales (células sin pared) están formando un todo llamado Simplasto. El conjunto de paredes y espacios intercelulares se llama Apoplasto.

El agua y las sales minerales atraviesan las células de la zona cortical de la raíz hasta los vasos leñosos o xilema mediante dos mecanismos:

• Vía o Transporte Simplástico: Se realiza a través del citoplasma. El paso entre las células tiene lugar en los plasmodesmos.
• Vía o Transporte Apoplástico: Se realiza a través del conjunto de paredes celulares y de los espacios intercelulares.

La Banda de Caspary constituye una capa impermeable que impide el paso del agua por el apoplasto y fuerza su entrada hacia el citoplasma de las células endodérmicas y su paso hasta los vasos leñosos mediante el transporte simplástico.

3. El Tallo y las Hojas

3.1. El Tallo

El tallo es el órgano que mantiene erguida a la planta, da soporte a frutos, hojas y flores.

Estructura Interna del Tallo

• Estructura Primaria: La estructura primaria de las gimnospermas y de las angiospermas dicotiledóneas es similar a la de la raíz. En el tallo, el xilema y el floema forman haces mixtos, donde el floema es la parte externa y el xilema la interna.
• Estructura Secundaria: Se caracteriza por la presencia del súber o corcho, correspondiente a la epidermis, un tejido epidérmico de células muertas cuyas paredes están engrosadas por una sustancia llamada suberina.

3.2. Las Hojas, Fábricas de Alimento

Las hojas son estructuras de vida corta, ya que incluso en las plantas de hoja perenne se caen y se renuevan continuamente. Debido a que poseen pigmentos, como la clorofila, las hojas son los órganos productores de materia orgánica de las plantas, en ellas se lleva a cabo la fotosíntesis.

Componentes de la Hoja

• Epidermis: Es la capa superficial que recubre las hojas. Existe una epidermis superior, sobre la que se sitúa la cutícula cérea que impermeabiliza, y una epidermis inferior.
• Parénquima Clorofílico: Sus células contienen cloroplastos situados cerca de la membrana celular y están en constante movimiento. El parénquima clorofílico puede ser de empalizada o lagunar.
• Vasos Conductores o Tejidos Vasculares: Constituyen una densa red de nervios formados por haces de vasos leñosos y liberianos que asegura que ninguna célula quede lejos del sistema de transporte.

3.3. El Ascenso de Savia Bruta hacia las Hojas

La savia bruta, constituida por agua y sales minerales, es una disolución diluida que circula por el xilema, desde la raíz hasta las zonas verdes. Posteriormente, estas moléculas forman la savia elaborada, que es transportada a todas partes del vegetal. En el transporte de agua por los vasos conductores intervienen:

• Transpiración: La pérdida de agua por evaporación produce una fuerza capaz de absorber el agua en la raíz y conducirla por el xilema hasta las hojas.
• Tensión-Cohesión: Los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua permiten una cohesión muy elevada, manteniendo la columna de agua unida.
• Presión Radicular: Es debida a la entrada de agua del suelo a la raíz por ósmosis, ya que la concentración de solutos es mayor en las células que en el agua.
• Capilaridad: El flujo de transpiración se debe a la capilaridad. Los vasos leñosos del xilema son muy finos (estructura capilar). Las moléculas de agua, gracias a su capacidad de cohesión, se mantienen unidas entre sí y provocan el ascenso del líquido.

4. ¿Qué es y dónde se realiza la Fotosíntesis?

La fotosíntesis es el conjunto de reacciones químicas que transforman las sustancias minerales, el agua y el dióxido de carbono en moléculas orgánicas. En los vegetales, la fotosíntesis tiene lugar en unos orgánulos especiales de la célula del parénquima y otras partes verdes, llamados cloroplastos.

¿Qué ocurre durante la Fotosíntesis?

El agua, el dióxido de carbono y las sales minerales, tras una serie de reacciones químicas para las que son necesarias enzimas y energía lumínica, se transforman en biomoléculas y oxígeno.

Las reacciones de la fotosíntesis se agrupan en dos fases:

Fase Lumínica (Dependiente de la Luz)

Tiene lugar en la membrana de los tilacoides de los cloroplastos. En ella se desarrollan los siguientes procesos:

• Fotólisis de la molécula de agua: La luz provoca la rotura de la molécula del agua en hidrógeno y oxígeno, que se libera a la atmósfera.
• Formación de ATP y NADPH: El hidrógeno producido interviene en una serie de reacciones químicas que tienen lugar en la membrana tilacoidal. Al final de este proceso, el hidrógeno se une al nucleótido NADP, formando el compuesto NADPH.

Fase Oscura o Biosintética (Independiente de la Luz)

En esta fase se forma materia orgánica. Tiene lugar en el estroma del cloroplasto. El NADPH y el ATP se utilizan para reducir el CO₂ y de esta forma producir compuestos orgánicos. El conjunto de reacciones que tiene lugar en esta fase recibe el nombre de Ciclo de Calvin.

La enzima más abundante de la naturaleza es la RUBISCO (ribulosa 1,5-difosfato carboxilasa-oxigenasa). (Cuanto más CO₂ hay, con más facilidad trabaja). (Cuando la concentración de O₂ es mayor, se oxida y esto se llama fotorrespiración, lo que reduce el rendimiento fotosintético).

Factores que Afectan a la Fotosíntesis

Para que se realice la fotosíntesis es necesario que haya suficiente dióxido de carbono, agua, energía lumínica y clorofila. Su carencia afecta a la tasa de la fotosíntesis, por lo que se les denomina factores limitantes:

• Intensidad Lumínica: La intensidad de la fotosíntesis varía directamente con la cantidad de luz hasta un límite en que no aumenta su rendimiento.
• Dióxido de Carbono (CO₂): Lo mismo ocurre con la cantidad de dióxido de carbono, que se considera óptima cuando es del 0,1% alrededor de la planta.
• Temperatura: La mayoría de las plantas crecen mejor cuando esta es moderada (entre 20 y 30 grados). A mayor temperatura, las enzimas se degradan y no es posible la fotosíntesis. La temperatura afecta a las enzimas que realizan la fotosíntesis; al aumentar la temperatura, la fotosíntesis se lleva a cabo más rápido. Sin embargo, en algunos casos, cuando la temperatura es muy alta, el rendimiento fotosintético baja porque las enzimas se desnaturalizan.
• Agua: Es necesaria para el transporte de las moléculas orgánicas a través de los vasos y para muchas otras reacciones en el interior celular.

Gráfica 1 (Ejemplo de Interpretación)

Preguntas sobre la gráfica:

1. ¿Qué representa la gráfica?
2. ¿Qué observamos si es fase lumínica o fase oscura?
3. ¿Cómo se comporta la curva?

5. Las Plantas Simbióticas

Son asociaciones beneficiosas entre plantas y otros organismos:

• Rizobios: Son asociaciones simbióticas entre bacterias que se adhieren a los pelos absorbentes de la raíz de las leguminosas y penetran hasta su pared central.
• Micorrizas: Son asociaciones de un hongo con las raíces de muchas plantas terrestres. Las micorrizas son considerados abonos naturales.

6. Las Plantas Carnívoras

Las plantas carnívoras son características de terrenos áridos o pobres en nutrientes (especialmente nitrógeno), por lo que se ven obligadas a conseguir estos alimentos necesarios para realizar la fotosíntesis, digiriendo materia orgánica de su entorno. Ejemplos: Venus atrapamoscas, Drosera, Nepentes.

7. Las Plantas Parásitas

Viven sobre otras plantas a las que provocan, en muchos casos, alteraciones importantes. Se distinguen dos tipos:

• Plantas Hemiparásitas: Pueden realizar fotosíntesis, aunque absorben agua y sales minerales de la planta sobre la que viven. Ejemplo: el muérdago.
• Plantas Holoparásitas: Carecen casi totalmente de clorofila, por lo tanto, no realizan la fotosíntesis y absorben la savia elaborada de la otra planta. Ejemplo: la cuscuta y la orobanca.