La hoja

Que es la nutrición en las plantas:

El termino nutrición hace referencia a los pasos por los cuales los organismos vivos asimilan los alimentos y los emplean para su crecimiento y desarrollo

 Clasificación de los elementos minerales

Elementos esenciales: son aquellos elementos minerales que en ausencia de el la planta no puede vivir

Elemento Útiles o no esenciales: aún cuando la planta puede vivir sin ellos, su presencia contribuye al crecimiento, producción y/o resistencia a condiciones desfavorables del medio (clima, plagas) (=E. beneficiosos)

Elemento toxico: son aquellos elementos minerales que en presencia en cantidades grande ocasionan la muerte de la planta

 Criterios de Esenciabilidad

La ausencia del elemento impide que la planta complete su ciclo de vida

La acción del elemento debe ser especifica, es decir, no puede ser sustituido completamente por ningún otro

El elemento debe estar involucrado directamente en el metabolismo de la planta

Clasificación de los elementos minerales:

Macronutrientes : Nitrógeno (N), Fosforo (P), Potasio (K), Magnesio (Mg),Azufre (S), Calcio (Ca)

Micronutrientes: Zinc (Zn), Cloro (Cl), Molibdeno (Mo), Sodio (Na),hierro (Fe), Cobre (Cu), Manganeso (Mn), Boro (Bo) Silicio (Si) níquel (Ni)

Clasificación de acuerdo a su función fisiológica y bioquímica

Los elementos que forman compuestos orgánicos dentro de la planta son: NITRÓGENO, AZUFRE

Compuestos importante para el almacenamiento  de energía o para mantener la integridad estructural son :  FOSFORO, SILICIO, BORO

Elementos minerales  que permanecen en forma iónica son : POTASIO, CALCIO, MAGNESIO, CLORO, MANGANESO, SODIO que participan en la osmorregulacion  y actividad enzimática (cofactores)

Elementos involucrados en la transferencia de electrones (REDOX) son: HIERROS, ZINC, COBRE NIQUEL MOLIBDENO y también en cofactores de enzimas   

Deficiencias Minerales

El elemento en la solución del suelo está disponible para la planta, pero su concentración es muy baja.

El elemento está presente bajo una forma química que no puede ser utilizada por la planta, no hay disponibilidad.

Antagonismo: la presencia de un elemento en una determinada concentración puede impedir la absorción del otro. (El Magnesio es antagónico de calcio y potasio)

Nutrición mineral y crecimiento en las plantas:

Además de luz, temperatura y agua las plantas requieren de elementos minerales si estos son insuficientes se reduce el crecimiento

Para que el desarrollo y funcionamientos metabólico de las plantas sea adecuado tiene que existir un equilibrio  entre las sustancias nutritivas

Un exceso o falta de elementos minerales ocasiona que las plantas sean débiles a enfermedades y baja calidad de los frutos

NITROGENO

Se absorbe el nitrogeno:

Nitrógeno orgánico

Nitrógeno inorgánico: por fijación del nitrógeno atmosférico (N2) absorción en forma iónica: como nitrógeno amoniacal (NH4+) o como nitrato (NO3-) (predominantemente).

Reducción del nitrógeno:

En las células de las hojas y raíces se reduce el  nitrato a amonio  en 2 faces

En primer lugar el nitrato es reducido a nitrito por la enzima nitrato reductasa  dicha reacción consume 2 electrones  suministrados por una molécula de piridin-nucleotido reducido seguidamente el nitrito es reducido amonio por la nitrito reductasa en una reacción que requiere 6 electrones donados por la ferrodoxina reducida (el poder reductor requerido se genera en las reacciones lumínicas de las fotosíntesis o en la glucolisis de la respiración

Funciones del nitrogeno:

Componente estructural de aminoácidos: (proteínas y enzimas); purinas y pirimidinas ( bases nitrogenadas del los de ácidos nucleicos ARN y ADN) necesarios  para la división celular, almacén y transfieren información genética

Componente estructural de la molécula de clorofila indispensable para la fotosíntesis

Componente estructural de las moléculas de ATP (fotosíntesis, respiración proceso de intercambio de energía

Conforman moléculas de auxinas y citocininas para el crecimiento, desarrollo de la planta

En forma de la proteína prolina está involucrado en la regulación osmótica

Es utilizado por las plantas para sintetizar aminoácidos los cuales forman las proteínas componente principal de las células

Deficiencia nitrogeno:

Las plantas que crecen a bajos niveles de nitrógeno son de color verde claro y muestra clorosis generalizada, principalmente en hojas viejas. Las hojas jóvenes permanecen verdes por períodos más largo, ya que reciben nitrógeno soluble de las hojas más viejas

La relación vástago/raíz es baja, ya que predomina el crecimiento radicular sobre el foliar. El crecimiento de muchas plantas deficientes en nitrógeno es raquítico

Algunas plantas como el tomate y el maíz, exhiben una coloración purpúrea en los tallos, pecíolos y cara abaxial de las hojas, debido a la acumulación de antocianinas.

FOSFORO (P)

Se absorbe el fosforo:

Las plantas absorben el fósforo del suelo principalmente como H₂PO₄^– y HPO₄^2-

El ión  H₂PO₄^–  se absorbe más rápidamente que  el HPO₄^2-  (Suelos de pH menor a nueve)

En plantas jóvenes, abunda más en los tejidos meristematicos

Se trasloca rápidamente desde los tejidos adultos a los jóvenes y a medida que la planta madura la mayoría del elemento se moviliza a semillas y/o frutos

Función del fosforo 

Componente estructural de las membranas celulares como fosfolípido.

Conformación estructural del ADN y ARN

La energía liberada en los procesos catabólicos se transforma en compuestos energéticos a ser utilizados en los procesos anabólicos utilizando ATP u otros compuestos energéticos.

Requerido en todos los procesos de fosforilación para la activación de todas las rutas bioquímicas.

Efector de enzimas, como la fosfofrutoquinasa en el metabolismo de los carbohidratos.

Distribuidor del carbono fijado en la fotosíntesis (en forma de triosa fosfato).

Involucrado en los proceso de traducción ( fitocromo, hormonas, patógenos, estrés ambiental) a través de procesos de fosforilacion

Deficiencia del fosforo:

En cereales se caracteriza por un retardo en el crecimiento, las raíces se desarrollan poco y se produce enanismo en hojas y tallos. Es frecuente la acumulación de antocianina en la base de las hojas.

En maíz: Hojas de Coloración verde intenso, con poco brillo y posterior acumulación de pigmentos

El fosfato se redistribuye fácilmente en muchas plantas y se mueve de las hojas viejas hacia las jóvenes en las que se almacena; se acumula también en flores en proceso de desarrollo y en semillas. Como resultado de esto, las deficiencias de fósforo se observan primero en hojas maduras.

Además el numero disminuye formando tallos finos y cortos con hojas pequeñas

Menor desarrollo radicular menor floración y menor cantidad de frutos y semillas

POTASIO (K)

Se absorbe potasio:

El potasio (K) es absorbido por las plantas en grandes cantidades, más que cualquier otro elemento a excepción del Nitrógeno

Se encuentra en la solución del suelo como catión monovalente (K⁺) . Es muy soluble.

Deficiencia de potasio:

Amarillamiento y necrosis de los márgenes foliares, que comienza en las hojas más bajas.

Disminución de turgencia. Plantas muy susceptibles a marchitamiento por estrés hídrico

Mayor susceptibilidad al ataque de patógenos a la raíz, tallos propensos a daños por vientos, lluvia, etc.

Función potasio:

Mantenimiento del balance hídrico de las plantas (turgor y mantenimiento del potencial osmótico)

Regulación de movimiento estomático

Involucrado en el mecanismo de absorción , acumulación y transporte de agua

Fotosíntesis regulan la apertura estomática  activa el sistema de citocromos y promueve la síntesis de la rubisco

Estabilizador del pH celular ( equilibrando cargas negativas  de iones Cl y de ácidos orgánicos

Activador enzimático (fotosíntesis y respiración)

Transporte activo de iones ( activador de ATPasa)

 Los iones potasio son también importantes en la fijación del RNAm a los ribosomas (traducción del ADN)

AZUFRE (S)

Se absorbe el azufre

Las plantas toman el azufre, principalmente, como sulfato (SO₄^-2) mediante la absorción radical, aunque el dióxido de azufre atmosférico (SO^2-) puede ser absorbido por las hojas en pequeñas cantidades.

Reducción del azufre

La reacción tiene lugar en tres etapas:

Reducción de sulfatos a sulfito

Reducción de sulfitos a sulfuro de hidrogeno

transformación de sulfuro de hidrogeno en cisteína

Función del azufre:

Componentes estructurales de las membranas celulares (proteinas)

Síntesis de aminoácidos (cisteina, metionina) y proteínas

Componente estructural de la tiamina y biotina (coenzimas o vitaminas)

Parte estructural del Acetil CoA (respiración)

Precursor  de giberelinas

Componente estructural de la ferredoxina (fotosíntesis)

Mantenimiento de la estructura terciaria de las proteínas

Grupo activo de algunas enzimas (hexoquinasas y deshidrogenasas)

Componente molecular de tiocianatos e isotiocianatos (repollo) y la alicina, la sustancia olorosa del ajo y el factor causante de lacrimeo en la cebolla

Deficiencia del azufre:  

Reducción del área foliar

Enrollamientos marginales foliares, necrosis y defoliación

Clorosis generalizada en hojas nuevas

Acumulación de pigmentos Acortamiento de entrenudos

CALCIO (Ca)

Se absorbe:

Es absorbido como catión divalente Calcio (Ca⁺²).

Función del calcio:

El calcio es acumulado por las plantas, especialmente en las hojas donde se deposita irreversiblemente. Es un elemento esencial para el crecimiento de meristemas y el funcionamiento apropiado de los ápices radicales.

Tiene la función de impedir daños a la membrana celular, evitando el escape de sustancias intracelulares.

Actúa como un regulador de la división y extensión celular, a través de la activación de una proteína modulada por calcio (calmodulina).

Componente de la lámina media de la pared celular (pectato de calcio).

Activador enzimático: ATP asa y α-amilasa

Confiere Capacidad de intercambio catiónico (CIC) a la pared celular.

El ión calcio libre, se reconoce actualmente como un regulador intracelular importante de numerosos procesos bioquímicos y fisiológicos. Está Involucrado en los procesos de transducción como segundo mensajero

deficiencia del calcio:

Reducción inmediata de la tasa de crecimiento, por muerte de ápices, yemas terminales y regiones meristemáticas.

Crecimiento deforme de láminas foliares

Se afecta el crecimiento radical. Reducción de raíces secundarias

Inhibe la germinación del polen y el crecimiento del tubo polínico.

MAGNESIO (Mg)

Se absorbe el calcio

El magnesio es absorbido como catión (Mg²+) y es traslocado rápidamente desde a los tejidos viejos a los nuevos: los síntomas de deficiencia se observan primero en hojas viejas.

La propiedad más importante del Mg es su solubilidad. Su abundancia sugiere una multiplicidad de funciones, principalmente como activador de reacciones enzimáticas (fosfatasas, kinasas, ATPasas, carboxilasas, etc).

Función del calcio

El magnesio tiene un papel estructural como componente de la molécula de clorofila, es requerido para mantener la integridad de los ribosomas y sin duda contribuye en mantener la estabilidad estructural de los ácidos nucleicos y membranas.

Su deficiencia inhibe las reacciones de fotofosforilación y también las reacciones de fosforilación que permiten la regeneración de la Rubisco (Fotosíntesis).

Compuesto de reserva en semillas

Deficiencia del calcio

Clorosis intervenal en las hojas más bajas, seguida de coloraciones púrpura y posterior formación de manchas necróticas

MICRONUTRIENTES:

HIERRO (Fe)

Se absorbe el hierro

Se absorbe por las raíces en forma de ión ferroso (Fe ²⁺), férrico (Fe ³⁺) y en forma de quelatos, siendo la primera la forma más común.

Funcion del hierro

Implicado en los procesos de oxido reducción (transporte de electrones). Reducción del oxígeno hasta agua en respiración

Parte estructural de la molécula de ferredoxina

Activador enzimático:  cofactor de sistemas como citocromo oxidasa (transporte de electrones en respiración) enzimas involucradas en le síntesis de clorofila, nitrogenasa

Asimilación del nitrógeno (nitritos a amonio)

Requerido para la síntesis de proteínas

deficiencia del hierro:

Clorosis intervenal en hojas más nuevas, en condiciones extremas se tornan casi blancas

BORO (Bo)

Función del boro

Necesario para la formación del capullo floral, producción y viabilidad del grano de polen

Participa en el metabolismo de fenoles, impidiendo daños a las membranas celulares.

Involucrados en los procesos de actividad meristematica ( se alteran el patrón de división celular y elongación celular)

Formación de complejos borato-calosa impidiendo la obstrucción de las placas cribosas

Síntesis de ácidos nucleicos (ARN y ADN) es indispensable para la síntesis de uracilo

deficiencia del boro

La deficiencia de boro causa daños serios y muerte de los meristemas apicales. Son muy comunes en plantaciones de árboles de todo el mundo.

Las plantas deficientes en boro contienen más azúcares y pentosanos,

Presentan tasas más bajas de absorción de agua y transpiración que las plantas normales. Hojas quebradizas.

COBRE (Cu)

Funciones del cobre:

Activador enzimático, implicado en procesos de oxido-reducción

Forma precursores de la lignina

Componente estructural de la plastocianina (proteína cloroplasmática)

Conformación estructural de la citocromos oxidasa (trasferencia de electrones hasta el oxigeno en respiración)

Componente de la fenolasa (oxidación de fenoles). Evita daños celulares

Deficiencia del cobre

La deficiencia de cobre afecta el crecimiento y desarrollo de las plantas jóvenes. Los síntomas aparecen primero en los brotes apicales (zona meristematica y se expanden a hojas las que se observan  fundamentalmente recurvada en la márgenes pudiéndose desarrollar  madera pobremente lignificada, se asocia directamente con una disminución en el proceso de fotosíntesis

MANGANESO (Mn)

Funciones manganeso:

El Mn activa numerosas enzimas que catalizan las reacciones de descarboxilación y oxidorreducción durante el Ciclo de Krebs (respiración)

Influye en la organización de membranas (tilacoide, núcleo y mitocondria)

Requerido para la reacción de Hill (conjuntamente con el Cl-), fase inicial de la fotosíntesis.

CLORO (Cl)

Función de cloro:

Fotolisis del Agua (Reacción de Hill): participa activamente en la fotolisis del agua, la cual no se lleva a cabo si no está presente el elemento

Estabilidad del cloroplasto: es imprescindible para la estabilidad del cloroplasto, probablemente como protector de la oxidación de los componentes lipoproteicos de las membranas tilacoidales.

Estimula la acción de las ATPasas ubicadas en el tonoplasto. A diferencias de las del plasmalema, estas bombas electrogénicas, no son activadas cationes monovalentes como K+ pero si son activadas por el Cloro. Estas bombas participan en la absorción o transporte de iones.

Regulación de movimientos estomáticos: los movimientos de apertura y cierre estomático son regulados por flujos de K+, y son compensados  por aniones como malato y Cl -.

División y elongación celular: aparentemente se encuentra involucrado en los procesos de división y alargamiento celular, así como también en el metabolismo del nitrógeno, no obstante, estas funciones no están completamente claras.

MOLIBDENO (Mo)

Implicado en el metabolismo del nitrógeno (nitrato reductasa,  nitrogenasa)

Implicado en la formación de ABA, al ser parte estructural de la enzima que lo genera.

Participa en reacciones tipo redox como constituyente de sistemas enzimáticos

ZINC (Zn)

Síntesis de auxinas (AIA): las plantas deficientes en zinc presentan bajos niveles de AIA, lo cual se atribuye al hecho de que el elemento está involucrado en la síntesis del triptófano, un aminoácido precursor de la auxina

Componente estructural enzimático: Anhidrasa carbónica y alcohol deshidrogenasa. La primera es la  enzima que mantiene estable el pH celular gracias a su acción buffer, impidiendo que las proteínas se desnaturalicen. La alcohol deshidrogenasa participa en la reducción del acetaldehído a alcohol (respiración anaeróbica)

Síntesis de auxinas (AIA): las plantas deficientes en zinc presentan bajos niveles de AIA, lo cual se atribuye al hecho de que el elemento está involucrado en la síntesis del triptófano, un aminoácido precursor de la auxina

Activador de muchas enzimas. Entre ellas: anhidrasa carbónica (AC) que acelera la hidratación reversible del CO2 a bicarbonato, en la fotosíntesis y tiene acción buffer, manteniendo estable el pH celular lo que impide que se desnaturalicen las proteínas,  - alcohol deshidrogenasa que cataliza el paso de acetaldehído a etanol, - inhibe parcialmente la actividad de la ARNasa, la cual hidroliza el ARN, si hay deficiencia en Zn disminuye el contenido de ARN y por tanto de proteínas.

Participa en la estabilidad del ribosoma.

NIQUEL (Ni)

Componente de la enzima Ureasa que cataliza la hidrólisis de la urea

Importante en la movilización del Nitrógeno durante la germinación y crecimiento temprano de la plántula.

Metabolismo de las bases púricas (se produce urea)

SILICE (Si)

Confiere rigidez a las paredes celulares y células especializadas

Incrementa la resistencia al acamamiento e infecciones fungosas

Reduce los efectos tóxicos de ciertos metales pesados

Sodio (Na)

Fijación del carbono en plantas C4 y CAM (regulación de la PEP)

Favorece la expansión celular

Puede sustituir parcialmente al potasio como soluto osmóticamente activo

Absorción de los elementos minerales depende de:

Sistema radical  (extensión y ramificación)

Temperatura

Concentración de oxigeno en el suelo

Contenido de agua del suelo

Estado nutricional de la planta

Volumen de materia seca formada y de producción

Nutrientes minerales implicados en reacciones Redox: (hierro, Cinc, cobre, níquel, molibdeno)

Que es el Redox: es en el cual existe una transferencia de electrones dando lugar a un cambio en los estados de oxidación (para que exista una relación Redox en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones y otro que lo acepte)

Factores que condicionan los requerimientos:

Planta

Capacidad metabólica, fotosintética, de crecimiento y productividad de cada especie, variedad o cultivar.

Extensión y profundidad del sistema radical. Eficiencia de absorción.

Duración del ciclo de cultivo (anuales, bianuales, perennes)

Producto cosechado (hojas, flores, frutos)

Bióticos

Plagas, enfermedades, malezas

Clima

Temperatura y radiación

Lluvia, viento, HR

Suelo

Nivel inicial de fertilidad

Características físico-químicas

Manejo

 Tipo de agricultura (riego, secano)

 Nivel tecnológico (conuco, plantación intensiva)

 Historia del campo

TRANSPORTE DE SUSTANCIAS  POR EL FLOEMA

Para su sobrevivencia, crecimiento y desarrollo, la planta requiere producir y transportar nutrientes a los lugares correctos en el momento correcto

Los fotosintatos o fotoasimilados constituyen las sustancias elaboradas mediante la fotosíntesis y que son translocadas por el floema

Estructura del tejido floematico:

Placas cribosas

Banda de proteínas-P

Retículo endoplasmatico

Elementos cribosos

Plasmodesmos

Vacuola

Célula acompañante

Núcleo

Mitocondria

Sustancias que se transportan por el floema:

Agua

Azucares: principalmente sacarosa (rafinosa, estaquinosa)

Sustancias nitrogenadas como aminoácidos y amidas

Ácidos orgánicos: pirúvico, oxalacetico, cítrico, málico

Sustancias inorgánicas: K, Mg, P y Cl

Hormonas (auxinas, giberelinas, ABA, citocininas)

Otras pesticidas, reguladores de crecimiento

Patrones de movilización de las sustancias elaboradas

Proximidad entre el órgano productor y consumidor

Fase de desarrollo del consumidor

Conexiones vasculares

Patrones de traslocación: (del productor al consumidor)

Las sustancias en el floema no se translocan exclusivamente hacia abajo o hacia arriba

Se movilizan de zonas de suplencia llamadas fuentes, órganos productores hacia áreas de intenso metabolismo o almacenamiento denominadas consumidores o sumideros

Órgano fuente, productor, exportador:

Un órgano donde la producción de fotoasimilados es superior a sus necesidades metabólicas (crecimiento, almacenamiento)

Ejemplos: hojas maduras, tejidos de reserva en semillas en germinación, órgano de almacenamiento durante la fase de exportación.

Órgano consumidor, sumideros, importador:

La producción de carbohidratos es inferior a la necesaria para suplir sus necesidades metabólicas (crecimiento o almacenamiento)

Ejemplos: Ápices meristemáticos, hojas, flores, frutos y semillas en formación, órganos en fase de almacenamiento

Órgano consumidor o sumideros

En los órganos consumidores, los azucares transportados pueden ser utilizados en el metabolismo y crecimiento (sustrato para la respiración) o pueden ser almacenados como reservas.

Cuando hay almacenamiento, los fotoasimilados pueden ser almacenados en la misma forma química como se transportan (sacarosa) o en formas diferentes (glucosa, almidones)

Transporte o Translocación:

Carga: es el paso de los fotoasimilados desde las células del mesófilo a los elementos cribosos (floema)

Descarga: movimiento de los azúcares desde los elementos cribosos hasta las células del órgano consumidor, donde van a ser utilizadas

Movilización: es el transporte de las sustancias elaboradas  por el floema  desde los elementos cribosos  cercano al órgano productor hasta los elementos cribosos cercano al órgano consumidor

Carga  o  llenado del floema  Apoplástico:

La sacarosa se difunde entre las células del mesófilo vía plasmodesmos pero en algún punto cercano a los tejidos vasculares, la sacarosa ingresa al apoplasto.

Los plasmodesmos no intervienen en la descarga dentro del complejo célula compañera-elemento criboso.

Desde al apoplasto la sacarosa ingresa al complejo CA-EC contra gradiente de concentración mediante un simporte con protones

Carga  o  llenado del floema Simplástico:

La sacarosa se difunde vía plasmodesmos desde las células del mesófilo hasta el complejo célula compañera-elemento criboso.

Modelo trampa de polímeros

Modelo trampa de polímeros

La sacarosa, sintetizada en el mesófilo, difunde desde las células del haz vascular a las células intermediarias a través de los abundantes plasmodesmos.

En las células intermediarias, la rafinosa (y la estaquiosa) se sintetizan a partir de sacarosa y galactosa, manteniendo así el gradiente de difusión de la sacarosa. Debido a su gran tamaño, no pueden difundir de vuelta hacia el mesófilo.

La rafinosa y la estaquiosa pueden difundir a los elementos cribosos. Así, la concentración del transporte de azúcar llega a las células intermediarias y a los elementos cribosos

Movilización a largas distancias: Teoría del flujo por presión o de masa

Según esta teoría el gradiente de presión, generado por ósmosis, existente entre la fuente y el sumidero es el causante del flujo transportador de asimilados fotosintéticos. La elevada concentración de azúcares provoca la entrada masiva de agua desde el xilema en las fuentes, provocando una presión sobre las paredes, que aumentan el potencial de presión, impulsando el agua, con los asimilados, hacia los sumideros, donde la presión es menor que en las fuentes pero mayor que en el xilema; el agua sale y vuelve al xilema.

Observaciones Movilización a largas distancias: Teoría del flujo por presión o de masa

Los poros de las placas cribosas no pueden estar obstruidos

En un mismo tubo criboso no puede ocurrir un transporte bidireccional

La hipótesis del flujo de presión requiere de la existencia de un gradiente de presión positiva en el floema

Descarga del floema

Existe una gran diversidad de órganos consumidores: vegetativos, reproductivos, de almacenamiento.

Debido a estas diferencias estructurales no existe un único mecanismo de descarga

Si el órgano donde se descarga la sacarosa es un sumidero en crecimiento este proceso se lleva a cabo por transporte pasivo. Si es un órgano de almacenamiento entonces el proceso de descarga es por transporte activo.

Órganos vegetativos en crecimiento: (simplástica)

Tejidos de almacenamiento (raíces y tallos): (apoplástica)

Órganos de reproducción (frutos y semillas): (apoplástica y luego simplástica)

Partición de asimilados:

Es la distribución diferencial de fotoasimilados en la planta y determina el patrón de crecimiento

Los consumidores compiten entre ellos por los fotoasimilados

Determina la productividad de las especies

Practicas hortícolas de aclareo y despuntado

El llenado de un órgano consumidor depende también de su capacidad de atraer los fotoasimilados

Esto depende del tamaño y de la actividad metabólica del consumidor

El proceso de partición  es complejo y está regulado por una serie de factores

TRANSPORTE DE SOLUTOS A TRAVES DE MEMBRANAS

Los iones llegan a las raíces por tres vías:

Flujo de masa

Difusión hacia las raíces

Crecimiento de las raíces hacia los iones

En los tejidos:

Movimiento de un soluto con carga ocurre en respuesta a

Gradiente de concentración

Gradiente del potencial eléctrico

El transporte celular depende de la permeabilidad selectiva de las membranas

 Esto permite controlar  el movimiento de solutos entre las célula y el medio externo

Difusión a través de membranas

Las biomembranas pueden ser barreras para la difusión de ciertos solutos

Cuando las sustancias son permeables, el movimiento neto ocurre hasta que la concentración del elemento es igual en ambos lados y se alcanza el equilibrio

Cuando las sustancias son impermeables, permanecen en lugares separados y es necesaria la ayuda de un transportador para facilitar su paso a través de las membranas

Selectivamente permeable

El carácter lipídico de las biomembranas, las hacen impermeables a los solutos o iones cargados, mientras que los solutos no polares las atraviesan fácilmente.

La capacidad de las biomembranas para permitir y regular el transporte de solutos depende, principalmente, de su composición química y estructura molecular.

Proteínas transportadoras (inmersas en las biomembranas)

Canales iónicos

Funcionan como poros selectivos. Disponen de mecanismos de apertura y cierre, sensibles a cambios del potencial de membrana, luz, hormonas, etc.

Específicos para ciertos iones como K+, y Ca+, también para agua (acuaporinas) y posiblemente para algunos iones orgánicos.

Portadores o transportadores

Se enlazan o unen con un soluto en particular, lo cual induce un cambio conformacional en el trasportador proteínico, permitiendo la liberación del soluto del otro lado de la membrana. Una vez el proceso se ha completado la proteína revierte a su condición original

Poseen un sitio activo

Ocurren cambios conformacionales

Generalmente transporta moléculas polares (azucares) y aminoácidos

Transporte pasivo y activo

Bombas electrogénicas (ATP asas)

Emplean la energía que se produce a partir de la hidrólisis del ATP, para establecer un gradiente de protones a lo largo de la membrana

Contribuyen directamente a crear una diferencia de electropoténciales

Se han descrito bombas para H+, Ca2+ y Na+

TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DEL TRANSPORTE

TRANSPORTE PASIVO

Se realiza a favor de un gradiente de concentración o electroquímico

Proceso físico que ocurre espontáneamente

No requiere del aporte de energía metabólica

Puede estar mediado o no por proteínas transportadoras

Es bidireccional

Tipos de transporte pasivo

Difusión simple

 Difusión facilitada (canales y/o portadores)

 Osmosis

 Flujo masal (corriente transpiratoria)

Difusión simple:

Movimientos al azar

Estado de equilibrio

De mayor a menor concentración

En cortas distancias es casi instantánea

Su efectividad disminuye drásticamente con las distancias

Las moléculas pequeñas (CO2, O2 difunden fácilmente  a través de las membranas

A menor solubilidad menor velocidad de difusión

Factores que afectan la tasa de difusión

Diámetro de la molécula o ion

Temperatura de la solución

Carga eléctrica

Gradiente de concentración

Difusión facilitada

Moléculas cargadas o polares no pasan fácilmente a través de las membranas

• Capas de hidratación (puentes de hidrogeno)
• El interior de la membrana es hidrofobica

Se requiere de transportadores proteínicos

El proceso se denomina difusión facilitada

Osmosis Difusión de agua a través de membranas

Las moléculas de agua pasan a través de las membranas por osmosis

La osmosis es u proceso pasivo que no requiere de energía metabólica

Depende del número de partículas presentes

CARACTERÍSTICAS DE TRANSPORTE

TRANSPORTE ACTIVO

Se realiza en contra de un gradiente  de concentración o electroquímico

Proceso que no ocurre espontáneamente

Acoplado a una fuente de energía metabólica

Siempre está mediado por proteínas transportadoras

Es Unidireccional

Permite la acumulación de solutos aun cuando la concentración externa sea muy baja

Transporte Activo Primario

Requiere del aporte directo de energía metabólica (hidrólisis del ATP)

 Sólo transporta cationes

Genera el potencial electroquímico necesario tanto para el transporte pasivo como para el transporte activo de iones

Transporte Activo Primario u Uniporte:

los transportadores movilizan un solo soluto en una dirección

Bombas electrogénicas

Ej: ATPasas

Transporte activo secundario:

Ocurre debido al gradiente electroquímico establecido por el transporte activo primario

Transporte activo secundario Cotransporte, simporte, symport:

Los transportadores movilizan dos solutos diferentes en una misma dirección

Transporte activo secundario Contratansporte, antiporte, antyport:

los transportadores movilizan dos solutos diferentes en direcciones contrarias

Transporte de solutos a través de membranas

Transporte pasivo

Difusión simple

Difusión facilitada

Osmosis

Flujo masal

Transporte activo

T.A. primario (uniport)

T.A. secundario

Transporte Pasivo: Canales de K+, Cl-, y Ca+ y agua (depende de la polarización de la membrana por las ATPasas).

Transporte activo primario:

Exclusión de iones H+ por las ATPasas de membrana y utilización de energía metabólica (ATP).

Transporte activo secundario

Los principales nutrientes se incorporan por cotransporte con proteínas transportadoras:

NO3-, NH4+, H₂PO₄^– , SO₄², Cl-, K+, glucosa, aas, sac.

Antiporte: proceso de exclusión del Na+