Nutrición Vegetal y Fotosíntesis: Procesos Clave para la Vida de las Plantas

Nutrición en Plantas: El Proceso Esencial de la Fotosíntesis

Nutrición Autótrofa en Plantas

La nutrición de las plantas es autótrofa fotosintética; es decir, forman materia orgánica a partir de materia inorgánica usando la luz solar como fuente de energía. La nutrición de las plantas tiene tres fases principales:

• Alimentación: Implica la absorción de nutrientes, el transporte (a través del xilema) de nutrientes inorgánicos (savia bruta) a las células, la formación de sustancias orgánicas por fotosíntesis y el transporte (a través del floema) de nutrientes orgánicos creados (savia elaborada) a toda la planta.
• Metabolismo: Los nutrientes están en las células e intervienen en procesos metabólicos para obtener energía (catabolismo) o sintetizar nuevas moléculas (anabolismo).
• Excreción: Consiste en la eliminación de desechos creados durante el metabolismo.

Las cormofitas poseen estructuras especializadas en la nutrición que les proporcionan una mayor ventaja evolutiva.

Absorción de Nutrientes

El agua y las sales minerales entran en las plantas a través de los pelos radicales de las raíces, localizados a milímetros por encima de la caliptra. Cuando atraviesan la epidermis, siguen dos vías para llegar al xilema:

• Vía del Simplasto: Parte del agua y casi todos los iones minerales atraviesan el parénquima y la endodermis, llegando al xilema al pasar de una célula a otra por plasmodesmos que conectan los citoplasmas celulares.
• Vía del Apoplasto: Gran parte del agua y algunos iones circulan por los espacios que dejan las células entre sí hasta llegar a la endodermis, donde atraviesan la membrana y siguen la vía simplástica para llegar al xilema.

En el xilema, forman la savia bruta, que tiene una concentración de iones superior a la de las células que rodean al xilema, provocando que el agua entre por ósmosis y los iones penetren mediante transporte activo.

Transporte de la Savia Bruta

La savia bruta asciende desde las raíces a las ramas y hojas, pasando por el tallo a través de los vasos conductores del xilema. La teoría de la cohesión-tensión explica el movimiento ascendente de este fluido:

• Cohesión: Es la fuerza de atracción debida a los puentes de hidrógeno que se forman entre las moléculas de agua y entre estas y las paredes de los vasos (adhesión). Se ve favorecida por el pequeño diámetro de los vasos (capilares).
• Tensión: La transpiración o pérdida de vapor de agua, debida a la energía solar en las hojas, crea un vacío que produce una fuerza de arrastre o tensión que empuja el agua hacia arriba, desde la raíz hasta las hojas.

Intercambio Gaseoso

El CO₂ y el O₂ entran por los estomas y las lenticelas, difundiéndose por los espacios intercelulares de los parénquimas. Dentro de las células, el CO₂ pasa a los cloroplastos y el O₂ a las mitocondrias. La salida del CO₂ y del O₂ es el proceso inverso a la entrada.

Estomas

Los estomas están formados por dos células oclusivas que, mediante cambios de turgencia, controlan la apertura y cierre del ostíolo del estoma. Cuando están turgentes, el ostíolo se abre; cuando están flácidas, se cierra. De esta manera, controlan la entrada y salida de O₂, CO₂ y vapor de agua. La entrada activa de K⁺ en las células oclusivas provoca que el agua entre por ósmosis en su interior, volviéndose las células oclusivas turgentes y abriendo el ostíolo, lo que produce transpiración e intercambio de gases.

Los mecanismos que regulan la apertura y cierre de los estomas son la concentración de CO₂, la temperatura y la luz.

Fotosíntesis: El Proceso Vital de las Plantas

El parénquima clorofílico es el tejido encargado de la fotosíntesis. Se sitúa en las hojas y tallos verdes, formado por células que contienen clorofila en los cloroplastos.

La luz solar es captada por una serie de pigmentos, principalmente la clorofila. La energía luminosa es empleada para que el agua y el CO₂ originen compuestos orgánicos (como la glucosa), desprendiendo O₂ procedente del agua. La fotosíntesis se divide en dos fases principales:

Fase Luminosa (Reacciones Dependientes de la Luz)

En esta fase, la clorofila transforma la energía luminosa en energía química. Se obtiene poder reductor y se libera O₂.

• Poder Reductor (NADPH): Cuando la clorofila absorbe energía luminosa, se excita y libera electrones. Estos son transportados por una cadena de proteínas hasta un aceptor final que, con los protones que provienen del agua, se reduce y forma NADPH + H⁺.
• Energía Química (ATP): Mientras los electrones descienden por la cadena transportadora, parte de la energía se pierde en forma de calor y otra parte se utiliza para formar energía química, en forma de ATP.
• Fotólisis del Agua: Los electrones perdidos por la clorofila son repuestos al producirse la fotólisis del agua (ruptura de la molécula de agua por la luz).

Fase Oscura (Ciclo de Calvin o Reacciones Independientes de la Luz)

Se utilizan las moléculas de ATP y NADPH + H⁺ para transformar el CO₂ en glúcidos (moléculas ricas en energía).

La ecuación global de la fotosíntesis corresponde al proceso de síntesis de glucosa y en ella se resumen muchas reacciones:

6CO2 + 12H2O + Luz → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Durante la fase oscura de la fotosíntesis, se forman moléculas orgánicas sencillas. Todas estas moléculas contienen C, O e H, que provienen del CO₂ y del H₂O. Sin embargo, también necesitan nitrógeno, azufre y fósforo, que provienen de las sales minerales absorbidas. Por lo tanto, una ecuación más precisa de la fotosíntesis sería:

CO2 + H2O + Sales Minerales + Energía Luminosa → Nutrientes Orgánicos + O2