La absorción de agua por las plantas es esencial para diversas actividades metabólicas. Las plantas terrestres obtienen su suministro de agua del suelo, que sirve como fuente de agua y [minerales]. La forma en que el agua del suelo ingresa a las raíces, particularmente al xilema de la raíz, se denomina "mecanismo de absorción de agua". Tanto la absorción activa como la pasiva se han propuesto para el mecanismo de absorción de agua. Este proceso se conoce como ConducciónLa absorción de agua por las plantas es esencial para diversas actividades metabólicas. Las plantas terrestres obtienen su suministro de agua del suelo, que sirve como fuente de agua y [minerales]. La forma en que el agua del suelo ingresa a las raíces, particularmente al xilema de la raíz, se denomina "mecanismo de absorción de agua". Tanto la absorción activa como la pasiva se han propuesto para el mecanismo de absorción de agua. Este proceso se conoce como Conducción.
Absorción activa [ editar ]
La absorción activa se refiere a la absorción de agua por las raíces con la ayuda de ATP , generada por la respiración de la raíz : a medida que las células de la raíz participan activamente en el proceso, se denomina absorción activa . Según Renner, la absorción activa tiene lugar en plantas de baja transpiración y bien regadas, y en este proceso se lleva a cabo un 4% de la absorción total de agua. La absorción activa se realiza mediante dos teorías; Absorción de agua osmótica activa y Absorción de agua no osmótica activa. En este proceso se requiere energía.
Absorción de agua osmótica activa [ editar ]
Esta teoría fue dada por Atkins (1916) y Preistley (1923). De acuerdo con esta teoría, las células de la raíz se comportan como un sistema ideal de presión osmótica a través del cual el agua sube desde la solución del suelo al xilema de la raíz a lo largo de un gradiente creciente de DPD (presión de succión, que es la fuerza real para la absorción de agua). Si la concentración de soluto es alta y el potencial de agua es bajo en las células de la raíz, el agua puede ingresar desde el suelo a las células de la raíz a través de la endosmosis . Los nutrientes minerales son absorbidos activamente por las células de la raíz debido a la utilización de trifosfato de adenosina(ATP). Como resultado, la concentración de iones (osmótica) en los vasos del xilema es más en comparación con el agua del suelo. Se establece un gradiente de concentración entre la raíz y el agua del suelo. Por lo tanto, el potencial de soluto del agua de xilema es más en comparación con el del suelo y, en consecuencia, el potencial de agua es bajo que el agua del suelo. Si se indica, el potencial de agua es comparativamente positivo en el agua del suelo. Este gradiente de potencial hídrico causa endosmosis. La endosmosis del agua continúa hasta que el potencial hídrico tanto en la raíz como en el suelo se vuelve igual. Es la absorción de minerales que utilizan energía metabólica, pero no la absorción de agua. Por lo tanto, la absorción de agua es indirectamente un proceso activo en la vida de una planta. El transporte activo se encuentra en una dirección opuesta a la de la difusión. [1]
Absorción de agua no osmótica activa [ editar ]
Esta teoría fue dada por Thimann (1951) y Kramer (1959). Según la teoría, a veces el agua se absorbe contra un gradiente de concentración. Esto requiere un gasto de energía metabólica liberada por la respiración de las células de la raíz. No hay evidencia directa, pero algunos científicos sugieren la participación de la energía de la respiración. En conclusión, se dice que las evidencias que apoyan la absorción activa de agua son en sí mismas pobres. [2]
Absorción pasiva [ editar ]
Este mecanismo se lleva a cabo sin utilización de energía metabólica. Aquí, solo las raíces actúan como un órgano de absorción o de paso. Por lo tanto, a veces se le llama absorción de agua 'a través de las raíces', en lugar de 'por' las raíces. Ocurre en plantas de transpiración rápida durante el día, debido a la apertura de los estomas y las condiciones atmosféricas. La fuerza para la absorción de agua se crea en el extremo de la hoja, es decir, la fuerza de transpiración. La causa principal detrás de esta atracción de transpiración es que el agua se eleva en el eje de la planta como si un cubo de agua fuera levantado por una persona desde un pozo. El tirón de transpiración es responsable de arrastrar el agua al final de la hoja, el tirón o la fuerza se transmite hacia la raíz a través de la columna de agua en los elementos del xilema. La continuidad de la columna de agua permanece intacta debido a la cohesión entre las moléculas y actúa como una cuerda. Las raíces simplemente actúan como un órgano pasivo de absorción. A medida que avanza la transpiración, la absorción de agua ocurre simultáneamente para compensar la pérdida de agua del extremo de la hoja. La mayor parte del volumen de agua que ingresa a las plantas es mediante absorción pasiva. El transporte pasivo no es diferente de la difusión, no requiere entrada de energía: hay un movimiento libre de moléculas desde su concentración más alta a su concentración más baja. El agua entrará en la planta a través de las células de la raíz que se pueden encontrar en las raíces donde se produce principalmente la absorción pasiva. Además, con la absorción de agua, también se absorben minerales y nutrientes. la absorción de agua ocurre simultáneamente para compensar la pérdida de agua desde el extremo de la hoja. La mayor parte del volumen de agua que ingresa a las plantas es mediante absorción pasiva. El transporte pasivo no es diferente de la difusión, no requiere entrada de energía: hay un movimiento libre de moléculas desde su concentración más alta a su concentración más baja. El agua entrará en la planta a través de las células de la raíz que se pueden encontrar en las raíces donde se produce principalmente la absorción pasiva. Además, con la absorción de agua, también se absorben minerales y nutrientes. la absorción de agua ocurre simultáneamente para compensar la pérdida de agua desde el extremo de la hoja. La mayor parte del volumen de agua que ingresa a las plantas es mediante absorción pasiva. El transporte pasivo no es diferente de la difusión, no requiere entrada de energía: hay un movimiento libre de moléculas desde su concentración más alta a su concentración más baja. El agua entrará en la planta a través de las células de la raíz que se pueden encontrar en las raíces donde se produce principalmente la absorción pasiva. Además, con la absorción de agua, también se absorben minerales y nutrientes. El agua entrará en la planta a través de las células de la raíz que se pueden encontrar en las raíces donde se produce principalmente la absorción pasiva. Además, con la absorción de agua, también se absorben minerales y nutrientes. El agua entrará en la planta a través de las células de la raíz que se pueden encontrar en las raíces donde se produce principalmente la absorción pasiva. Además, con la absorción de agua, también se absorben minerales y nutrientes.
El crecimiento ácido se refiere a la capacidad de las células vegetales y las paredes celulares de las plantaspara alargarse o expandirse rápidamente a un pH bajo (ácido) . La pared celular necesita ser modificada para mantener la presión de la turgencia. Esta modificación es controlada por hormonas vegetales como la auxina. La auxina también controla la expresión de algunos genes de la pared celular. [1] Esta forma de crecimiento no implica un aumento en el número de células. Durante el crecimiento del ácido, las células de las plantas se agrandan rápidamente debido a que las paredes celulares se hacen más extensibles por la expansina , una proteína dependiente del pH que se afloja la pared. Expansin afloja las conexiones tipo red entre las microfibrillas de celulosa dentro de la pared celular, lo que permite que el volumen celular aumenteTurgor y osmosis . Una secuencia típica que conduce a esto implicaría la introducción de una hormona vegetal ( auxina , por ejemplo) que hace que los protones ( iones H + ) se bombeen fuera de la célula hacia la pared celular. Como resultado, la solución de la pared celular se vuelve más ácida . Varios científicos sugirieron que la epidermis es un objetivo único de la auxina, pero esta teoría ha sido desaprobada con el tiempo. Esto activa la actividad de expansión, causando que la pared se vuelva más extensible y sufra una relajación de la tensión de la pared , lo que permite a la célula absorber agua y expandirse. [2] La teoría del crecimiento ácido ha sido muy controvertida en el pasado.
Aerenchyma es un tejido esponjoso que forma espacios o canales de aire en las hojas, tallos y raíces de algunas plantas, lo que permite el intercambio de gases entre el brote y la raíz. [1] Los canales de cavidades llenas de aire (ver imagen a la derecha) proporcionan una vía interna de baja resistencia para el intercambio de gases como el oxígeno y el etileno entre la planta por encima del agua y los tejidos sumergidos. Aerenchyma también está muy extendido en plantas acuáticas y de humedales que deben crecer en suelos hipóxicos. [2] [3]
Formación Aerénquima y la hipoxia [ editar ]
Cuando el suelo se inunda, se produce hipoxia , ya que los microorganismos del suelo consumen oxígeno más rápido que la difusión. La presencia de suelos hipóxicos es una de las características definitorias de los humedales . Muchas plantas de humedales poseen aerénquima, y en algunas, como los nenúfares, hay un flujo masivo de aire atmosférico a través de las hojas y los rizomas. [4] Hay muchas otras consecuencias químicas de la hipoxia. Por ejemplo, la nitrificación se inhibe a medida que se produce un bajo nivel de oxígeno y se forman compuestos tóxicos, ya que las bacterias anaeróbicas utilizan nitrato, manganeso y sulfato como aceptadores de electrones alternativos. [5] El potencial de reducción-oxidación de la rizosfera disminuye y los iones metálicos, como el hierro y el manganeso, se precipitan. Aerenchyma es una modificación de laparénquima .
En general, el bajo nivel de oxígeno estimula los árboles y las plantas para producir etileno . [6] El etileno ralentiza la elongación y formación de la raíz primaria y adventicia.
Ventajas [ editar ]
Las grandes cavidades llenas de aire proporcionan una vía interna de baja resistencia para el intercambio de gases entre los órganos de la planta por encima del agua y los tejidos sumergidos. Esto permite que las plantas crezcan sin incurrir en los costos metabólicos de la respiración anaeróbica. [7] Parte del oxígeno transportado a través del aerénquima se filtra a través de los poros de la raíz hacia el suelo circundante. La pequeña rizosferaresultante del suelo oxigenado alrededor de las raíces individuales sostiene microorganismos que evitan la entrada de componentes del suelo potencialmente tóxicos como el sulfuro , el hierro y el manganeso .
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