Date post: | 06-Aug-2015 |
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Nutrición mineral
�Introducción
�Concepto de esencialidad
�Clasificación y funciones
�Métodos de diagnóstico
�Absorción y transporte
Nutrientes esenciales
• Criterios de esencialidad (Arnon y Stout, 1934):– La planta no puede culminar su ciclo de vida en
ausencia del elemento.– La función del elemento no puede ser
desempeñada por otro.– El elemento deberá estar directamente implicado
en el metabolismo.
• Ni la presencia ni la concentración son criterios de esencialidad.
Clasificación de los elementos esenciales
• Macronutrientes esenciales:� C, O, H� N, P, K, S. Ca y Mg
• Micronutrientes esenciales:� Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo, Cl y Ni.
• Elementos beneficiosos:– Na, Si, Co,(Al), I, Ti, (Se),V,....(requerimiento ecológico u agronómico)
Clasificación por su función
• Grupo 1 : N y S (constituyentes de compuestos
orgánicos).
• Grupo 2 : P, B, Si (acumulación de energía o
integridad estructural).
• Grupo 3 : K, Na, Mg, Ca, Mn, Cl (se mantienen en su
forma ionica - cofactores-).
• Grupo 4 : Fe, Cu, Zn, Mo, Ni (involucrados en
transferencia de electrones).
Elementos minerales clasificados según su movilidad dentro de la planta
MÓVIL• Nitrógeno• Potasio
• Magnesio• Fósforo• Cloro• Sodio• Zinc
• Molibdeno
NO MÓVIL
• Calcio• Azufre• Hierro• Boro
• Cobre
Nitrógeno
• Función y presencia en planta:– Proteínas y ácidos nucleicos– N orgánico soluble: AA, amidas– N inorgánico: iones nitrato y amonio
• Síntomas de deficiencia:– Reducción en crecimiento de área foliar (IAF)– Reducción de Amax y EUL– Clorosis uniforme de hojas adultas, posible caída
antes de ser necróticas.– Cambios drásticos en partición de fotoasimilados
Fósforo
• Función y presencia en planta:– Como fosfato libre o como compuesto orgánico– Metabolismo energético (ATP, NADPH)– Moléculas y estructuras celulares (enlaces di ester
de ácidos nucleicos y fosfolípidos)• Síntomas de deficiencia:
– Enanismo con colores verdes intensos y pobre desarrollo radicular.
– Producción excesiva de antocianinas– Maduración retrasada (frutos y semillas)
Potasio
• Función y presencia en planta:– Catión mas abundante en vacuola y citoplasma.– Papel clave en osmoregulación (apertura y cierre
estomático).– Activador de más de 50 sistemas enzimáticos.– Mantenimiento del pH en citoplasma (neutraliza cargas
eléctricas negativas).– Rol en síntesis de celulosa y lignina.
• Síntomas de deficiencia:– Problemas en elongación celular.– Mal control estomático.– Tejidos con paredes celulares más débiles.– Necrosis de bordes y puntas de hoja.
Métodos de diagnóstico
• Cualitativos• Cuantitativos
– Análisis foliar• Nivel Crítico• Intervalo de suficiencia
– DRIS (Sistema integrado de recomendación y diagn.)
• Otros métodos cuantitativos– Fracción de nutrientes– Análisis de savia– Métodos histoquímicos y bioquímicos
Síntomas visibles de alteraciones nutricionales
• Clorosis: coloración verdepálido o amarillenta pordesarrollo subnormal de clorofila.
• Necrosis: muerte de tejidos
• Deformaciones
Epstein and Bloom, 2004 .
Síntomas de deficiencia en Tomate.
Síntomas de deficiencia en Frutilla
Buchanan, 2001.
Hojas de Eucalyptus globulus deficientes en N comparadas con hojas normales.
Arruda y Malavolta 2001.
Síntomas de deficiencia en Ecualyptus
Eucalyptus grandis con amarillamiento marginal por
deficiencia de K+
Progresión de síntomas de deficiencia de P en clones de E. grandis x urophylla.
Arruda y Malavolta 2001.
Síntomas de deficiencia en Eucalyptus
Deficiencias de macronutrientes en Pinus caribea.
http://www.forest.ula.ve
Deficiencias de algunos micronutrientes en Pinus caribea.
http://www.forest.ula.ve
Métodos de diagnóstico
• Cualitativos• Cuantitativos
– Análisis foliar• Nivel Crítico• Intervalo de suficiencia
– DRIS• Otros métodos cuantitativos
– Fracción de nutrientes– Análisis de savia– Métodos histoquímicos y bioquímicos
Zona de suficiencia Zona de toxicidad
Zona de deficien
cia
Concentración crítica
Concentración de nutriente en el tejido (µµµµmol/g peso seco)
Cre
cim
ient
o (%
)
Métodos cuantitativos
0.5 – 1.20.13 – 0.251.35 – 1.7Abeto (acícula)
3.0 – 6.00.4 – 0.654.0 – 5.5Tomate (hoja madura)
1.7 – 3.50.3 – 0.53.6 – 4.7Algodón (hoja madura)
2.9 – 3.80.3 - 0.53.0 – 4.5Trigo (parte aérea)
KPNEspecie
Intervalo de suficiencia (% en peso seco)
Intervalos de suficiencia para distintas especies v egetales
Arruda y Malavolta 2001.
Flückiger & Braun
Sistema integrado de recomendación y diagnóstico (D RIS)
Métodos de diagnóstico
• Cualitativos• Cuantitativos
– Análisis foliar• Nivel Crítico• Intervalo de suficiencia
– DRIS• Otros métodos cuantitativos
– Fracción de nutrientes– Análisis de savia– Métodos histoquímicos y bioquímicos
Nutrición mineral
�Introducción
�Concepto de esencialidad
�Clasificación y funciones
�Métodos de diagnóstico
�Absorción y transporte
Absorción de la planta(moles d-1 planta-1)
Superficie deabsorción(m2 planta-1)
Tasa de absorción
(moles d-1 m-2)Peso radical (g planta-1)
Superficie específica (m2 g-1)
Distancia desde la superficie radical
Con
cent
raci
ón d
e nu
trie
nte
en la
so
luci
ón d
el s
uelo
Elevado nivel de nutriente
Bajo nivel de nutriente
Plant Physiol., 2004.
Buchanan, 2001.
Bicapalipídica
Exterior celular
Interior celular
(citoplasma)
Proteínas periféricas
Proteínas integrales
Plano central de bicapa
Potencial de membrana
• Diferencia de potencial eléctrico a ambos lados de una membrana.
• El potencial eléctrico es negativo en la mayoría de las células, por lo tanto los cationes tienden a entrar, pero deben ser bombeados hacia el exterior.
µj = µj* + RTlnCj + zFE
µj*:potencial electroquímico en condiciones
standard
R: cte universal de los gases
T: temperatura absoluta
Cj:concentración del ion
z: carga eléctrica del ion
F: cte de Faraday
E: potencial eléctrico de la solución
Potencial electroquímico de un ion
En condición de equilibrio
µji = µje
µj + RTlnCji + zFEi= µj + RTlnCje + zFEe
Ei – Ee = RT (ln Cje/Cji)
zF
Ecuación de Nernst
Ei – Ee = RT (ln Cje/Cji)
zF
En equilibrio, la diferencia de concentración de un ion entre dos compartimentos está balanceada por la diferencia de voltaje entre
los compartimentos.
Fuerza ion motriz o gradiente de potencial electroquímico
Diferencia entre el potencial de membrana y el potencial de Nernst, multiplicada por la carga
del ion.
Criterios para definir el tipo de transporte
� Gradiente negativo: fuerza física que impulsa hacia adentro al ion.– TRANSPORTE PASIVO
� Gradiente positivo: ion tiende a salir, se requiere energía metabólica para que ingrese.– TRANSPORTE ACTIVO
Clasificación de proteínas transportadoras de membrana
1. Canales: Proteínas transmembrana que funcionan como poros selectivos.
– Siempre pasivo
– Tasa: ~ 108 iones/seg.
– Principalmente iones y agua.
2. Carriers: Sitio de unión, cambio conformacional.
– Generalmente activo
– Tasa: ~ 100 a 1000 iones/seg.
Transportadores activos
• Primarios: Bombas (H+ y Ca++)Directamente acoplados a una fuente metabólica de energía.
• Secundarios:– Simporte o co-transporte
– Antiporte o anti-transporte
Gradiente de
potencial
electroquímico
Alto
Bajo
Membrana
plasmáticaBomba
Proteína
carrierProteína
canal
Molécula transportada
Energía
Difusión simple
Difusión facilitada
Transporte pasivo
(en la dirección del gradiente electroquímico)
Transporte activo
primario (en contra
del gradiente
electroquímico)
Simporte Antiporte
Alto
Alto
Bajo
Bajo
EXTERIOR CELULAR
CITOPLASMAGradiente potencial
electroquímico de A.
Gradiente potencial
electroquímico de B.
EXTERIOR CELULAR
CITOPLASMA
Gradientes
para S y H
CITOPLASMA
EXTERIOR CELULAR
EXTERIOR CELULAR
CITOPLASMA
Membrana
plasmática
EXTERIOR CELULAR
CITOPLASMA
EXTERIOR CELULAR
Bombas
H+
Bombas
Ca+, ABC
Simporte
Antiporte
Canales
Canales
Antiporte
Difusión simple
Transporte activo
Concentración externa de la molécula transportada.
Concentración externa de nitrato (mM) Concentración externa de nitrato (mM)
Ingr
eso
de n
itrat
o (µ
mol
.g-1
peso
fres
co.h
-1)
Ingr
eso
de n
itrat
o (µ
mol
.g-1
peso
fres
co.h
-1)
Abs
orci
ón d
e K
+