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FUNCIONES DE LOS NUTRIENTES EN EL METABOLISMO DE LAS PLANTAS

FUNCIÓN DE LOS NUTRIENTES NO MINERALES:

1. Carbono (C): El carbono es el elemento constituyente de las distintas sustancias necesarias para la vida de las plantas como hidratos de carbono, lípidos, proteínas, enzimas, hormonas, etc. El carbono de las plantas procede del dióxido de carbono disuelto en la atmosfera a través de la fotosíntesis. Otra porción muy pequeña, puede proceder del bicarbonato disuelto en el agua del suelo que las plantas absorben mediante sus raíces.

2. Hidrogeno (H): El hidrogeno principalmente forma parte de la composición del agua. El agua es un componente imprescindible en la reacción química de la fotosíntesis. Constituye también el medio necesario para que se puedan disolver los elementos químicos del suelo que las plantas deben utilizar para construir sus tejidos. El hidrogeno, a través de los llamados puentes de hidrogeno, sirve también para unir las distintas fibras (celulosa) de la pared celular.

3. Oxigeno (O): Las plantas necesitan oxígeno para la respiración celular. El Oxigeno entra en la composición del agua (H2O) y de ella lo toman las plantas en el proceso de la fotosíntesis. FUNCIÓN DE LOS NUTRIENTES MINERALES: Macronutrientes (Primarios):

4. Nitrógeno (N):

Es absorbido por la planta en forma de nitratos y amonio, en la forma amoniacal es utilizado en las primeras fases de desarrollo de las plantas y desarrollo de las raíces, mientras que la forma nítrica es utilizada en la formación de hojas y frutos en las fases de madurez de las plantas.

Entre las múltiples funciones del nitrógeno se puede mencionar que el nitrógeno que es absorbido en forma de nitratos y la cual debe ser reducida a forma de amidas y así es utilizado para:

Síntesis de aminoácidos,

síntesis de proteínas,

síntesis de bases nitrogenadas,

síntesis ácidos nucleicos (ADN, ARN)

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constituye parte de las numerosas enzimas, moléculas de clorofila

5. Fósforo (P): Es absorbido por las plantas en forma fosfato monovalente (H2PO4

- ) o fosfato divalente (H2PO4

2-), la forma de ser absorbido esta en función del pH del el suelo, en suelos con pH menor de 7.2 predomina el H2PO4

- mientras que en suelos a pH mayor de 7.2 en forma de H2PO4

2-., el entre sus funciones se puede mencionar:

Induce la acción de la fosfofructoquinasa,

Es un componente varios procesos metabólicos como fotosíntesis, respiración, biosíntesis de macromoléculas, metabolismo energético.

Asimismo, el fósforo tiene un papel estructural importante en muchas moléculas orgánicas y estructuras celulares como en el caso de los ácidos nucleicos y en los fosfo lípidos presentes en la membrana celular. En consecuencia, las plantas no pueden crecer cuando no existe un aporte adecuado de este nutriente.

Además de actuar como substrato en muchas reacciones glicolítica.

Es un constituyente de enzimas, proteínas

Es importante en fase reproductiva, promueve la madurez y calidad de los frutos, transporte de asimilados como de los carbohidratos, maduración de las semillas

6. Potasio (K): Es absorbido en forma de K+ es un componente imprescindible en todas las células. Es el catión más abundante en la vacuola y en el citoplasma entre sus funciones en el metabolismo se puede mencionar:

Mantenimiento de la presión de turgencia, los procesos de osmorregulación celular, la abertura y el cierre de los estomas, las nastias y tactismos, y el alargamiento celular

Regulación del contenido de agua en las plantas.

Interviene en la acumulación y translocación de carbohidratos

Juega un papel en importante durante el periodo de crecimiento del fruto.

Tiene efecto en el crecimiento celular y le da resistencia a la planta para no ser infectada por insectos y enfermedades

Es requerida para la síntesis de ATP, proteínas, absorción de nitrógeno, metabolismo de lípidos, síntesis de carbohidratos y moléculas de clorofila.

Activa a más de 50 enzimas, como oxidorreductasas, deshidrogenasas, transferasas, sintetasas y quinasas.

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7. Calcio (Ca): Es absorbido en forma de Ca2+, la mayor cantidad de calcio se localiza en la pared celular, en los pectatos de la lámina media, y en las membranas.

Interviene en la estabilización de la pared celular y membrana de las vacuolas y unidos en las paredes celulares a polisacáridos denominados pectatos

Activador enzimas cuando el calcio libre en el citoplasma se une a la proteína llamada calmodulina, esto le da resistencia a enfermedades viroticas

Participa en la elongación y división celular

Tiene influencia en el pH celular y en la estabilidad y permeabilidad de la membrana celular, regulando la selectividad de la absorción iónica.

Dado el pH ácido de las células, puede precipitar como sales de oxalato, carbonato, o sulfato, según las especies.

También se acumula en el retículo endoplasma tico, mitocondrias y en el cloroplasto

8. Magnesio (Mg): Es absorbido en forma de catión bivalente Mg2+, es elemento muy móvil en la planta así como en el interior de las células. el 20 % del Mg total de las hojas se encuentra en los cloroplastos: entre un 10-20 % en las moléculas de clorofila y el resto en el espacio tilacoide de forma iónica soluble entre sus funciones se puede mencionar:

Es esencial en la síntesis de la molécula de la clorofila

Cuando el Mg se encuentra en el estroma del cloroplasto activa a varias enzimas como la 1,5 difosfato ribulosa carbosilasa, la fosfoenol pirúvico carboxilasa y la glutamato sintasa. incluyendo a deshidrogenasas, fosforilasas.

Interviene en la síntesis de carbohidratos,

También interviene en la síntesis de las proteínas.

El Mg Interviene en el metabolismo energético de la planta al formar complejos con el ATP, ya que las ATPasas utilizan como substrato los complejos Mg-ATP.

9. Azufre (S): Es absorbido en forma de SO4

2- es constituyente de:

aminoácidos cisterna y la metionina es esencial en la síntesis de proteínas

También está involucrada en la síntesis de vitaminas

síntesis de hormonas

le dar el olor características a la cebolla, coles, mostaza en la síntesis de glucósidos

Macronutrientes (Secundarios):

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forma parte de varias enzimas actuando como grupo prostético y bien como coenzimas

interviene en los procesos de oxidación y reducción,

un papel estructural y regulador muy importante en las proteínas gracias a la formación de puentes bisulfuro,

participa en el transporte de electrones en los centros sulfoférricos,

forma parte del centro catalítico de varias enzimas y coenzimas, como la ureasa y el coenzima A,

existe una gran variedad de compuestos azufrados que desempeñan diversas funciones en la planta como por ejemplo, el antiséptico alliina del ajo y el anticancerígeno sulforafano del brócoli.

Micronutrientes:

10. Hierro (Fe): Es absorbido en forma de Fe2+ y Fe3+ entre sus funciones se puede mencionar:

Es esencial en la síntesis de clorofila

interviene en los procesos de fijación biológica de nitrógeno

interviene en los procesos de transferencia de electrones en el proceso de la fotosíntesis,

cumple las funciones de oxidación y reducción en el transporte de electrones en los procesos de la respiración.

Forma parte de las enzimas como los citocromos y hemoglobina del metabolismo básico: respiración y fotosíntesis.

Forma el complejo de hierro –azufre de varias proteínas.

11. Zinc (Zn): Es absorbido en forma de Zn2+ entre el rol que tiene en el metabolismo de las plantas se puede mencionar

constituyente de varias enzimas

interviene en el sistema de transporte de electrones

interviene en la síntesis y degradación de enzimas

interviene en síntesis de las auxinas

cuando existe deficiencia de zinc en el sustrato, este puede ser reemplazada por cobalto y manganeso

12. Manganeso (Mn): Es absorbido en forma de Mn2+, es necesario para una serie de procesos esenciales en las plantas:

interviene en la liberación de oxígeno durante la fotolisis del agua,

la fijación del CO2 en las plantas C4 y CAM

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Forma parte de numerosas enzimas e interviene en la activación de muchas enzimas respiratorias del ciclo de Krebs, y la actividad de la arginasa, enzima clave del ciclo de la urea que escinde la arginina en urea y ornitina, y en la enzima málica dependiente de NAD en plantas C4.

Interviene en la transferencia de electrones (oxidación - reducción), en la cadena del sistema de la fosforilización de la fotosíntesis

Componente estructural de diversas metal proteínas.

13. Cobre (Cu):

Es absorbido como catión divalente (Cu2+) en suelos aireados o como ion cuproso

(Cu+) en suelos pobres en oxígeno o con alto contenido en agua. La especie divalente forma fácilmente quelatos con varios componentes del suelo. Con las siguientes funciones:

Esta involucrada en varias enzimas y proteínas implicadas en procesos

de oxidación-reducción (Cu2+ ↔ Cu+) como por ejemplo, la plastocianina, una proteína cloroplástica involucrada en el transporte electrónico de la fotosíntesis entre el fotosistema II y el fotosistema I y la enzima citocromo c oxidasa, una enzima respiratoria que cataliza la transferencia de electrones hasta el oxígeno en

Interviene en la formación de la pared celular

Juega un papel importante en el transporte de electrones en el proceso de la fotosíntesis, respiración.

Además, el Cu es componente del complejo enzimático fenolasa o polifenoloxidasa, que oxida fenoles y se relaciona con la biosíntesis de lignina, y de la superóxido dismutasa, que destoxifica los radicales superóxido.

14. Boro (B): El boro pertenece al grupo de los elementos metaloides entre los que se incluye el silicio y el germanio, El boro es un micronutriente esencial en plantas vasculares, diatomeas y algunas especies de algas y no es necesario en hongos y en bacterias, una vez que el B absorbido se acumula en las zonas de crecimiento de las hojas y tallos, concretamente en el apoplasto. Es absorbido de los suelos casi por completo como ácido bórico, que está involucrada en:

La formación de aminoácidos y síntesis de proteínas

Influye en el desarrollo y elongación celular

En el metabolismo y translocación de los carbohidratos

Influye en el proceso de la transpiración a través del control de la formación de carbohidratos.

Las plantas dicotiledóneas requieren mayor cantidad de boro en comparación con las plantas monocotiledóneas.

Es importante para la integridad de las membranas.

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El boro (ácido bórico) puede unirse a grupos de los distintos componentes de la membrana y favorecer su estabilidad.

La unión del boro a las proteínas del apoplasto y el efecto de éste sobre las enzimas que se activan por manganeso, puede ser de gran importancia en varios procesos metabólicos como en el metabolismo del ascorbato, del ácido indolacético, lignificación y metabolismo fenólico.

15. Molibdeno (Mo): Es absorbida en forma de MoO4

2+, es el único microelemento cuya solubilidad aumenta con el pH. Su función en las plantas deriva principalmente

De su participación en reacciones de tipo redox (Mo4+ a Mo6+) como constituyente de sistemas enzimáticos esenciales para las plantas superiores, algas y cianobacterias.

Entre las enzimas que contienen Mo se encuentran la nitrato reductasa, responsable de la reducción del nitrato a nitrito,.

Participa en la degradación de purinas, tales como la adenina y guanina

Por último, parece estar involucrado en la formación del ácido abscísico.

Esta relacionada con la fijación biológica, porque participa en la nitrogenasa, enzima clave en la fijación biológica del nitrógeno y presente en todos los microorganismos capaces de realizar este proceso de fijación, tanto en forma libre como en simbiosis.

16. Cloro (Cl): Es absorbida en forma de ion cloro, Las sales de cloruro son muy solubles y la movilidad del cloruro en el suelo es muy elevada. Las plantas absorben grandes cantidades de cloruro, entre 10-100 veces más del que necesitan. En sus funciones se puede mencionar:

Estimula la ruptura de la molécula de agua, en el proceso fotolisis del agua con emisión de oxígeno en el fotosistema II.

Es esencial en la división celular

Conjuntamente con el potasio interviene en la regulación presión osmótica en las células.

Actúa como un anión en el balance con los cationes en la planta.

Es el principal contraión aniónico y por tanto, contribuye al mantenimiento de la electro neutralidad a ambos lados de la membrana

Es un soluto osmóticamente activo de gran importancia e interviene en varios procesos como la apertura y el cierre de los estomas junto con el potasio y en diversos movimientos o nastias.

La ATPasa asociada al tonoplasto es estimula específicamente por Cl-, a diferencia de la ATPasa del plasmalema, que se activa en presencia

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de K+.

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

17. Níquel (Ni):

En 1987 fue a d i c i on a d o a la lista de los siete micro nutrientes que se consideran esenciales para las plantas superiores. Es un elemento muy abundante en la naturaleza y siempre presente en los tejidos vegetales. Los requerimientos de Ni por las plantas son muy bajos. Químicamente, el Ni está relacionado con el hierro y el cobalto. En los sistemas biológicos se

encuentra como Ni2+ pero también puede encontrase como Ni+ y Ni3+.

El níquel forma complejos estables, por ejemplo con la cisteína y el citrato y las enzimas que contienen Ni.

La ureasa es la única enzima conocida que contiene Ni en las plantas superiores.

Las plantas deficientes en Ni acumulan urea en sus hojas y presentan necrosis apical.

En los microorganismos fijadores de nitrógeno el Ni forma parte de la enzima hidrogenasa, responsable de la recuperación del hidrógeno implicado en el proceso de fijación del nitrógeno.

Juega por tanto, un papel importante en la movilización de los compuestos nitrogenados en las plantas. Porque la ureasa cataliza la hidrólisis de la urea en NH3 y CO2