La corriente de transpiración se refiere al proceso de evaporación del agua de las hojas. La velocidad de transpiración se ve afectada por: la luz, la temperatura, la humedad y el viento.
Las sustancias pueden moverse de cuatro formas principales:
Difusión : movimiento de las sustancias por su gradiente de concentración.
Difusión facilitada : movimiento de sustancias por su gradiente de concentración a través de proteínas de membrana.
Ósmosis: movimiento del agua por un gradiente de potencial hídrico (de alta a baja concentración de agua) a través de una membrana parcialmente permeable.
Transporte activo : movimiento de sustancias contra su gradiente de concentración, utilizando energía en forma de ATP.
Si quieres saber más sobre los distintos métodos de transporte, consulta nuestra explicación sobre"Transporte a través de las membranas celulares".
Transporte de masas en las plantas
El xilema es el tejido vegetal vascular que transporta el agua en el tallo y las hojas de las plantas. Relacionada con el transporte por el xilema en las plantas está la teoría de la cohesión del transporte de agua. Para transportar sustancias orgánicas, las plantas utilizan el floema.
El agua en los árboles es transportada por columnas de agua en el conducto del xilema, que van desde las raíces hasta las hojas, según la teoría de la cohesión del transporte de agua.
Para comprender el transporte de agua en las plantas, debes estudiar conceptos clave como el potencial hídrico y los distintos tipos de movimiento del agua.
El papel de los potenciales de agua, soluto y presión
El potencialhídrico es la concentración de moléculas de agua en una solución. El potencial hídrico se ve afectado por la concentración de soluto y la presión. El agua se moverá hacia un potencial hídrico bajo (alta concentración de solutos). El potencial hídrico es el factor clave para impulsar la corriente de transpiración hacia arriba de la planta.
Los sol utos son sustancias disueltas en un disolvente.
El potencial hídrico es mayor en el suelo que en la planta, lo que permite su difusión hacia las células de la raíz. La planta manipulará la concentración de solutos(potencial de soluto) para facilitar la ósmosis desde el suelo.
El potencial depresión (turgencia ) puede ser positivo(compresión) o negativo(vacío) en las células vegetales. Cuando la célula se encuentra en un potencial de presión máximo, se vuelve turgente. Las plantas pueden manipular la presión abriendo y cerrando los estomas y alterando las concentraciones de solutos.
El potencial hídrico de las células vegetales puede calcularse mediante la siguiente ecuación
\(\psi = \psi_s + \psi_P\)
- \(\psi\) es el potencial hídrico total en megapascales
- \(\psi_s\) es el potencial de soluto
- \(\psi_P\) es el potencial de presión
Difusión y transporte de masa en las plantas
Antes de entrar en el xilema, el agua de las raíces se mueve por difusión a través de las vías del apoplasto y del simplasto. Este tipo de difusión es la ósmosis, en la que el agua se desplaza por un gradiente de potencial hídrico a través de una membrana parcialmente permeable. Hay dos vías principales para el movimiento del agua: la vía del apoplasto y la vía del simplasto.
Vía del apoplasto
El agua se mueve por los espacios de las paredes celulares, las células muertas (xilema) y los tubos xilemáticos.
Debido a las fuerzas de cohesión, se arrastra más agua hacia el xilema.
El agua acabará llegando a una tira caspariana hecha de suberina cerosa e impermeable al agua. Las tiras casparianas dirigirán el agua de esta vía hacia el citoplasma, donde pasará a formar parte de la vía del simplasto.
Vía del simplasto
El agua viajará por el citoplasma, las vacuolas y los plasmodesmos de las células.
El agua se mueve por ósmosis; la célula vecina tiene un potencial hídrico más bajo, por lo que el agua se mueve hacia ella.
Teoría de la cohesión-tensión
Lacohesión (las moléculas de agua se adhieren entre sí) y la tensión (las moléculas de agua se adhieren a las paredes del xilema) son los principales impulsores de la corriente de transpiración. La evaporación a través de los estomas de las hojas crea un potencial hídrico negativo que obliga al agua a ascender hacia las hojas.
Transporte de masas en el floema
Los aminoácidos y los azúcares, como la sacarosa, se transportan en otro tipo de tejido vascular llamado floema. Se transportan en un movimiento bidireccional desde las hojas (fuente) hasta las partes en crecimiento de la planta (por ejemplo, brotes y raíces), las raíces (sumideros), las flores y los frutos.
Una fuente se refiere a la región de la planta donde se produce el alimento, como las hojas.
Un sumidero es donde se almacena o utiliza el alimento, como la raíz.
Latranslocación es el movimiento de azúcares y aminoácidos desde la fuente a los sumideros.
Fig. 3. Xilema y floema
Hipótesis del flujo de masas
El flujo de masa describe el movimiento de fluidos desde una zona de presión hidrostática alta a una baja, y explica el transporte de alimentos desde las fuentes a los sumideros. La hipótesis del flujo de masa afirma que
La sacarosa se cotransporta activamente a los elementos del tubo criboso desde las células compañeras mediante difusión, reduciendo el potencial hídrico del tubo criboso.
El agua pasa del xilema (potencial hídrico alto) al floema (potencial hídrico bajo), lo que aumenta la presión hidrostática en el floema.
Las fuentes tienen una presión hidrostática más alta, mientras que los sumideros tienen una presión hidrostática más baja. Esto permite que los solutos se desplacen a los sumideros por el gradiente de concentración.
Los sumideros utilizarán o almacenarán los solutos, aumentando el potencial hídrico en el floema. El agua saldrá del floema, descendiendo por el gradiente de presión hidrostática.
Como parte de las hipótesis del flujo de masa, la hipótesis del flujo de presión propone que la presión osmótica en los tubos cribosos aumenta cuando se produce el flujo hacia las regiones fuente (lugares de fotosíntesis o de movilización y exportación de productos de almacenamiento).
Para saber más sobre el flujo másico, echa un vistazo a nuestro artículo"El floema".
A favor y en contra de la hipótesis del flujo de masa
Esta hipótesis sigue siendo objeto de investigación. A continuación encontrarás pruebas a favor y en contra del flujo de masa.
Tabla 1. Afirmaciones a favor y en contra de la hipótesis del flujo másico. | |
|---|---|
A favor | En contra |
Cuando se corta el tallo, la savia rezuma. Esto sugiere que hay una presión hidrostática elevada en el tubo del tamiz. | La presencia de placas de tamiz (paredes de los extremos) parece interferir en el flujo másico. |
Las fuentes, como las hojas, tienen una mayor concentración de azúcares que los sumideros, como las raíces. | El flujo másico se refiere a sustancias que se mueven a la misma velocidad; sin embargo, los solutos de distintos tamaños deberían moverse a velocidades diferentes. |
Una mayor concentración de sacarosa en las hojas experimentará un aumento similar de sacarosa en el floema. | Las concentraciones de sacarosa en los distintos sumideros variarán. Sin embargo, los azúcares se transportan a velocidades similares. La teoría de la masa sugeriría que los azúcares se desplazarían hacia ella más rápidamente si la concentración es menor en un sumidero concreto. |
La translocación de sustancias se inhibirá en condiciones de poco oxígeno o si hay venenos metabólicos presentes. | |
Carga activa
La carga activa también puede denominarse carga apoplástica. La sacarosa se carga activamente (requiere ATP) en los elementos del tubo criboso desde las células compañeras.
Los iones de hidrógeno (protones) se bombean de las células compañeras a las células circundantes mediante bombas de protones.
La concentración de protones es mucho mayor en las células circundantes que en las células compañeras.
Los iones de hidrógeno volverán a difundirse hacia las células compañeras (gradiente descendente) a través de las proteínas cotransportadoras.
Cuando los iones de hidrógeno descienden por el gradiente, toman una molécula de sacarosa (en contra del gradiente de concentración). Esto también ocurre desde la célula compañera hasta el elemento del tubo criboso.
El cotransporte describe el movimiento simultáneo de una sustancia hacia abajo en su gradiente de concentración y de otra sustancia hacia arriba en su gradiente de concentración. En las células compañeras, los iones de hidrógeno se difunden hacia abajo por su gradiente de concentración, mientras que la sacarosa se desplaza hacia arriba.
Experimentos de rastreo y anillamiento
Los experimentos de rastreo y anillamiento investigan la translocación de azúcares en la planta.
El experimento de anillamiento
Se retira un anillo que contiene corteza y corteza de floema para dejar el xilema en el centro.
Como el xilema está intacto, el transporte de agua no se verá afectado, pero el transporte de azúcares se detendrá en el anillo al haberse eliminado el floema. Esto provoca una hinchazón en el tejido, apoyando así el concepto de translocación del floema.
El experimento del trazador
Las plantas se cultivan en un laboratorio que contiene dióxido de carbono marcado radiactivamente (C14).
Mediante la fotosíntesis, el carbono radiactivo se incorpora a los azúcares.
Se utiliza la autorradiografía (técnica utilizada para detectar material radiactivo en la muestra) para observar el movimiento de los azúcares en la planta.
Los resultados muestran que el carbono radiactivo sólo está presente en el floema y ausente en el xilema, lo que apoya el concepto de translocación del floema.
Transporte de masas en plantas no vasculares
Las plantas no vasculares (briofitas), incluidos los musgos, las hepáticas y los hornabeques, carecen de haz vascular y no tienen xilema ni floema para transportar agua, minerales y alimentos. En cambio, las plantas no vasculares contienen tejidos mucho más simples.
Las briofitas obtienen el agua por ósmosis y los nutrientes se difunden en la planta. Sólo las partes de la planta que están cerca de las fuentes de agua y nutrientes los tomarán. No tienen un sistema de transporte (tejido vascular) para distribuirlo dentro de la planta.
Las briofitas no tienen raíces como las plantas vasculares, sino rizoides. Los rizoides se parecen a las semillas, pero funcionan de forma diferente. Anclan la planta, pero no pueden absorber agua. Absorben el agua por ósmosis, como las demás partes de las briofitas.
El transporte de masas en las plantas - Puntos clave
El transporte de masas describe el movimiento de sustancias en una única dirección y velocidad. El transporte de masas en las plantas tiene lugar en el xilema, que transporta agua e iones inorgánicos, y el floema, que transporta azúcares y aminoácidos.
El agua en el xilema se mueve en una dirección y es impulsada por la corriente de transpiración. El potencial hídrico y las propiedades cohesivas del agua son fundamentales para mantener la corriente de transpiración.
El transporte de masa en el floema es bidireccional, desde las hojas (fuentes) hasta los brotes en crecimiento y los órganos de almacenamiento (sumideros).
Las plantas no vasculares no tienen xilema ni floema. Dependerán únicamente de la difusión de sustancias en la planta.
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