Ángeles Fragoso C. MORFOFISIOLOGÍA VEGETAL

CUESTIONARIO. Efecto de la fertilización con urea en el crecimiento de plántulas.

1. ¿Cuál es la importancia del nitrógeno en el desarrollo de las plantas?

El nitrógeno es un elemento que da vigor a las plantas y abundancia de hojas,

es necesario para la síntesis de la clorofila y, como parte de la molécula de

clorofila, tiene un papel en el proceso de fotosíntesis. La falta de nitrógeno (N) y

clorofila significa que el cultivo no utilizará la luz del sol como fuente de energía

para llevar a cabo funciones esenciales como la absorción de nutrientes. El

nitrógeno (N) es también un componente de las vitaminas y sistemas de energía

de la planta. Las plantas deficientes de nitrógeno (N), tienden a atrofiarse, crecen

más lentamente y producen menos hijuelos que lo normal; también presentan

menor número de hojas, y en algunos cultivos, tales como, papa y algodón,

producen madurez prematura comparadas con plantas que poseen cantidades

adecuadas de nitrógeno (N) (Raven, et al. 2007).

2. ¿Qué significado tiene el decir que el N es constituyente de las biomoléculas?

Las biomoléculas están compuestas por seis elementos que constituyen del 95 al

99% de los tejidos vivos: el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxigeno (O), el

nitrógeno (N), el azufre (S), y el fósforo (P). Estos seis elementos son los

principales componentes de las biomoléculas debido a que permiten la formación

de enlaces covalentes entre ellos, compartiendo electrones, debido a su pequeña

diferencia de electronegatividad. Estos enlaces son muy estables, la fuerza de

enlace es directamente proporcional a las masas de los átomos unidos; Permiten

la formación de enlaces múltiples (dobles y triples) entre C y C, C y O, C y N, así

como estructuras lineales ramificadas cíclicas, heterocíclicas, etc.; Permiten la

posibilidad de que con pocos elementos se den una enorme variedad de grupos

funcionales (alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos, aminas, etc.) con propiedades

químicas y físicas diferentes (Voet, et al. 2001).

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3. ¿Cuál es la relación del N con la biomasa?

Recurriendo a dos términos de biomasa similares, siendo estos: a) Materia total de

los seres que viven en un lugar determinado, expresada en peso por unidad de

área o de volumen; b) Materia orgánica originada en un proceso biológico,

espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía, la importancia del

nitrógeno radica en que este es un elemento primario de las plantas, y se puede

encontrar en los aminoácidos, por tanto forma parte de las proteínas, en las

amidas, la clorofila, hormonas (auxinas y citoquininas, nucleótidos, vitaminas,

alcaloides y ácidos nucleicos), lo cual propicia la materia prima para el crecimiento

y desarrollo del vegetal, aumentando su masa y por ende su energía (Graham, et

al. 2003; Raven, et al. 2007).

4. ¿De dónde proviene el N que en la naturaleza utilizan las plantas? Explique

Principalmente el nitrógeno absorbido o utilizado por las plantas es el Nitrógeno

atmosférico, de ahí, las formas iónicas que una raíz puede absorber son el nitrato

(NO3-) y el amonio (NH4

+). Como la mayor parte del N del suelo está en forma

orgánica es necesaria una actividad microbiológica que lo convierta en amonio o

nitrato (Nitrosomas y Nitrobacter son las bacterias más comunes en esta tarea). Si

la planta absorbe nitrato tiene que reducirlo a forma amoniacal antes de que pase

a formar parte de los compuestos orgánicos. El amonio no se acumula sino que se

incorpora directamente a compuestos como la glutamina, procedentes del ciclo de

Krebs (Graham, et al. 2003).

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5. ¿Por qué sería importante determinar el contenido de N del suelo?

Es de vital importancia debido a que este elemento es primordial para el

crecimiento y funcionamiento celular y del organismo en general. La cantidad de

Nitrógeno en el suelo puede determinar si esa área es apta para producir biomasa

vegetal. El nitrógeno es necesario para la descomposición de la materia orgánica

por los microorganismos heterótrofos del suelo y si el material orgánico que se

descompone tiene poco nitrógeno en relación al carbono presente (paja de trigo,

tallos de cereales maduros), los microorganismos utilizan el amonio o nitratos

presentes en el terreno. Este nitrógeno permite el rápido crecimiento de los

microorganismos que proporcionan material con carbono al suelo (Gola. et al.

1965).

Literatura citada.

Gola, G., Negri, G. y Cappeletti, C. (1965). Tratado de Botánica. 2da. edición.

Editorial Labor S.A., Barcelona, 1110 p.

Graham, L. E., J. M. Graham, and L. W. Wilcox. (2003). Plant Biology. Prentice Hall,

Pearson Education, Inc. UpperSaddleRiver, NJ. 497 pp.

Raven, P., Ray F., Eichhorn, S. (2007). Biologie végétale, 2iéme édition, ISBN 978-

2-8041-5020-4

Voet, Donald; Voet, Judith G.; Pratt, Charlotte W. (2001). Fundamentals of

biochemistry. Wiley. p. 30. ISBN 9780471417590

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ANEXOS.

Datos correspondientes a las mediciones de las plántulas de Cucumis melo durante un periodo de tres semanas.

Agua 1% 5% 10%13.4 12.5 11.6 12.612.6 11.6 11.9 10.811.9 11.8 13.4 10.711.8 12 12.8 13.112.6 13.5 11.4 12.813.4 13.6 12.2 11.612.7 13.2 10.9 12.511.9 10.9 13.1 11.913.6 12.8 12.5 12.812.4 11.6 11.8 13.411.9 11.8 11.9 13.413.2 13.2 11.3 12.111.9 12.7 10.9 10.912.8 11.5 13.1 11.811.6 12.5 12.5 11.6

12.5133333

12.3466667 12.0866667 12.1333333

Datos correspondientes a los promedios generales de las mediciones de cucumis melo a distintas concentraciones de urea. Las mediciones fueron realizadas en periodos (D) de tres días. Los datos expresan el crecimiento en centímetros de las plántulas.

Agua 1% 5% 10%D0 12.5 12.3 12 12.1D1 13 12.9 12.4 12.5D2 13.4 13.6 13.2 13D3 14.7 14.9 14 13.4D4 15.2 15.8 14.9 13.9D5 16 16.9 15.4 14.3D6 17.4 18.5 16.1 -D7 19.8 20.4 - -

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CUESTIONARIO. Separación e identificación de clorofilas y carotenoides.

1. ¿Qué son y cuántos tipos de clorofila existen?

La Clorofila, es el pigmento que da el color verde a los vegetales y que se encarga de absorber la luz necesaria para realizar la fotosíntesis, proceso que posibilita la síntesis de sustancias orgánicas a partir de las inorgánicas (CO2, H2O y sales minerales), mediante la transformación de la energía luminosa en energía química. La clorofila absorbe sobre todo la luz roja, violeta y azul, y refleja la verde. Generalmente la abundancia de clorofila en las hojas y su presencia ocasional en otros tejidos vegetales, como los tallos, tiñen de verde estas partes de las plantas (Taiz y Zeiger, 2002).

La clorofila A constituye de manera aproximada el 75% de toda la clorofila de las plantas verdes, estando presente también en las algas verdeazuladas y en células fotosintéticas más complejas. La clorofila B es un pigmento accesorio presente en vegetales y otras células fotosintéticas complejas; absorbe luz de una longitud de onda diferente y transfiere la energía a la clorofila A, que se encarga de transformarla en energía química. Las clorofilas C y la D son propias de algas y bacterias (Salisbury y Ross, 1994; Azcon-Bieto, 2000).

2. ¿Cuál es la estructura química de la clorofila a y b?

Existen dos tipos de clorofilas, la a (alpha) y b (beta); La diferencia entre ellas es que la clorofila b tiene un grupo formilo (-CHO) en lugar de un grupo metilo de la clorofila en uno de los carbonos del anillo de porfirina. En los vegetales superiores, la más abundante es la clorofila a (Salisbury y Ross, 1994).

Clorofila a Clorofila b

Fórmula empírica

C55H72O5N4Mg C55H70O6N4Mg

Grupo C3 -CH=CH2 -CH=CH2

Grupo C7 -CH3 -CHO

Grupo C8 -CH2CH3 -CH2CH3

Grupo C17 -CH2CH2COO-Fitil -CH2CH2COO-Fitil

Enlace C17-C18 Simple Simple

Distribución Universal Sobre todo Plantae y algas verdes

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3. ¿Cuáles son las diferencias químicas de carotenos y xantofilas?

En estos colorantes amarillos y rojos, el sistema de dobles enlaces conjugados está formado exclusivamente por átomos de carbono, en general consisten de una cadena larga de hidrocarburo, por esto son compuestos insolubles en agua, pero sí en solventes grasos. Los carotenos son hidrocarburos insaturados y Las xantófilas son derivados oxigenados de los carotenoides, usualmente sin ninguna actividad como vitamina A. La criptoxantina es una excepción, ya que tiene una actividad como vitamina A algo superior a la mitad de la del beta-caroteno (Buchanan, et al. 2000).

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3. ¿Qué es un espectro de absorción y que información proporcionan?

El espectro de absorción de un material muestra la fracción de la radiación electromagnética incidente que un material absorbe dentro de un rango de frecuencias. Es, en cierto sentido, el opuesto de un espectro de emisión. Cada elemento químico posee líneas de absorción en algunas longitudes de onda, hecho que está asociado a las diferencias de energía de sus distintos orbitales atómicos. De hecho, se emplea el espectro de absorción para identificar los elementos componentes de algunas muestras, como líquidos y gases; más allá, se puede emplear para determinar la estructura de compuestos orgánicos. Un ejemplo de las implicaciones de un espectro de absorción es que aquel objeto que lo haga con los colores azul, verde y amarillo aparecerá de color rojo cuando incida sobre él luz blanca (Suzuki, 1967).

5. ¿Cuál es la importancia de estos pigmentos en la fotosíntesis?

Los Pigmentos vegetales, que se encuentran en los cloroplastos, son moléculas químicas que reflejan o transmiten la luz visible, o hacen ambas cosas a la vez. El color de un pigmento depende de la absorción selectiva de ciertas longitudes de onda de la luz y de la reflexión de otras. Constituyen el sustrato fisicoquímico donde se asienta el proceso fotosintético.

La Clorofila, es el pigmento que da el color verde a los vegetales y que se encarga de absorber la luz necesaria para realizar la fotosíntesis, proceso que posibilita la síntesis de sustancias orgánicas a partir de las inorgánicas (CO2, H2O y sales minerales), mediante la transformación de la energía luminosa en energía química. La clorofila absorbe sobre todo la luz roja, violeta y azul, y refleja la verde. Generalmente la abundancia de clorofila en las hojas y su presencia ocasional en otros tejidos vegetales, como los tallos, tiñen de verde estas partes de las plantas. En ocasiones, la presencia de clorofila no es tan potente al descomponerse y ocupar su lugar otros pigmentos de origen isoprénico también presentes en los plastos como son los carotenos (alfa, beta y gama) y las Xantofilas (Azcon-Bieto, 2000).

Literatura citada

Azcón-Bieto, M. (2000). Fundamentos de Fisiología Vegetal. Madrid: McGraw-Hill/Interamericana, Edicions Universitat de Barcelona.

Buchanan, W. Gruissem, R. Jones. (2000). Biochemistry and Molecular Biology of plants. Rockville (USA): American Society of Plant Physiologists.

Salisbury, Cleon W. Ross. (1994). Fisiología Vegetal. México: Grupo Editorial Iberoamericana.

Taiz, E. Zeiger. (2002). Plant Physiology. Sunderland, Massachussets: Sinauer Associates Inc.

Suzuki, H. (1967). Electronic Absorption Spectra and Geometry of Organic Molecules, Academic Press, New York. 356 pp.

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Anexos.

Datos representativos de la transmitancia obtenida mediante lecturas de espectofotómetro a distintas longitudes de onda. Se representa su equivalencia en absorbancia obtenidas de tablas.

Absorbancia Absorbancia Absorbancia Absorbancia AbsorbanciaLONGITUD DE ONDA 400 nm 450nm 500nm 550nm 600nmEquisetum arvece 73 0.1367 92.6 0.0334 95.4 0.0205 97.6 0.0106 98.4 0.007Prosthechea cochleata

87.4 0.0585 90.2 0.0448 94.8 0.0232 98.2 0.0079 99.4 0.0026

Ceiba pentandra 88 0.0535 92 0.0362 96 0.0177 98 0.0088 98.8 0.0009

Al analizar la gráfica y los valores obtenidos de los pigmentos de las

hojas, encontramos valores demasiado reducidos los cuales corresponden principalmente a carotenos y xantofilas. Al extrapolar los datos a los gráficos de espectros de absorción de pigmentos vegetales, observamos que en las tres especies analizadas (Ceiba pentandra, Prosthechea cochleata, Equisetum arvense) localizamos clorofila alfa. En Equisetum arvense vemos un espectro de mayor intensidad en relación a las otras dos especies con valores demasiado reducidos. Y concretamente en los tres ejemplares encontramos carotenoides y xantofilas como la luteína, betacaroteno y ficoeritina, o para generalizar, localizamos pigmentos accesorios.

La clorofila beta tiene un espectro distinto en los gráficos de derecha e izquierda, los cuales causó confusión en la determinación. Pero se tomó el gráfico de la izquierda (Azcon-Bieto, 2000). Imágenes de la izquierda, de arriba hacia abajo: hojas trituradas en solución; corrimiento de pigmentos.

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