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34.11: Adquisición de agua y minerales
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Water and Mineral Acquisition
 
TRANSCRIPCIÓN

34.11: Water and Mineral Acquisition

34.11: Adquisición de agua y minerales

Specialized tissues in plant roots have evolved to capture water, minerals, and some ions from the soil. Roots exhibit a variety of branching patterns that facilitate this process. The outermost root cells have specialized structures called root hairs that increase the root surface, thus increasing soil contact. Water can passively cross into roots, as the concentration of water in the soil is higher than that of the root tissue. Minerals, in contrast, are actively transported into root cells.

Soil has a negative charge, so positive ions tend to remain attached to soil particles. To circumvent this, roots pump carbon dioxide into the soil, which spontaneously breaks down, releasing positively charged protons (H+) into the soil. These protons displace soil-associated positively charged ions that are available to be pumped into the root tissue, a process called cation exchange. Negatively charged anions exploit the tendency of H+ ions to diffuse down their concentration gradient and back into root cells using co-transport: ions like Cl- are cotransported into the root tissue in association with H+ ions.

Molecules can travel into the core of the root tissue, called the stele, by two routes. Apoplastic transport is the movement of molecules in the spaces created between the continuous cell walls of neighboring cells and their corresponding membranes. In contrast, symplastic transport is the movement of molecules through the cytoplasm of plant cells, which utilizes cellular junctions called plasmodesmata, which allow the free cytoplasmic passage of molecules between adjacent cells. In order to enter the stele, molecules must move into the symplast, as Casparian strips located in the root's endodermis prevent passage of solutes in the apoplast from entering the stele. Therefore, in order to enter into the symplast, solutes must pass through a cell's semipermeable membrane, protecting cells from toxic or unwanted molecules from the soil.

Los tejidos especializados en raíces vegetales han evolucionado para capturar agua, minerales y algunos iones del suelo. Las raíces exhiben una variedad de patrones de ramificación que facilitan este proceso. Las células radiculares más externas tienen estructuras especializadas llamadas vellos radiculares que aumentan la superficie de la raíz, aumentando así el contacto del suelo. El agua puede cruzar pasivamente en las raíces, ya que la concentración de agua en el suelo es mayor que la del tejido radicular. Los minerales, en cambio, se transportan activamente a las células radiculares.

El suelo tiene una carga negativa, por lo que los iones positivos tienden a permanecer unidos a las partículas del suelo. Para evitar esto, las raíces bombean dióxido de carbono en el suelo, que se descompone espontáneamente, liberando protones cargados positivamente (H+) en el suelo. Estos protones desplazan los iones cargados positivamente asociados al suelo que están disponibles para ser bombeados al tejido radicular, un proceso llamado intercambio catiónica. Los aniones cargados negativamente explotan la tendencia de H+ iones a difundir su gradiente de concentración y volver a las células raíz utilizando co-transporte: iones como Cl- se cotransportan al tejido radicular en asociación con H+ iones.

Las moléculas pueden viajar al núcleo del tejido radicular, llamado estela, por dos vías. El transporte apoplásico es el movimiento de moléculas en los espacios creados entre las paredes celulares continuas de las células vecinas y sus membranas correspondientes. Por el contrario, el transporte siplástico es el movimiento de moléculas a través del citoplasma de las células vegetales, que utiliza uniones celulares llamadas plasmodesmata, que permiten el paso citoplasmático libre de moléculas entre las células adyacentes. Para entrar en la estela, las moléculas deben moverse en el symplast, ya que las tiras de Casparian ubicadas en la endodermis de la raíz evitan que el paso de solutos en el apoplastia entre en la estela. Por lo tanto, para entrar en el symplast, los solutos deben pasar a través de la membrana semipermeable de una célula, protegiendo las células de moléculas tóxicas o no deseadas del suelo.


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