Nutrientes Inorgânicos

Absorção de Nutrientes Inorgânicos

Aristóteles, no ano 350 a.C., criou a Teoria Humística, que dizia que as plantas se alimentavam do húmus e após a morte, retornavam ao húmus.

Em 1962, o holandês van Helmont já possuía a ideia que as plantas absorvem água e sintetizam substâncias a partir dela. Mas não levou em consideração o local onde a planta estava fixada.

O inglês Woodward, em 1766, foi o primeiro pesquisador a encontrar uma evidência experimental que a terra era o constituinte principal das plantas.

Cerca de 30 décadas depois, o pesquisador alemão Ingenhousz (1796) demonstrou ter noção da essencialidade de nutrientes e, que sem eles, as plantas não conseguiriam sobreviver.

Em 1804, o pesquisador suíço Saussure demonstrou que as plantas fixavam o carbono a partir do gás carbônico, que o aumento da matéria seca das plantas era devido ao Carbono, Hidrogênio e Oxigênio absorvidos e que, o solo era o fornecedor de minerais indispensáveis à vida da planta.

O alemão von Liebig (1840) compilou as informações sobre a importância dos minerais para as plantas e escreveu sobre “A química agrícola e sua aplicação na agricultura e fisiologia”, de acordo com FURLANI (2004).

von Liebig em conjunto com o pesquisador Sprengel, divulgaram a Lei do mínimo de Sprengel-Liebig (PLOEG et al. 1999): a produção da planta é limitada quando pelo menos um dos elementos necessários está disponível em quantidade inferior à requerida pela planta.

O solo é considerado como o principal fornecedor de nutrientes para as plantas. O material nutritivo no solo pode estar 98% ligado a serapilheira, ao material inorgânico e mineralizados. Pode estar solubilizado (0,2%), na solução do solo e também pode estar adsorvido (2%) nos coloides do solo.

As raízes no solo retiram (ou seja, absorvem) os nutrientes minerais que necessitam. Os mecanismos responsáveis pelo movimento de íons do solo para as raízes são três:

                                  

1) Fluxo de massa: o elemento é carregado do local de maior potencial hídrico para o de menor, próximo da raiz.

2) Difusão: movimento ao acaso de partículas, da maior para a menor concentração.

3) Interceptação celular: o contato se dá quando a raiz cresce e encontra o elemento.

Na figura 1, podemos observar esses mecanismos de movimentação dos íons do solo para as raízes.

 

Figura 1 – esquema da morfologia interna de uma raiz hipotética. Fonte: PERES, www.ciagri.usp.br, 2005, data de acesso 26/06/2006.

Podemos verificar também, na figura acima, que o caminho dos íons do meio exterior (solo) para o meio interno das raízes, pode ser feito tanto apoplasto,como simplasto.

O caminho apoplasto é feito entre as células vegetais, ou seja, caminho extracelular. Íons, ácidos orgânicos, aminoácidos e açúcares se movimentam entre as células, representa um processo não-metabólico, passivo (sem gasto de energia – ATP) e dirigido por difusão ou fluxo de massa.

Já o caminho simplasto é feito através da membrana plasmática, por meio de plasmodesmas. É um processo que ocasiona um gasto de energia para transportar cátions e ânions entre as membranas celulares.

A velocidade de absorção de nutrientes pelas raízes diminui com a distância do nutriente. Por esse motivo, a plantas necessita que suas raízes cresçam continuamente durante toda sua vida. Esse crescimento radicular é controlado geneticamente. Alguns fatores, tais como, estímulo hormonal, disponibilidade de fotoassimilados e condições do solo (textura, estrutura, umidade, pH e nutrientes) podem interferir no crescimento das raízes.

De acordo com Furlani (2004), as plantas terrestres têm absorção restrita de nutrientes pelas folhas. Isso se deve ao fato das plantas possuírem paredes externas de células da epiderme, uma camada de cutícula (para aumentar a proteção). Além dessas camadas, muitas plantas ainda possuem uma camada extra de cera, para evitar a perda d’água. O favorecimento da entrada de íons se dá pelos tricomas, pelos ectodesmas (protuberâncias da epiderme) e pelos estômatos. As folhas novas e recém-maduras conseguem absorver maiores quantidades de nutrientes, pois têm intensa atividade metabólica, cutículas mais finas e maior velocidade de absorção.

Embora as plantas absorvam nutrientes pelas folhas, esta absorção é lenta (entrada restrita de nutrientes devido aos poros e estômatos das epidermes das folhas).

Transporte de Nutrientes Inorgânicos

O xilema transporta, em menor proporção, os nutrientes absorvidos do solo.  Esse transporte, conforme Furlani (2004), pode possuir dois componentes: um metabólico e outro não-metabólico. Através da via metabólica, os nutrientes absorvidos pela raiz são imediatamente incorporados a substâncias orgânicas (açúcares ou ácidos) e transportados. A maioria dos nutrientes é transportada para a parte aérea via xilema na forma iônica (inorgânica ou não metabólico).

A redistribuição ou remobilização de nutrientes ocorre via floema, iniciando-se nos vacúolos dos tecidos de reserva para os meristemas apicais em crescimento, juntamente com os fotoassimilados da fotossíntese. Quando há falta de nutriente na folha, inicia-se a redistribuição do nutriente em questão no sentido das folhas mais velhas para as folhas mais novas.

Essa redistribuição faz com que alguns nutrientes sejam mais móveis que outros, isto é, alguns nutrientes são transportados mais rapidamente que outros. É sabido que a mobilidade dos nutrientes varia com a espécie.

Chamamos de Nutrientes móveis aqueles cujo sintoma de deficiência aparece na folha velha (é transportado mais rapidamente das folhas mais velhas para as mais novas). Nutrientes com mobilidade restrita são aqueles cujo sintoma de deficiência se dá na folha nova (pois demoram mais para serem transportados). Veja na tabela abaixo a mobilidade de alguns nutrientes selecionados.

O transporte de nutrientes através das membranas vai depender ainda do tamanho e polaridade do nutriente.

Substâncias apolares ou pequenas passam livremente pela membrana celular, como é o caso do oxigênio, gás carbônico e água.

Moléculas polares, como os açúcares, aminoácidos e íons, o transporte é feito por proteínas transportadoras denominadas canais, carreadores e bombas.

Os canais fazem o transporte passivo, isto é, não gastam ATP para transportar íons e água pela abertura de um poro. Nesse tipo de transporte, o canal é específico, bem como o tamanho do poro e o conteúdo interior. A região do canal que determina a especificidade é chamada de filtro de seletividade. Esse filtro de seletividade dos canais é regulado pelos aminoácidos básicos (lisina, arginina e histidina, que têm carga positiva). A presença de cargas nos aminoácidos confere repulsão, abrindo o canal, como podemos ver na figura 1.

 

Figura 1 – Transporte de substâncias. Fonte: PERES, www.ciagri.usp.br, 2005, data de acesso 26/06/2006.

Os carreadores fazem o transporte ativo e passivo. A ligação do nutriente com o soluto causa uma mudança conformacional na proteína (carreador) que está na membrana celular. Essa nova conformação da proteína expõe a substância no outro lado da membrana. O transporte pelos carreadores se completa quando a substância se solta do sítio de ligação com o carreador. A taxa de transporte por um carreador é mais lenta que um canal. Veja como ocorre esse transporte no esquema 1.

Esquema 1 – Transporte por carreadores. Fonte: PERES, www.ciagri.usp.br, 2005, data de acesso 26/06/2006.

As bombas fazem o transporte ativo, ou seja, com gasto de energia. As proteínas que gastam ATP para transportar os nutrientes podem ser chamadas também de ATPases. As plantas possuem dois tipos de bombas:

    

1) cálcio: retira Ca²⁺ do citoplasma celular, o transporta no apoplasto celular e um carreador de cálcio o joga no vacúolo.

2) prótons: gastam ATP para jogar prótons fora da célula (bomba da plasmalema) ou dentro do vacúolo (bomba do tonoplasto).

A direção do fluxo dos nutrientes pode ser simporte, isto é, o íon e o próton são transportados no mesmo sentido. Já na direção antiporte, o íon e o próton são transportados em sentido contrário.