UNIVERSIDAD DE CUENCA

FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS

ESCUELA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA

El Hierro (Fe)

Curso:

Primero A

Cuenca 02 julio de 2015

Introducción

Los elementos químicos tuvieron y tienen un papel muy importante en el desarrollo de la vida ya que estos fueron los primeros compuestos que dieron lugar a la existencia de seres vivos en la tierra, y ahora son pilares fundamentales que son necesarios en la síntesis de procesos de los mismos, un caso de ello es la forma que actúan en las plantas lugar en el cual gracias a estos elementos se dan formas de vida complejas y desarrolladas para el reino vegetal; entre estos oligoelementos se encuentra el hierro(Fe) un metal que no abunda drásticamente en la planta pero que su concentración permite que esta siga sus procesos quimiosintéticos , a continuación se obtendrá una vista más amplia de este metal y su relación con las plantas

Historia

El hierro comienza a ser estudiado entre los años de 1843 y 1865 por el científico E gris y el fisiólogo J Sanchs, en esas épocas se creía que el hierro funcionaba en la clorofila de las plantas de la misma manera que lo hacían en los animales cumpliendo la función de pigmentación, sin embargo esto fue desmentido en 2013 por R. Willstater y A Stoll, entre 1920 y 1930 se encuentran procesos de los vegetales en las cuales el hierro esta inmerso.

Origen contenido y formas del hierro en el suelo

Después del silicio, el aluminio el hierro es uno de los elementos más abundantes con una concentración del 5 % de la corteza terrestre, en suelos templados existe el 1 y 5 %, valores inferiores a 1 % en suelos ácidos y en caso excepcionales se encuentra hasta un 10 %.

El hierro procede de la edafizacion (proceso de erosión en la cual las rocas se convierten en suelo) que realiza la demolición de los minerales constituyentes de rocas ígneas, sedimentarias o metamórfica. Los mas importantes son los óxidos: hematiaFe2O3 magnetita Fe3O4; carbonatos: CO3Fe; sulfuro: pirita S2Fe

Los suelos arcillosos y orgánicos suelen contener más hierro permitiendo el movimiento de estos elementos.

Dinámica del hierro en el suelo, factores de disponibilidad para las plantas

Hierro soluble.

Presente en condiciones reductoras como Fe+2 en disolución del suelo Fe+3 cuando la acidez y el potencial de oxidación alto En combinaciones orgánicas que pueden ser divalentes o trivalentes

Hierro insoluble

Se encuentra como Fe2O3 en distintos estados de hidratación Como FeO y Fe(OH)2 condicionada a situaciones muy reductoras y acidas

Complejos coloidales

Depende fundamentalmente del pH del suelo y de composición mineral y orgánica

Influencia del pH

El hierro en las plantas

Variaciones de hierro en ppm

Algunas especies de hortalizas 100 y 800 ppm Hojas de árboles frutales 20 y 420 ppm Cítricos 70 y 130 ppm Cereales 60 y 130 ppm Otros admiten 50 ppm

Hierro Activo y Residual

Algunas investigaciones han concordado que el hierro activo se encuentra en los cloroplastos cumpliendo funciones de crecimiento en cambio el residual se sigue aumentando, el hierro activo pasa a ser residual mientras la planta va cumpliendo sus funciones de crecimiento.

Recientemente este se ha subdividido en 3 partes según su acción metabólica.

Hierro constituyente de citocromos y enzimas Hierro integrado en la biosíntesis de las clorofilas en las fases del desarrollo foliar Hierro en estado libre, sistema regulador de la síntesis clorofila como también de los

citocromos y enzimas

Contenido y Formas en la plantas.

La planta absorbe el hierro en el catión Fe+2 mediante su sistema radicular dejando de lado el catión Fe+3 ya que este no es soluble

El hierro es uno de los elementos más abundantes en el suelo sin embargo esto no significa que se encuentre en gran mayoría en las plantas aunque si en algunos casos si es mayor que otros elementos. Normalmente se encuentra en los tejidos entre 25 a más de 250 ppm peso en seco dependiendo de la planta o el lugar que se encuentre analizando una de ellas son las regiones meristematicas y los cloroplastos

Funciones del hierro en la planta

Para absorber el hierro las plantas secretan sustancias quelantes mediante las raíces. Al contactarse con sustancias del suelo originan quelatos de hierro y estas son absorbidas por las plantas por la raíces, estas capacidad es limitada a ciertas zonas de la raíz de ahí la variación de este metal en distintas especies

Los efectos fisiológicos que el hierro realiza en las plantas se basan en su cambio de variable y la tendencia a formar quelatos complejos

En las proteínas existe el grupo proteico y el no proteico este último también recibe el nombre de prostético o coenzima en este grupo intervienen átomos metálicos en los cuales se encuentran frecuentemente el Mg Cu Zn y Fe y pasan a ser métalo enzima, estas enzimas especialmente las que contienen hierro son llamados heminicos se caracterizan por tener la estructura porfirinica, a este núcleo de la enzima se le inserta el átomo de hierro dando lugar al hierro-porfinica formando así un quelato, de esta manera el hierro forma enlaces covalentes con el nitrógeno y otros compuestos proteicos.

Las estructuras enzimáticas hierro porfirinica como los citocromos participas en algunas etapas de la respiración vegetal transfiriendo electrones hacia el oxígeno.

Los citocromos son hermoproteinas que transfieren electrones a las cadena redox, estos están divididos en tres grupos a, b y c mediante estas hermo proteínas el hierro es oxidad y reducido mediante procesos reversibles.

En el grupo b de estas hermoproteinas se encuentra en los plastidios foliares, esto lo vincula con los procesos fotosintéticos.

El citocromo c es uno de los mas importantes ya que este es el encargado de transporte de electrones teniendo como componente c oxidasa que está presente en todos los organismos vivos esta es la encargada de acoplar la oxidación del citocromo c con la reducción del O2 en agua a parte de estos tres grupos las plantas tienen el citocromo f este se a supuesto que tiene un papel en los proceso fotosintéticos.

Otro rol del hierro también se da en el peróxido de hidrogeno transportando al oxigeno un sustrato oxidable como la peroxidaza, o también la des hidrogenación del peróxido por efecto de la catalasa

La ferrodoxina es un enzima que contiene hierro en la cual dos átomos de este elemento están coordinados con el azufre inorgánico, en la forma oxidada están como Fe +3 y en la reducida como Fe+2, esta permite reducir sustancias como el NADP+, nitrito, sulfato etc.; esta enzima también participa en la fijación del nitrógeno en suelo como transportador electrónico

El Hierro en la síntesis clorofílica

Para algunos autores el hierro participa en la condensación de la succinilcoenzima A y glicina para formar el ácido o aminolevulinico

Otros autores que el hierro forma parte de las moléculas de la reacción de descarboxilacion oxidativa, por ultimo hay quienes consideran que el hierro tiene un papel importante en la unión del fitol en la clorofila como también la incorporación del magnesio en la molécula porfirinica

En fin se puede decir que el hierro no es una parte esencial de la molécula de la clorofila, sin embargo este elemento participa mediante enzimas en algunos procesos que esta molécula realiza como el la fotosíntesis y la síntesis de algunos enzimas como la catalasa

Alteraciones por exceso o deficiencia

Cuando las plantas están deficientes de hierro estas presentan un ligero amarillea miento en las zonas foliares intervenales, cuando la ausencia progresa se hacen amarillas debido a la ausencia total de la clorofila.

En plantas anuales disminuye su crecimiento esto se ven raquíticos, se defolian y los frutos son pequeños.

En la parte química cuando disminuye el hierro acumula ácido cítrico nitratos y aminoácidos libres arginina asparrigina y glutamina y las actividades peroxidaza y catalasa se reducen

Entre las causas que motivan la deficiencia de hierro están la falta de este oligoelemento en el suelo para su absorción por altos niveles de caliza, fosfatos, agentes microbianos y condiciones climáticas, metales pesados, escaso contenido de oxígeno en el suelo, mala estructura del suelo como también que el pH del suelo se encuentre sobre los 7,5

El antagonismo entre el hierro y el manganeso provocan la deficiencia de uno de los dos por lo general esta concentración se mantiene en 1,5 y 2,6 pero si baja de 1,5 el elemento deficiente es el hierro.

Al hierro al ser de conversión rápida de elemento soluble para la planta a elemento insoluble para la misma los problemas de toxicidad no se presentan es decir no hay absorción en exceso del hierro, solo en casos excepcionales como los arrozales sumergidos donde el nivel de hierro es elevado. Suelos superiores al 5 % de hierro total no provocan efectos tóxicos.

Conclusión

El hierro al ser un oligoelemento no muy nombrado, no significa que deje de ser importante ya que como vimos anteriormente la deficiencia de este compromete seriamente a la planta y provoca trastornos en los procesos de síntesis especialmente la fotosíntesis, por ende es importante hacerle un seguimiento a la planta en el caso que este muestre carencia de este metal

Bibliografía

Navarro S. (2003). Química Agrícola. Madrid España: Mundi-Prensa.