Metales Pesados y sus Efectos Fitotóxicos en las Plantas


Autor(es): Equipo Editorial INTAGRI

La presencia de concentraciones nocivas de algunos elementos y compuestos en los suelos es un tipo especial de degradación que se denomina contaminación. La contaminación del suelo puede clasificarse en distintos tipos como son la biológica (microorganismos patógenos, otros organismos patógenos vivos), química orgánica (pesticidas, micotoxinas, esteroides) o química inorgánica (sales, metales pesados).

¿Qué son los metales pesados?

La tabla periódica incluye 59 elementos metálicos que pueden ser considerados “metales pesados”. En el sentido estricto, los metales pesados son aquellos con peso atómico mayor que el del hierro (Fe), que es de 55,85 g/mol. Con ese valor se excluirían metales con pesos atómicos menores, como el manganeso (Mn) o el cromo (Cr), y a otros que no son metales como flúor (F) y fósforo (P). Por ello, resulta mejor hablar de contaminación por “elementos traza”, pero para efectos prácticos se mantendrá el concepto de metales pesados. En ese sentido, de todos los metales pesados encontrados en los suelos, hay 17 elementos que se consideran como muy tóxicos (plata, arsénico, bismuto, cadmio, cobalto, cobre, mercurio, níquel, plomo, paladio, platino, antimonio, selenio, estaño, telurio, talio y zinc). Los metales pesados más abundantes en los suelos pueden clasificarse de acuerdo con la forma química en que se encuentran. Estas categorías no se excluyen mutuamente, porque algunos elementos pueden aparecer con más de una forma (Figura 1).

 
Clasificación de elementos traza

Figura 1. Clasificación de elementos traza o metales pesados que se pueden encontrar en los suelos.

Fuente: Ligthbourn, 2017.

 

Origen de los metales pesados en el suelo

Las principales concentraciones anómalas de metales pesados en suelos provienen de la actividad antropogénica, destacando las actividades agrícolas (riegos con aguas residuales o de mala calidad; uso de fertilizantes inorgánicos – salinos; empleo de enmiendas orgánicas con estiércol, compostas, té de composta, etc.; y uso de pesticidas) y los lodos residuales de depuradoras.

Efectos de los metales pesados en las plantas

Alteración de procesos fisiológicos. Los metales pesados inhiben el flujo de electrones de la cadena transportadora, reducen el crecimiento y las plantas presentan una menor producción de biomasa.

Estrés oxidativo. Los metales pesados en el interior de las células provocan la aparición de especies reactivas de oxígeno (ROS), que generan un envejecimiento acelerado de la planta.

Daños estructurales. Produce inestabilidad de las membranas y paredes celulares, ocasionando un daño en los tejidos, provocando una disminución en el crecimiento.

Mecanismos de tolerancia de las plantas a metales pesados

El mecanismo de las plantas permite soportar concentraciones moderadas de metales pesados mediante:

Desintoxicación. A través de la interacción con complejos orgánicos.

Compartimentación. Acumulación de metales pesados en la vacuola de las células.

Actividad enzimática. Suele presentarse en plantas con gran capacidad de tolerancia.

Compuestos que actúan como quelantes

Glutatión. Es un compuesto tiólico (contiene el grupo funcional formado por un átomo de azufre y un átomo de hidrógeno). Está formado por los aminoácidos L-cisteína, ácido L-glutámico y glicina que, a través de la conjugación directa, participa en la desintoxicación de compuestos extraños (xenobióticos); como los metales pesados. Es el mayor antioxidante endógeno producido por las células, participando directamente en la neutralización de radicales libres y especies reactivas de oxígeno (ROS).

El estrés oxidativo en las hojas

Figura 2. El estrés oxidativo en las hojas es una respuesta de la planta a la presencia de metales pesados

Fuente: INTAGRI.

Fitoquelatinas. Son péptidos de poliglutatión que están compuestos por ácido glutámico, cisteína y glicina [(Glu-Cys)n-Gly donde n=2-7]. Son biosintetizados por la gamma-glutamilcisteiniltransferasa del glutatión y se encuentran en muchas plantas, levaduras y algas. Secuestran a los metales pesados.

Metalotioneínas. Son proteínas ricas en cisteína (con grupos –SH que se van a unir al metal). Participan en mantener la homeostasis de metales fisiológicamente importantes (Cu o Zn) y la detoxificación de metales pesados.

Cita correcta de este articulo

INTAGRI. 2024. Metales Pesados y sus Efectos Fitotóxicos en las Plantas. Serie Suelos, Núm. 41. Artículos Técnicos de INTAGRI. México. 3 p.

Literatura consultada

Ligthbourn, A. 2017. Metales Pesados y sus Efectos Fitotóxicos en las Plantas. Webinar: Metales Pesados y sus Efectos Fitotóxicos en las Plantas. INTAGRI, México.

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