Medio Ambiente y Desarrollo Sustentable  
Artículo arbitrado  
Aspectos relevantes sobre la bioquímica  
y la fisiología del fierro en plantas  
Relevant aspects of the biochemistry  
and physiology of iron in plant  
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1,2  
JAIME MIGUEL ORTEGA-MALDONADO , DÁMARIS LEOPOLDINA OJEDA-BARRIOS , JAIME JAVIER MARTÍNEZ-  
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TÉLLEZ ,ADRIANA HERNÁNDEZ-RODRÍGUEZ , TERESITA DE JESÚS RUIZ-ANCHONDO , Y DALILA JACQUELINE  
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ESCUDERO-ALMANZA  
Recibido: Diciembre 13, 2012  
Aceptado: Abril 30, 2013  
Resumen  
Abstract  
La presencia de suelos calcáreos provoca la deficiencia de  
Fierro (Fe) en las plantas, por consecuencia, se provoca un mal  
funcionamiento de la planta, ya que la fotosíntesis requiere del  
Fe para sintetizar los foto-elaborados; también, la deficiencia de  
Fe modifica la arquitectura física de la hoja y se observa un  
mesófilo con estructura irregular, provocando que la apertura  
de estomas no sea eficiente, evitando así la asimilación de CO2  
y una falta de aprovechamiento de la humedad absorbida por la  
planta. La deficiencia de Fe inducida es un gran problema que  
afecta el rendimiento y la calidad de diversos cultivos. Las plantas  
han evolucionado estrategias multifacéticas, como la actividad  
quelato reductasa, la extrusión de protones y proteínas  
especializadas de almacenamiento, a fin de movilizar el Fe del  
ambiente y distribuirlo a través de la planta. Varias cuestiones  
relativas a la homeostasis del Fe en las plantas son actualmente  
estudiadas intensamente debido a su papel fundamental en la  
productividad de las plantas. La activación de las reacciones de  
absorción del Fe requiere una adaptación general del  
metabolismo primario porque estas actividades necesitan el  
constante suministro de sustratos energéticos. En los suelos  
calcáreos puede haber suficiente Fe pero no está disponible  
para las raíces. El presente escrito pone a consideración  
aspectos relevantes sobre la bioquímica y fisiología de las  
plantas.  
The presence of calcareous soils cause iron (Fe) deficiency in  
plants, consequently malfunctioning of the plant is raised, since  
photosynthesis requires Fe to complete the process. Fe  
deficiency also modifies the physical architecture of the leaf,  
Fe deficiency also alters the physical architecture of the leaf  
and a mesophilic with irregular structure is observed, causing  
that the opening of the stomata not to be efficient, thus avoiding  
the absorption of CO2 and a lack of assimilation of the moisture  
absorbed by the plant. Induced Iron deficiency is a major problem  
affecting the yield and quality of crops. Plants have evolved  
multifaceted strategies, as reductase activity, proton extrusion,  
and specialized storage proteins, to mobilize Fe from the  
environment and distribute it throughout the plant. Several issues  
related to Fe homeostasis in plants are currently intensively  
studied because of the role of Fe in plant productivity. Activation  
of Fe absorption reactions requires an overall adaption of  
primary metabolism because these activities need a constant  
supply of energy substrates supplied through photosynthesis..  
Iron may be sufficient in calcareous soils but is not available to  
the roots. This paper discusses relevant aspects of the  
biochemistry and physiology of iron in plants.  
Keywords: iron deficiency, iron acquisition, iron chlorosis,  
chloroplasts.  
Palabras clave: deficiencia de fierro, adquisición de fierro,  
clorosis férrica, cloroplastos.  
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Universidad Autónoma de Chihuahua. Facultad de Ciencias Agrotecnológicas. Ciudad Universitaria S/N Campus #1. Chihuahua,  
Chih., México, 31310. Tel. (614) 439-1844.  
Dirección electrónica del autor de correspondencia: dojeda@uach.mx.  
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• Vol. VIII, Núm. 1 • Enero-Abril 2014 •  
JAIME M. ORTEGA-MALDONADO, DÁMARIS L. OJEDA-BARRIOS, JAIME J. MARTÍNEZ-TÉLLEZ, ADRIANA HERNÁNDEZ-RODRÍGUEZ, TERESITA DE JESÚS  
RUIZ-ANCHONDO, Y DALILA J. ESCUDERO-ALMANZA: Aspectos relevantes sobre la bioquímica y la fisiología del fierro en plantas  
Introducción  
l hierro (Fe) es un elemento químico perteneciente a los elementos de transición. Es  
+2  
+3  
absorbido por las raíces como Fe y Fe (Álvarez et al., 2006); cuando el Fe es  
E
deficiente, la producción de clorofila es reducida (Valeska, 2003), que resulta en los  
síntomas característicos de clorosis de estrés férrico (Halvin et al., 2005). Comparado con  
+3  
otros cationes, la concentración de solución de Fe es muy baja. El Fe es un componente  
estructural de moléculas de porfirina; citocromos, hemos, hematina, ferrocromo y  
lehemoglobina. Estas sustancias están involucradas en las reacciones de reducción -  
oxidación en respiración y fotosíntesis (Vigani, 2012).  
La deficiencia de Fe altera la morfología y  
fisiología de las hojas, consistentes en una  
disminución del número de células por unidad  
de superficie y desorganización en la estructura  
del cloroplasto, sin afectar el crecimiento de las  
hojas. Cuando el estrés es severo, disminuye  
drásticamente la actividad fotosintética, se  
detiene la división en los meristemos y se inhibe  
la producción de primordios foliares en los  
ápices del brote y con ello el crecimiento foliar  
Importancia fisiológica del Fe en  
plantas  
De acuerdo con Abadía et al. (2002), el Fe  
es un elemento vital para el crecimiento y  
desarrollo de las plantas, ya que es esencial  
para el buen funcionamiento de múltiples  
procesos metabólicos y enzimáticos, tales  
como los relacionados con el transporte de  
oxígeno y electrones, la fijación de nitrógeno,  
síntesis del ADN, la biosíntesis de clorofila  
(
Zavala et al., 2011). De acuerdo a lo anterior-  
(
Figura 1) y hormonas, además de su  
mente expuesto, se considera relevante analizar  
algunos de los procesos bioquímicos y  
fisiológicos en los que interviene el Fe.  
participación en la fotosíntesis y de ser  
constituyente de hemoproteínas (citocromos,  
catalasa y peroxidasa).  
Propiedades químicas del Fe  
Figura 1. Biosíntesis de clorofila (Marschner, 2012).  
El hierro es un elemento químico de  
símbolo Fe, de número atómico 26 situado en  
el grupo 8, periodo 4 de la tabla periódica de los  
elementos; tiene una masa atómica de 55.6  
unidades de masa atómica. Este metal de  
transición es el cuarto elemento más abundante  
en la corteza terrestre, representando un 5%;  
entre los metales, sólo el aluminio es más  
abundante.  
El Fe se presenta en dos estados de  
+
3
5
+2  
6
oxidación: el Fe (Ar3d ) o férrico y el Fe (Ar3d )  
+
2
o ferroso. En presencia de O el Fe es oxidado  
rápidamente a Fe , el cual es poco soluble en  
agua y en donde precipita como óxidos de Fe.  
2
Una de las razones principales de la  
importancia del Fe es su participación activa en  
la síntesis del material genético de las células,  
el denominado ADN, según explican los  
investigadores. En concreto, se sabe que una  
enzima esencial conocida como ribonucleótido  
reductasa (abreviadamente RNR) necesita Fe  
+3  
Por lo tanto, en nuestra atmósfera, rica en O2,  
la forma termodinámicamente más estable del  
Fe es también la de más difícil acceso para los  
organismos (Álvarez et al., 2006).  
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Vol. VIII, Núm. 1 • Enero-Abril 2014 •  
JAIME M. ORTEGA-MALDONADO, DÁMARIS L. OJEDA-BARRIOS, JAIME J. MARTÍNEZ-TÉLLEZ, ADRIANA HERNÁNDEZ-RODRÍGUEZ, TERESITA DE JESÚS  
RUIZ-ANCHONDO, Y DALILA J. ESCUDERO-ALMANZA: Aspectos relevantes sobre la bioquímica y la fisiología del fierro en plantas  
para llevar a cabo su función, que consiste en  
la síntesis de los «ladrillos» que forman elADN,  
los llamados dNTPs (Sanvisens et al., 2011).  
Además, el Fe está implicado en diversos  
procesos enzimáticos (Figura 2).  
Adquisición de Fe por la raíz. Las plantas se  
pueden clasificar en dos grades grupos en  
función de su mecanismo de adquisición de Fe  
por la raíz. La estrategia I, o reductora, incorpora  
el Fe en forma de Fe (II), mientras que la estra-  
tegia II, o quelante, adquiere el Fe en forma de  
quelato de Fe (III) (Figura 3) (Abadía et al., 2011).  
Figura 2. Funciones del Fe en la planta (Álvarez et al., 2006).  
Figura 3. Mecanismos de adquisición de Fe por la planta (Abadía  
et al., 2011).  
Absorción y disponibilidad del Fe  
Comparado con otros cationes, la concen-  
+3  
tración de solución de Fe es muy baja. En  
suelos bien drenados y oxidados, la solución de  
+2  
+3  
+2  
Fe es menor que la de Fe . El Fe soluble se  
incrementa significativamente cuando el suelo se  
vuelve anegado. Sobre el nivel de pH normal del  
suelo, la solución total del Fe no es suficiente para  
satisfacer los requerimientos de Fe en la planta,  
incluso en suelos ácidos, donde las deficiencias  
de Fe ocurren con menos frecuencia que en  
suelos calcáreos y con pH alto (Halvin et al., 2005).  
Las plantas pertenecientes a la estrategia  
I, dicotiledóneas y monocotiledoneas no  
gramíneas, necesitan reducir el Fe antes de su  
adquisición. El mecanismo de adquisición  
consta de al menos tres componentes  
principales: una reductasa férrica de membrana  
perteneciente a la familia FRO (Ferric Reductase  
Oxidase) (Robinson et al., 1999), un trans-  
portador específico de Fe perteneciente a la  
familia ZIP (ZNT-IRT) como proteínas de  
transportadores de metalesAtIRT1 (Eide et al.,  
La disponibilidad de Fe en las plantas es  
primeramente a través de fracciones minerales  
y orgánicas en suelos. Los minerales del Fe se  
disuelven para sostener los niveles de Fe en la  
solución en el suelo. La presencia de cationes  
+
2
+2  
+
+
como Ca , Mg , K y Na en suelos alcalinos y  
+3  
Al en suelos ácidos, inhiben la absorción de  
Fe (Fernández et al., 2008).  
El Fe está presente en todos los suelos  
+
(Razeto y Valdés, 2006), sin embargo, el Fe  
<