Durante la fotosíntesis, las plantas adquieren el dióxido de carbono necesario y liberan el oxígeno producido de vuelta a la atmósfera. Las aberturas en la epidermis de las hojas de las plantas es el lugar de este intercambio de gases. Una sola abertura se denomina estoma, derivado de la palabra griega para “boca”. Los estomas se abren y se cierran en respuesta a una variedad de señales ambientales.
Cada estoma está flanqueado por dos células de guarda especializadas que crean una abertura cuando estas células toman agua. El transporte de iones regula la cantidad de agua en las células de guarda. Cuando se activan, las bombas trasladan los iones de hidrógeno fuera de las células de guarda. Esta hiperpolarización de la membrana hace que los canales de potasio cerrados por voltaje se abran y permitan que los solutos, como los iones de potasio y la sacarosa, entren en las células de protección. El aumento de la concentración de solutos conduce el agua a las células protectoras, que se acumula en la vacuola. Como resultado, las células protectoras se arquean y se deforman en forma de riñón, creando la abertura del estoma. Cuando los solutos dejan las células protectoras, el agua les sigue, lo que provoca la contracción de la célula protectora, y el cierre de la abertura.
Una variedad de señales ambientales e internas desencadena la apertura de los estomas. Por ejemplo, la luz azul activa los receptores sensibles a la luz en la superficie celular que inician una cascada molecular que conduce a la apertura de los estomas. Además, cuando la concentración de dióxido de carbono desciende en el tejido foliar, se induce la apertura de los estomas para que las células puedan acceder a este reactivo crítico de la fotosíntesis.
La pérdida de vapor de agua es fundamental para el establecimiento de tracción transpiracional: el agua se evapora en la superficie de las células del mesófilo y escapa a la atmósfera a través de los estomas abiertos. La pérdida de agua crea un atracción de transpiración que atrae agua adicional del suelo a las raíces y hasta las hojas.
Cuando no se dispone de suficiente agua, como en condiciones de sequía, los estomas se cierran. La hormona ácido abscísico (ABA) es importante en este proceso, uniéndose a los receptores de las membranas de las células protectoras y aumentando la concentración de soluto intracelular. El ABA también es importante en el control circadiano de la apertura de los estomas, causando que más estomas estén abiertos a la luz del día, y cerrados en la oscuridad.
