Las plantas y el agua Por E.G. García

Presentación del tema: "Las plantas y el agua Por E.G. García"— Transcripción de la presentación:

1 Las plantas y el agua Por E.G. García
Material para uso exclusivo del curso Introdución a la Fisiología Vegetal. Escuela de Biología, Universidad de Costa Rica. Marzo 2015.

2 FUNCIONES DEL AGUA 80-95% del PF en tejidos activos
15-20% del PF en tejidos en dormición Medio donde ocurren las reacciones bioquímicas Hidratación de moléculas orgánicas Solvente Transporte Presión de turgencia Regulación térmica

3 Propiedades del agua

4 PROPIEDADES ATRIBUIDAS A LOS PUENTES DE HIDRÓGENO
Acción disolvente Elevado Calor específico Elevado Calor latente de vaporización Cohesión Elevado Calor latente de fusión Tensión superficial Adhesión

5 El agua en las plantas se puede encontrar en las siguientes formas:
Libre: como en el xilema, floema, vacuola, etc. Unida: como en las superficies en interacción con cargas electrostáticas.

6 MOVIMIENTO DEL AGUA A NIVEL CELULAR y CUERPO DE LA PLANTA
Dos procesos: Difusión Flujo de masa

7 Determinación del contenido de agua.
Peso fresco (PF): Peso del tejido recién cortado o estructura fresca, con todo y agua. Peso seco (PS): Peso del tejido o estructura después de haberla dejado en una secadora a °C y que ya no cambia. Porcentaje humedad= (PF-PS/PF) X 100

8  = R T ln e w - o = R T ln e/eo
POTENCIAL QUIMICO Potencial químico (): es una medida de la capacidad de un mol de sustancia para realizar trabajo.  = R T ln e En un sistema el  agua: w - o = R T ln e/eo Unidades de  = J/mol R : 8,314 J mol-1 K-1 T : temperatura en grados Kelvin

9 Es el potencial químico del agua.
EL POTENCIAL HIDRICO Es el potencial químico del agua. Es la energía potencial que posee una determinada masa de agua Esta energía depende de: · La concentración de solutos · La presión · La altura · Efectos de capilaridad

10 Potencial Hídrico Medida de la energía libre del agua por unidad de volumen, expresada en unidades energéticas, para lo cual se usa el agua líquida pura como estado de referencia, a temperatura y presión ambiental (estandar). El potencial hídrico es proporcional al trabajo requerido para mover un mol de agua pura a temperatura y presión ambiental a otro estado a la misma temperatura. . El potencial hídrico ha sido definido también como el potencial químico del agua dividido entre el volumen de 1 mol de agua (18X10-6m3/mol-1).

11 POTENCIAL HIDRICO w En concreto el potencia hídrico se refiere al estado del agua en las plantas. Pero …… ¿Qué significa este concepto? ¿En qué unidades se expresa? ¿Qué valor se le asigna al potencial hídrico del agua pura? ¿Qué magnitud tiene en una célula vegetal? Por lo tanto el potencial hídrico constituye la resultante de fuerzas de orígenes diversos que ligan el agua al suelo o a los diferentes tejidos del vegetal. El potencial hídrico corresponde desde el punto de vista energético al trabajo que habría que suministrar a una unidad de masa de agua ligada al suelo, o a los tejidos de una planta, para llevarla de este estado de unión a un estado de referencia, correspondiente al del agua pura “libre” a la misma presión atmosférica y temperatura. 11

12 COMPONENTES DE w w = S + P + m + g Gravedad Matriz
En la planta el potencial hídrico de una planta es la suma algebraica de cuatro componentes independientes: el potencial osmótico, el potencial de pared, el potencial de matriz y el potencial gravitacional. Y es la suma de estos cuatro componentes lo que nos da una idea del estado hídrico de una planta. Potencial de pared Potencial osmótico 12

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14 EL POTENCIAL HIDRICO: DEPENDE DE LA CANTIDAD DE SOLUTOS Y ESTO SE RELACIONA CON LA ÓSMOSIS
Separando con una membrana semipermeable dos soluciones con distinta concentración el agua se moverá desde la menos concentrada (ΨS mayor) a la más concentrada (ΨS menor). Solución Isotónica ΨS Célula = -50 ΨS Medio = -50 No hay ósmosis neta. No hay plasmolisis ni total turgencia. A B Solución Hipotónica ΨS Célula = -50 ΨS Medio = -20 Endosmosis. Célula turgente. Solución Hipertónica ΨS Célula = -50 ΨS Medio = -80 Exosmosis. Plasmolisis. ΨSA ≈ ΨSB ΨSA > ΨSB

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16 Cálculo del potencial osmótico de una solución como sacarosa
S = miRT M: Molaridad de la solución i: Constante de ionización (1 para sacarosa) R: Constante de los gases (0,083 litro atmósfera/mol grado Kelvin) T: Temperatura en grados Kelvin

17 En células vacuoladas w = s + p 17

18 La unidad estándar para w es el MegaPascal:
MPa 1 atm= 14.7 lb/pulgada2= 760 mm Hg = 1,03 bares = 0,103 megapascales = 1.03X105 pascales.

19 MAGNITUD DEL POTENCIAL HIDRICO -3 -2 -1 1 2 3 w

20 MAGNITUDES : w : es 0 para el agua pura (por definición) es <0 en una célula vegetal. S : es 0 para el agua pura es <0 en presencia de solutos P : es >0, en sistema abierto es 0. m : es < 0 Surge como consecuencia de las fuerzas que retienen el agua por adsorción como por g : es >0

21 IMPORTANCIA DEL POTENCIAL HIDRICO
Determina la dirección y magnitud del flujo del agua Indica el grado de hidratación de los tejidos El potencial hídrico afecta todos los procesos fisiológicos

22 PP03120.jpg

23 w = 0 MPa Agua Pura (Por definición)
ALGUNOS VALORES DE w w = 0 MPa Agua Pura (Por definición) w = 0 a -1 MPa En planta/célula en condiciones normales w = -1 a -2 MPa En planta/célula en condiciones medias de estrés hídrico w = <- 2 MPa En planta/célula en condiciones severas de estrés hídrico

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25 La turgencia y el crecimiento celular
En los momentos de crecimiento celular, lo primero que ocurre es una reordenación de los elementos del citoesqueleto, para permitir el transporte eficaz de componentes de membrana y pared a las zonas de crecimiento. Si la pared celular es muy rígida pese a que la turgencia pueda ser alta, la célula no crecerá. Ψρ = ΨS La presión de turgencia en la célula será igual al potencial osmótico que empuja al agua a entrar en la misma. Entrada agua En estas condiciones la célula no crecerá. ΔΨ = 0 25

26 EL POTENCIAL HIDRICO: La turgencia y el crecimiento celular (II)
En los momentos de crecimiento celular, lo primero que ocurre es una reordenación de los elementos del citoesqueleto, para permitir el transporte eficaz de componentes de membrana y pared a las zonas de crecimiento. Si la pared celular es débil en algunos de sus puntos cederá permitiendo el crecimiento. Ψρ < ΨS Ψρ < ΨS La presión de turgencia en la célula será menor que el potencial osmótico. Entrada agua Entrada agua En estas condiciones la velocidad de crecimiento dependerá de la cantidad de agua que pueda penetrar en la célula. 26

27 Medida del potencial hídrico
Cambios de peso: Inmersión de la muestra problema en una batería de soluciones con distinto potencial. Aprovecharemos que ΔΨ=0 cuando Ψtejido=Ψsol.refere. Por métodos gravimétricos o volumétricos puede saberse el momento del equilibrio. Chardakov: Emplea una bateria de tubos con distintos potenciales (soluciones de sorbitol o manitol). Basado en el equilibrio de medios líquidos. Bomba de Scholander o de la Cámara de presión: El Ψ ejercido por las células de las hojas o del vástago se compensa por una presión ejercida desde el exterior hasta que aparece la savia del xilema. Se supone que la presión aplicada será igual al Ψ del tejido. Medida a nivel celular: Se puede extraer el jugo vacuolar y medir la presión. Plasmólisis incipiente. Determinar 50% de células pamolizadas. Medida de la presión hidrostática: En células grandes se puede insertar un manómetro especial que registrará las variaciones de presión. También se han desarrollado sondas de presión basadas en microcapilares.