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.

80-95% del PF en tejidos activos

15-20% del PF en tejidos en letargo

Medio donde ocurren las reacciones bioquímicas

Hidratación de moléculas orgánicas

Solvente

Transporte

Presión de turgencia

Control de crecimiento y desarrollo

Regulación térmica

IMPORTANCIA DEL AGUA

Producción en maíz

Propiedades del agua

Unida: como en las superficies en interacción con cargas electrostáticas.

Libre: como en el xilema, floema, vacuola, etc.

El agua en las plantas se puede encontrar en las siguientes formas:

MOVIMIENTO DEL AGUA A NIVEL CELULAR y CUERPO DE LA PLANTA

Dos procesos:

Flujo de masa

Difusión

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 algunos días en una secadora a 50-80 °C y que ya no cambia.Esto es biomasa.

Porcentaje humedad= (PF-PS/PF) X 100.

Peso fresco: 80 gramos

Peso seco 20 gramos

Contenido de humedad: 75%

¿Cómo se sabe cuánta agua necesita una planta?

POTENCIAL QUIMICOPotencial 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-1T : temperatura en grados Kelvin

EL POTENCIAL HIDRICOEL POTENCIAL HIDRICO

Esta energía depende de:

· La concentración de solutos· La presión· La altura· Efectos de capilaridad

Es el potencial químico del agua. Es el potencial químico del agua.

Es la energía potencial que posee una determinada masa de agua

Es el potencial químico del agua. Es el potencial químico del agua.

Es la energía potencial que posee una determinada masa de agua

Potencial Hídrico“El potencial hídrico hace referencia a la energía potencial del

agua, o sea, la energía libre que poseen las moléculas de agua para realizar trabajo. Cuantifica la tendencia del agua de fluir desde un área hacia otra debido a ósmosis, gravedad, presión mecánica, o efectos mátricos como la tensión superficial”

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).

POTENCIAL HIDRICO

w

En concreto el potencia hídrico se refiere al estado del agua en las plantas. Pero ……

1) ¿Qué significa este concepto?

2) ¿En qué unidades se expresa?

3) ¿Qué valor se le asigna al potencial hídrico del agua pura?

4) ¿Qué magnitud tiene en una célula vegetal?

COMPONENTES DE w

w = S + P + m + g

Gravedad

Matriz

Potencial de presión o pared

Potencial osmótico

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).

EL POTENCIAL HIDRICOEL POTENCIAL HIDRICO: DEPENDE DE LA CANTIDAD DE : DEPENDE DE LA CANTIDAD DE SOLUTOS Y ESTO SE RELACIONA CON LA ÓSMOSISSOLUTOS Y ESTO SE RELACIONA CON LA ÓSMOSIS

ΨSA > ΨSB

A B

ΨSA ≈ ΨSB

Solución HipertónicaΨS Célula = -50ΨS Medio = -80Exosmosis.Plasmolisis.

Solución HipotónicaΨS Célula = -50ΨS Medio = -20Endosmosis.Célula turgente.

Solución IsotónicaΨS Célula = -50ΨS Medio = -50No hay ósmosis neta.No hay plasmolisis ni total turgencia.

w = s + pw = s + p

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.

MAGNITUD DEL POTENCIAL HIDRICO

-3 -2 -1 0 1 2 3

w

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.

MAGNITUDES :

g : es >0g : es >0

m : es < 0 Surge como consecuencia de las fuerzas que retienen el agua por adsorción como por

m : es < 0 Surge como consecuencia de las fuerzas que retienen el agua por adsorción como por

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

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

ALGUNOS VALORES DE w

Fuente Potencial hídrico MegaPascales

Solución del suelo -0,3

Tejidos conductores de raíces -0,6

Tejidos conductores del tronco -0,4 a -2,5

Paredes celulares de hojas -3,5

Espacios aéreos de hojas -7

Atmósfera -10 a -100

Ψρ < ΨS

Entrada agua

Ψρ < ΨS

Entrada agua

La turgencia y el crecimiento celular

La turgencia y el crecimiento celular

Ψρ = ΨS

Entrada agua

MEDIDA DEL POTENCIAL HÍDRICO :

Práctica de Laboratorio

Método Cambios de Peso:

- Pesar antes y después de sumergir en sacarosa. - Determinar potencial osmótico de cada una de las soluciones. Potencial osmótico de solución= miRT- La que no cambia de peso tiene potencial osmótico igual al hídrico del tejido.-Se puede graficar y extrapolar.

Potencial Osmótico de cebolla:

-Calcular el porcentaje de plasmólisis en cada solución.

- Graficar y extrapolar y obtener el potencial que provoca 50 % de plasmólisis (Incipiente).

Cálculo del potencial osmótico de una solución como sacarosa

S = miRT

M: Molaridad de la solucióni: Constante de ionización (1 para sacarosa)R: Constante de los gases (0,083 litro atmósfera/mol grado Kelvin)T: Temperatura en grados Kelvin

S = miRT

M: Molaridad de la solucióni: Constante de ionización (1 para sacarosa)R: Constante de los gases (0,083 litro atmósfera/mol grado Kelvin)T: Temperatura en grados Kelvin