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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.
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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
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Producción en maíz
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Propiedades del agua
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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:
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MOVIMIENTO DEL AGUA A NIVEL CELULAR y CUERPO DE LA PLANTA
Dos procesos:
Flujo de masa
Difusión
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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%
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¿Cómo se sabe cuánta agua necesita una planta?
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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
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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
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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).
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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?
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COMPONENTES DE w
w = S + P + m + g
Gravedad
Matriz
Potencial de presión o pared
Potencial osmótico
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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.
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w = s + pw = s + p
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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.
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MAGNITUD DEL POTENCIAL HIDRICO
-3 -2 -1 0 1 2 3
w
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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
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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
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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
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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
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Ψρ < ΨS
Entrada agua
Ψρ < ΨS
Entrada agua
La turgencia y el crecimiento celular
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La turgencia y el crecimiento celular
Ψρ = ΨS
Entrada agua
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MEDIDA DEL POTENCIAL HÍDRICO :
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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).
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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