Tema 3 Relaciones hídricas en la célula vegetal

Estudiar la entrada y salida de agua en la célula Objetivo

Contenido Introducción Propiedades y funciones del agua Concepto de potencial hídrico Componentes del potencial hídrico Relaciones hídricas en células y tejidos Métodos de medida

Introducción

El agua en la vida de la planta Representa la mayor parte de la masa de las células vegetales (80-95%) Medio en el que se producen las reacciones bioquímicas de la célula Medio de transporte de nutrientes Interviene en la fotosíntesis Refrigerante (transpiración) Factor limitante de la productividad agrícola

Propiedades y funciones del agua

Molécula polar

La polaridad del agua la convierte en un disolvente excelente -Pequeño tamaño de la molécula de agua -Naturaleza polar: disolvente -sustancias iónicas -moléculas con grupos polares: azúcares, proteínas, -OH, NH 2 Los puentes de H entre: moléculas de agua e iones, moléculas de agua y solutos polares aumentan su solubilidad

Las propiedades térmicas del agua se deben a los puentes de H Calor específico  cantidad de energía calorífica que se necesita para aumentar la temperatura de una sustancia en una cantidad determinada Calor latente de vaporización  energía necesaria para separar las moléculas de la fase líquida y trasladarlas a la fase gaseosa a temperatura constante (transpiración) Agua a 25º=44 kJ mol -1 REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA EN LAS PLANTAS

Las propiedades cohesivas y adhesivas del agua se deben a los puentes de H Cohesión –atracción mutua entre moléculas Adhesión –atracción del agua por una fase sólida como es la pared celular Tensión superficial –atracción máxima entre las moléculas de agua en la interfase aire-agua, a consecuencia de lo cual hay una tendencia a minimizar la superficie, adoptando forma esférica, y asimismo crea una presión en el resto del líquido TODAS ESTAS PROPIEDADES DAN LUGAR AL FENÓMENO DE LA CAPILARIDAD

P= -2T/r H2OH2O Gravedad Tensión superficial Fuerza neta

El agua tiene una alta fuerza tensional Fuerza máxima por unidad de área que puede resistir una columna continua de agua sin llegar a romperse (debida a la cohesión) El agua de pequeños capilares puede resistir tensiones de -30 MPa Un neumático está normalmente hinchado a 0,2 MPa Presión del agua en las tubería de la casa entre 0,2 y 0,3 MPa Presión del agua a 15 pies (5 m) bajo el agua es de 0,05 MPa

Difusión Movimiento de las moléculas debido a un proceso de agitación térmica al azar en el que se mueven a favor de gradiente de concentración

Flujo másico impulsado por presión Es el movimiento concertado de grupos de moléculas en masa, y generalmente en respuesta a un gradiente de presión Principal mecanismo responsable del transporte de agua a larga distancia por el xilema

Las membranas de las células vegetales son selectivamente permeables Dirección y flujo del agua a través de una membrana dependen del gradiente de concentración y de presión

Concepto de potencial hídrico

Parámetros relacionados con el contenido hídrico Contenido hídrico: CH = (Pf – Ps)/Pf x 100f=fresco; s=seco Contenido hídrico relativo: CHR = (Pf – Ps)/(Pt – Ps) x 100 *Pt=peso a plena turgencia Déficit hídrico: DSH = (Pt – Pf)/(Pt-Ps) x 100 Estos conceptos NO PERMITEN DETERMINAR EL SENTIDO DE LOS INTERCAMBIOS HÍDRICOS entre las diferentes partes de una planta ni entre planta y suelo

Desde un p.v. físico es la resultante de fuerzas (osmótica, mátrica, turgente...) que liga el agua al suelo o los tejidos de la planta Desde un p.v. energético es el trabajo que se debe suministrar a una unidad de masa de agua ligada al suelo o a los tejidos de una planta para llevarla desde ese estado de unión a un estado de referencia (agua pura) a la misma Tª y P atm Concepto de potencial hídrico Ecuación dimensional Ψ : FL/L 3 =F/L 2 : Jxm -3 // Pa

eh! corta el rollo! vamos, que el potencial hídrico es la capacidad que tiene el agua de moverse, de desplazarse de un sitio a otro ¿no?

Factores que determinan el potencial hídrico: (a)la gravedad (b)la presión (c)la concentración de solutos en una disolución

Componentes del potencial hídrico Ψ= Ψ p + Ψ s + Ψ m + Ψ g Ψ p = diferencia de presión hidrostática con la referencia y puede ser (+/-) Ψ s = se debe a los solutos disueltos, disminuye la energía libre del agua y es siempre –// Presión osmótica= - Ψ s ecuación de van’t Hoff: Ψ s = -RT c s Ψ m = se debe a fuerzas en la superficie de los sólidos Ψ g =diferencia de altura (energía potencial) con el nivel de referencia

Componentes del potencial hídrico en las células Ψ= Ψ p + Ψ s El potencial osmótico es negativo y expresa el efecto de los solutos en la disolución celular El potencial de presión es positivo y representa la presión ejercida por el protoplasto contra la pared celular

 interno =  externo Inicio marchitez  interno <  externo turgencia  interno >  externo plasmólisis

En árboles: Ψ g = ρgh (0,01 MPa/m) Ψ = Ψ s + Ψ p + Ψ g Atmósfera Ψ atm = (RT/V m )ln HR/100 = T ln HR/100

Relaciones hídricas en células y tejidos

Diagrama de Höfler Incrementos del volumen del protoplasto pequeños, conllevan altas variaciones en el potencial de presión y pequeñas del potencial osmótico Descensos del volumen del protoplasto conllevan altas variaciones del potencial osmótico

Medida del potencial hídrico

Psicrómetro de termopares La muestra de material vegetal se coloca en una cámara herméticamente cerrada; al cabo de un tiempo de equilibrio generará una presión de vapor relativa, o humedad relativa en la cámara, equivalente al potencial hídrico del tejido. Ψ=RT/V ln HR/100

Se aplica presión sobre una hoja cortada hasta que aparezca el agua en el extremo seccionado del tallo o pecíolo. La presión positiva aplicada a la hoja corresponde a la presión que equilibra la presión negativa o tensión con la cual el agua estaba retenida en el interior del tallo antes del corte. Cámara de presión

Consta de un microcapilar (2-7μm) relleno con aceite de silicona y conectado a una cámara de presión con un sensor de presión. Mide la presión de turgencia. El potencial hídrico se calcula a partir de la medida de presión de turgencia y del potencial osmótico del jugo extraído. Sonda de presión