Potencial Hidrico

EL POTENCIAL HIDRICO, base biofísica del movimiento del agua y del crecimiento celular.

1.- EL POTENCIAL HIDRICO

1.1 Definición:

Es la energía potencial que posee una masa de agua. Depende de una serie de factores:

- Concentración (ΨS, potencial osmótico): El agua fluirá desde una solución poco concentrada hasta una solución más concentrada.

- Presión (Ψρ, turgencia): El agua fluirá desde un sistema con presión alta hasta un sistema con baja presión.

- Altura (Ψg, potencial gravitacional): El agua fluirá hacia abajo.

- Capilaridad (Ψm, potencial matricial): Mezcla de ΨS y Ψρ este potencial se origina por las fuerzas de capilaridad y tensión superficial en espacios pequeños.

- Humedad (Ψv, presión de vapor): Es el mismo término que la turgencia, pero es más correcto emplear este para la medición de potenciales en el vapor de agua.

- Carga (Ψc, potencial eléctrico): El agua no tiene carga, lo ignoraremos.

- Potencial de referencia (Ψ0): Es el potencial hídrico que posee el agua pura en condiciones estándar de temperatura y presión. Es muy difícil establecer un valor concreto, por convenio se le ha asignado el valor 0.

Ψ = Ψ0 + ΨS + Ψρ + Ψg + Ψm + Ψv (1)

La ecuación anterior puede simplificarse, eliminando el potencial de referencia, cuyo valor es 0, y quedándonos sólo con una de las dos componentes de presión:

Ψ = ΨS + Ψρ + Ψg + Ψm (2)

La definición de potencial hídrico está basada en el concepto termodinámico de potencial químico, en este caso definido por el potencial químico del agua:

w - w,0

 = ------------ (3)

Vw

µw, µw,0 : Potencial quimico del agua, del agua bajo condiciones estándar. Vw: Volumen molar parcial del agua

1.2 Cálculo de componentes:

ΨS = -RTC Siendo R la constante universal de gases (-0,0083 L MPa mol-1K-1; 8,3 J mol-1K-1), T la temperatura absoluta en Kelvins y C la concentración en Mol L-1.

Ψρ = Pabs – Patm Diferencia entre la presión absoluta del agua y la presión atmosférica. Puesto que Ψ0 = 0 sólo influirán en ella los cambios en la presión atmosférica.

Ψg = ρwgh Siendo ρw la densidad del agua, g la aceleración originada por la gravedad (9,8 ms-2) y h la altura en m sobre el nivel del mar.

1.3 ¿Hacia dónde va el agua?:

El agua siempre fluye desde potenciales altos hacia potenciales más bajos. El flujo de agua ocurrirá hasta que los potenciales hídricos se igualen o sea 0.

Los tres factores que normalmente determinan el potencial hídrico son (a) la gravedad, (b) la presión, y (c) la concentración de solutos en una disolución. El agua se mueve desde la región con mayor potencial hídrico a la región con menor potencial hídrico, sea cual sea la causa de esta diferencia de potencial. (Modificada de Curtis, H., and Barnes, N., 1997. “Invitación a la Biología”. 5ª ed. Ed. Panamericana.)

2.- BIOFISICA DEL CRECIMIENTO CELULAR

Cuando los reguladores del crecimiento, auxinas y giberelinas, cambian la dirección del crecimiento lo primero que ocurre es un cambio en la dirección de los microtúbulos corticales y microfibrillas, ya que la pared celular ha de modificarse para permitir el crecimiento. Existen fórmulas matemáticas que nos permiten definir la variación de las propiedades de la pared:

dl/dt = Lρ (ΔΨ) (4) dV/dt = A • Lρ (ΔΨ) (5)

dl/dt cambio de longitud por unidad de tiempo. Lρ conductividad hidraulica (cantidad de agua que puede atravesar la membrana). dV/dt cambio de volumen por unidad de tiempo. A superficie de la membrana

En los casos de no crecimiento Ψ = 0, esto se consigue porque la pared es rígida y evita la entrada masiva de agua, entonces Ψρ = ΨS. Por el contrario, si la célula está creciendo Ψ nunca alcanza el valor 0, ya que la fuerza que une las microfibrillas se relaja

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