Relaciones hídricas En Las Plantas.

Relaciones hídricas en las plantas

INTRODUCCIÓN

No se puede concebir la vida sin la presencia de agua. Es el líquido más común y extraordinario conocido. Tres cuartas partes de la superficie terrestre están cubiertas por agua. En la tierra existen reservas ocultas de agua en el subsuelo, en los casquetes polares se encuentra en forma de hielo y en la atmósfera está presente en forma de vapor de agua.A pesar de que el agua es la molécula más abundante en la superficie terrestre, su disponibilidad es el factor que limita más la productividad vegetal en la tierra, en una escala global. La poca disponibilidad de agua limita la productividad de los ecosistemas terrestres, principalmente en climas secos.

Como promedio el protoplasma celular contiene de 85 a 90 % de agua e inclusive los orgánulos celulares con un alto contenido de lípidos, como cloroplastos y mitocondrias tienen 50% de agua. El contenido de agua de las raíces expresado en base al peso fresco varía de 71 a 93 %, el de los tallos de 48 a 94%, las hojas de 77 a 98 %, los frutos con un alto contenido entre 84 a 94 %. Las semillas con el menor contenido de 5 a 11 %, aunque las de maíz tierno comestible pueden tener un contenido elevado de 85%.La madera fresca recién cortada puede tener hasta 50% de agua.

En las plantas el agua cumple múltiples funciones. Las células deben tener contacto directo o indirecto con el agua, ya que casi todas las reacciones químicas celulares tienen lugar en un medio acuoso. Para que un tejido funcione normalmente requiere estar saturado con agua, manteniendo las células turgentes. Todas las sustancias que penetran en las células vegetales deben estar disueltas, ya que en las soluciones se efectúa el intercambio entre células, órganos y tejidos. El agua como componente del citoplasma vivo, participa en el metabolismo y en todos los procesos bioquímicos. Una disminución del contenido hídrico va acompañado por una pérdida de turgencia, marchitamiento y una disminución del alargamiento celular, se cierran los estomas, se reduce la fotosíntesis y la respiración, y se interfieren varios procesos metabólicos básicos. La deshidratación continuada ocasiona la desorganización del protoplasma y la muerte de muchos organismos. Sin embargo, las semillas, las células de musgos secos y líquenes resisten condiciones desfavorables por años, reasumiendo rápidamente su actividad cuando son humedecidos y encuentran las condiciones favorables.

ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL AGUA

Las propiedades del agua radican en su estructura molecular, que difiere de compuestos hidruros tales como H2S, H2Se y H2Te, pertenecientes al grupo VI A de la Tabla Periódica, al que pertenece el oxígeno (Tabla I).

Propiedades periódicas de los hidruros del grupo VI A en comparación con el agua.

Compuesto Peso Molecular Punto de Congelación ° C Punto de Ebullición °C

H2Te 129,63 -51 -4

H2Se 80,98 -64 -42

H2S 34,08 -83 -62

H2O 18,02 0,0 + 100

Debido a sus extraordinarias propiedades, es el solvente universal. Existen muy pocas sustancias que no sean solubles en agua. La molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno (H) unidos a un átomo de oxígeno (O) por dos enlaces covalentes. Debido a la fuerte atracción del núcleo de oxígeno por el hidrógeno, los electrones de los átomos de hidrógeno se distorsionan, dejando la región alrededor de estos con una carga parcial positiva. El ángulo de enlace entre los hidrógenos es de 105°. El átomo de oxígeno atrae con más fuerza los electrones de cada enlace, concentrando una carga parcial negativa. El resultado es que la molécula de agua aunque tiene una carga neutra , presenta una distribución asimétrica de sus electrones , lo que la convierte en una molécula polar. Por eso la molécula de agua se comporta como un dipolo, con una fuerte separación de carga positiva y negativa. Debido a la polarización , el agua comparte sus hidrógenos con el oxígeno de otras moléculas de agua, lo que produce una atracción dipolo-dipolo denominada enlace de hidrógeno.

Debido a sus extraordinarias propiedades, es el solvente universal. Existen muy pocas sustancias que no sean solubles en agua. La molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno ( H ) unidos a un átomo de oxígeno ( O ) por dos enlaces covalentes. Debido a la fuerte atracción del núcleo de oxígeno por el hidrógeno, los electrones de los átomos de hidrógeno se distorsionan, dejando la región alrededor de estos con una carga parcial positiva. El ángulo de enlace entre los hidrógenos es de 105° . El átomo de oxígeno atrae con más fuerza los electrones de cada enlace, concentrando una carga parcial negativa. El resultado es que la molécula de agua aunque tiene una carga neutra , presenta una distribución asimétrica de sus electrones , lo que la convierte en una molécula polar. Por eso la molécula de agua se comporta como un dipolo, con una fuerte separación de carga positiva y negativa. Debido a la polarización , el agua comparte sus hidrógenos con el oxígeno de otras moléculas de agua, lo que produce una atracción dipolo-dipolo denominada enlace de hidrógeno.

La fuerza de un enlace de hidrógeno entre moléculas de agua es aproximadamente 4 Kcal.mol-1 . Un grupo de moléculas de agua describe un tetraedro alrededor del oxígeno, en la que la parte positiva de una molécula de agua se orienta hacia la parte negativa de una molécula de agua vecina.

Las propiedades extraordinarias de la molécula de agua, están dadas por la formación de enlaces o puentes de hidrógeno. Por ejemplo, el agua tiene una alta tensión superficial causada por la cohesión de las moléculas de agua, lo que mantienen las moléculas unidas con mucha fuerza. Así mismo, el agua tiene un calor específico elevado de 1° C ( el calor específico, es la cantidad de calor necesaria para elevar un grado centígrado un gramo de agua), tiene un elevado calor latente de vaporización de 582 calorías x gramo a 25 °C ( calor latente de vaporización, es la cantidad de calor requerida paras convertir un gramo de agua en un gramo de vapor) y un calor latente de fusión alto que a 0° C es de 80 calorías( calor latente de fusión, es la cantidad de calor necesaria para convertir un gramo de sólido, en su punto de congelación en un gramo de líquido a la misma temperatura).

El agua se hace menos densa cuando se congela. El agua liquida se contrae al enfriarse, pero cuando alcanza los 4° C se dilata. Esto cae en el ámbito de la experiencia diaria. Sabemos que los cubitos de hielo flotan en un vaso de agua y que los témpanos de hielo flotan en los océanos. Si el agua no se dilatara al congelarse, continuaría congelándose a partir del fondo, impidiendo la vida en el fondo del mar; sin embargo al comportarse como lo hace el agua más densa a 4° C se hunde, desplazando el agua más fría hacia la superficie, permitiendo la vida en el mar.

IMBIBICIÓN

Las moléculas de agua se adhieren debido a la atracción de los dipolos, como resultado de esto se pueden adherir a superficies cargadas positivamente o negativamente. La mayoría de las sustancias orgánicas como la celulosa tienden a desarrollar cargas cuando están mojadas y de este modo atraen las moléculas de agua. La adhesión de las moléculas de agua es responsable de la imbibición o hidratación. La imbibición es el movimiento de las moléculas de agua en sustancias como la madera o la gelatina, las que aumentan de volumen por la hidratación. Las semillas hidratadas pueden aumentar varias veces su volumen, gracias a la imbibición.

La cohesión, adhesión y la tensión superficial dan como resultado el fenómeno de capilaridad, que consiste en el movimiento ascendente de agua en tubos de vidrio capilares. Los elementos conductores del xilema forman capilares finos, que bajo ciertas condiciones pueden mover agua en forma ascendente en un trozo de madera seca. Sin embargo el agua en elementos del xilema funcionales forma una columna continua desde la raíz a la hoja. El movimiento de agua en el xilema difiere del movimiento de agua en tubos capilares. Las paredes celulares de las plantas retienen aguas con una tensión de 1,5 a 15 MPa (15 a 150 atm), lo que depende de la densidad de las fibrillas de celulosa.

MOVIMIENTO DEL AGUA

Las moléculas de agua se encuentran en un movimiento continuo al azar. Como resultado de este movimiento migran las moléculas por difusión. La difusión es un proceso muy importante para los organismos vivos. La fotosíntesis depende de la difusión de ;así mismo la de vapor agua por transpiración es un proceso difusivo . La absorción de los minerales de la solución del suelo por las raíces en parte depende de la difusión; así mismo todo los proceso químico, incluyendo los catalizados por enzimas dependen de colisiones producidas por moléculas que difunden.

Difusión. Es el movimiento de moléculas a lo largo de un gradiente de concentración, debido a la agitación térmica aleatoria. Es el movimiento de moléculas de zonas de mayor concentración a zonas de menor concentración, hasta que se alcanza la condición de equilibrio, se puede definir también como el movimiento neto de moléculas de regiones de alta energía libre hacia regiones de energía libre baja.

Sí se produce un cambio en la energía libre cuando el proceso va de G1a G2, esto es si G2 -G1 = - el proceso ocurre espontáneamente. La disminución en la energía libre está relacionada a un aumento en la entropía o desorden molecular, que es la fuerza que mueve la difusión.

Ley de difusión de Fick. La velocidad

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