Practica “Plasmólisis y Turgencia”

PRE-PRÁCTICO IB 2

“Plasmólisis y Turgencia”

Introducción

 La célula vegetal adulta está compuesta por una vacuola central llena de jugo vacuolar, el citoplasma con sus organelos y la pared celular. A su vez, tanto la vacuola como el protoplasto (vacuola y citoplasma) están delimitados por una membrana semipermeable que permite el paso del agua pero dificulta el del soluto. El agua penetra libremente paredes y membranas celulares por simple difusión, pasando espontáneamente desde regiones de mayor potencial de agua (o potencial hídrico) a regiones de menor potencial de agua.  Este movimiento en el cual están involucradas membranas semipermeables y difusión de moléculas de agua  a través de ellas se conoce como ósmosis.

 ¿Qué es el potencial hídrico o potencial de agua?

 De acuerdo con Slatyer y Sterling (1960) se define al potencial hídrico de cualquier sistema  que contenga o pudiera contener agua como: el equivalente al potencial químico del agua en este sistema, comparado con el potencial químico del agua pura a las mismas temperatura y presión atmosférica. Se considera, además, que el potencial hídrico de referencia del agua pura es cero. De forma resumida podemos considerar al potencial hídrico como la energía potencial que posee una dada masa de agua y depende de varios factores:

• Concentración: ΨS, potencial osmótico: El agua fluirá desde una solución poco concentrada hasta una solución más concentrada. Es la presión hidrostática que se debe aplicar a una solución que se halla separada del solvente puro por una membrana semipermeable, para impedir la ósmosis. Podemos decir también, que la presión osmótica es la presión hidrostática extra que se debe aplicar a la solución para que su potencial hídrico sea igual al del agua pura.

- Presión de turgencia Ψρ: El agua fluirá desde un sistema con presión alta hasta un sistema con baja presión. (Es una presión hidrostática ejercida sobre la pared de la célula)

- 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.

- Potencial de referencia (Ψ0): Es el potencial hídrico que posee el agua pura en condiciones estándar de temperatura y presión.  Por convenio se le ha asignado el valor 0.

Se puede expresar el potencial hídrico (ΨH) como:

ΨH = Ψ0 + ΨS + Ψρ + Ψg + Ψm                                                           (1)

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

ΨH = ΨS + Ψρ + Ψg + Ψm                                                  (2)

En una célula vegetal adulta el potencial hídrico  está determinado por el potencial de presión o presión de turgencia Ψρ y el potencial de solutos o potencial osmótico ΨS, siendo la contribución del primero positiva y la del segundo negativa. Es necesario aclarar que en este caso el potencial mátrico tiene una contribución despreciable por lo que no se tiene en cuenta. De esta manera podemos expresar el potencial hídrico de una célula como sigue:

ΨH = ΨS + Ψρ                                                                (3)

De acuerdo con estas definiciones si se sumergen células en soluciones con diferentes concentraciones de soluto se podrán observar los siguientes resultados de acuerdo con los  tres tipos de soluciones:

Predicciones

1- Las soluciones isotónicas tienen una concentración de soluto igual a la del citoplasma celular, por lo que los potenciales hídricos son iguales, la célula se encuentra en equilibrio osmótico con el medio.

 2- Una solución hipotónica tiene una concentración de soluto menor que el citoplasma celular, por lo que la célula absorbe agua y se hincha, aumentando la presión de turgencia. (Fig. 1b)

3- Una solución hipertónica tiene una concentración de soluto mayor que el citoplasma celular, por lo que tiene un potencial hídrico menor que el del contenido celular. La célula pierde agua, la membrana se retrae separándose de la pared y la células se vuelve flácida, se dice que la célula se ha plasmolizado (ver Fig.1c).  

-La turgencia en las plantas da lugar al crecimiento, movimientos y otras respuestas como la apertura de los estomas-                                         a

                [pic 1]                 

                      b                                                        c

Esquema extraído de  www.forest.ula.ve/~rubenhg/relahid/ / consulta 18/11/08 11:28 a.m.

Fig.1: Esquema de una célula vegetal bajo diferentes condiciones osmóticas- a) Solución isotónica,  b) Solución hipotónica y c) Solución hipertónica

Al poner células vegetales vivas en contacto con soluciones cuyo potencial de agua es menor al potencial de agua del interior de la célula tiene lugar el fenómeno conocido como plasmólisis.

Teniendo en cuenta que el potencial hídrico de una solución está dado solamente por su potencial osmótico o de solutos (de acuerdo con la ec. 3) una célula sufrirá plasmólisis al ser sumergida en una solución con un potencial de solutos mayor que el potencial de agua del interior celular.

¿Cómo determinar el potencial osmótico del jugo vacuolar?

 Existen diferentes métodos pero todos se basan en el siguiente principio:

La presión es una fuerza por unidad de área (P=F/A), de tal forma que la presión osmótica generada en la célula resultante de la ósmosis, produce una presión hidrostática sobre las paredes celulares la presión de turgencia (Ψρ). De acuerdo con la Tercera Ley de Newton, desde el exterior de la célula se ejerce una presión en sentido contrario, pero con la misma magnitud que se llama presión parietal (Pp).

Cuando se alcanza la condición de equilibrio (solución isotónica), no ocurre difusión neta de agua al interior de la célula y bajo esta condición de equilibrio:

ΨS  = Ψρ = Pp                                                        (4)

ΨS  de una solución diluida (siendo el soluto orgánico) se puede calcular de acuerdo con la siguiente ecuación:

Ψs = - R × T × n                                                 (5)

 Donde:

R = 0.082 ATM. L. mol-1.° K-1

T = ° K

n = moles / L

Método plasmolítico

Está basado en conocer que concentraciones tiene una solución que comienza a provocar la plasmólisis en las células de un tejido.

Bajo estas condiciones se puede decir que la concentración de la solución (expresada en términos de potencial osmótico o de solutos) es igual al potencial de solutos en el interior de la célula ya que de acuerdo con la ec. 3:

...