Relaciones Hidricas

Relaciones Hídricas

El agua es el componente mayoritario en la planta, alcanzando un 80 a 90 % del peso fresco en plantas herbáceas y más del 50% en las partes leñosas. Por lo mismo, esta afecta directa o indirectamente a la mayoría de los procesos fisiológicos.

Por otra parte, en plantas C3 y C4, el funcionamiento fotosintético está estrechamente ligado a la condición hídrica de las plantas ya que la entrada de CO2 ocurre, lo mismo que la salida del agua, a través de las estomas.

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.

Potencial Hídrico

El potencial hídrico corresponde, desde el punto de vista energético, al trabajo que habría que 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, correspondiente al del agua pura (o "libre") a la misma presión y temperatura.

El valor de referencia, o de estado "libre", adopta un valor igual a cero, por lo que todos los valores de potencial que caracterizan al agua "ligada" toman un valor negativo, puesto que sería necesario suministrar trabajo para llevar el agua a un potencial igual a cero.

En un sistema particular, el potencial hídrico total (ψ) es la suma algebraica de varios componentes:

ψ= ψ p + ψ s + ψ m + ψ g

siendo ψ p , ψ s, ψ m , ψ g

respectivamente, componentes debidos a fuerzas de presión, osmótica, mátrica y gravitacional

* componente de presión (ψ p) representa la diferencia en presión hidrostática con la referencia y puede ser positivo o negativo

*El componente osmótico (ψ s), es consecuencia de los solutos disueltos, disminuye la energía libre del agua y es siempre negativo

* El potencial mátrico (ψm), es similar al de solutos, pero en vez de tratarse de agua en relación a solutos, se trata de agua ligada a sólidos. Este surge como consecuencia de fuerzas que retienen moléculas de agua por capilaridad, absorción e hidratación en la pared celular y citoplasma (matriz).

*El componente gravitacional (ψ g) es consecuencia de diferencias de energía potencial debidas a diferencia de altura con el nivel de referencia, siendo positivo si es superior al de referencia , y negativo cuando es inferior .

El potencial hídrico en plantas se puede reducir a la ecuación ψ = ψ p + ψ s

El potencial osmótico está determinado por la concentración de sustancias osmóticamente activas en la vacuola. En las células vegetales siempre tendrá valores negativos, los que varían junto al volumen celular, acercándose al cero en células totalmente hidratadas (turgentes).

El potencial de presión corresponde a la presión que se ejerce desde las paredes hacia el interior de la célula, esta es opuesta e igual en magnitud a la presión de turgencia. Por turgencia, se entiende a la presión que se ejerce sobre las paredes celulares, provocada por el aumento en el volumen vacuolar, debido al ingreso de agua a la célula. Es decir, se genera como consecuencia de la extensión elástica de la pared celular

Diagrama de Höfler en el que se observa las relaciones entre volumen celular y los potenciales totales (ψ), de solutos (ψ s) y de presión (ψ p).

El potencial total y de presión depende de la elasticidad de las paredes celulares. En líneas segmentadas se observa la variación de ambos en células de pared rígida.

Un método rápido de medir el potencial hídrico de pedazos grandes de tejidos, tales como ramas y hojas es utilizando la cámara de presión de Scholander. La cámara de presión mide la presión hidrostática negativa (tensión) que existe en el xilema de muchas plantas. Se asume que el potencial hídrico del xilema es muy cercano al potencial hídrico promedio de todo el órgano. En ésta técnica, se separa de la planta el órgano a ser medido, se introduce en una cámara de presión sellada, se aplica una presión con N2 comprimido, hasta que el agua en el xilema aparece de nuevo en la superficie cortada. La presión necesaria para restaurar la columna líquida, se llama presión de balance. La presión de balance es igual en magnitud pero de signo contrario, a la tensión que existía en el xilema, antes de cortar el órgano.

Método de Shardakof

Definición de DIFUSION

Difusión es el movimiento neto de moleculas individuales de un punto a otro en el espacio debido a las actividades cineticas al azar de las moléculas.

Difusión : Puede ocurrir a traves de la bicapa lipidica. Esto es DIFUSION SIMPLE

Puede ocurrir via transporte de proteinas. Esto es DIFUSION FACILITADA

Cada molecula difunde independiente de otras clases de moleculas

La difusion es un medio efectivo de transporte solo en distancias muy cortas (ej. entre celulas)

Definicion de OSMOSIS

Difusion de agua a traves de una membrana selectivamente permeable desde una solucion hipotonica a una solucion hipertonica

Osmosis In Vitro

Se define como el movimiento de moleculas de una region de alto potencial hidrico a una region de mas bajo potencial hidrico a traves de una membrana semi-permeable

RESUMEN

Escenario 1: Cuando una celula es colocada en una solucion hipertonica, el agua va de un area de alta concentracion (dentro de la celula) a un area de baja concentracion (fuera de la celula)====la celula se encoge-PLASMOLISIS

Escenario 2: Cuando una celula es colocada en una solucion hipotonica, el agua va de un area de alta concentracion (fuera de la celula) a un area de baja concentracion (dentro de la celula)====la celula se hincha-TURGIDEZ .

Las membranas de las organelas (cloroplastos, mitocondrias,etc) son selectivamente permeables En general las membranas son libremente permeables al agua, pero permeables, impermeables o parcialmente permeables a sustancias. El movimiento de agua a traves de las membranas celulares y organelas es determinada por OSMOSIS

PERMEABILIDAD: capacidad de las sustancias para entrar o salir de la membrana plasmatica

Consecuencias de la Osmosis en Celulas Vegetales

En la naturaleza los procesos tienden a un balance

Internamente las celulas tienen alta concentracion de sales y azucar y externamente la concentracion es menor

Por lo tanto el agua difunde hacia adentro

Hasta Cuando?....

En consecuencia la celula se hincha

Hasta Cuando?....

Transporte

Para que una planta funcione deben ocurrir dos clases de transporte:

• Transporte de minerales y agua

• Transporte de moleculas de carbohidratos

El xilema transporta el agua y minerales. Las celulas del floema transportan los fotoasimilados o carbohidratos producidos fotosintéticamente.

Absorción, Movimiento del Agua a través de la Planta

La mayoría del agua es absorbida por las plantas a traves de los pelos radicales

PELOS RADICALES= GRAN AREA SUPERFICIAL

El agua se mueve hacia la raiz por osmosis . Hay una mayor concentracion de solutos dentro de la raiz que en el fluido externo. Una vez que el agua y minerales alcanzan la endodermis no hay posterior movimiento apoplastico posible-Por que? Todo debe pasar a traves de material vivo

En su camino hacia adentro, el agua y nutrientes alcanzan la endodermis.

Para aquellos que siguen las paredes celulares, la ruta es bloqueada por la banda de caspari.

Un anillo impermeable al agua alrededor de las celulas endodermicas de las plantas

Los iones minerales entran a la planta en solución.

La concentracion de iones en el suelo es menor que dentro de la planta

Absorción en las Raíces

Casi toda el agua entra en las raices via pelos radicales (zona de maduracion)

La fuerza detrás de la absorcion de agua es la absorcion activa de minerales por las celulas epidermicas (principalmente pelos radicales)

Proceso es simport (cotransporte de protones) y usa energia del ATP

1. Los minerales entran a las celulas epidermicas por cotransporte protónico

- Aumenta la concentracion del jugo celular

2. Agua entra por osmosis por una de dos rutas:

- Apoplastica (a traves de las paredes celulares)-agua

- Simplastica (a traves de la membrana celular)-minerales

3. Minerales pueden seguir tres rutas en la endodermis :

-Apoplastica: a traves de paredes celulares y espacios intercelulares

- Simplastica: a traves del citoplasma de las celulas y entre las celulas a traves de los plasmodesmos

-Transcelular: a traves de las celulas en el citoplasma pero entre celulas en el espacio apoplastico

...