EL POTENCIAL HIDRICO

Transcripción

1 EL POTENCIAL HIDRICO Por E.G. García Material para uso exclusivo del curso Introdución a la Fisiología Vegetal. Escuela de Biología, Universidad de Costa Rica.

2 IMPORTANCIA DEL AGUA 80-95% del PF en tejidos activos 15-20% del PF en tejidos en letargo Medio donde ocurren las reacciones bioquímicas Hidratación de moléculas orgánicas Solvente Transporte Presión de turgencia Control de crecimiento y desarrollo Regulación térmica

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4 Propiedades del agua

5 El agua en las plantas se puede encontrar en las siguientes formas: Unida: como en las superficies en interacción con cargas electrostáticas. Libre: como en el xilema, floema, vacuola, etc.

6 MOVIMIENTO DEL AGUA A NIVEL CELULAR y CUERPO DE LA PLANTA Dos procesos: Flujo de masa Difusión

7 Determinación del contenido de agua. Peso fresco (PF): Peso del tejido recién cortado o estructura fresca, con todo y agua. Peso seco (PS): Peso del tejido o estructura después de haberla dejado algunos días en una secadora a C y que ya no cambia. Porcentaje humedad= (PF-PS/PF) X 100

8 POTENCIAL QUIMICO Potencial químico ( ): es una medida de la capacidad de un mol de sustancia para realizar trabajo. = R T ln e En un sistema el agua: w - o = R T ln e/eo Unidades de = J/mol R : 8,314 J mol-1 K-1 T : temperatura en grados Kelvin

9 EL POTENCIAL HIDRICO Es Eselelpotencial potencialquímico químicodel delagua. agua. Es Eslalaenergía energíapotencial potencialque queposee poseeuna unadeterminada determinadamasa masade deagua agua Esta energía depende de: La concentración de solutos La presión La altura Efectos de capilaridad

10 Potencial Hídrico El potencial hídrico hace referencia a la energía potencial del agua, o sea, la energía libre que poseen las moléculas de agua para realizar trabajo. Cuantifica la tendencia del agua de fluir desde un área hacia otra debido a ósmosis, gravedad, presión mecánica, o efectos mátricos como la tensión superficial Wikipedia. Medida de la energía libre del agua por unidad de volumen, expresada en unidades energéticas, para lo cual se usa el agua líquida pura como estado de referencia, a temperatura y presión ambiental (estandar). El potencial hídrico es proporcional al trabajo requerido para mover un mol de agua pura a temperatura y presión ambiental a otro estado a la misma temperatura.. El potencial hídrico ha sido definido también como el potencial químico del agua dividido entre el volumen de 1 mol de agua (18X10-6m3/mol-1).

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12 POTENCIAL HIDRICO w En concreto el potencia hídrico se refiere al estado del agua en las plantas. Pero 1) Qué significa este concepto? 2) En qué unidades se expresa? 3) Qué valor se le asigna al potencial hídrico del agua pura? 4) Qué magnitud tiene en una célula vegetal?

13 COMPONENTES DE w w = S + P + m + g Gravedad Matriz Potencial de presión o pared Potencial osmótico

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16 EL POTENCIAL HIDRICO: DEPENDE DE LA CANTIDAD DE SOLUTOS Y ESTO SE RELACIONA CON LA ÓSMOSIS Separando con una membrana semipermeable dos soluciones con distinta concentración el agua se moverá desde la menos concentrada (ΨS mayor) a la más concentrada (ΨS menor). A B Solución Isotónica ΨS Célula = -50 ΨS Medio = -50 No hay ósmosis neta. No hay plasmolisis ni total turgencia. Solución Hipotónica ΨS Célula = -50 ΨS Medio = -20 Endosmosis. Célula turgente. Solución Hipertónica ΨSA > ΨSSB ΨS Célula = -50 ΨS Medio = -80 Exosmosis. Plasmolisis.

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18 En células vacuoladas ww = ss + pp

19 La unidad estándar para w es el MegaPascal: MPa 1 atm= 14.7 lb/pulgada2= 760 mm Hg = 1,03 bares = 0,103 megapascales = 1.03X105 pascales.

20 MAGNITUD DEL POTENCIAL HIDRICO w

21 MAGNITUDES : w : es 0 para el agua pura (por definición) es <0 en una célula vegetal. S : es 0 para el agua pura es <0 en presencia de solutos P : es >0, en sistema abierto es 0. m m::es es<<00surge Surgecomo comoconsecuencia consecuenciade delas las fuerzas fuerzasque queretienen retienenel elagua aguapor poradsorción adsorcióncomo como por por g g::es es>0 >0

22 IMPORTANCIA DEL POTENCIAL HIDRICO Determina la dirección y magnitud del flujo del agua Indica el grado de hidratación de los tejidos El potencial hídrico afecta todos los procesos fisiológicos

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24 ALGUNOS VALORES DE w w = 0 MPa Agua Pura (Por definición) w = 0 a -1 MPa En planta/célula en condiciones normales w = -1 a -2 MPa En planta/célula en condiciones medias de estrés hídrico w = <- 2 MPa En planta/célula en condiciones severas de estrés hídrico

25 Fuente Potencial hídrico MegaPascales Solución del suelo -0,3 Tejidos conductores de raíces -0,6 Tejidos conductores del tronco -0,4 a -2,5 Paredes celulares de hojas -3,5 Espacios aéreos de hojas -7 Atmósfera -10 a -100

26 La turgencia y el crecimiento celular Ψρ Ψρ<<ΨΨSS Entrada agua

27 La turgencia y el crecimiento celular Ψρ = ΨS Entrada agua

28 Medida del potencial hídrico Cambios de peso: Inmersión de la muestra problema en una batería de soluciones con distinto potencial. Aprovecharemos que ΔΨ=0 cuando Ψtejido=Ψsol.refere. Por métodos gravimétricos o volumétricos puede saberse el momento del equilibrio. Chardakov: Emplea una bateria de tubos con distintos potenciales (soluciones de sorbitol o manitol). Basado en el equilibrio de medios líquidos. Bomba de Scholander o de la Cámara de presión: El Ψ ejercido por las células de las hojas o del vástago se compensa por una presión ejercida desde el exterior hasta que aparece la savia del xilema. Se supone que la presión aplicada será igual al Ψ del tejido. Medida a nivel celular: Se puede extraer el jugo vacuolar y medir la presión. Plasmólisis incipiente. Determinar 50% de células pamolizadas. Medida de la presión hidrostática: En células grandes se puede insertar un manómetro especial que registrará las variaciones de presión. También se han desarrollado sondas de presión basadas en microcapilares.

29 Cálculo del potencial osmótico de una solución como sacarosa S ==mirt mirt S M: M:Molaridad Molaridadde delalasolución solución i:i:constante Constantede deionización ionización(1 (1para parasacarosa) sacarosa) R: R:Constante Constantede delos losgases gases(0,083 (0,083litro litroatmósfera/mol atmósfera/molgrado gradokelvin Kelvin) ) T: T:Temperatura Temperaturaen engrados gradoskelvin Kelvin

30 Práctica de Laboratorio Método Cambios de Peso: - Pesar antes y después de sumergir en sacarosa. - Determinar potencial osmótico de cada una de las soluciones. Potencial osmótico de solución= mirt - La que no cambia de peso tiene potencial osmótico igual al hídrico del tejido. -Se puede graficar y extrapolar. Potencial Osmótico de cebolla: -Calcular el porcentaje de plasmólisis en cada solución. - Graficar y extrapolar y obtener el potencial que provoca 50 % de plasmólisis (Incipiente).

31 Algunos videos que pueden consultarse: