La Absorción del Agua

Transcripción

1 La Absorción del Agua Importancia del Agua en las Plantas Es el cons5tuyente principal del protoplasma celular, en ocasiones representa hasta el 95% del peso total de la planta. Es el solvente en el que se disuelven los nutrientes en el suelo y ya en solución es como pueden ser introducidos a la planta. Proporciona la turgencia a las células en la planta, lo que hace que estas mantengan su forma y estructura. Es el solvente en el que se transportan los fotosintatos y otros productos del metabolismo (fitorreguladores) El agua par5cipa directamente en un buen número de reacciones químicas que se llevan a cabo en el protoplasma. El agua cumple una función termorreguladora ya que a través de la transpiración, la planta puede regular su temperatura con respecto a la del medio ambiente.

2 ESTRUCTURA Y PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA El agua es un compuesto químico cuya molécula esta formada por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Los electrones se reparten entre ellos de tal modo que la molécula resultante es estable y no reactiva. Aunque la molécula de agua en conjunto es eléctricamente neutra, la distribución asimétrica de los electrones determina que un lado este cargado positivamente con respecto del otro. Estas moléculas denominadas dipolares tienden a orientarse ellas mismas en un campo eléctrico con el lado negativo hacia el polo positivo y viceversa.

3 La estructura de la molécula de agua no es lineal, sino que aparece en forma de V, con un ángulo entre los dos enlaces O-H de 105 ; este hecho, junto con la mayor electronegatividad del oxígeno, hace que la molécula sea muy polar. El agua es debido a lo anterior, un óptimo disolvente de substancias de naturaleza iónica, lo que le permite neutralizar la atracción electrostática de los iones del compuesto, provocando la disociación de los mismos. La atracción electrostática entre la región cargada positivamente de una molécula y la región cargada negativamente de otra vecina produce la formación de los puentes de hidrógeno. A medida que aumenta la temperatura, la cantidad de puentes de hidrógeno disminuye pero siempre permanecen algunos, incluso en el punto de ebullición. El agua forma puentes de hidrógeno con moléculas orgánicas especialmente con aquellas que contienen los grupos carboxilo (C=), hidroxilo (-OH) y amino (-NH 2 ). Se debe en gran parte a estos grupos, que moléculas Biológicamente importantes, como son: proteínas, carbohidratos y ácidos nucleicos, tengan agua asociada a ellos de esta manera.

4 El agua también es anormal en su calor específico, pues es más alto que el de cualquier substancia conocida. Esto significa que se calienta y enfría relativamente más despacio, lo cual es un hecho de considerable significado biológico. El calor latente de fusión se define como el número de calorías requeridas para convertir 1 gramo de sólido en congelación, a líquido a la misma temperatura. El valor aproximado de 80 calorías por gramo indica que se requiere casi la misma cantidad de calor para derretir hielo que para elevar la temperatura del líquido resultante a 80 c. El calor latente de vaporización se define similarmente con el número de calorías necesarias para convertir 1 gramo de Líquido a vapor. Su magnitud depende de la temperatura a la que se realiza la vaporización, y es más baja a temperaturas más altas. La importancia de estos hechos respecto a las plantas es que antes de que se congele el agua debe extraerse una cantidad de calor relativamente grande y que la vaporización tiene un fuerte efecto refrescante. La mayoría de los líquidos se contraen al enfriarse, alcanzando su máxima densidad en el punto de congelación, pero el agua tiene su densidad máxima a 4 c. El agua tiene la tensión superficial más alta de todos los líquidos corrientes exceptuando el mercurio. En un tubo de vidrio de 0.03 mm de diámetro, el agua se eleva por capilaridad hasta una altura de casi 120 cm. En consecuencia, el agua realiza desplazamientos importantes por capilaridad a través de las cavidades estrechas del suelo y en las paredes celulares de los vegetales. También son significativas en el movimientos del agua a través de las plantas la alta viscosidad y la fuerza de tensión.

5 El Potencial Hídrico Las moléculas del agua como las de cualquier compuesto químico, tienen la capacidad de moverse libremente en un sistema y realizar un trabajo de movimiento, a esta capacidad de movimiento se le llama potencial químico. Se expresa con la letra griega µ. Sin embrago, no todas las moléculas de agua pueden moverse libremente, existen algunas a las cuales los solutos les han quitado esa capacidad de movimiento. Se dice que las moléculas que están libres de solutos, cuentan con la Energía Libre de Gibbs, es decir, tienen energía que no ha sido neutralizada por solutos. El agua en estado líquido es un fluido cuyas moléculas se hallan en constante movimiento. La capacidad de las moléculas de agua para moverse en un sistema particular depende de su energía libre. La magnitud más empleada para expresar y medir el estado de energía libre del agua es el potencial hídrico Ψ.

6 El movimiento del agua en el suelo y en las plantas ocurre de manera espontánea a lo largo de gradientes de energía libre, desde regiones donde el agua es abundante, y por lo tanto tiene alta energía libre por unidad de volumen (mayor Ψ), a zonas donde la energía libre del agua es baja (menor Ψ). El agua pura tiene una energía libre muy alta debido a que todas las moléculas pueden moverse libremente. Este es el estado de referencia del potencial hídrico; a una masa de agua pura, libre, sin interacciones con otros cuerpos, y a presión normal, le corresponde un Ψ igual a 0. El Ψ está fundamentalmente determinado por el efecto osmótico, asociado con la presencia de solutos, por las fuerzas mátricas que adsorben o retienen agua en matrices sólidas o coloidales, por el efecto de la altura y por presiones positivas o negativas o tensiones presentes en los recipientes o conductos donde se encuentra.

7 Estos factores tienen un efecto aditivo que típicamente disminuye el potencial hídrico del suelo o planta con respecto al potencial del agua pura. Así, en un sistema particular, el potencial hídrico total es la suma algebraica de cuatro componentes: El Ψs representa el componente determinado por la presencia de solutos disueltos, disminuye la energía libre del agua y puede ser cero o asumir valores negativos. A medida que la concentración de soluto (es decir, el número de partículas de soluto por unidad de volumen de la disolución) aumenta, el Ψs se hace más negativo. Sin la presencia de otros factores que alteren el potencial hídrico, las moléculas de agua de las disoluciones se moverán desde lugares con poca concentración de solutos a lugares con mayor concentración de soluto. El Ψs se considera 0 para el agua pura. El Ψ p representa la presión hidrostática y puede asumir valores positivos o negativos según el agua esté sometida a presión o tensión. Así por ejemplo, el potencial de presión Ψ p en las células es positivo y representa la presión ejercida por el protoplasto contra la pared celular, mientras que en el xilema es negativo debido a la tensión desarrollada por diferencias en el potencial hídrico originadas en la transpiración. El Ψ m representa el grado de retención del agua, debido a las interacciones con matrices sólidas o coloidales. Tales matrices la constituyen el material coloidal del suelo y las paredes celulares. Puede tener valores nulos o negativos. Por último el Ψ g representa la influencia del campo gravitatorio y normalmente es positivo, si bien esto depende de la posición elegida para el estado de referencia.

8 El potencial hídrico puede expresarse en unidades de energía por unidades de masa o volumen, la unidad de uso más corriente el megapascal (MPa = 10 bares) aunque en el pasado reciente también se han utilizado la atmósfera y el bar (1 bar= atm). 1 atm = Newtons/m2.