Relaciones hídricas
RELACIONES HÍDRICAS. ECONOMÍA DEL AGUA. Generalidades. Energía Libre. Potencial Químico. Potencial agua. Factores que lo afectan. El agua en la célula. Componentes. Relación suelo-planta-atmósfera. Apoplasto-simplasto. Transpiración-Gutación. Condiciones. Beneficios Mecanismo estomático. Conductancia-resistencias. Punto de marchitez temporaria y permanente. Eficiencia en el uso del agua. CO2/H2O
Productividad de varios ecosistemas en función de la precipitación anual.
Selección para tolerancia a factores abióticos. Estrés hídrico La tecnología detrás de la soja resistente a sequía
El agua cubre tres cuartas partes de la superficie de la Tierra. El 3% es agua dulce. De ese 3%, un 1% está en estado líquido, componiendo los ríos y lagos. El 2% restante se encuentra formando casquetes polares en las latitudes próximas a los polos.
El agua representa entre el 10% y el 90% de la masa de los seres vivos. Es una sustancia relativamente abundante aunque sólo ocupa el 0,02% de la masa de la Tierra. Se mueve desde el suelo-planta-atmósfera. Una planta para sintetizar 1 Kg de materia seca requiere entre 20 y 1000 litros de agua. El manejo del agua en el cultivo es una actividad agronómica estratégica.
PROPIEDADES DEL AGUA ES UNA SUSTANCIA ANÓMALA
POLARIDAD DEL AGUA
A) Uniones hidrógeno entre moléculas de agua. B) La agitación térmica continua provoca la ruptura de los agregados originando configuraciones al azar.
El agua es considerada un disolvente universal, por ser una molécula polar. El agua tiene una tensión superficial elevada. El calor específico es de 1 cal/ C g.
El punto de ebullición del agua a presión de una atmósfera, es de 100 C El punto de congelación es de 0 C La densidad máxima del agua líquida es 1 g/cm 3, alcanzándose este valor a una temperatura de 4,0 C La densidad del agua sólida es menor que la del agua líquida a la misma temperatura, 0,917 g/cm 3
Calor latente de fusión del hielo a 0 C: 80 cal/g (ó 335 J/g) Calor latente de evaporación del agua a 100 C: 540 cal/g (ó 2260 J/g)
Absorbe radiación infrarroja, Efecto invernadero
Movimiento del agua
Movimiento del agua Difusión, movimiento espontáneo de sustancias desde regiones de alta concentración a regiones de baja concentración Ósmosis, difusión de agua a través de una barrera selectiva Potencial osmótico.
Difusión El movimiento térmico de las moléculas lleva a la difusión y eventual disipación de las diferencias de concentración. En el equilibrio los dos tipos de moléculas están distribuidas al azar.
Difusión Representación gráfica del gradiente de concentración de un soluto que difunde de acuerdo a la ley de Fick. Inicialmente las moléculas del soluto están ubicadas en el plano indicado en el eje x. A) Distribución de las moléculas luego de ser ubicadas en el plano de origen. B) Distribución del soluto un tiempo después. La difusión es efectiva en distancias muy cortas.
Presión osmótica
ENERGÍA LIBRE DE GIBBS ΔG (-) Reacción Exergónica. Espontánea ΔG (+) Reacción Endergónica. No Espontánea ΔG (0) Sistema en Equilibrio
RELACIONES HÍDRICAS Energía libre de Gibbs y Potencial agua Potencial Químico: G. mol -1 Potencial Químico del Agua: POTENCIAL AGUA (Ψ) POTENCIAL AGUA (Ψ) = G. mol -1 de agua Ψ = μ μ /v Ψ = ergios.mol/cm -3.mol = ergios/cm 3 = dinas.cm/cm 2.cm =dinas/cm 2 10 6 din.cm -2 = 1 bar = 0.987 atm = 0.1 MPa
La fuerza impulsora total está representada por el gradiente de energía libre del agua El movimiento del agua se realiza DE POTENCIALES MAYORES A POTENCIALES MENORES
FACTORES QUE MODIFICAN EL POTENCIAL AGUA ( H 2 O) EN LA PLANTA. (+) Temperatura Presión ( p) = MPa Movimiento del agua H 2 O pura = 0 (por convención) (-) Solutos Coloides Tensión ( s) ( m) ( t)
El estado del agua en las plantas se expresa a través del concepto de: POTENCIAL AGUA DEL SISTEMA Suelo-Planta- Atmósfera w 1) En qué unidades se expresa? 2) Qué valor se le asigna al potencial hídrico del agua pura?
COMPONENTES DE c (potencial agua en la célula) c = S + P + m + g Gravedad Potencial osmótico Matriz Potencial de pared
Potencial de soluto (Ψs) : se debe a la presencia de solutos iónicos o no iónicos. Independientemente de la naturaleza del soluto, estos disminuyen la energía libre del agua.
S = - R T C R = 0.0083 kg Mpa/mol K Una solución 1 molal de azúcar tiene un potencial químico de 2,5 kj kg -1 que en términos de presión es igual a: 2,5 Mpa 25 bares 24,6 atmósferas 18,8 m de Hg 24,5 kg m -2
Potencial de presión (Ψp) : La presión positiva dentro de las células se relaciona con la TURGENCIA, es la presión que ejerce la membrana plasmática sobre la pared celular. Una presión hidrostática negativa se encuentra generalmente en el xilema y se conoce como TENSIÓN.
Potencial mátrico (Ψm) : expresa la adsorción del agua a las sustancias coloidales y superficies celulares. Potencial gravitacional (Ψg) : depende de la altura y la atracción por la fuerza de gravedad. Ψg= w g h Tiene un valor de 0,01 Mpa m -1
MOVIMIENTO DEL AGUA EN LA CÉLULA POTENCIAL SOLUTO POTENCIAL TURGENCIA
Trabajando a niveles celulares finalmente llegamos a: w = s + p
Qué sucedería con una célula animal?
COMPONENTES DEL POTENCIAL AGUA ( H 2 O) : PARED, CITOPLASMA Y VACUOLA DE UNA CELULA VEGETAL MADURA. Contenido de agua 20% 5% 75% s m p s m p s m (+) (-) 0 Pared Citoplasma Vacuola
DIAGRAMA DE HÖFLER 1) Qué representa este diagrama? 2) Qué representa cada una de estas curvas? 3) Indique el estado de una célula vegetal cuando el volumen relativo del protoplasto es menor a <1, 1 y >1.
RELACIONES HÍDRICAS Movimiento del agua en la célula. A través de canales (acuaporinas) o de las capas lipídicas de las membranas.
Movimiento de apertura y cierre de estomas
Movimientos rápidos de folíolos Lehninger s, Principios de Bioquímica, 4 ta Ed.
Respuestas al tacto Lehninger s, Principios de Bioquímica, 4 ta Ed.
RELACIONES HÍDRICAS MEMBRANA PLASMÁTICA. PLASMODESMOS. Diagrama ilustrando células plasmolizadas