INTRODUCCION

La imbibición en las plantas es un proceso fisiológico que inicia la germinación. Consiste en la absorción de agua por parte de la semilla ocasionando un hinchamiento de esta, aumentando su peso y su volumen. Inicialmente este proceso físico (absorción de agua) no depende de la temperatura, una vez   los tejidos embrionarios han sido hidratados la absorción de agua pasa a ser un proceso fisicoquímico regulado por la temperatura. La imbibición cesa cuando el incremento del peso llega hasta un 40% y 60% con respecto al peso inicial.

En este laboratorio observaremos como la mayoría de las sustancias orgánicas como la celulosa tienden a desarrollar cargas cuando están mojadas y de este modo atraen las moléculas de agua. La adhesión de las moléculas de agua es responsable de la imbibición o hidratación. La imbibición es el movimiento de las moléculas de agua en sustancias como la madera o la gelatina, las que aumentan de volumen por la hidratación. Las semillas hidratadas pueden aumentar varias veces su volumen, gracias a la imbibición.

MARCO TEÓRICO

El primer paso para que se inicie la germinación es que la semilla entre en contacto con el agua. Ésta es fundamental para que la semilla se rehidrate y exista un medio acuoso donde los procesos enzimáticos puedan llevarse a cabo. La semilla requiere de una pequeña cantidad de agua para rehidratarse, generalmente no más de 2 a 3 veces su peso seco; sin embargo, la nueva plántula tiene requerimientos mayores para que sus raíces y hojas puedan seguir desarrollándose.

Son dos los factores que deben tomarse en cuenta al analizar el proceso de absorción (llamado imbibición) de agua por parte de la semilla: 1) las relaciones de la semilla con el agua, y 2) la relación entre la semilla y el sustrato.

La cantidad de agua que absorbe y la velocidad con que lo hace están determinadas por procesos físicos de difusión y por las propiedades de los coloides. El agua tiene que atravesar una membrana permeable, la cual presenta una alta concentración de sustancias en uno de los lados. Las moléculas del solvente penetran a la sustancia que se está hinchando o imbibiendo, ocupando los espacios capilares e intermicelares del coloide. Esto produce una presión de imbibición, de fuerza considerable, la cual llega a alcanzar valores de cientos de atmósferas. Esta presión puede llevar al rompimiento de la testa durante la germinación. En las semillas, el principal componente que se imbibe de agua son las proteínas; también participan otros compuestos como los mucílagos y la celulosa.

La hidratación de una semilla se produce en tres fases. En la fase I se lleva a cabo la absorción inicial del agua (imbibición) y es consecuencia de las membranas celulares y de las fuerzas ejercidas por los contenidos; ocurre tanto si la semilla está viable como si no lo está, si está latente o no. Es independiente de la actividad metabólica de la semilla, aunque ésta se inicia rápidamente con la entrada del agua. La fase II corresponde a un periodo de rezago. Las semillas muertas y las latentes mantienen este nivel de hidratación. Para las semillas que no están latentes es un periodo de metabolismo activo que prepara la germinación; para las semillas latentes también es un periodo de metabolismo activo y para las muertas es un periodo de inercia. La fase III está asociada con la germinación y sólo la presentan las células viables, no latentes. Durante esta fase obviamente hay actividad metabólica, incluyendo el inicio de la movilización de las reservas almacenadas.

La superficie de la semilla que está en contacto con el suelo también afecta la capacidad de absorción de ésta. Mientras mayor es el contacto, más cantidad de agua puede ser absorbida. Por lo tanto, el tamaño y la estructura de la cubierta de la semilla son factores determinantes, al igual que la micro topografía del suelo. Desde la perspectiva de una semilla, la estructura del suelo es sumamente heterogénea. Está lleno de montículos, grietas, pendientes, etcétera, y éstos cambian con la textura del suelo. Así, no todas las posiciones de una semilla harán buen contacto con las partículas del suelo, ni tendrán acceso a suficiente humedad para germinar. La forma y tamaño de la semilla también afectará, como se puede apreciar en la figura VIII.4 (capítulo VIII). Se ha visto que

conforme se incrementa el contacto de la semilla con el suelo, aumenta la velocidad con que ésta se hidrata y por tanto la germinación se lleva a cabo más rápidamente.

La imbibición de las semillas se determina también en función de su morfología. En algunas especies, la entrada principal de agua es por el micrópilo (zona donde la testa es más delgada), más que por toda la superficie de la testa (Vicia y Phaseolus). En algunas semillas de testa dura e impermeable, mientras no se perfore la testa el agua no puede penetrar y por lo tanto las semillas permanecen latentes. En algunas de las leguminosas es necesario remover una protuberancia que funciona como una especie de tapón, llamada estrofiolo (Melilotus alba, Crotalaria egyptica). Se ha visto que numerosos haces vasculares desembocan en este punto, por lo que una vez roto o removido el estrofilla, es un canal de entrada importante de agua (Acacia spp., Albizzia lophantha).

OBJETIVOS

Evaluar y cuantificar el proceso de imbibición en semillas y otros materiales.

Analizar el efecto de la temperatura en el proceso de imbibición.

Identifica los siguientes procesos: la presión de imbibición, efecto de la temperatura, imbibición ilimitada y limitada.

Observar el proceso de imbibición en la semilla de frijol.

Observar y determinar la tasa de incremento volumétrico y de Peso en semillas de frijol y otros materiales.

MATERIALES

almidón. Yeso. 300 gr de semillas de frijol Agua destilada y del grifo. Una tiza. Solución de agar al 3%. Un pie de rey. Dos erlermeyers de 250 ml c/u. Beakers. Cronómetro. Termómetro. Botella termo. Vasos desechables.

PROCEDIMIENTOS

1. CAMBIO DE VOLUMEN:

Se peso 80 gr de semillas de frijol previamente secadas a 105 °C durante varias horas y enfríelas en un desecador.

Se coloco en un matraz aforado de 250 ml y se agrego agua destilada recién hervida y enfriada en cantidades suficientes para cubrir las semillas.

Se agito para sacar cualquier burbuja de aire sobre las semillas. Se completo el volumen con la misma clase de agua, exactamente hasta la marca

del matraz. Se marco en la parte exterior del matraz la altura has donde llegan las semillas. Se Lleno otro matraz de 250 ml con agua exactamente hasta su marca. Este

servirá como testigo para detectar cambios en el volumen total del sistema y de las semillas a las 2, 6, 24 horas.

2. AUMENTO DE LA TEMPERATURAS:

Se secaron 30 gr de almidón a 105°C durante varias horas. Se enfriaron en un desecador hasta la temperatura ambiente. Se midió 30 ml de agua y se tomo su temperatura. Se coloco el almidón seco en una botella termo. Se Introdujo el termómetro y se tomo la temperatura del almidón. Manteniendo la botella termo inclinado se vertió rápidamente el agua sobre el

almidón y se agito vigorosamente con el termómetro por 3 o 4 segundos, pero sin exceder este límite.

Se anoto rápidamente la temperatura a los 10, 20, 45, 120 segundos.

3. PRESIÓN DE IMBIBICIÓN:

Se preparo una pasta muy suave de yeso y se lleno con ella un pequeño recipiente hasta la mitad.

Rápidamente se colocaron semillas de frijol bien secas en el centro de la pasta y se vertió sobre ellas el resto de la pasta hasta llenar el molde.

Cuando el yeso estuvo firme, se Quito el molde y se mantuvo el bloque bien mojado durante algún tiempo.

Se Observo después de varias horas y se anoto lo observado.

4. EFECTO DE LA TEMPERATURA:

Se Lleno un recipiente adecuado hasta la mitad con una disolución de agar al 3% y se dejo enfriar.

Cuando el agar estuvo solidificado (gel), se calentó el recipiente lentamente en una estufa hasta que su contenido empezó a licuarse.

Con un termómetro se midió la temperatura exacta del agar ya líquido. Se enfrío nuevamente muy despacio y se agito el agar de vez en cuando con el

termómetro. cuando empezó la transformación de sol a gel, se determino la temperatura otra

vez:

5. IMBIBICIÓN LIMITADA E ILIMITADA:

En un recipiente apropiado se colocaron 30 gr de semillas de frijol secas y se cubrieron totalmente con agua.

En otro recipiente similar se coloco una cantidad igual (30 gr) de cola de carpintero y se cubrió también con suficiente agua.

Se agrego un poco de timol a ambos recipientes y se mantuvieron en un lugar moderadamente caliente (30°C a 35°C).

Se observo y anoto los cambios de volúmenes de los coloides después de 1 y 2 días.

6. ABSOCIÓN DE AGUA POR UNA SUSTANCIA POROSA:

Se tomo una barra de tiza. Se peso Se midió su diámetro. Se midió su longitud Se Calculo su volumen. Se Sumergió la tiza en un recipiente en agua y después de 2 días se tomo otra vez

su peso después de secar ligeramente su superficie. Se Repitió la determinación del volumen.

RESULTADOS Y DISCUSION

1. CAMBIO DE VOLUMEN

Cambio de volumen ocurrido en 80 g de semillas de frijol previamente secadas a 105°C y pesadas en tiempos diferentes: 2, 6, 24 y 24horas.

GRÁFICA N°1: Cambio de volumen del agua con respecto al tiempo, debido el fenómeno de la imbibición.

De la tabla y grafica anteriores se pudo analizar que durante la imbibición el volumen del agua varió con respecto al tiempo, debido a que la semillas de frijol absorbieron agua provocando que el volumen final del sistema agua fuera menor que los volúmenes iniciales en el agua.

Esto ocurre porque la imbibición es un tipo de difusión que ocurre cuando las semillas absorben agua debido a sus propiedades coloidales y se caracteriza por el aumento en el volumen de la semilla, liberación de calor, además el volumen final es menor que la suma de los volúmenes originales del agua y de la semilla.

2. AUMENTO DE LA TEMPERATURA

Volumen (ml) Tiempo (h)

250 0

182 2

141 6

110 24

Temperatura de almidón

Temperatura del agua

Temperatura después de10s 20s 45s 2 min

29°c 29°c 31°c 31°c 31°c 31°c

Temperatura de los reactivos (almidón-agua) y temperaturas de la mezcla de los mismos.

GRÁFICA N°2: reacción exotérmica, donde se observa aumento y disminución de la temperatura respecto al tiempo.

De la tabla y grafica anterior se pudo observar   la   absorción de las moléculas de agua por parte del almidón y la liberación de calor ya que estos dos elementos son de gran capacidad de imbibición. Además durante la imbibición las moléculas pierden su movimiento libre por la formación de la masa bien definida y fija que se forma, lo que ocasiona que ellas disipen la energía cinética que poseían en forma de calor, lo que ocasiona aumento de la temperatura del sistema y su posterior disminución respecto al tiempo

3. PRESIÓN DE IMBIBICIÓN

Después de haber agregado una cantidad de yeso en un vaso desechable se agregaron 6 semillas de frijol se dejo secar y se retiro el vaso durante una 24 horas de estar agregando agua el yeso se quebró.

La ruptura del cubo de yeso se puede explicar ya que en la semilla las paredes celulares como el protoplasma vivo absorben agua por imbibición y aumentan de volumen al hacerlo. Esto se observa fácilmente en la hinchazón de las semillas secas una vez puestas en agua. Si los materiales que se embeben están encerrados ejercen presión. La ruptura de la cubierta de las semillas en germinación es resultado de esta presión de imbibición, juntamente con la fuerza producida por las células del embrión al crecer.

Al cabo de un tiempo de realizado el ensayo la presión que presenta la semilla es muy grande al haber aumento constante de volumen por este motivo se presento el rompimiento total del cubo de yeso. Al observar lo q ocurrió se puede decir q las semillas de frijoles poseen una gran velocidad de imbibición.

4. EFECTO DE LA TEMPERATURA

Disolución de Agar

Estado Temperatura

°C

Liquido 80

Gel 36

Solido 31

Las sustancias coloides como son el agar, el cual tiene una imbibición limitada con relación al espacio en el que se encuentra, y aunque en primera instancia se dan valores altos en la presión y temperatura esta va bajando, mostrando un estado de imbibición cero o el denominado estado de saturación, en el cual se da una imbibición limitada, y este coloide será gel lo cual ratifica su imbibición limitada.

5. IMBIBICIÓN LIMITADA E ILIMITADA

Durante la realización del experimento se observaron dos fases después de mezclar el colbón con agua, en donde en la parte inferior del beaker estaba el colbón y en la superficie estaba el agua lo que demostró que no hubo disolución entre los dos componentes. Dicho de otra forma el colbón presenta una fuerza de cohesión muy apreciable entre sus moléculas, que es mucho mayor que la fuerza que atrae a las capas externas de agua y por lo tanto la imbibición es limitada.

Por otra parte, la semilla de frijol por ser un coloide con una membrana semipermeable, y al ser sumergida en un sistema osmótico hipotónico esta empezó a absorber y adsorber moléculas de agua lo que provocó el fenómeno de imbibición ilimitada y por ende el agotamiento total del agua y además el aumento de volumen por parte de las semillas de frijol.

6. ABSOCIÓN DE AGUA POR UNA SUSTANCIA POROSA

PARÁMETROS TIZA SECA TIZA EMBEBIDA

Peso 1.3 gr 2.8 gr

diámetro 1.1 cm 0.75 cm

Longitud 2.86 cm 2.5 cm

Volumen 2.7179 cm³ 1.1044 cm³

Volumen Tiza Seca

V= π x (0.55)²x 2.86

= 2.7179 cm³

Volumen Tiza embebida

V= π x (0.375)²x 2.5

= 1.1044 cm³

La absorción de agua por una sustancia porosa como la tiza, no es imbibición, pues el agua solo reemplaza el aire presente en los poros de la tiza y esto no provoca ningún aumento de volumen o el desarrollo de una presión, y por lo tanto su diámetro y su longitud permanecieron constantes.

CONCLUSIONES

La imbibición es un proceso físico importante en la germinación de una semilla debido a que gracias a este fenómeno la semilla cumple una de sus condiciones para poder llevar a cabo su ciclo germinativo.

De la presión desarrollada por la imbibición podemos decir que es tal la fuerza de atracción de las moléculas de agua por el coloide (semilla) que aun así este no se ve afectado por las condiciones en que se encuentra, es decir, si hay un aumento de volumen en el coloide.

Se puede decir que a partir de las 48 horas es tan alta la presión que el cubo de yeso se ve obligado a partirse por la mitad dándonos a mostrar el aumento en volumen en algunas semillas y en otras un posterior arrugamiento.

La entrada de un líquido (absorción) en una semilla es un proceso físico al igual que la redistribución de dicho líquido dentro de la semilla (adsorción). Dado a que la imbibición es una combinación de estos dos procesos es de considerarse que es también un proceso físico, no obstante es fundamental para la germinación de las semillas por lo que tiene una gran implicación biológica. Dentro de las formas de comprobar este fenómeno está el embeber agua en semillas observando un aumento de volumen de estas y una disminución del líquido del medio donde se hallen, así como un posterior arrugamiento y por ende disminución del volumen de las mismas sin que este líquido retorne nuevamente al medio original restableciéndose las condiciones iniciales.

IMBIBICIÓN

KLEYVER AYAZO BADELANDREA BRACAMONTE MACEA

HERNAN NAVARRO AGUASEVER LEONARDO OLIVA RHENALS

III SEMESTRE

DOCENTEEURIEL MILLAN

UNIVERSIDAD DE SUCREFACULTAD DE INGENIERIAS

PROGRAMA DE INGENIERIA AGRICOLASINCELEJO-SUCRE

2012

BIBLIOGRAFIA

ROJAS GARCIDUEÑAS, Manuel. Fisiología Vegetal aplicada. Editorial Mc Graw Hill. México. 1972. Pág. 179, 185-187.

PORTILLO FEDERICO. Principios de Fisiología Vegetal. Editorial Freeman and Company Ltd. 1973. Pág. 79, 81-82

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000024/lecciones/ cap02/02_04_14.htm

http://www.botanical-online.com/germinacion.htm

CUESTIONARIO

¿Cuáles son las coloides que se encuentran en la semilla?

Las semillas son rica en enzimas como la amilasa que transforma el almidón en azucares simples, en proteínas las cuales se convierten en aminoácidos, vitaminas como la A, B, E, calcio, potasio, magnesio y oligoelementos como hierro, zinc y selenio.

¿La imbibición se realiza con una fuerza débil o fuerte?

La imbibición se realiza con una fuerza fuerte, es decir, la fuerza de cohesión existente en una semilla debe ser menor que la fuerza para atraer las capas de agua, si esto es contrario no se puede realizar imbibición.

¿En qué forma podría la capacidad de absorción de agua de un coloide ser ventajosa para una planta?

Gracias a la absorción de agua por parte de los coloides que conforman a las plantas esta puede realizar todos los procesos metabólicos necesarios para el desarrollo de la misma.