tema 2. relaciones hidricas

Tema 2.

Relaciones

FISIOLOGÍA VEGETAL

Relaciones hídricas

V. Javier Mangas MartínDpto. CC. Tierra y Medio Ambiente

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FISIOLOGÍA VEGETAL Relaciones Hídricas

AVISO Las diapositivas constituyen un material de apoyo al estudio y, en modo alguno, se

trata de “apuntes” ni de material de referencia exclusivo de la asignatura.

La evaluación, por tanto, no se basa en las diapositivas, sino en el libro de texto de

Fundamentos de Fisiología Vegetal. 2008. Azcón –Bieto, J. y Talón, M. (Coord.).

Ed. Mc Graw Hill Interamericana y Univ. Barcelona. Madrid o en cualquier otro

que el profesor indique.

• Importancia del agua en los vegetales

• Potencial hídrico y sus componentes

• Características osmóticas de la célula vegetal

• Flujo de agua en las plantas

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• 70 – 90 % del peso fresco de la planta. Es su principal componente.

• Una disminución en su concentración provoca una inmediata reducción del metabolismo y se inhibe el

ATMÓSFERA

P L A

95%

IMPORTANCIA DEL AGUA EN LOS IMPORTANCIA DEL AGUA EN LOS VEGETALESVEGETALES


metabolismo y se inhibe el crecimiento.

• Características físico-químicas:• Elevado calor específico

(refrigeración).• Transportadora de iones.• Elevada constante

dieléctrica (separa las salesen iones fácilmente).

A N T A

SUELO

CIRCULACIÓN DEL AGUA EN LA PLANTA

100%

5%

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EL AGUA EN LOS VEGETALESEL AGUA EN LOS VEGETALESFISIOLOGÍA VEGETAL Relaciones Hídricas

(ΨΨΨΨ)

• Hales, 1727, Vegetable Staticks• Nollet, 1748, ósmosis• Nägelli, 1851, plasmólisis• Traube, 1867, permeabilidad de M• Pfeffer, 1877, presión osmótica• Van’t Hoff, 1885, PV = nRT• Slatyer y Taylor, 1960, potencial hídrico

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CUANTIFICACIÓN DEL ESTADO CUANTIFICACIÓN DEL ESTADO HÍDRICO DE LA PLANTAHÍDRICO DE LA PLANTA

1.- Contenido hídrico relativo2.- Potencial hídrico

CONTENIDO HÍDRICO RELATIVO (CHR)Cantidad de agua de un tejido en comparación con la que podría contener

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Cantidad de agua de un tejido en comparación con la que podría contener en hidratación completa

CHR = Pf-Ps x 100Pt-Ps

Pf: peso fresco del tejidoPs: peso seco (tras 48h a 80ºC)Pt: peso turgente (tras 24h en atmósfera húmeda, oscuridad y bajas temperaturas)

POTENCIAL HÍDRICO Y SUS COMPONENTESPOTENCIAL HÍDRICO Y SUS COMPONENTES

• El Potencial hídrico (ΨΨΨΨ) se define como la diferencia entre el potencial químico del agua en el sistema y un potencial de referencia -el agua

pura a presión atmosférica y a la misma temperatura- dividido por el volumen molar del agua.

• Tiene unidades de presión. 1 MPa = 10 bares = 9,87 atm• El potencial hídrico se descompone en:


Donde:

Ψρ= Potencial de presión

Ψs= Potencial osmótico

Ψm= Potencial matricial

Ψg = Potencial gravitacional

• El potencial hídrico se descompone en:

Ψ = Ψp + Ψs +Ψm + Ψg


PPOTENCIAL DE PRESIÓNOTENCIAL DE PRESIÓN ((ψψψψψψψψpp))• Indica la presión total que ejerce el agua sobre la membrana

plasmática de la célula, del orgánulo o envuelta del sistema.• Puede tomar valores positivos o negativos (comprendido entre -3 y +2

MPa normalmente).• Está relacionado con la turgencia y flacidez de la planta.

l

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l

23 2 -1


PPOTENCIAL OSMÓTICOOTENCIAL OSMÓTICO ((ψψψψψψψψss))• Mide la presencia de solutos en el interior de la célula o en el sistema.• Siempre valores negativos, ya que disminuye la actividad del agua y

por tanto contribuye a bajar el potencial de la célula.

• Se mide mediante un osmómetro, que medirá la presión osmótica (π) provocada por el flujo neto de agua hacia la solución más concentrada. Por tanto: ΨΨΨΨs = - π

Osmómetro convencional

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Donde:

m = molalidad de la disolución

a estudiar

i = constante de ionización

R = constante de los gases

T = temperatura en grados Kelvin

ΨΨΨΨs = - m • i • R • T

• El potencial osmótico se puede calcular con la Ecuación de Van´t Hoff:


POTENCIAL MATRICIALPOTENCIAL MATRICIAL ((ψψψψψψψψmm))

• Representa al agua que

• Suele estar ligada a interfases

No está disponible

No tiene capacidad de movimiento

Sólido-líquido (unida a moléculas de proteína)

Líquido-gas (retención de agua por

• El Potencial matricial tiene un valor negativo, ya que reducela energía libre del agua.

Líquido-gas (retención de agua por el sistema capilar)

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POTENCIAL GRAVITACIONALPOTENCIAL GRAVITACIONAL ((ψψψψψψψψgg))

• Está relacionado con la fuerza de gravedad.• Normalmente tiene un valor muy pequeño y no se considera.• En el movimiento del agua en el suelo, y en el ascenso del agua

por el tallo de un gran árbol, debe tenerse en cuenta.• Su valor se corresponde con:

Siendo:

ρ = Densidad

g = Aceleración de la gravedad (9,8 m·s-2)

h = Altura

ψg = ρ • g • h

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MÉTODOS DE MEDIDA DEL POTENCIAL HÍDRICOMÉTODOS DE MEDIDA DEL POTENCIAL HÍDRICOFISIOLOGÍA VEGETAL Relaciones Hídricas

CARACTERISTICAS OSMÓTICAS DE LA CARACTERISTICAS OSMÓTICAS DE LA CÉLULA VEGETALCÉLULA VEGETAL

TURGENCIAΨp >0; Ψ ext > Ψ int

Las células se pueden encontrar en tres situaciones:

1,2

1,0

0,8

Pre

sión

equ

ival

ente

(M

Pa)

-ΨΨΨΨs


PLASMOLISISΨp <0; Ψ ext <Ψ int

PLASMOLISIS INCIPIENTE

Ψp = 0; Ψ ext = Ψ int

0,6

0,4

0,2

0

-0,2

Pre

sión

equ

ival

ente

(M

Pa)

Volumen celular relativo

0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5

ΨΨΨΨp

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DIAGRAMA DE HÖFLER


•El Ψp es mayor que 0 (Ψp > 0) y el volumen celular relativo es mayor que 1.

•El medio externo es hipotónico y la célula dispone de agua cuando la necesita:

TURGENCIATURGENCIA

PARED

CELULAR

dispone de agua cuando la necesita:

Ψ ext > Ψ int.

•Situación que promueve el metabolismo.

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•El Ψp es menor que 0 (Ψp< 0 ) y el volumen celular relativo es menor a 1.

•El medio externo es hipertónico y la célula tiende a perder el agua hacia el exterior:

PLASMOLISISPLASMOLISIS

PLASMALEMA

tiende a perder el agua hacia el exterior:

Ψ ext < Ψ int.

•Situación que perjudica el metabolismo y, mantenida durante tiempo, conlleva la muerte.

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•No existe presión en la célula (Ψp = 0) y el Ψsólo depende del Ψs (Ψ = Ψs ).

•El medio externo es isotónico. No existe gradiente de potencial entre el exterior y la célula:

PLASMOLISIS INCIPIENTEPLASMOLISIS INCIPIENTE

célula:

Ψext = Ψ int.

•El 50% de las células están plasmolizadas y el otro 50% están turgentes.

•Situación transitoria.

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FFLUJO DEL AGUA EN LAS PLANTASLUJO DEL AGUA EN LAS PLANTAS• La diferencia de potencial hídrico entre dos puntos crea un

gradiente.• El agua siempre se mueve a favor de gradiente.• El flujo de agua existe cuando el gradiente es distinto de cero. • Se mide en volumen / superficie • tiempo.• El flujo se define como:• El flujo se define como:

Donde:

Jv = Flujo del agua

Lρ= Conductancia hidráulica

Lρ= 1/r.

r = Las resistencias que encuentra el

agua en su movimiento por la planta

Jv = ∆ Ψ • Lρ

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BIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍA

• FISIOLOGÍA VEGETAL.2005. Barceló, J; Nicolás, G; Sabater, B y Sánchez, R. Ed. Pirámide. Madrid.

• FUNDAMENTOS DE FISIOLOGÍA VEGETAL. 2008. Azcón –Bieto, J. y Talón, M. (Coord.). Ed. Mc Graw Hill Interamericana y Univ. Barcelona. Madrid. 2ª edición

•FISIOLOGÍA DE LAS PLANTAS. 2000. Salisbury, F.B y •FISIOLOGÍA DE LAS PLANTAS. 2000. Salisbury, F.B y Ross, C.W. Ed. Paraninfo-Thomson Learning. Madrid.

• FISIOLOGÍA VEGETAL I. NUTRICIÓN Y TRANSPORTE. 1990. Guardiola, J.L. y García, A. Ed. Síntesis. Madrid.

•BIOCHEMISTRY & MOLECULAR BIOLOGY OF PLANTS. 2002. Buchanan, B.B.; Gruisen, W. & Jones, R.L. Ed. ASPB-John Wiley & Sons.

•EL AGUA EN LAS PLANTAS. 2007. Mangas, V.J. & Martínez, P. Ed. Publicaciones Universidad de Alicante

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