RELACIONES HIDRICAS Importancia del agua Propiedades del agua Procesos del transporte Relaciones hídricas celulares Relaciones hídricas en planta Sistema radicular y absorción de agua Transpiración y ascenso de agua Movimientos estomáticos
Relaciones hídricas en comunidades vegetales
Importancia del agua Ecológica y productiva
Importancia del agua Ecológica y productiva ) 12a h 3 m (
1 -
z í a m n e o t n e i m i d n e R
6-
010
20
30
40
50
Disponibilidad hídrica (días sin estrés)
Relaciones hídricas plantas La planta es un sistema hidráulico El funcionamiento de un sistema hidráulico depende de la
comunicación entre sus partes Un sistema hidráulico depende de la capacidad de hacer
trabajo del agua en el sistema El agua determina el ambiente donde ocurren las reacciones a
nivel celular
Procesos fisiológicos
absorción ascenso hídrico transpiración
Balance hídrico turgencia elongación celular Crecimiento • tamaño celular, órganos, planta • peso seco, contenido de agua • compuestos producidos y acumulados • relación raíz/parte aérea
fitohormonas Procesos del desarrollo germinación, floración, fructificación dormición, senescencia Respuestas a condiciones de estrés
Propiedades del agua Estructura polar del agua
Propiedades del agua
Solvente universal
Calor latente de evaporación elevado
Calor específico elevado
Tensión superficial
Capilaridad:
cohesión adhesión
Procesos de transporte • Difusión • Flujo de masas • Osmosis
Difusión Actividad cinética de las moléculas que responde a la 1 a ley de Ficks: J s = -D s ∆ C s/ ∆x “La tasa de movimiento de difusión es proporcional al gradiente de la concentración”
Movimiento: >energía libre a < energía libre >concentración a < concentración Ejemplos: a nivel celular, estomas
Flujo de masas Movimiento de una solución responde a la ecuación de Poiseyille y es independiente de la concentración de solutos
J s = (-π r4/ 8 ν) ( ∆Ψp/ ∆ x r, radio, ν ν viscosidad, Ψ Ψp
gradiente de presión
Movimiento: > potencial de presión < potencial de presión Ejemplos: corresponde a largas distancias nivel tisular (xilema, floema) y suelo
Osmosis Movimiento del solvente (agua) a través de una membrana selectiva
Difusión gradiente de concentración
+ Flujo masal gradiente de presión (Acuoporinas)
Proceso energético espontáneo
Aquaporinas Caracterización (Maurel et al., 2008)
Canales proteicos presentes en la membrana plasmatica y membranas intracelulares facilitando el transporte de agua y/o solutos neutros o gases.
Aquaporinas
Mecanismo de apertura y cierre del poro “gating” Factores que lo regulan: • pH intracelular • Cationes divalentes (Ca+2) (Alleva et al., 2006) • Fosforilación Serina, extremo-C (Tornroth H et al., 2006)
Esto implica la posibilidad de que las celulas vegetales controlen la permeabilidad de sus membranas al agua
His protonado Enlace cation divalente
Aquaporina abierta
Fosforilación extremo-C
Fosforilación Serina
Aquaporina cerrada
Cómo se define la energía contenida en el agua?
Potencial químico del agua (µ) Energía líbre contenida por un mol de agua Energía libre: máxima cantidad de trabajo que puede ser obtenida ( ∆G o = -RT ln Keq)
Qué factores la afectan? Concentración de solutos, temperatura presión potencial eléctrico gravitacionales
Cómo lo denominan los fisiólogos? Potencial hídrico Ψ = (u− u0 )/V
u: potencial químico de la muestra u 0 : potencial químico del agua pura El del agua pura o libre se considera que vale “0” Se expresa en unidades de presión (MPa), por ello se divide por el volumen molal del agua
Relaciones hídricas celulares
• Célula vegetal 90% de agua • Vacuola 80 a 90% del volumen celular • Agua vacuolar funciona como “buffer” y controla nivel hídrico del citoplasma
Membrana plasmática
N
Vacuola
pared celular
Cómo lo afecta la concentración de solutos? Capacidad de disociación de las moléculas en agua:
NaCl
Na+ Cl-
2M Los solutos le quitan energía libre al agua,
agua pura Ψw = 0 agua + solutos Ψπ es negativo
Cómo se denomina?
Potencial osmótico Ψπ
A que llamamos presión de turgencia? Resulta del incremento del contenido de agua en las vacuolas que genera una fuerza adicional al citoplasma Se incrementa la capacidad de hacer trabajo por parte del sistema
agua pura Ψw = 0 agua + presión de turgencia Ψp (positivo)
