Post on 01-Jul-2015
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
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Disponibilidad hídrica (días sin estrés)
Rendim
iento
en m
aíz (m
3 h
a-1)
� 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
turgenciaelongación celular
Crecimiento• tamaño celular, órganos, planta• peso seco, contenido de agua• compuestos producidos y acumulados• relación raíz/parte aérea
Procesos del desarrollogerminación, floración, fructificacióndormición, senescencia
Respuestas a condiciones de estrés
fitohormonas
� 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 la1a ley de Ficks: Js = -Ds ∆∆∆∆ Cs/ ∆∆∆∆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 Poiseyilley es independiente de la concentración de solutos
Js = (-ππππ r4/ 8 ν) (8 ν) (8 ν) (8 ν) ( ∆Ψ∆Ψ∆Ψ∆Ψp/ ∆ ∆ ∆ ∆ x
r, radio, νννν viscosidad,
ΨΨΨΨp gradiente de presión
Movimiento: > potencial de presión < potencial de presión
Ejemplos: corresponde a largas distanciasnivel tisular (xilema, floema) y suelo
� Osmosis
Movimiento del solvente (agua) a través de una membrana selectiva
Proceso energético espontáneo
Difusióngradiente de concentración
Flujo masal
gradiente depresión
(Acuoporinas)
++++
Aquaporinas
Caracterización(Maurel et al., 2008)
Canales proteicospresentes 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
Aquaporinaabierta
Aquaporinacerrada
His protonado
Enlace cation divalente
Fosforilación extremo-C
Fosforilación Serina
� Cómo se define la energía contenida en el agua?
Potencial químico del agua (µ)µ)µ)µ)Energía líbre contenida por un mol de agua
Energía libre: máxima cantidad de trabajo que puede ser obtenida (∆Go = -RT ln Keq)
� Qué factores la afectan?
Concentración de solutos, temperatura
presión potencial eléctrico gravitacionales
� Cómo lo denominan los fisiólogos?
Potencial hídrico Ψ = (Ψ = (Ψ = (Ψ = (u−−−− u0 )/)/)/)/V
u: potencial químico de la muestrau0: 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
VacuolaNparedcelular
Membranaplasmática
� Cómo lo afecta la concentración de solutos?
Capacidad de disociación de las moléculas en agua:
NaCl Na+ Cl-2 M
Los solutos le quitan energía libre al agua,
agua pura ΨΨΨΨw = 0agua + solutos ΨπΨπΨπΨπ es negativo
� Cómo se denomina?
Potencial osmótico ΨΨΨΨπ
� 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 porparte del sistema
agua pura ΨΨΨΨw = 0agua + presión de turgencia ΨΨΨΨp (positivo)
� Cómo se denomina?
Potencial de presión ΨΨΨΨp
� Componentes del potencial hídrico en plantas
ΨΨΨΨw = ΨπΨπΨπΨπ + ΨΨΨΨp + ΨΨΨΨm + ΨΨΨΨg
((((−)))) = (-) (+o-) (-) (+)
factor que solutos presiones macro altura modifica disueltos >o< atm moléculas
importantes células turgencia semillas árboles vacuoladas xilema tejidos altos
secos
� Equilibrio hídrico en célula
ΨΨΨΨw simplasto = ΨΨΨΨw apoplasto
ΨΨΨΨw = ΨΨΨΨwΨp
Ψπ Ψm
Ψπ
Kramer, 1995
� Movimiento de agua en la célula
C
VacuolaN
VacuolaN
VN
aumento en volumenCRECIMIENTO
plasmólisis
Turgenciaelongación celular
+ H2O+ H2O
- H2O
� Diagrama de Hoffler (1920)
�Potencial de presiónElasticidad de pared celular (ε)
-4.5
-4
-3.5
-3
-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0 20 40 60 80 100 120
CRA (%)
Ψw
(M
Pa)
Girasol
Rododendro
ε girasol 6.4MPaε rododendro 97 MPa
Boyer, 1995