Relaciones%20hidricas%201

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
Rendimiento en maíz (m3 ha-1)
Ecológica y productiva
12-
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
1a 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 Poiseyille
y es independiente de la concentración de solutos
Js = (- r4/  p/ x)
r, radio,  viscosidad,
p 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 células vegetales
controlen la permeabilidad de sus membranas al agua
His protonado
Enlace cation divalente
Aquaporina
abierta
Fosforilación extremo-C
Fosforilación Serina
Aquaporina
cerrada

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
 El movimiento del agua en el sistema depende de
la energía libre de las moléculas de agua:
Potencial químico del agua (
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
presión
gravitación
adhesión
 Concepto de potencial hídrico (w)
Potencial hídrico u u0 V
u: potencial químico de la muestra
u0: 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
 ¿Cómo afecta al w la concentración de
solutos?
Capacidad de disociación de las moléculas en agua:
NaCl
Na+ Cl2M
Los solutos le quitan energía libre al agua
agua pura w = 0
agua + solutos: resta energía libre
w < 0
 ¿Cómo se cuantifica?
Potencial osmótico

 ¿Cómo afecta al w la presión?
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 w = 0
agua + presión de turgencia: suma energía libre
w > 0
 ¿Cómo se cuantifica?
Potencial de presión
p
Otros componentes del
potencial hídrico
Potencial de matriz: disminución de la
energía libre del agua dado por la adhesión
de las moléculas de agua a
macromoléculas:m
Potencial gravitacional: incremento de la
energía libre de las moléculas de agua por
efecto de la gravedad g
 Componentes del potencial hídrico en plantas
w =  + p + m + g
 = (-)
factor que
modifica
solutos
disueltos
importantes
células
vacuoladas
(+o-)
(-)
(+)
presiones
>o< atm
macro
moléculas
altura
turgencia
xilema
semillas
tejidos
secos
árboles
altos
 Equilibrio hídrico en célula
w simplasto = w apoplasto


m
w = w
p
Kramer, 1995
 Movimiento de agua en la célula
Turgencia
elongación celular
+ H 2O
Vacuola
+ H 2O
N
C
aumento en volumen
CRECIMIENTO
N
Vacuola
- H 2O
plasmólisis
N
V
 Diagrama de Hoffler (1920)
Cambios en el Potencial de presión a nivel celular
dependen de:
Elasticidad de pared celular ()
CRA (%)
0
-0.5 0
w (MPa)
-1
-1.5
20
40
60
80
100
120
Girasol
 girasol 6.4MPa
 rododendro 97 MPa
-2
-2.5
-3
-3.5
-4
Rododendro
-4.5
Boyer, 1995