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
0
