TEMA 14: Relaciones Hídricas en la Célula Vegetal

14.-RELACIONES HÍDRICAS EN LA CÉLULA
VEGETAL
Propiedades y función del agua. Concepto de potencial
hídrico. Componentes de potencial hídrico. Potencial
hídrico en la célula vegetal. Métodos de medida.
Propiedades y función del agua
Es el componente químico más abundante en las plantas, y uno de
los factores que más condiciona su crecimiento y desarrollo, es el
disolvente universal.Las moléculas de agua son dipolos entre los
cuales, se establecen puentes de hidrógeno. De esta disposición
derivan sus características, que son:
 Cohesión elevada entre sus moléculas debida a los
puentes de hidrógeno.
 Adhesión, fuerza que establece con otras moléculas
debida también a los puentes de hidrógeno.
 Tensión superficial, fuerza por unidad de longitud que
actúa a través de cualquier línea en una superficie y
que tiende a mantenerla cerrada.
 Capilaridad, fenómeno que ocurre en todos los tubos de
diámetro muy pequeño, que inicialmente se encuentran
vacíos, consiste en que el agua sube espontáneamente
por los mismos en función del nivel que los rodea.
 Calor específico y calor de vaporización elevados, lo
que la hace esencial para la termorregulación.
 Elevada constante dieléctrica, por ello es un gran
disolvente de compuestos iónicos y covalente polares.
Gracias a estas propiedades ,el agua realiza diversas funciones en la
célula ya que:
 Constituye el citoplasma.
 Disolvente de gases, iones y solutos, que debido a la
permeabilidad de la membrana establece un sistema
continuo por toda la planta.
 Metabolito en muchas reacciones.
 Turgencia celular; ayuda a dar forma a la planta e
interviene en procesos de crecimiento.
 Las propiedades de adhesión/cohesión y capilaridad,
permiten el transporte.
Concepto de potencial hídrico y componentes
Se define como la energía potencial que posee una determinada
masa de agua. Esta energía dependerá de varios factores como la
concentración de solutos, la presión, la altura, los efectos de
capilaridad, la humedad o el valor de la carga. Su unidad de medida
es el Pascal y tendrá valor negativo.
Se obtiene de la suma de otros potenciales:
Ψ = Ψ0 + ΨS + Ψρ + Ψg + Ψm + Ψv
Donde:
 Ψ0 ,de referencia, es el potencial hídrico que posee el agua pura en
condiciones estándar de presión y temperatura, se le ha asignado el
valor 0 por convenio.
 ΨS ,osmótico, registra la presencia de solutos disueltos en el
sistema, tendrá signo negativo, ya que los solutos disueltos
descienden el potencial químico del agua. El potencial osmótico del
agua destilada se asume que es 0.
 Ψρ , de presión o presión hidrostática ,corresponde a la presión
ejercida sobre el sistema, tendrá signo positivo.
 Ψg, gravitacional, es la energía que posee el agua en función de su
altura.
 Ψm ,matricial, energía asociada a los fenómenos de capilaridad. Es
una medida de la tendencia de la matriz a absorber agua
adicionalmente por interacciones de las moléculas de agua en las
interfases ,sólido-líquido y gas-líquido, es un componente negativo
que disminuye el potencial hídrico.
 Ψv , de vapor, se refiere al potencial de la presión de vapor de agua.
Potencial hídrico en la célula vegetal
Es el resultado de la suma de la suma de los potenciales de presión
y osmótico:
Ψ = ΨS + Ψρ
Características osmóticas de la célula vegetal
Ósmosis: movimiento neto de agua a través de una membrana
semipermeable. Las moléculas de agua se pueden mover de forma
aleatoria gastando una mínima cantidad de energía cinética. La
presencia de solutos disminuye la energía cinética.
Según la concentración de solutos del medio externo, se pueden
distinguir tres estados osmóticos diferentes para la célula vegetal:
a. Medio hipotónico,∆Ψ determina un flujo de agua desde el
medio externo, endósmosis, dando lugar a célula turgente.
Aumenta el potencial osmótico, el Ψ=0 .Esta situación
ocurre por ejemplo en zonas de crecimiento activo, para
mantener la pared por presión de turgencia.
b.Medio hipertónico, el gradiente de Ψ determina salida de
agua, exosmosis, produciéndose plasmólisis. El Ψp se anula,
y Ψ= Ψs .Estas condiciones se dan en la corteza, formación
de xilema etc. Es decir, en procesos que conlleven
apoptosis.
c.Medio isotónico, ∆Ψ=0,no hay cambio aparente del volumen
celular ya que no hay osmosis neta, ni plasmólisis ni
turgencia. Esto sucede en los meristemos.
a.
b.
c.
Cuantificación del estado hídrico
Contenido hídrico: Pfresco - Pseco / Pseco x 100
El contenido fresco es el peso seco más la cantidad de agua; el
Pseco se obtiene poniendo la muestra a 80ºC durante 24 horas, sin
que se produzca incineración, hasta que se obtengan dos medidas
iguales.
Contenido hídrico relativo: cantidad de agua de un tejido, en relación
a la que podría tener en hidratación completa.
CHR:
Pfresco - Pseco / Ptotal - Pseco x 100
Para hallar el Ptotal ,en el caso de que la muestra no esté bien
hidratada, se hidrata el tejido al 100% y se cuantifica.
Métodos de medida del potencial hídrico
Concepto: inmersión de la muestra en una batería de soluciones con
distinto potencial, se aprovecha la propiedad de que cuando una
célula o tejido está en equilibrio con el líquido o vapor que la
rodea,∆Ψ=0,es decir, Ψcélula = Ψsolución test ,por ello el Ψ de la
solución nos suministra el Ψ de la célula o tejido. Mediante métodos
gravimétricos (variación de peso) o volumétricos (variación de
volumen) puede conocerse el momento de equilibrio.
a) Método del colorante o densitométrico de Chardakov: emplea una
batería de tubos con distintos potenciales, soluciones de sorbitol o
manitol. Está basado en el equilibrio de medios líquidos, mide los
cambios de concentración.
Métodos que no están basados en el equilibrio con medios líquidos:
b) Método de Scholander o de la cámara de presión, el Ψ ejercido por
las células de las hojas o del vástago, se compensa por una presión
ejercida desde el exterior hasta que aparece la savia del xilema. Se
considera que: Presión aplicada = Ψ del tejido. No da valores de
células individuales.
c) Método de la sonda de presión, puede medir el estado hídrico de
las células individuales.
d)Psicrometría, determina el potencial hídrico de un tejido por
equilibrio de vapor. El psicrómetro consta de una cámara estanco con
unas condiciones conocidas unida a un registrador, sus dos polos se
equilibran poniendo entre ellos un potencial hídrico conocido (una
gota) , se coloca un tejido de Ψ desconocido, y se miden las
variaciones producidas en la gota conocida para calcular el Ψ del
tejido. Este aparato permite medir Ψ pequeños.
Pedro Rodríguez-Noriega Fernández