UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADORFACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS INGENIERÍA AGRONÓMICA SEGUNDO A TERCER SEMESTRE NOMBRE: ROBIN JOSUE VERA CHICA MATERIA: FISIOLOGIA MAESTRO: YOANSY GARCIA GUAYAQUIL – ECUADOR 2014 – 2015 Ahora después existieron nuevos conceptos como el potencial hídrico que no es más que la capacidad que tiene una molécula de agua para transportarse en medios solventes y solutos. raíces y demás partes de la planta. Entonces se fueron preguntando ¿cómo llega el agua a las plantas? ¿Qué fuerzas influyen para que este fenómeno suceda? ¿Qué propiedades físico-químicas tiene el agua para que pueda nutrir a la planta?. En este ensayo trataremos de explicar el mecanismo de como actúa el agua en la planta. de el depende de que la planta pueda sobrevivir. y todo esto también se hace posible gracias al elemento de la vida que es el agua. Este transporte de agua empieza por osmosis. poco a poco se fue descubriendo que había una relación planta-agua-suelo. . consecuencias de una baja potencial hídrica y hablaremos de cosas importantes referentes a este tema. energía para la planta ya que los vegetales son seres autótrofos por que no necesitan de otro ser para poder sobrevivir. ya que en la sustancia que se absorberán estarán sumergidas hay los minerales esenciales para que en el momento de la fotosíntesis la planta lo convierta en nutrientes proteínas aminoácidos.“El papel del mecanismo del potencial hídrico y del transporte de agua en las plantas” Introducción: Desde los tiempos antiguos se viene hablando sobre la forma en la que los vegetales absorben sus nutrientes directamente desde el suelo con la ayuda del agua. y gracias a incógnitas así fue que comenzaron a investigar y concluyeron que el agua tiene moléculas particularmente bien unidas gracias a puentes de hidrogeno que ayudan a que sus moléculas se expandan. desde la raíz y luego va hacia los conductos del xilema hasta llegar a las hojas para que actúe la fotosíntesis y luego la sabía elaborada valla por el floema al resto de la planta. se descubrió que el potencial hídrico no es el mismo estando en el suelo. como se transporta. El proceso de transporte de agua en las plantas es esencial para cualquier miembro del reino plantae. el agua es el responsable de que estas sustancias estén bien diluidas y que las planta los aproveche. esta relación es primordial para que los vegetales crezcan en su habitad. de alguna manera esto explica la razón por la cual el agua se transporta sin problemas. que fenómenos existen en este proceso su importancia. se sabía que las plantas se desarrollaban gracias a estos factores. además de que hidrata a la planta y además el agua está casi en todos los procesos fisiológicos de la planta. ahora estas moléculas se unen transitoriamente formando una red a través de enlaces de hidrogeno. 4 moléculas de agua se unen y forman un enjambre de vida corta también es conocido como agrupación oscilante. está comprobado de que también está presente en las vacuolas de las células vegetales. en plantas leñosas corresponde a un 50%. El agua cumple funciones fundamentales y específicas como el transporte y distribución de nutrientes además de que ayuda en el proceso de metabolismo. y por ultimo mantención de turgor permite el cierre y apertura de estomas (Lee. pero los electrones están distribuidos asimétricamente. para empezar un vegetal está compuesto del 80 al 90% de agua y el resto de fibra. esto provoca que la molécula tenga propiedades de cohesión. con esto se ayudara a mantener la turgencia en las hojas. esto es provocado por que el oxígeno los desplaza dejando estos núcleos con cargas positivas. solvente ayuda a que las sustancias y minerales necesarias para la planta estén concentrados en sus moléculas. Las moléculas de agua esta unidas gracias a los puentes de hidrogeno que existen. Características del Agua H2O Según nos dice Gonzales Fernandes & Carbajal Azcona (2012). además de una alta tensión superficial. Podemos nombrar a estas como las funciones principales pero en si existen más funciones que el agua cumple en las plantas que son iguales o más importantes para la planta (Loomis & Connor. su alto calor especifico y su alto calor de vaporización. raíces y otros órganos de la planta.El agua en las plantas El agua es una molécula con características muy precisas para su colaboración con las plantas. 1992). así mismo el agua tiene funciones muy importantes como son la de constituyente quiere decir que el agua corresponde a la mayor parte de la planta. Potencial hídrico . por la razón de que esta ejerce presión sobre el protoplasma y la pared celular. reactante ayuda principalmente al proceso de fotosíntesis en sus reacciones. por ende esto provoca que la molécula sea polar es decir los núcleos de los hidrógenos están situados en los extremos. El agua es una molécula neutra. esto nos indica que es de vital importancia en la vida de los vegetales. 2009). cuando el agua es pura este potencial se considera 0 (Pérez. explicado de otra manera cuando el agua está en estado puro la energía libre deberá ser alta gracias a que sus moléculas pueden moverse libremente. 2004). m significa mátrico. por lo cual este movimiento dependerá de su energía libre en la que este. es por eso que se ha implementado como la medida universal para expresar este estado de energía libre es el potencial hídrico Ψ. además porque también se da por efecto de altura y por presiones ya sean positivas o negativas o por tipo tensiones presentes en los recipientes o también conductos donde se encuentra (Kramer & Boyer. Se dice que cuando el agua está en regiones de abundancia esto quiere decir que tiene alta energía libre por unidad de volumen (mayor Ψ) y en zonas en donde la energía libre del agua es baja (menor Ψ). cuando la concentración de soluto aumenta.. La representación de esta energía puede expresarse en unidades de energía por unidades de masa o volumen. pero en cambio cuando el agua está en estado de presión normal a esta le corresponderá un Ψ igual a 0 (FAUBA. además también se usa otro tipo de medida que es presión atmosférica (1 atm = 0. h significa hídrico. Con esto se considera que las moléculas de agua se moverán de lugares con pocas concentraciones de solutos a lugares que tengan mayor concentración de solutos. Ψo. a ese estado se lo toma de referencia. por las fuerzas mátricas las cuales absorben agua o retienen agua en las matrices solidas o coloides. & Melgarejo. g significa gravitatorio y p significa presión. 2013). la osmosis en presencia de solutos.1 MPa). o significa osmótico. El potencial hídrico está compuesto de la suma de los siguientes factores: Ψh = Ψo + Ψm + Ψg + Ψp Ψ significa potencial. por lo cual la unidad más usada es el mega pascal (MPa=10 bares).Dice Salisbury & Ross (1985). El efecto osmótico es fundamental para el potencial hídrico. 1995). el Ψo se hace más negativo. CEABA.Básicamente se presenta por la presencia de solutos disueltos. en este potencial disminuye la energía libre del agua pudiendo tomar valores de 0 o también valores negativos. que cuando el agua está en un estado líquido tiene la gran particularidad de que sus moléculas están en constante movimiento. Rojas. . las matrices corresponden a al material coloidal del suelo y a las paredes celulares de las plantas.Este potencial puede asumir valores ya sean positivos o negativos de la cual dependen de la presión o tensión a la cual estén sometidos. por ejemplo en las células este potencial es positivo y representa la presión que se ejerce por los protoplastos contra la pared celular. de las cuales se dan por intervención de matrices solidas o coloides.En este caso este potencial representa el grado de retención del agua. Rojas. el cual es representado por la presión hidrostática. Mecanismo y funcionamiento de la presión osmótica Para poder interpretar y expresar el potencial hídrico se toma en cuanta las unidades de presión. 2013). en otro ángulo por parte del xilema este valor toma valores negativos debido a la tensión que se ejerce y se desarrolla por diferencias en el potencial hídrico que son originadas principalmente por la transpiración (Pérez.. este potencial le corresponden valores negativos o nulos (Pérez. V w : Es el volumen molar parcial del agua (18cm2 mol-1) . Ψm. 2013). se divide por el volumen molar parcial del agua. 2013). & Melgarejo. Rojas. porque representa la influencia del campo gravitatorio que además en las mayorías de veces es positivo (Pérez. Ψg. & Melgarejo. μ0 : Es el potencial químico del agua pura a 1 atm. & Melgarejo. misma altura y temperatura..Este potencial depende de la posición elegida para el estado de referencia. Ψp.. podemos expresar a esta definición de la siguiente forma: Ψ =(μw −μ 0)/V w μw : Es el potencial químico del agua en el sistema bajo estudio. Rojas. estas sustancias son la glucosa y los aminoácidos. por razón de que va a favor de la gradiente de concentración o también dicha a favor de la gradiente de carga eléctrica.1 MPa. aquí los iones entran en los poros y esto ocasiona que otras moléculas se muevan también ya sea en la misma dirección o en dirección opuesta. Transporte pasivo de sustancias Este transporte se caracteriza por tener un intercambio simple a través de la membrana plasmática. Xilema de la raíz -0. en otras palabras las sustancias se trasladan de un lugar con mayor concentración hacia otro con menor. tambien Lee (2009). el Xilema del tallo -0. para saber cómo funciona el potencial hídrico en las plantas debemos saber en qué condiciones se encuentra cada uno que se relacionan. suelo. 2007).8 MPa.Expresa Kramer & Boyer (1995). por lo cual en este fenómeno la célula no gastara energía. Transporte activo de sustancias Interpreta Campbell & Reece (2007). ha este proceso se lo llama difusión (Campbell & Reece. este transporte requiere un gasto de energía sustancial para trasladar la molécula de un lado al otro de la membrana.5 MPa. y el suelo -0. las hojas -0. que esto modificara la forma de las proteínas de transporte conocido como bomba de la membrana plasmática.5 MPa. este transporte se divide en dos que son: Transporte activo primario: aquí actúa el ATP el cual empuja directamente a la sustancia con el objeto de que cruce la membrana.3 MPa. Transporte activo secundario: aquí la bomba de sodio/potasio mantiene una importante diferencia de concentración de sodio a través de la membrana. este trasporte es limitado por el número de proteínas transportadoras presentes.raíz -0. . a continuación los valores a mostrar no siempre son los mismos pero si regularmente en su gran mayoría: el aire tiene -95.6 MPa. la característica primordial es la de que se puede transportar moléculas contra un gradiente de concentración. se produce un desplazamiento de moléculas siguiendo el gradiente de concentración. es el proceso en donde se produce un flujo neto de moléculas a través de una membrana la cual es permeable y no hay necesidad de que exista un aporte de energía externa.La Osmosis en las plantas Según nos imparte Taiz & Zeiger (2010) La osmosis es un proceso muy importante en el transporte de agua y nutrientes de una planta. Chapin. simplemente esta allí y gracias a eso es que sobrevivimos y hay una igualdad. Básicamente el concepto de osmosis es un fenómeno físico que está directamente relacionado con el movimiento de un solvente a través de una membrana semipermeable. a este proceso se lo conoce como difusión simple a través de la membrana. consiste en que las moléculas traspasan la membrana desde donde hay más concentración a donde hay menos concentración. Este proceso se produce a nivel celular y estomas. Existen medios acuosos hipertónicos e hipotónicos. gracias a este proceso las sustancias van de membrana en membrana. La osmosis funciona de la siguiente manera el agua a transportarse se difunden desde los medios hipotónicos hacia los medios hipertónicos. todo este proceso se lo denomina presión osmótica. con esto se alcanza un equilibrio. lo que provoca un aumento de presión sobre la cara de la membrana del comportamiento hipotónico. lo que confiere a una igualación de concentraciones entonces se dice que los medios serán isotónicos. los hipertónicos son los que tienen elevada concentración de solutos y los hipotónicos son aquellos que tienen una concentración de soluto baja. si bien es cierto este fenómeno no se lo puede explicar de una manera tan precisa ya que es prácticamente una magia. J s=−D s ∆C s /∆ X “la tasa de movimiento de difusión es proporcional al gradiente de la concentración” . que no existe un gasto de energía. La osmosis está dada por dos fuerzas que actúan en ella que son Difusión y Flujo de masas (Lambers. Difusión en las plantas Squeo & Ehleringere (2004). & Pons. este proceso está dado por las leyes de Frik. 1998). Todo empieza desde que las raíces absorben agua se lleva a cabo el transporte de nutrientes. aquí también entra en acción la . según la ley dice que la transpiración esta directamente relacionada con el movimiento de iones (Torres. es la responsable de determinar la dirección y magnitud del flujo de agua. Montaldi. la planta no puede reservar toda esa cantidad de agua ya que lo que le interesa es los minerales existentes en ella y su mecanismo de eliminación le servirá para eso. Ecuación de Poiseyille: J s=(−8 v )(∆ Ψ p /∆ X ) Importancia del potencial hídrico El potencial hídrico juega un papel muy importante en el transporte de agua hacia la planta. también indica el grado de hidratación de los tejidos. La cohesión se da gracias a las características propias del agua. esto hace que las partículas de agua surjan hacia arriba. Squeo. & Caso. Teorías de Cohesión . Jorquera. esto permite que traspase las membranas celulares. Aguirre. 1990). además de que el potencial hídrico es capaz de afectar todos los procesos fisiológicos. aquí entra en acción una propiedad muy importante que es la capilaridad de los vegetales. esto quiere decir que la mayor parte del agua que es absorbida por la planta es eliminada al ambiente en estado de vapor. la intensidad del flujo del agua regularía la absorción iónica presente.Flujo de masas Básicamente es el movimiento de los iones junto con el movimiento en masa del agua. 2002). otra importancia que no se puede dejar atrás es que indica la dirección de la osmosis (Sivori. Luego es cuando entra en acción la transpiración de las plantas.Adhesión Talon & Azcon (2000) Esta teoría es la responsable de que el transporte de nutrientes sea eficaz y perfecto. & Ehleringer. la cohesión hace que las moléculas de agua de muevan sin ningún problema en las membranas. la naturaleza es tan sabía que se creó un mecanismo de excreción de sustancias que ya no sirven. tienen la particularidad de adherirse de un sustrato más concentrado a uno menos concentrado gracias a la osmosis. en el tallos se trasladan las sustancias hacia las ultimas partes de los foliolos de la planta. Squeo. & Caso. las cuales permiten soportar la presión radical y la tensión que se produce . 1990). Las traqueidas son elementos más afilados que no formaran un verdadero conducto continuo. este movimiento se debe a la diferencia del potencial hídrico que se da entre la corteza y el xilema. el siguiente paso es donde actúa la osmosis. la cual tendrá un viaje hacia las hojas para realizar el proceso de la fotosíntesis. luego pasara por el endodermo que es la capa más interna de la corteza. la luz. en los micro poros existentes. como sabemos el agua es capaz de penetrar por estos conductos. el agua atrae a todos los elementos minerales en sus moléculas. & Ehleringer (2002). pues esta ingresa por los pelos absorbentes. son más pequeñas en relación a las otras ya que estos pierden la división transversal. el agua es movilizado por las paredes celulares muy lentamente por las paredes celulares (Sivori. el calor solar y el aire. como dato adicional poseen de puntea duras en sus paredes. enseguida la sabia bruta es conducida hacia el xilema. hasta que logra penetrar en el xilema primario. los elementos existentes en los coloides están hay pero al contacto con el agua se vuelven solubles. y el periciclo. Aguirre. la cual se encargaran de formar los vasos conductores. Dice que Torres. En el xilema se podrán encontrar las siguientes partes fundamentales que ayudaran en el transporte: En primer lugar donde pasara la sabia bruta será por las traqueas o también llamadas elementos de los vasos. por eso incrementan la superficie de contacto entre la raíz y el suelo respectivamente. Jorquera. Explicado de otra manera por las raíces penetran hasta los poros del suelo ya sean micro o macro. empezando desde los pelos radicales el agua se mueve a través de la corteza. estas raíces tienen una elevada relación superficie /volumen. las cuales sirven de soporte. Otra parte importante del xilema son las fibras. tienen un diámetro bastante grande en relación de que podrá haber mayor flujo de agua.cohesión porque el agua al ser eliminada esta se imprecan en los estomas de los foliolos para luego ser expulsadas lo que logra un equilibrio total en la planta. El transporte de agua en las plantas El transporte de agua se da gracias a muchos factores que influyen en ella como son la composición del suelo. la pluviosidad. Montaldi. ascenderán por las traqueas y traqueidas. 1990).no es más que el paso del agua a través de las paredes celulares y el citoplasma de las células. esto hace que existan capilaridades dentro de la célula que hace que las sustancia de la sabia se transporten y circulen en la planta sin problemas (Sivori. & Pons. esta tensión en teoría debería colapsar los conductos. . Chapin. Vía apoplasto. & Caso. las paredes de las plantas son más rígidas y fijas lo que le da soporte y seguridad a las plantas.. Las células que se encargan de facilitar el intercambio de sustancias hacia los tejidos adyacentes. & Pons. 1998). Chapin. se piensa o se supone que este es el camino más utilizado (Lambers. FAUBA. la de los animales no tiene forma porque se adapta al medio en donde este y toma forma según su posición. pero es soportada por las paredes de tráqueas y traqueidas.este es el paso de agua a través de paredes celulares y espacios intercelulares. Vía simplasto. Los caminos alternativos se pueden distinguir como: 1. la cual están formado por sustancias llamadas hidrófobas que aumentaran la viscosidad del medio (Lambers.. La velocidad en la que las sustancias circulen dependerá de la resistencia que los caminos alternativos pongan a su paso ( Salisbury & Ross. 1985). 1998). Mecanismos de transportes de agua Como dijimos cuando las raíces absorben el agua mesclada con iones y moléculas disueltas (sabia Bruta). En relación a la anterior esta presenta una menor resistencia al paso del agua que se denomina sustancias hidrófilas. Las células vegetales son diferentes a la de los animales por su pared celular. CEABA (2004). y progresivamente se irán distribuyendo por las ramas y hojas hasta las últimas terminaciones del xilema que están inmersas en el tejido foliar de la planta. Montaldi. esto quiere decir que tendrán una presión osmótica sea mayor al el medio que les rodearon el objeto de que la cohesión osmótica sea mayor y con esto poder hacer una conducción horizontal.con la evapotranspiración que servirá para que no se colapsen las estructuras conductoras. 2. hay ocasiones en el que existe una transpiración intensa en el que el agua del xilema está bajo tensión en otras palabras está sometida a una tensión negativa. al estar los macro poros y micro poros colapsados de agua no hay oxígeno en el suelo esto indica que la planta no podrá cumplir sus funcionamientos fisiológicos correctamente como se debe y a la larga esto le afectara. si hay mucha agua presente en el suelos. por eso la naturaleza es tan sabia (Squeo & Ehleringere. la turgencia es un fenómeno el cual ocurre cuando la célula se hincha por razones de que hay una presión ejercida por los fluidos además del contenido celular de las paredes celulares. es aquí cunado necesita de agua para poder sobrevivir. además de que se retrasa el desarrollo de la planta. todo en exceso es malo. además no realizaría la fotosíntesis y moriría la planta. si esta situación no se cambia y no se riega o llueve la planta podría morir por deshidratación. la poca cantidad de agua existente en los micro poros se irá desapareciendo poco a poco. y cuando la célula está en un estado normal se la célula está en un estado flácido.La importancia del transporte de agua en las células radica en que sin estos procesos físicos y químicos también la planta no absorbería nutrientes necesarios para su crecimiento. causara en la planta una marchites y estresa miento. Determinación hídrica en la planta Comprende Taiz & Zeiger (2010). (2000). Cuando hay un déficit de agua en el suelo (punto de marchites). la planta no absorberá más agua porque está colapsada la gran cantidad de H2O hace que la planta se estrese y si no se revierte la situación es decir si el agua no evacua a tiempo hay casos en la que la planta se pudre y se muere. pero esos quiere decir que tiene una normal cantidad de agua. Esto acurre cuando la presión atmosférica alcanza un rango de 6 a 7 atmosferas a veces hasta más. 2004). esto sucede porque se ahoga. . Cuando no hay turgencia la célula se contrae y toma el nombre de célula plasmolizada. es por esos que se soportan entre ellas. esta presión hace que las células se dilaten tanto como permita la elasticidad. todos sabemos que los seres vivos necesitamos agua para poder sobrevivir. Turgencia en las células dice Talon & Azcon. J. & Carbajal Azcona. Fisiologia Vegetal. Biologia Septima Edicion. D. Plant physiology.. L. & Reece. 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Report "Potencial Hidrico y Transporte de Agua en Las Plantas (Autoguardado)"