LABORATORIO DE FISIOLOGÍA VEGETALDETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE AGUA EN LAS PLANTAS

DETERMINACIÓN DEL POTENCIAL DE AGUA TOTALOBSERVACIÓN DE ESTOMAS A TRAVÉS DEL MICROSCOPIO

KATTERINE PAEZ DIAZESTUDIANTE EN TECNOLOGÍA EN PRODUCCIÓN AGRÍCOLA

DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

RESUMEN

En el laboratorio de fisiología vegetal de la universidad nacional abierta y a distancia realizamos el trabajo propuesto por el profesor German Castellanos, titulado Determinación del contenido de agua en las plantas donde se cortaron pedazos de diferentes especies de hortaliza de 1 cm y estos se dejaron durante dos horas en cajas de Petri con solución salina , Determinación del potencial de agua total se prepararon muestras de papa de 1 cm en cajas de Petri con solución salina , se realizó el método de coloración Shardakov, por ultimo observamos los estomas de la especie lirio a través del microscopio.

INTRODUCCIÓN

DETERMINACION DEL CONTENIDO DE AGUA EN LAS PLANTAS

El contenido de agua es la medida más común para estimar el grado de hidratación de las plantas.Por lo general, éste se expresa en términos relativos, en relación con la máxima capacidad de agua que los tejidos vegetales pueden almacenar, y se expresa de manera sencilla así:

θ = Pf - PsDonde:θ = Contenido de agua en gramos

Pf = Peso frescoPs = Peso seco (a 85ºC hasta peso constante).

Sin embargo, esta medida es impráctica porque no se pueden hacer comparaciones con otras medidas de contenido de agua en las mismas plantas o con otras especies.El contenido de agua se puede expresar con base en peso seco o peso fresco; es decir:

Formula:

θPF−PSPS

X 100

θPF−PSPF

X 100

Sin embargo, estas dos expresiones también subestiman o sobreestiman el contenido de agua porque al expresarlo con base en peso seco, este tiende a cambiar diaria o estacionalmente, y al expresarlo con base en su peso fresco, los problemas de cambio de peso se minimizan, pero también tiende a minimizar cambios importantes en el contenido de agua.Para evitar estos errores, él θ se expresa con base en su peso túrgido (Pt) que es el peso del tejido a su máxima turgencia. De esta manera el θ se llama ahora "contenido relativo de agua (CRA)" o

"déficit de saturación de agua (DSA)".

CRA= PF−PSPT−PS

X 100

DSA= PT−PFPT−PS

X100

DSA = 100-CRA

CRA: Contenido Relativo de Agua

PF: Peso Fresco PS: Peso Seco PT: Peso Turgente

DETERMINACIÓN DEL POTENCIAL DE AGUA TOTAL

La energía libre del agua es un concepto termodinámico que se usa para expresar la capacidad que tiene el agua para realizar trabajo dentro del sistema de la planta (potencial químico) y más apropiadamente se le llama "potencial de agua" (A). El A es la diferencia entre el potencial químico del agua en el sistema y el potencial químico del agua pura a la misma temperatura, y se expresa de la siguiente manera:

Potencial de agua = RTVa

lneeº

Donde:R = Constante de los gasesV = Volumen parcial molarT = Temperatura absolutae = Presión de vapor del agua en el sistemaeº = Presión de vapor a saturación del agua pura.

El A en plantas integra el efecto de varios componentes: potencial osmótico (o), potencial de turgencia (t), potencial matricial (m) y potencial gravitacional

(g). El potencial gravitacional se puede eliminar porque sólo representa una fuerza de 0.01 Megapascales (MPa) por metro y la contribución del potencial matricial también es despreciable con valores cercanos a cero. Finalmente, el A total de un tejido está expresado por los componentes: potencial osmótico (o) y potencial de turgencia (t).

A = o + tSe supone que el A puro a la temperatura y presión estándar es igual a cero, por lo tanto, el A de las plantas es, por lo general, negativo y se usan unidades de presión para expresarlo:

1 baria = 1.0 X 10 dyn/cm = 1.0 X 10 N/m

= 0.987 atm = 1017 cm de agua = 75.0 cm Hg

= 14.50 Ib/pulg. = 10 Pa = 0.1 MPa = 100 J/Kg.

Método de cambio de peso

Este método para determinar el potencial de agua (A) es uno de los más antiguos. Se basa en el hecho de que los tejidos vegetales ganan o pierden agua, cuando se les coloca en soluciones que tienen un potencial osmótico (o) conocido como sacarosa, manitol o polietilén glicol. Las soluciones con una concentración conocida se utilizan para ceder o absorber agua del tejido vegetal que se coloca en ellas. La finalidad de este método es encontrar una solución en la cual el tejido no modifique su peso. Esto indica que no hubo ni pérdida ni ganancia de agua y que el tejido y la solución están en balance, por lo tanto, el A del tejido es igual al A de la solución. Este método, basado en el cambio de peso, puede ser muy útil

cuando no se tiene otros instrumentos que ayuden a precisar el A.

Método de coloración de Shardakov

Este método consiste en sumergir muestras de tejido vegetal durante algún tiempo en un gradiente de concentración, de soluciones de sacarosa, manitol o polietilen-glicol. Las soluciones ganarán o perderán agua (disminuyendo y aumentado su densidad respectivamente), esto depende del potencial del agua A del tejido. Si la densidad de la solución no cambia, esto indica que el tejido y la solución tienen el mismo A. La presión de turgencia, la transpiración, los componentes del soluto y la hidratación son factores que influyen en el potencial hídrico de una planta.En el laboratorio se determinará el potencial hídrico a diferentes concentraciones de sacarosa y se analizará qué sucede en cada una de ellas.

Fenómenos osmóticosOsmosis es la difusión de una sustancia a través de una membrana semipermeable, es decir, aquella que deja pasar los solventes pero no los solutos. En las células vegetales ocurre ósmosis porque las membranas citoplasmáticas no dejan pasar numerosas sustancias disueltas en las vacuolas, lo cual determina la existencia de una menor energía libre del agua en su interior, provocando la entrada de agua a la célula; a medida que esta agua entra, el protoplasma es presionado contra la pared celular limitando ella su grado de expansión. Dicha presión se denomina "presión de turgencia" y es el producto, a su vez, de la presión osmótica del contenido celular.

El termino o conocido como potencial de solutos o potencial osmótico, representa el efecto de la disolución de solutos sobre el potencial hídrico. Los solutos reducen la energía libre del agua por su dilución. Este efecto es esencialmente un efecto entrópico; es decir, la mezcla de solutos yagua aumenta el desorden (entropía) del sistema y, consecuentemente, disminuye la energía libre. El efecto entrópico de los solutos disueltos también se observa en otros efectos físicos, conocidos como propiedades coligativas de las soluciones: los solutos disminuyen la presión de vapor de las soluciones, aumentan su punto de ebullición y disminuyen su punto de congelamiento.

Para soluciones diluidas de sustancias no disociadas, el potencial osmótico puede ser estimado por la ecuación de Van't Hoff:

o = - RTCs

Donde:R = constante de los gases (8,32 Lmolv.k': 0,00831Kg.MPa.mol•l.okl)T = temperatura absoluta en grados Kelvin

Cs = concentración de solutos de la solución expresada como osmolalidad (moles de solutos totales disueltos por litro de agua [mol.L:']).

OBSERVACIÓN DE ESTOMAS A TRAVÉS DEL MICROSCOPIO

Los estomas están presentes en las hojas de todas las plantas superiores y en órganos de plantas primitivas tales como musgos y hepáticas. Se trata de pequeñas aberturas que se encuentran principalmente en la epidermis de las hojas y de algunos tallos jóvenes y que están flanqueadas por dos células

epidérmicas especializadas que reciben el nombre de células guarda. Su función es doble: permitir el intercambio gaseoso y mantener un adecuado nivel hídrico en la planta. Normalmente están en el envés y en ocasiones en el haz y el envés, aunque en este caso son más numerosos en el envés. En ocasiones sólo hay en el haz. También, a veces, como ocurre en la adelfa, Nerium oleander, pueden estar encerrados en unas depresiones denominadas criptas estomáticas, lo que parece ser una adaptación a las condiciones de sequedad ambiental. En el caso del olivo, están recubiertos por una serie de tricomas pluricelulares que se asemejan a las sombrillas de playa. Las células guarda, también llamadas oclusivas, suelen tener (aunque no siempre) dos características que las diferencias del resto de las células epidérmicas:

a) No están conectadas con las células vecinas a través de plasmodesmos.

b) Tienen cloroplastos.

MATERIALES Y METODOS.

Material vegetal Cajas de Petri Balanza Papel secante Solución salina 0,8, 0,5 0,2 0,1

0,05 H2O destilada Tubos de ensayo Pipeta Azul de metileno Porta objetos Cubreobjetos Microscopio Agitador magnético de laboratorio Matraz volumétrico 100 ml Probeta

Gradilla

RESULTADOS

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE AGUA EN LAS

PLANTAS

Material vegetal:

Repollo ( Brassica oleracea   var.   capitata   L.)

PF: 1, 6 gr

PT: 1, 8 gr

PS: 0, 1748 gr

CRA=1,6 gr−0,1748 gr1,8 gr−0,1748 gr

X100

CRA=1,4252gr1,6252gr

X 100

CRA = 87, 69%

Lechuga crespa ( Lactuca sativa )

PF: 0, 9 gr

PT: 1, 0 gr

PS: 0,0824gr

CRA=0,9 gr−0,0824 gr1,0 gr−0,0824 gr

X 100

CRA=0,8176 gr0,9176 gr

X100

CRA = 89,10 %

Acelga ( Beta vulgaris   var.   Cicla)

PF: 0, 6 gr

PT: 0,7gr

PS: 0, 0762 gr

CRA=0,6 gr−0,0762gr0,7 gr−0,0762gr

X100

CRA=0,5238 gr0,6238 gr

X 100

CRA = 83, 96 %

DETERMINACIÓN DEL POTENCIAL DE AGUA TOTAL

Método de cambio de peso:

PESOS PAPA SOLUCIÓN NaCl

Solución Nacl

Peso inicial

Pesos final

Cambio peso

0,8 1,5 gr 1,7 gr 0,2 gr

0,5 1,5 gr 1,4 gr 0,1 gr

0,2 1,0 gr 1,1 gr 0,1 gr

0,1 1,3 gr 1,1 gr 0,2 gr

0.05 1,0 gr 1,06 gr 0,06 gr

Determinación del porcentaje cambio de peso:

% decambio de pesopeso final−pesoinicial

pesoinicilaX 100

Peso solución NaCl 0,8

% decambio de peso1,7 gr−1,5 gr

1,5 grX100

% decambio de peso=13,33 %

Peso solución NaCl 0,5

% decambio de peso1,4 gr−1,5gr

1,5 grX 100

% decambio de peso=−6,66 %

Peso solución NaCl 0,2

% decambio de peso1 ,1gr−1,0gr

1,0 grX 100

% decambio de peso=10 %

Peso solución NaCl 0,1

% decambio de peso1,1 gr−1,3 gr

1,3grX 100

% decambio de peso=−15,3 %

Peso solución NaCl 0,1

% decambio de peso1,1 gr−1,3 gr

1,3grX 100

% decambio de peso=10 %

Peso solución NaCl 0,05

% decambio de peso1,06 gr−1,0 gr

1,0grX100

% decambio de peso=6 %

Método de coloración de Shardakov.

Solución de NaCl en los tubos de ensayo

dos por cada concentración de NaCl:

Solución 0,8: Esta se esparce

lentamente baja y forma un aro

Solución 0,5: Se forman anillos

se esparcen y se forman más

anillos

Solución 0,2 : Se esparce y

forman una capa encima

Solución 0,1: Se esparce

lentamente.

Solución 0,05: Después de 20

segundos se forma un aro.

OBSERVACIÓN DE ESTOMAS A TRAVÉS DEL MICROSCOPIO

1. Observación de la especie lirio al 10x

2. Observación especie a 40 x

Célula oclusiva

Ostiolo

Estoma abierta

Ostiolo

Célula oclusiva

Estoma cerrado

ANALISIS DE RESULTADO

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE AGUA EN LAS

PLANTAS

El agua es el componente mayoritario en las hortalizas, representado en torno al 85-95 % de su peso, 97% del agua absorbida es transpirada. Por cada molécula de CO2 incorporado se pierden 400 moléculas de H20.

Los resultados obtenidos en el laboratorio nos muestran que la CRA en las hortalizas se establece en los métodos dichos anteriormente

Acelga = 83, 96 % Repollo =87, 69%Lechuga =89,10 % Con un promedio para las hortalizas analizadas de 86, 91 %.

El CRA es la expresión más usada para medir el nivel de agua de un tejido. Es la medida del contenido de agua respecto al total que este puede almacenar; se expresa como porcentaje y permite conocer el estado hídrico de la planta.

DETERMINACIÓN DEL POTENCIAL DE AGUA TOTAL

El tejido de papa presento cambios en pesos tras haber sido sometido a la solución salina estos se reflejan en la tabla de resultados pero estos no fueron cambios favorables debido al tiempo que se dejó las soluciones donde no se manejó bien el procedimiento. Los cambios tenían que haber sido de ganancia o de estabilidad.

El potencial hídrico de una célula, es decir su capacidad para absorber agua, depende de los solutos disueltos (Potencial osmótico) y de la resistencia a la distensión que opone la pared celular, a consecuencia del ensanchamiento de la vacuola producido por la entrada de agua.Esta resistencia se conoce como presión de turgencia. El agua penetra en las células vegetales por un proceso especial de difusión llamado ósmosis. En las células vegetales ocurre ósmosis porque la membrana citoplasmática no deja pasar las numerosas sustancias disueltas en la vacuola, lo que determina la existencia de una menor energía libre del agua en su interior, provocando su entrada a la célula. A medida que el agua entra el protoplasma es presionado contra las paredes celulares, limitando ellas su grado de expansión. Dicha presión, presión de turgencia es producto, a su vez, de la presión osmótica del contenido celular. Un tejido vegetal perderá agua si se introduce en una solución con menor potencial hídrico, ganará agua si el vegetal introducido en la solución presenta menor potencial hídrico y no perderá ni ganará agua cuando sea introducido en una solución con el mismo potencial hídrico. Dicha ganancia, pérdida o estabilidad de masa puede ser cuantificada comparando las masas de un tejido vegetal antes y después de ser introducido en una solución de potencial hídrico conocido.

Método de coloración de Shardakov.

 Las gotas transferidas a los tubos presentaron difusión en algunos casos homogenizándose en las soluciones estos comportamientos se detallan en los resultados.

El colorante de azul de metileno tiende a moverse en favor de un gradiente de mayor a menor concentración a medida que se alcanza un equilibrio las moléculas se mueven más despacio cuanto mayor sea la diferencia mayor será la difusión.

OBSERVACIÓN DE ESTOMAS A TRAVÉS DEL MICROSCOPIO

Cada hoja es un órgano de nutrición especializada, cuyo papel es la fotosíntesis, proceso que requiere un suministro continuo de agua, energía radiante y bióxido de carbono. Por lo general las hojas son anchas y planas, para presentar la máxima superficie a la luz solar para que sirva de intercambio de gases, oxigeno, bióxido de carbono y vapor de agua. Las células de protección en forma de haba poseen paredes más gruesas hacia el lado de la estoma. En general las estomas se abren en presencia de luz y se cierran en la obscuridad la abertura y cierre son regulados por cambio de la presión de turgencia en el interior de células de protección. El aumento de la presión de turgencia comba las paredes externas, y curva las internas separando unas de otras y creando la abertura del estoma entre ellas. Cuando disminuye la presión de turgencia en la célula de protección las paredes internas, elásticas, recuperan su forma original y la

estoma se cierra.La estoma abierta permite la entrada de bióxido de carbono y capacita a la hoja para la fotosíntesis. En ausencia de luz suspende la fotosíntesis tanto en las células de protección con en las demás; la presión de turgencia disminuye y el estoma se cierra.

CONCLUSIONES

Concluyendo lo primero fue que la práctica se realizó con poco tiempo por esto el resultado de método de cambio de peso.

Importante mencionar que el potencial hídrico de una célula, es decir su capacidad para absorber agua, depende de los solutos disueltos (Potencial osmótico) y de la resistencia a la distensión que opone la pared celular, a consecuencia del ensanchamiento de la vacuola producido por la entrada de agua.

BIBLIOGRAFÍA

Cultivos Tropicales, 2006, vol. 27, http://exa.unne.edu.ar/biologia/

fisiologia.vegetal/Crecimiento.pdf Hoja de ruta ;fisiología vegetal ;

unad fisiología vegetal ; Fcen Bbe Uba

ANEXOS