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

Ecológica y productiva

0 -

6 -

12-

10 20 30 40 50

Disponibilidad hídrica (días sin estrés)

Rendim

iento

en m

aíz (m

3 h

a-1)

� 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

turgenciaelongación celular

Crecimiento• tamaño celular, órganos, planta• peso seco, contenido de agua• compuestos producidos y acumulados• relación raíz/parte aérea

Procesos del desarrollogerminación, floración, fructificacióndormición, senescencia

Respuestas a condiciones de estrés

fitohormonas

� 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 la1a 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 Poiseyilley es independiente de la concentración de solutos

Js = (-ππππ r4/ 8 ν) (8 ν) (8 ν) (8 ν) ( ∆Ψ∆Ψ∆Ψ∆Ψp/ ∆ ∆ ∆ ∆ x

r, radio, νννν viscosidad,

ΨΨΨΨp gradiente de presión

Movimiento: > potencial de presión < potencial de presión

Ejemplos: corresponde a largas distanciasnivel tisular (xilema, floema) y suelo

� Osmosis

Movimiento del solvente (agua) a través de una membrana selectiva

Proceso energético espontáneo

Difusióngradiente de concentración

Flujo masal

gradiente depresión

(Acuoporinas)

++++

Aquaporinas

Caracterización(Maurel et al., 2008)

Canales proteicospresentes 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 celulas vegetales controlen la permeabilidad de sus membranas al agua

Aquaporinaabierta

Aquaporinacerrada

His protonado

Enlace cation divalente

Fosforilación extremo-C

Fosforilación Serina

� Cómo se define la energía contenida en el agua?

Potencial químico del agua (µ)µ)µ)µ)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, temperatura

presión potencial eléctrico gravitacionales

� Cómo lo denominan los fisiólogos?

Potencial hídrico Ψ = (Ψ = (Ψ = (Ψ = (u−−−− u0 )/)/)/)/V

u: potencial químico de la muestrau0: 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

� 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

VacuolaNparedcelular

Membranaplasmática

� Cómo lo afecta la concentración de solutos?

Capacidad de disociación de las moléculas en agua:

NaCl Na+ Cl-2 M

Los solutos le quitan energía libre al agua,

agua pura ΨΨΨΨw = 0agua + solutos ΨπΨπΨπΨπ es negativo

� Cómo se denomina?

Potencial osmótico ΨΨΨΨπ

� A que llamamos presión de turgencia?

Resulta del incremento del contenido de agua en las vacuolas que genera una fuerza adicional al citoplasma

Se incrementa la capacidad de hacer trabajo porparte del sistema

agua pura ΨΨΨΨw = 0agua + presión de turgencia ΨΨΨΨp (positivo)

� Cómo se denomina?

Potencial de presión ΨΨΨΨp

� Componentes del potencial hídrico en plantas

ΨΨΨΨw = ΨπΨπΨπΨπ + ΨΨΨΨp + ΨΨΨΨm + ΨΨΨΨg

((((−)))) = (-) (+o-) (-) (+)

factor que solutos presiones macro altura modifica disueltos >o< atm moléculas

importantes células turgencia semillas árboles vacuoladas xilema tejidos altos

secos

� Equilibrio hídrico en célula

ΨΨΨΨw simplasto = ΨΨΨΨw apoplasto

ΨΨΨΨw = ΨΨΨΨwΨp

Ψπ Ψm

Ψπ

Kramer, 1995

� Movimiento de agua en la célula

C

VacuolaN

VacuolaN

VN

aumento en volumenCRECIMIENTO

plasmólisis

Turgenciaelongación celular

+ H2O+ H2O

- H2O

� Diagrama de Hoffler (1920)

�Potencial de presiónElasticidad de pared celular (ε)

-4.5

-4

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0 20 40 60 80 100 120

CRA (%)

Ψw

(M

Pa)

Girasol

Rododendro

ε girasol 6.4MPaε rododendro 97 MPa

Boyer, 1995