2 Agua y células vegetales

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AGUA Y CÉLULAS VEGETALES
Jenny Corredor
Fisiología Vegetal
Departamento de Biología y Química
Universidad de Sucre
Las paredes celulares permiten a 
las células vegetales crear una 
gran presión hidrostática interna 
o presión de turgencia.
La presión de turgencia es esencial para:
� crecimiento celular
� apertura de estomas
� transporte en el floema 
� transporte a través de las 
membranas
� rigidez y estabilidad mecánica de los 
tejidos vegetales no lignificados
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)
Agua utilizada por los cultivos (mm)
Cebada
Trigo
Figura 1. Productividad de granos en función 
del agua utilizada.
El agua en la vida de las plantas
Figura 2 Productividad de varios ecosistemas 
en función de la precipitación anual
El agua es a menudo un recurso limitante para las plantas
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Agua absorbida por las raíces:
97% aprox. es transportada por la planta y 
evaporada por la superficie de las hojas. 
2% aprox. permanece en la planta para 
impulsar el crecimiento 
1% aprox. es consumida en las reacciones 
bioquímicas de la fotosíntesis y otros 
procesos metabólicos
Transpiración: perdida 
de agua desde la 
superficie de la hoja
La pérdida de agua a la atmósfera parece ser una consecuencia 
inevitable de realizar la fotosíntesis en un medio terrestre
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� El agua es una molécula polar 
que forma puentes de hidrogeno
�El agua es un excelente disolvente
(tamaño y polaridad)
Estructura y propiedades 
del agua
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Propiedades térmicas del agua
�Alto calor específico
Calor específico: es la cantidad de
energía calorífica que se necesita para
aumentar la temperatura de una
sustancia en una cantidad determinada
�Alto calor latente de vaporización 
Calor latente de vaporización es la energía
necesaria para separar las moléculas de la
fase liquida y trasladarlas a la fase gaseosa
(transpiración en plantas).
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Propiedades del 
agua
Cohesión: atracción mutua 
entre moléculas de agua
Adhesión: atracción del agua 
por una fase solida (pared 
celular o una superficie de 
vidrio).
Las 
fuerzas 
cohesivas 
entre 
moléculas 
crean
tensión 
superficial
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= Cohesión + adhesión + tensión superficial
Capilaridad: es el 
movimiento del agua
a lo largo de un tubo 
capilar.
Agua
Tubo capilar
Gravedad
Fuerza resultante
Propiedades del agua
El agua sube por el tubo hasta que se 
equilibra la fuerza de empuje con el peso 
de la columna de agua (gravedad).
Capilaridad
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Propiedades del agua
Figura. Al empujar el émbolo, el agua se comprime y se genera 
una presión hidrostática positiva en el fluido (flechas blancas). 
La burbuja de aire atrapada dentro de la jeringa se encogerá a 
medida que aumente la presión.
Tirar del émbolo hace que el fluido desarrolle tensión o presión 
negativa. La burbuja de aire se expandirá si la fuerza hacia 
afuera ejercida por el fluido sobre la burbuja (flechas blancas) 
excede la fuerza hacia adentro (flechas negras).
Presión 
positiva
Presión 
negativa
(tensión)
Alta fuerza tensional
Fuerza tensional: fuerza 
máxima que puede resistir una 
columna continua de agua sin 
llegar a romperse.
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Transporte del agua a nivel celular
1. DIFUSIÓN 
Movimiento espontáneo de sustancias 
desde regiones de mayor concentración a 
regiones de menor concentración.
Inicial Intermedio Equilibrio
Posición en el recipiente
Perfiles de concentración
co
nc
e
nt
ra
ci
ó
nLa difusión es rápida en distancias 
cortas, pero extremadamente lenta 
en distancias largas
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Transporte del agua a nivel celular
Difusión o movimiento de agua a través de 
una barrera selectivamente permeable.
2. ÓSMOSIS
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Figura. El agua puede atravesar las membranas vegetales por 
difusión de sus moléculas a través de la bicapa de la membrana 
(como se muestra a la Izquierda del esquema), y por la difusión 
linear de moléculas de agua a través de poros selectivos para el 
agua, formados por proteínas integrales de membrana 
(acuaporinas).
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Potencial hídrico
= Ψs + Ψp + Ψg
Potencial 
hídrico
potencial de 
soluto o potencial 
osmótico
potencial 
de presión
potencial de 
gravedad
Medida de la energía libre del agua
Ψw
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Ψs Ψp Ψg
Ψs = –RTcs
R es la constante de los gases
(8,32 J mol¯¹ K¯¹);
T es la temperatura absoluta
en grados kelvin ;
Cs es la concentración de solutos
[mol L¯¹].
Puede ser una presión positiva 
(presión de turgencia) o una 
presión negativa.
Ψg = ρwgh
ρw es la densidad del agua;
g es la aceleración de la 
gravedad; 
h es la altura
Célula turgente
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El agua entra en la célula siguiendo un gradiente de potencial hídrico
Ψ(célula) = Ψ(solución)
Solución con 0,1 M de sacarosa
0.3 M
Se sabe que el volumen 
celular aumentó en un 15%
El nuevo Ψs = –0,732/1,15 = –0,636 Mpa
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El agua también puede abandonar la célula en respuesta a un 
gradiente de potencial hídrico
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Debido a que tienen paredes muy rígidas, un cambio en el Ψ de la 
célula vegetal suele ir acompañado de un gran cambio en Ψp, con 
un cambio relativamente pequeño en el volumen de la célula 
(protoplasto), ya que Ψp es mayor que 0.
Curva de presión-volumen 
Pared celular: Su elasticidad define la relación 
entre la presión de turgencia y el volumen celular.
Membrana plasmática y tonoplasto: su 
permeabilidad al agua influye en la velocidad a la 
que las células intercambian agua con su entorno. 
Los elementos estructurales contribuyen a las 
relaciones hídricas de las células vegetales. 
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Figura. Sensibilidad de diferentes
procesos fisiológicos a cambios en el
potencial hídrico bajo diferentes
condiciones de crecimiento.
El estado hídrico de la planta
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