Determinacion Del Potencial Hidrico En Vegetales

ÓSMOSIS Y PRESIÓN OSMÓTICA

ÓSMOSIS. Es una forma especial de difusión, en la que el solvente agua se mueve a través de una membrana de permeabilidad selectiva, de una zona de potencial hídrico alto a una zona de potencial hídrico bajo. En el caso de movimiento de agua al interior de una célula vegetal, la ósmosis implica una combinación de difusión a través de la bicapa de la membrana y flujo de masas a través de los poros de la membrana. Esos poros están formados por acuaporinas, proteínas integrales que forman canales selectivos al agua a través de la membrana. La ósmosis es un proceso pasivo, por lo tanto no utiliza energía metabólica.

Si tenemos dos disoluciones acuosas de distinta concentración separadas por una membrana selectivamente permeable (deja pasar el agua pero no el soluto), se produce el fenómeno de la ósmosis que sería un tipo de difusión pasiva caracterizada por el paso de agua a través de la membrana semipermeable desde la solución más diluida (hipotónica) a la más concentrada (hipertónica), la difusión continuará hasta que las dos soluciones tengan la misma concentración (isotónicas o isoosmóticas).

PRESIÓN OSMÓTICA. Es la presión hidrostática que se debe aplicar a una solución que se halla separada del solvente puro por una membrana semipermeable, para impedir la ósmosis. Podemos decir también, que la presión osmótica es la presión hidrostática extra que se debe aplicar a la solución para que su potencial hídrico sea igual al del agua pura.

La presión osmótica de una solución diluida se puede calcular por la ecuación:

P0 = C. R. T

Donde:

P0 = presión osmótica;

C = presión osmótica;

R= 0,082 lt atm. ° K. ;

T= t° C + 273° K.

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SOLUCIONES ISOTÓNICAS,HIPOTÓNICAS E HIPERTÓNICAS.

Las membranas biológicas están formadas por una bicapa lipídica que contiene proteínas integrales y periféricas. Se caracterizan por ser semipermeables o selectivamente permeables, esto significa que permiten el paso libre de agua y sustancias de bajo peso molecular sin carga a través de ellas, más fácilmente que el movimiento de sustancias cargadas y grandes moléculas de soluto.

Las soluciones isotónicas tienen una concentración de soluto igual a la del citoplasma celular, por lo que los potenciales hídricos son iguales, la célula se encuentra en equilibrio osmótico con el medio. Una solución hipotónica tiene una concentración de soluto menor

que el citoplasma celular, por lo que la célula absorbe agua y se hincha, aumentando la presión de turgencia, que es una presión hidrostática que se ejerce sobre la pared celular. Una solución hipertónica tiene una concentración de soluto mayor que el citoplasma celular, por lo que tiene un potencial hídrico menor que el del contenido celular. La célula pierde agua, la membrana se retrae separándose de la pared y la células se vuelve flácida, se dice que la célula se ha plasmolizado. En la figura siguiente se observan los fenómenos descritos.

Las soluciones isotónicas tienen una concentración de soluto igual a la del citoplasma celular, por lo que los potenciales hídricos son iguales, la célula se encuentra en equilibrio osmótico con el medio. Una solución hipotónica tiene una concentración de soluto menor

que el citoplasma celular, por lo que la célula absorbe agua y se hincha, aumentando la presión de turgencia, que es una presión hidrostática que se ejerce sobre la pared celular. Una solución hipertónica tiene una concentración de soluto mayor que el citoplasma celular, por lo que tiene un potencial hídrico menor que el del contenido celular. La célula pierde agua, la membrana se retrae separándose de la pared y la células se vuelve flácida, se dice que la célula se ha plasmolizado. En la figura siguiente se observan los fenómenos descritos.

La presión es una fuerza por unidad de área (P=F/A), de tal forma que la presión osmótica generada en la célula resultante de la ósmosis, produce una presión hidrostática sobre las paredes celulares denominada: presión de turgor (Pt). El turgor en las plantas da lugar al crecimiento, movimientos y otras respuestas como la apertura de los estomas. Desde que las fuerzas se desarrollan en pares, acordémonos de la Tercera Ley de Acción y Reacción de Newton, que dice que las fuerzas reales existen en pares iguales en magnitud y opuestas en dirección, desde el exterior de la célula se ejerce una presión en sentido contrario, pero con la misma magnitud que se llama presión parietal (Pp). Cuando se alcanza la condición de equilibrio, no ocurre difusión neta de agua al interior de la célula y las tres presiones se igualan:

P0 = Pt= Pp. Sin embargo en cualquier otra condición que no sea la de equilibrio,

Pt= Pppero ambas son diferentes a la presión osmótica, P0.

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RELACIONES ENERGÉTICAS.

La ósmosis ocurre siempre de una zona de alto potencial químico del solvente a otra de bajo potencial químico o en otras palabras de soluciones diluidas hacia soluciones concentradas, separadas por una membrana semipermeable.

La endósmosis (ósmosis hacia dentro del sistema) ocurre si el agua en la solución externa está a un potencial químico más alto que la interna, el agua se mueve hacia el interior de la célula. La exósmosis (ósmosis hacia fuera del sistema) ocurre sí el agua interna está a un potencial químico mayor que el agua externa, el agua se mueve hacia fuera de la célula.

El potencial químico del agua es afectado por tres factores:

1. Temperatura. Al aumentar la temperatura aumenta el potencial químico del agua, ya que ésta es una medida de la energía cinética de las moléculas.

2. Presión. La presión aumenta el potencial químico del agua, ya que aumenta su energía libre.

3. Concentración. Al aumentar la concentración de soluto disminuye el potencial químico del agua, ya que la atracción entre soluto y solvente disminuye la energía libre de las moléculas de agua.

El efecto del soluto sobre la energía libre del solvente se puede demostrar estudiando los cambios en las propiedades coligativas de las soluciones, ya que estas dependen de la energía libre de las moléculas de solvente.

Efecto de disolver 180 g de glucosa en 1000 g de agua (solución uno molal de glucosa)

Propiedad coligativa

Agua

Solución 1 molal Efecto de la glucosa sobre la propiedad

Presión de vapor 17,5 mm Hg a 200 C 17,2 mm Hg Disminuye

Punto de congelación 0º C - 1,86º C Disminuye

Punto de ebullición 100º C 100,51º C Aumenta

Presión osmótica 0 atm 24 atm Aumenta

Potencial hídrico 0 joules/g - 2,4 joules/g Disminuye

El efecto de añadir un soluto al agua disminuye la energía libre del agua. El cambio en la energía libre del agua producido por el soluto se denomina potencial osmótico de la solución.

Potencial osmótico . Es la variación en el potencial hídrico resultante de la presencia de solutos. Es equivalente a los valores de la presión osmótica (P0 ) con signo negativo

( = - P0 ). En la célula es siempre negativo.

Cuando se diluye una solución el valor de aumenta, hasta alcanzar el valor de cero a dilución infinita.

Potencial hídrico . Es el potencial químico del agua en un sistema o parte de un sistema, expresado en unidades de presión y comparado con el potencial químico del agua pura , a la presión atmosférica y a la misma temperatura y altura, con el potencial químico del agua tomado como referencia e igual a cero. Matemáticamente se puede expresar de la siguiente forma

Donde:

= potencial hídrico

=potencial químico del agua en el sistema estudiado

= potencial químico del agua pura a la presión atmosférica y a la misma temperatura que el sistema estudiado

Vw = volumen molar parcial del agua ( 18 cm2. Mol-1. ).

La importancia del potencial hídrico es que indica la dirección de la ósmosis. Se puede expresar también de la siguiente manera :

= + Pp

Donde:

= potencial osmótico

Pp = presión parieta

La ósmosis se realiza siempre de una región de potencial hídrico alto (valores negativos pequeños de ) a una región de bajo potencial hídrico (valores negativos grandes). Por ejemplo, la ósmosis ocurrirá desde una célula A con un valor = - 3 atm. a una célula B con un valor = - 4 atm.

Cuando una solución se encuentra a presión atmosférica Pp = 0 y = . El potencial hídrico es siempre negativo y alcanza un valor máximo de cero para el agua pura: agua pura = 0. Cuando se ponen en contacto dos células que tienen el mismo potencial hídrico, no se produce un movimiento neto de agua, ni hacia dentro ni hacia fuera, por lo que las células se mantienen en equilibrio.

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