Potencial Hidrico

EL POTENCIAL HIDRICO, base biofísica del movimiento del agua y del crecimiento celular.

1.- EL POTENCIAL HIDRICO

1.1 Definición:

Es la energía potencial que posee una masa de agua. Depende de una serie de factores:

- Concentración (ΨS, potencial osmótico): El agua fluirá desde una solución poco concentrada hasta una solución más concentrada.

- Presión (Ψρ, turgencia): El agua fluirá desde un sistema con presión alta hasta un sistema con baja presión.

- Altura (Ψg, potencial gravitacional): El agua fluirá hacia abajo.

- Capilaridad (Ψm, potencial matricial): Mezcla de ΨS y Ψρ este potencial se origina por las fuerzas de capilaridad y tensión superficial en espacios pequeños.

- Humedad (Ψv, presión de vapor): Es el mismo término que la turgencia, pero es más correcto emplear este para la medición de potenciales en el vapor de agua.

- Carga (Ψc, potencial eléctrico): El agua no tiene carga, lo ignoraremos.

- Potencial de referencia (Ψ0): Es el potencial hídrico que posee el agua pura en condiciones estándar de temperatura y presión. Es muy difícil establecer un valor concreto, por convenio se le ha asignado el valor 0.

Ψ = Ψ0 + ΨS + Ψρ + Ψg + Ψm + Ψv (1)

La ecuación anterior puede simplificarse, eliminando el potencial de referencia, cuyo valor es 0, y quedándonos sólo con una de las dos componentes de presión:

Ψ = ΨS + Ψρ + Ψg + Ψm (2)

La definición de potencial hídrico está basada en el concepto termodinámico de potencial químico, en este caso definido por el potencial químico del agua:

w - w,0

 = ------------ (3)

Vw

µw, µw,0 : Potencial quimico del agua, del agua bajo condiciones estándar. Vw: Volumen molar parcial del agua

1.2 Cálculo de componentes:

ΨS = -RTC Siendo R la constante universal de gases (-0,0083 L MPa mol-1K-1; 8,3 J mol-1K-1), T la temperatura absoluta en Kelvins y C la concentración en Mol L-1.

Ψρ = Pabs – Patm Diferencia entre la presión absoluta del agua y la presión atmosférica. Puesto que Ψ0 = 0 sólo influirán en ella los cambios en la presión atmosférica.

Ψg = ρwgh Siendo ρw la densidad del agua, g la aceleración originada por la gravedad (9,8 ms-2) y h la altura en m sobre el nivel del mar.

1.3 ¿Hacia dónde va el agua?:

El agua siempre fluye desde potenciales altos hacia potenciales más bajos. El flujo de agua ocurrirá hasta que los potenciales hídricos se igualen o sea 0.

Los tres factores que normalmente determinan el potencial hídrico son (a) la gravedad, (b) la presión, y (c) la concentración de solutos en una disolución. El agua se mueve desde la región con mayor potencial hídrico a la región con menor potencial hídrico, sea cual sea la causa de esta diferencia de potencial. (Modificada de Curtis, H., and Barnes, N., 1997. “Invitación a la Biología”. 5ª ed. Ed. Panamericana.)

2.- BIOFISICA DEL CRECIMIENTO CELULAR

Cuando los reguladores del crecimiento, auxinas y giberelinas, cambian la dirección del crecimiento lo primero que ocurre es un cambio en la dirección de los microtúbulos corticales y microfibrillas, ya que la pared celular ha de modificarse para permitir el crecimiento. Existen fórmulas matemáticas que nos permiten definir la variación de las propiedades de la pared:

dl/dt = Lρ (ΔΨ) (4) dV/dt = A • Lρ (ΔΨ) (5)

dl/dt cambio de longitud por unidad de tiempo. Lρ conductividad hidraulica (cantidad de agua que puede atravesar la membrana). dV/dt cambio de volumen por unidad de tiempo. A superficie de la membrana

En los casos de no crecimiento Ψ = 0, esto se consigue porque la pared es rígida y evita la entrada masiva de agua, entonces Ψρ = ΨS. Por el contrario, si la célula está creciendo Ψ nunca alcanza el valor 0, ya que la fuerza que une las microfibrillas se relaja permitiendo la expansión. Este evento se denomina relajación inducida por estrés.

De forma clásica se admite que las paredes celulares

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