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MOVIMIENTO DEL AGUA E N LA PLANTA
El agua, que es el componente mayoritario en la planta (80 -‐90% del peso fresco en plantas herbáceas y más del 50% de las partes leñosas) afecta, directa o indirectamente, a la mayoría de los procesos fisiológicos. Una planta necesita mucha más agua que un animal de peso comparable. En un animal, la mayor parte del agua se retiene en su cuerpo y continuamente se recicla. En cambio, más del 90% del agua que entra por el sistema de raíces se desprende al aire en forma de vapor de agua. Esta pérdida de agua en forma de vapor recibe el nombre de transpiración. La transpiración es una consecuencia necesaria al estar los estomas abiertos para que la planta capte el dióxido de carbono necesario para la fotosíntesis, aunque el precio que paga la planta es alto.
EL AGUA TIENE UNA ALT A FUERZA TENSIONAL
La cohesión confiere al agua una elevada fuerza tensional, que se define como la fuerza máxima por unidad de área que puede resistir una columna continua de agua sin llegar a romperse. Normalmente no pensamos que los líquidos tienen fuerza tensional; sin embargo, esta propiedad es necesario para que la columna de agua pueda ser impulsada hacia arriba por un tubo capilar. La fuerza tensional del agua puede demostrarse colocándola en una jeringuilla con tapa. Si empujamos el émbolo de la jeringuilla, el agua se comprime y se genera una presión hidrostática. La presión se mide en unidades llamadas pascales (Pa), o más ad ecuadamente, megapascales (MPa).
POTENCIAL OSMÓTICO LA DIFUSIÓN DE LAS PARTÍCULAS EN EL AGUA Las moléculas de agua en una solución no están quietas, están en continuo movimiento, chocando unas con otras e intercambiando energía cinética. Las moléculas se entremezclan como resultado de la agitación térmica a azar. Este movimiento al azar es la difusión. Considerando que no haya otras fuerzas actuando sobre las moléculas, la difusión es la causa del movimiento de las sustancias desde las zonas más concentra das a las menos concentradas, es decir, a favor del gradiente de concentración. Esto se ve descrito por la primera ley de La velocidad de transporte de soluto o densidad de flujo (Js), es la cantidad de sustancia s que atraviesa una unidad de superficie por unidad de tiempo. El coeficiente de difusión (Ds) es la constante de proporcionalidad que mide la facilidad con la que la sustancia s atrvaiesa un medio. El coeficiente de difusión es característico de cada sustancia (las moléculas más grandes tienen coeficientes de difusión menores) y depende del medio (la difusión en el aire es mucho más rápida que en un líquido, por ejemplo). El signo negativo de la ecuación indica que el flujo se produce a favor de un gradiente de concentración. La primera ley de Fick dice que una sustancia difundirá tanto más rápidamente cuanto mayor sea su gradiente de concentraciones (∆𝐶 ! ) o cuanto mayor sea el coeficiente de difusión. Esta ecuación es aplicable únicamente al movimiento en respuesta a un gradiente de concentraciones, y no al movimiento debido a otras fuerzas (por ejemplo, presión, campos eléctricos, etc). De la ecuación anterior también se puede deducir una expresión para el tiempo que tarda una sustancia en recorrer una determinada distancia. Si las condiciones iniciales son tales que todas las moléculas de soluto están concentradas en una posición inicial, para cualquier tiempo posterior al frente de concentración se alejará de esta posición inicial. A medida que la sustanci a difunde desde la posición inicial, el gradiente de concentración se hace cada vez más pequeño (∆𝐶 ! 𝑑𝑖𝑠𝑚𝑖𝑛𝑢𝑦𝑒), de forma que el movimiento neto se ralentiza. El tiempo medio que tarda una partícula en recorrer una distancia L es igual a 𝐿 ! /𝐷 ! , donde 𝐷 ! es el coeficiente de difusión, que depende tanto del tipo de partícula como del medio en el que difunde. Así, el tiempo medio necesario para que una sustancia difunda a través de una distancia determinada aumenta proporcionalmente con el cuadrado de la distancia. En otras palabras, la difusión es rápida en distancias cortas, pero extremadamente lenta en distancias largas.
LA OSMÓSIS
Las membranas de las células vegetales son selectivamente permeables, es decir, permiten que el agua y otras sustancias pequeñas no cargadas atraviesen la bicapa, mientras restringen mucho el movimiento de sustancias grandes y, especialmente, de sustancias cargadas. Del mismo modo que la difusión, la ósmosis se produce espontáneamente en respuesta a fuer zas impulsoras, pero ahora considerando el impedimento de una membrana semipermeable, por lo que no todos los solutos disueltos en la disolución podrán atravesarla. La disolución puede exhibir solamente la fracción de su presión osmótica debida a los solutos para los que la membrana es impermeable. Esta fracción de la presión osmótica total de la disolución es la que se conoce como tonicidad. Evidentemente, por tanto, la tonicidad de una disolución no se puede predecir únicamente por su composición conocid a (como ocurre con la presión osmótica), ya que también intervienen las propiedades distintivas de la membrana limitante.
POTENCIAL OSMÓTICO
El potencial osmótico (Ψ ! ) indica el efecto de los solutos disueltos en el agua del suelo. La definición más co múnmente utilizada es la medida de presión con la que las moléculas de agua pueden difundir fuera de la solución si están separadas de otra solución por una membrana semipermeable. Se utiliza como valor de referencia el potencial osmótico del agua pura. El potencial osmótico es siempre negativo ya que los solutos disueltos disminuyen la energía potencial del agua (la capacidad del agua de producir trabajo, que se traduce como la capacidad de movimiento) o como máximo tiene valor cero. Los solutos que pueden encontrarse disueltos en el agua del suelo, y que afectan al potencial del agua, son las sales inorgánicas y algunas moléculas orgánicas de gran tamaño.
El agua, que es el componente mayoritario en la planta (80 -‐90% del peso fresco en plantas herbáceas y más del 50% de las partes leñosas) afecta, directa o indirectamente, a la mayoría de los procesos fisiológicos. Una planta necesita mucha más agua que un animal de peso comparable. En un animal, la mayor parte del agua se retiene en su cuerpo y continuamente se recicla. En cambio, más del 90% del agua que entra por el sistema de raíces se desprende al aire en forma de vapor de agua. Esta pérdida de agua en forma de vapor recibe el nombre de transpiración. La transpiración es una consecuencia necesaria al estar los estomas abiertos para que la planta capte el dióxido de carbono necesario para la fotosíntesis, aunque el precio que paga la planta es alto.
EL AGUA TIENE UNA ALT A FUERZA TENSIONAL
La cohesión confiere al agua una elevada fuerza tensional, que se define como la fuerza máxima por unidad de área que puede resistir una columna continua de agua sin llegar a romperse. Normalmente no pensamos que los líquidos tienen fuerza tensional; sin embargo, esta propiedad es necesario para que la columna de agua pueda ser impulsada hacia arriba por un tubo capilar. La fuerza tensional del agua puede demostrarse colocándola en una jeringuilla con tapa. Si empujamos el émbolo de la jeringuilla, el agua se comprime y se genera una presión hidrostática. La presión se mide en unidades llamadas pascales (Pa), o más ad ecuadamente, megapascales (MPa).
POTENCIAL OSMÓTICO LA DIFUSIÓN DE LAS PARTÍCULAS EN EL AGUA Las moléculas de agua en una solución no están quietas, están en continuo movimiento, chocando unas con otras e intercambiando energía cinética. Las moléculas se entremezclan como resultado de la agitación térmica a azar. Este movimiento al azar es la difusión. Considerando que no haya otras fuerzas actuando sobre las moléculas, la difusión es la causa del movimiento de las sustancias desde las zonas más concentra das a las menos concentradas, es decir, a favor del gradiente de concentración. Esto se ve descrito por la primera ley de La velocidad de transporte de soluto o densidad de flujo (Js), es la cantidad de sustancia s que atraviesa una unidad de superficie por unidad de tiempo. El coeficiente de difusión (Ds) es la constante de proporcionalidad que mide la facilidad con la que la sustancia s atrvaiesa un medio. El coeficiente de difusión es característico de cada sustancia (las moléculas más grandes tienen coeficientes de difusión menores) y depende del medio (la difusión en el aire es mucho más rápida que en un líquido, por ejemplo). El signo negativo de la ecuación indica que el flujo se produce a favor de un gradiente de concentración. La primera ley de Fick dice que una sustancia difundirá tanto más rápidamente cuanto mayor sea su gradiente de concentraciones (∆𝐶 ! ) o cuanto mayor sea el coeficiente de difusión. Esta ecuación es aplicable únicamente al movimiento en respuesta a un gradiente de concentraciones, y no al movimiento debido a otras fuerzas (por ejemplo, presión, campos eléctricos, etc). De la ecuación anterior también se puede deducir una expresión para el tiempo que tarda una sustancia en recorrer una determinada distancia. Si las condiciones iniciales son tales que todas las moléculas de soluto están concentradas en una posición inicial, para cualquier tiempo posterior al frente de concentración se alejará de esta posición inicial. A medida que la sustanci a difunde desde la posición inicial, el gradiente de concentración se hace cada vez más pequeño (∆𝐶 ! 𝑑𝑖𝑠𝑚𝑖𝑛𝑢𝑦𝑒), de forma que el movimiento neto se ralentiza. El tiempo medio que tarda una partícula en recorrer una distancia L es igual a 𝐿 ! /𝐷 ! , donde 𝐷 ! es el coeficiente de difusión, que depende tanto del tipo de partícula como del medio en el que difunde. Así, el tiempo medio necesario para que una sustancia difunda a través de una distancia determinada aumenta proporcionalmente con el cuadrado de la distancia. En otras palabras, la difusión es rápida en distancias cortas, pero extremadamente lenta en distancias largas.
LA OSMÓSIS
Las membranas de las células vegetales son selectivamente permeables, es decir, permiten que el agua y otras sustancias pequeñas no cargadas atraviesen la bicapa, mientras restringen mucho el movimiento de sustancias grandes y, especialmente, de sustancias cargadas. Del mismo modo que la difusión, la ósmosis se produce espontáneamente en respuesta a fuer zas impulsoras, pero ahora considerando el impedimento de una membrana semipermeable, por lo que no todos los solutos disueltos en la disolución podrán atravesarla. La disolución puede exhibir solamente la fracción de su presión osmótica debida a los solutos para los que la membrana es impermeable. Esta fracción de la presión osmótica total de la disolución es la que se conoce como tonicidad. Evidentemente, por tanto, la tonicidad de una disolución no se puede predecir únicamente por su composición conocid a (como ocurre con la presión osmótica), ya que también intervienen las propiedades distintivas de la membrana limitante.
POTENCIAL OSMÓTICO
El potencial osmótico (Ψ ! ) indica el efecto de los solutos disueltos en el agua del suelo. La definición más co múnmente utilizada es la medida de presión con la que las moléculas de agua pueden difundir fuera de la solución si están separadas de otra solución por una membrana semipermeable. Se utiliza como valor de referencia el potencial osmótico del agua pura. El potencial osmótico es siempre negativo ya que los solutos disueltos disminuyen la energía potencial del agua (la capacidad del agua de producir trabajo, que se traduce como la capacidad de movimiento) o como máximo tiene valor cero. Los solutos que pueden encontrarse disueltos en el agua del suelo, y que afectan al potencial del agua, son las sales inorgánicas y algunas moléculas orgánicas de gran tamaño.
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