El movimiento de agua, alimentos, nutrientes y gases en las plantas - ¡Explicado!
El movimiento de agua, alimentos, nutrientes y gases en las plantas!
El movimiento de la materia, los alimentos, los nutrientes y el gas que ocurren a través de diversos procesos se conoce como medio de transporte.
Los procesos se dan a continuación:
(i) Difusión:
La difusión es pasiva. Puede ser de una parte de la célula a la otra o de una célula a otra, o en distancias cortas, por ejemplo, desde los espacios intercelulares de la hoja hacia el exterior. No se produce pérdida de energía. Las moléculas se mueven de manera aleatoria, y el resultado neto es que las sustancias se mueven de regiones de mayor concentración a regiones de menor concentración. La difusión es un proceso lento. Las velocidades de difusión dependen del gradiente de concentración, la permeabilidad de la membrana que las separa, la temperatura y la presión.
La difusión es el movimiento pasivo de moléculas o partículas a lo largo de un gradiente de concentración, o de regiones de mayor a menor concentración.
(ii) Difusión facilitada:
Un gradiente ya debe estar presente para que ocurra la difusión. Las sustancias solubles en los lípidos se difunden más rápido a través de la membrana. Sustancias de restos hidrófilos, les resulta difícil pasar a través de la membrana. Su movimiento debe ser facilitado. Las proteínas de membrana proporcionan sitios en los que tales moléculas cruzan la membrana. Ya debe estar presente un gradiente de concentración para que las moléculas se difundan incluso si las proteínas lo facilitan.
Las proteínas especiales ayudan a mover sustancias a través de las membranas sin gastar energía de ATP en la difusión facilitada, como se muestra en la Fig. 14.1. La difusión facilitada no puede causar el transporte neto de moléculas desde una concentración baja a una alta, lo que requeriría un aporte de energía. Cuando se utilizan todos los transportadores de proteínas, la velocidad de transporte alcanza un máximo.
Las proteínas forman canales en la membrana por las cuales pasan las moléculas. Algunos canales siempre están abiertos; otros pueden ser controlados. Los puntos son proteínas que forman enormes poros en las membranas externas de los plastos, las mitocondrias y algunas bacterias que permiten que las moléculas lleguen hasta el tamaño de las proteínas pequeñas.
Transporte de sustancias a través de una membrana biológica desde un área de mayor concentración a un área de menor concentración por medio de una molécula portadora. Dado que las sustancias se mueven a lo largo de la dirección de sus gradientes de concentración, no se requiere energía.
(iii) Transporte activo:
El transporte activo usa energía para bombear moléculas contra un gradiente de concentración. El transporte activo se realiza mediante proteínas de membrana. Las bombas son proteínas que utilizan energía para transportar sustancias a través de la membrana celular. Estas bombas pueden transportar sustancias desde una concentración baja a una alta. La velocidad de transporte alcanza un máximo cuando todos los transportadores de proteínas se están utilizando o están saturados.
El transporte activo es un tipo de transporte en el que los iones o las moléculas se mueven en contra de un gradiente de concentración, lo que significa movimiento en la dirección opuesta a la del movimiento de difusión o movimiento desde un área de menor concentración a un área de mayor concentración.
Los movimientos del agua en las plantas se explican a continuación:
(a) Potencial de agua:
El potencial hídrico es un concepto fundamental para entender el movimiento del agua. Las moléculas de agua poseen energía cinética. En forma líquida y gaseosa, están en movimiento aleatorio que es rápido y constante. Cuanto mayor sea la concentración de agua en agua pura tendrá el mayor potencial de agua. Por lo tanto, el agua pasará del sistema que contiene agua con mayor potencial de agua a la que tiene un bajo potencial de agua.
Este proceso de movimiento de sustancias por un gradiente de energía libre se llama difusión. Por convención, el potencial hídrico del agua pura a temperaturas estándar, que no está bajo ninguna presión, se toma como cero. La solución tiene menos agua libre si algún soluto se disuelve en agua pura y la concentración de agua disminuye, lo que reduce su potencial hídrico. Por lo tanto, todas las soluciones tienen un potencial de agua más bajo que el agua pura.
Potencial de soluto = Potencial de agua + Potencial de presión
La medida de la tendencia relativa del agua para moverse de un área a otra, y está representada comúnmente por la letra griega 0 (Psi). El potencial hídrico es causado por ósmosis, gravedad, presión mecánica o efectos de matriz, incluida la tensión superficial.
(b) Osmosis:
Una membrana celular y una pared celular rodean la célula vegetal. La pared celular es libremente permeable al agua y las sustancias en solución, por lo tanto, no son una barrera para el movimiento, la difusión del agua a través de una membrana diferencial o semipermeable se conoce como ósmosis, como se muestra en la Fig. 14.3. La ósmosis se produce en respuesta a una fuerza motriz. La dirección neta y la velocidad de la ósmosis dependen tanto del gradiente de presión como del gradiente de concentración.
Si la solución externa equilibra la presión osmótica del citoplasma, se llama isotónica. Si la solución externa está más diluida que el citoplasma, se llama hipotónica y si la solución externa está más concentrada, se llama hipertónica. Las células se hinchan en soluciones hipotónicas y se encogen en soluciones hipertónicas.
La difusión de un solvente (generalmente moléculas de agua) a través de una membrana semipermeable desde un área de baja concentración de soluto a un área de alta concentración de soluto.
(c) Plasmólisis:
Esto sucede cuando la célula se coloca en una solución que es hipertónica al protoplasma. El proceso de plasmolisis suele ser reversible. Cuando las células se colocan en una solución hipotónica, el agua se difunde en la célula, lo que hace que el citoplasma acumule una presión contra la pared, lo que se denomina presión de turgencia, como se muestra en la Fig. 14.4.
(d) Imbibición:
La imbibición es un tipo especial de difusión cuando el agua es absorbida por sólidos o coloides, lo que hace que aumenten enormemente su volumen. Absorción de agua por semillas y madera seca son ejemplos de Imbibition. La imbibición también es difusión ya que el movimiento del agua se realiza a lo largo de un gradiente de concentración; Las semillas y otros materiales similares casi no tienen agua, por lo que absorben agua fácilmente. El gradiente de potencial de agua entre el absorbente y el líquido embebido es esencial para la imbibición.
Las imbibiciones son el proceso de absorción de fluidos por un cuerpo sólido sin ningún cambio químico resultante en ninguno de los dos.
(e) Transporte de larga distancia de agua:
El agua y los minerales, y los alimentos generalmente se mueven mediante un sistema de flujo masivo o masivo. El flujo de masa es el movimiento de sustancias a granel o en masa de un punto a otro como resultado de las diferencias de presión entre los dos puntos.
Una característica del flujo masivo es que las sustancias, ya sea en solución o en suspensión, se arrastran al mismo ritmo que en un río que fluye. El movimiento masivo de sustancias a través de los tejidos conductores o vasculares de las plantas se llama translocación.
Varios métodos son los siguientes:
(i) Método para absorber agua de la planta:
La responsabilidad de la absorción de agua y minerales es más específicamente la función de los pelos radicales que están presentes en millones en las puntas de las raíces. Los pelos radiculares son extensiones delgadas de paredes delgadas de las células epidérmicas de la raíz que aumentan considerablemente el área de superficie para la absorción. El agua es absorbida junto con los solutos minerales, por los pelos de la raíz, puramente por difusión.
Una vez dentro del xilema, el agua vuelve a ser libre de moverse entre las células y a través de ellas. En las raíces jóvenes, el agua entra directamente en los vasos del xilema y / o traqueidas. Estos son conductos no vivos y también lo son partes del apoplasto. La trayectoria de los iones de agua y minerales en el sistema vascular de la raíz se muestra en la figura 14.5.
(ii) Movimiento de agua por una planta:
Esta presión positiva se llama presión de la raíz, y puede ser responsable de empujar el agua a alturas pequeñas en el tallo. Los efectos de la presión de la raíz también se pueden observar en la noche y temprano en la mañana cuando la evaporación es baja y el exceso de agua se acumula en forma de gotitas alrededor de aberturas especiales de vetas cerca de la punta de las hojas de hierba y hojas de muchas partes herbáceas. Dicha pérdida de agua en su fase líquida se conoce como gutación.
(iii) Transpiración:
La transpiración es la pérdida de agua por evaporación de las plantas. Además de la pérdida de vapor de agua en la transpiración, el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono en la hoja también se produce a través de poros llamados estomas. Generalmente, los estomas están abiertos durante el día y cierran durante la noche. La pared interna de cada célula protectora, hacia la abertura del poro o del estoma, es gruesa y elástica. La transpiración se ve afectada por varios factores externos: temperatura, luz, humedad, velocidad del viento.
Los factores de las plantas que afectan la transpiración incluyen el número y la distribución de los estomas, la cantidad de estomas abiertos, el porcentaje de agua de la planta, la estructura del dosel, etc. A medida que el agua se evapora a través de los estomas, dado que la película delgada de agua sobre las células es continua al tirar del agua, molécula por molécula, hacia la hoja desde el xilema. Además, debido a la menor concentración de vapor de agua en la atmósfera en comparación con la cavidad subestatal y los espacios intercelulares, el agua se difunde en el aire circundante, ver Fig. 14.6.
La pérdida de agua por evaporación en las plantas terrestres, especialmente a través de los estomas (acompañada por la correspondiente absorción de agua de las raíces), un proceso en el cual el vapor de agua se escapa a través de la estoma y las lenticelas a su ambiente externo (atmósfera).
