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FISIOLOGIA DEL TRASPORTO DELL’ACQUA, DEI NUTRIENTI E DEI FOTOSINTATI A - Fisiologia del bilancio idrico Processi fisiologici e disponibilità di acqua 1) La respirazione di un seme diminuisce durante la sua maturazione (disidratazione) 2) La crescita di una pianta è strettamente associata all’accrescimento cellulare per distensione il cui motore è il turgore cellulare La carenza di H2O inibisce A) il turgore cellulare B) induce la chiusura degli stomi C) riduce l’attività fotosintetica D) arresta la crescita per distensione etc…… luce Fotosintesi : 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 Non è tanto la carenza di acqua che conta ma l’energia libera di questa (vedi dopo) a condizionare i processi metabolici NELLE PIANTE, L’ACQUA SI MUOVE SEMPRE PER TRASPORTO PASSIVO OSSIA SECONDO UN GRADIENTE DI ENERGIA LIBERA Ove: Q/t = flusso di materia F è la forza traente, R è la resistenza interposta, K(=1/R) è la conduttanza. Alcuni Esempi: La forza traente per lo spostamento di ioni o molecole è la differenza di potenziale elettrochimico di questi, fra due punti del sistema. Il potenziale dell’acqua è un parametro derivato da quello di potenziale elettrochimico. Il potenziale dell’acqua si definisce pertanto come l’energia necessaria per trasportare acqua ISOTERMICAMENTE E REVERSIBILMENTE da un punto del sistema ad un altro di riferimento LE UNITA’ DI MISURA IL POTENZIALE DELL’ACQUA Formulazione generale: Ψ= Σ (Ψp (Ψ + Ψs + Ψm + Ψg) Ψp = Potenziale di pressione (nelle cellule vive si chiama Pressione di turgore ed è di regola positiva, Pt) Ψs = Potenziale dell’acqua dovuto alla presenza di soluti o Potenziale osmotico, π Ψm = Potenziale di matrice, τ Ψg = Potenziale di gravità, g NOTA: Ψp può essere positivo o negativo nel segno Ψs e Ψm sono negativi per definizione Ψg può essere positivo o negativo Per cellule o tessuti, Ψ = Pt – π – τ (± g) COME SI GENERA LA PRESSIONE DI TURGORE CHE SUCCEDE QUANDO LA CELLULA PERDE ACQUA? NOTA: La Plasmolisi non è, di regola, letale e in natura è anche abbastanza rara. IL POTENZIALE DELL’ACQUA DOVUTO ALLA PRESENZA DI SOLUTI OVVERO IL POTENZIALE OSMOTICO (π) Deriva dall’interferenza delle molecole di acqua con ioni o molecole polari Na+ Cl- Le molecole di acqua più vicine allo ione, hanno energia libera assai bassa. Questa cresce nelle molecole di acqua più lontane. La presenza di soluti diminuisce il valore medio di ψ IL POTENZIALE DELL’ACQUA DOVUTO ALLA INTERFERENZA DELLE MOLECOLE DI ACQUA CON MACROMOLECOLE IDROFILE OVVERO IL POTENZIALE DI MATRICE (τ) Il potenziale di matrice Il potenziale di matrice è particolarmente significativo nei suoli argillosi e nei semi maturi. Qui, può raggiungere parecchie decine di MPa Entro quali limiti possono variare i componenti del potenziale dell’acqua in una cellula viva Ψp min 0 ………max +x Ψs e Ψm min -x ………..max 0 Ψg positivo o negativo Il peso relativo dei diversi componenti di Ψ è vario ΨH2O = ΨPt – Ψπ ΨH2O = Pt – π DUE POSSIBILI DUBBI 1 – PRESSIONE OSMOTICA E POTENZIALE OSMOTICO SONO CONCETTI DIVERSI? 2 – PERCHE’ SOLO IL BIOLOGO VEGETALE TRATTA IL TRASPORTO DI ACQUA IN TERMINI DI VARIAZIONI DI Ψ E DEI SUOI COMPONENTI? Ψcellula = Pt – π. Ma se la parete manca, Ψcellula = f(π) In una cellula priva di parete, Pt = 0 e quindi Ψ= =π Ed è infatti così, nei protoplasti liberi DISTRIBUZIONE DEI Ψ IN UNA PIANTA
