5) Trasporto di membrana

Lezione 5. TRASPORTO DELL’ACQUA

Oggi parliamo del all’interno della pianta, e quindi come si muove l’acqua

TRASPORTO DELL’ACQUA

partendo dal suolo, fino ad arrivare alle foglie, ma

soprattutto fino ad arrivare all’atmosfera, la quale svolge

un ruolo importantissimo nel trasporto dell’acqua nella

pianta.

Nella pianta l’ fluisce attraverso forze motrici (mezzi) diverse, che intervengono in tutto il

ACQUA percorso del trasporto dell’acqua

dalle all’ .

RADICI fino ATMOSFERA

L’acqua si muove nel suolo grazie a

un gradiente di pressione.

A livello radicale c’è un gradiente di

potenziale idrico.

All’interno dello xilema abbiamo un

gradiente di pressione a lunga

distanza.

A livello fogliare abbiamo un

gradiente di concentrazione del

vapor d’acqua, grazie alla

. A questo livello

TRASPIRAZIONE

gioca un ruolo importante

l’ , ed è grazie all’atmosfera che abbiamo un gradiente di concentrazione all’interno

ATMOSFERA

della foglia.

Ieri abbiamo detto che i si spostano da potenziali maggiori a quelli minori.

SOLVENTI Quindi grazie a questa caratteristica

dell’acqua, sappiamo che l’acqua si

sposta dalle radici fino alle foglie perché

man mano che l’acqua sale, si sposta

verso potenziali idrici sempre minori

(negativi).

Abbiamo nel suolo un potenziale -0.1

MPa, mentre nell’atmosfera il

potenziale è -68.5 MPa.

Quindi andiamo da un potenziale del

suolo di -0.1MPa, che è quasi positivo, a

-68.5 MPa, passando poi dalle radici

dove il potenziale diventa da -0.2 a -0.4

MPa, allo xilema che può raggiunge -1.5

MPa, fino ad arrivare alle foglie che

possono raggiungere -2.5 MPa.

Quindi l’acqua si sposta dal suolo fino all’atmosfera, grazie a dei potenziali idrici che diventano

sempre più negativi, quindi sempre più bassi.

Questo lo dovete memorizzare bene perchè all’esame posso domandarvi:

Com’è il potenziale dello xilema? E’ più negativo o più positivo rispetto a quello della radice?

E’ più negativo.

Il ha la capacità di trattenere e cedere l’acqua, e questo dipende dal tipo di suolo che varia

SUOLO in base alle dimensioni delle particelle

che lo compongono.

Possiamo avere la:

è costituita da grandi

1. SABBIA

particelle, da una piccola area di

superficie, ed hanno dei grandi canali tra

le particelle, e l’acqua è velocemente

assorbita poiché la sabbia ha un’

altissima ,

CONDUTTIVITA’ IDRAULICA

dovuta proprio alla presenza di questi

grandi canali tra le particelle.

Se pensate alla sabbia al mare, e

mettete l’acqua sulla sabbia, in un attimo si asciuga.

, invece, è costituita da piccole particelle, da una grande area di superficie, da piccoli

2. ARGILLA

canali tra le particelle, e questo dà all’argilla la caratteristica di trattenere più acqua. Per cui

l’acqua non viene subito assorbita dalle particelle di argilla, ma viene trattenuta, poichè l’argilla ha

una bassa .

CONDUTTIVITA’ IDRAULICA

L’ acqua quindi viene trattenuta ma può essere anche data alla pianta, perchè se la pianta si trova

con tantissima acqua all’interno di questi canali, riesce ad immagazzinare più acqua e quindi a

tirare più acqua all’interno delle radici.

Il suolo ha un , perchè abbiamo detto che all’interno del suolo c’è l’acqua.

POTENZIALE IDRICO

Il potenziale idrico del suolo dipende sia dal: ,

1. è

POTENZIALE OSMOTICO

generalmente basso, ed è circa

0.01 MPa, perché nei suoli ci sono

dei soluti. Poi soprattutto nei suoli

salini può raggiungere 0.2 MPa,

perchè ci sono tantissimi sali

disciolti all’intero. , è una

2. PRESSIONE IDROSTATICA

pressione molto negativa, infatti

può raggiungere -3 MPa, in quanto

l’acqua del suolo è sempre sotto



P 0).

TENSIONE (

Che cos’è la tensione superficiale?

Perchè è sotto tensione?

Per l’ interfaccia aria-acqua....(lezione 4).

Da dove deriva la pressione negativa dell’acqua nel suolo?

L’acqua possiede un’alta tensione superficiale, che tende a ridurre l’interfaccia aria-acqua.

Man mano che il contenuto idrico del suolo diminuisce, perchè l’acqua viene richiamata dalle

radici, succede che l’acqua recede negli interstizi fra le particelle del suolo, e la superficie aria-

acqua si restringe sempre di più, portando alla formazione di , in quanto tende

MENISCHI RICURVI

ad essere assorbita dalle radici, quindi si ritira sempre di più con questi menischi ricurvi, dove le

tensioni superficiali sono molto forti. Quindi l’acqua viene rimossa dal suolo.

Più acqua viene rimossa dal suolo, attraverso le radici, e più si formano menischi ricurvi sempre

più stretti, portando a tensioni sempre più forti, sempre più negative, nel liquido.

La PRESSIONE DELL’ACQUA NEL SUOLO è data dalla seguente formula:

P = -2 / r

P è la pressione dell’acqua nel suolo

  -8

(teta) è la tensione superficiale (7.28 10 MPa m).

r è il raggio di curvatura del menisco, più ricurvi sono i menischi maggiore è la tensione

superficiale, e più l’ H₂O è sotto pressione all’intero del suolo).

Il movimento dell’acqua nel suolo avviene per in risposta ad un gradiente di

FLUSSO DI MASSA

pressione.

A parità di gradiente pressorio, la velocità del flusso

idrico nel suolo dipende dalla conduttività idraulica.

Più acqua c’è, più facilmente entra nelle radici, e

quindi il gradiente di pressione è influenzato dalla

conduttività idraulica.

Le hanno un alta conduttività idraulica.

SABBIE

Le hanno una bassa conduttività idraulica.

ARGILLE

La è la quantità di acqua che un suolo può trattenere, ed oltre questa

CAPACITA’ DI CAMPO

capacità di campo (limite), i suoli si allagano perchè non riescono più a trattenere acqua all’interno

dei canali.

Il PUNTO PERMANENTE DI

è dato dal valore

APPASSIMENTO

del potenziale idrico del suolo

al quale le piante non possono

più ripristinare la pressione di

turgore, anche se c’è un’

assenza di traspirazione.

Al di dotto di questa soglia, le

cellule vegetali muoiono perché

non riescono più a ripristinare la pressione di turgore.

Abbiamo detto che la pressione di turgore, in una cellulare vegetale, è data dalla pressione

esercitata contro la parete cellulare.

Alcune piante possono tollerare valori di potenziale idrico molto bassi all’interno delle loro cellule.

Possiamo avere piante che tollerano potenziali idrici

da -1 MPa, ma possiamo avere anche piante che

tollerano potenziali idrici molto negativi da -3 MPa, e

ci sono alcune piante che a questo potenziale idrico

appassiscono, perché non ce la fanno.

Il (w) delle piante deve essere più negativo del (w) del

POTENZIALE IDRICO POTENZIALE IDRICO

suolo, perchè solo così l’acqua può essere

assorbita da parte delle radici, altrimenti il

suolo estrarrebbe acqua dalle piante. Spesso

questo avviene durante gli stress idrici,

quando c’è siccità il suolo se non ha acqua,

siccome abbassa il suo potenziale idrico, e

diventando molto più basso rispetto alla

pianta, il suolo estrae acqua dalla pianta.

Come fanno le piante che vivono nei suoli

aridi ad ottenere un potenziale idrico

negativo rispetto al suolo?

Stiamo parlando del deserto, dove c’è pochissima acqua. Se il potenziale idrico del suolo è più

basso rispetto a quello della pianta succede il contrario, e cioè è il suolo che estrae acqua dalla

pianta. Quindi le piante devono adottare un meccanismo per far in modo che il loro potenziale

idrico sia sempre più basso rispetto a quello del suolo.

Lo fanno abbassando il loro (s), accumulando gli ioni all’interno del

POTENZIALE OSMOTICO

vacuolo, e bilanciando l’osmolarità del citosol con soluti biocompatibili. Vengono prodotte

soprattutto la e .

PROLINA BEATINE

Se i suoli sono molto aridi, la prima cosa che si va a vedere in una pianta è se produce prolina, e di

solito c’è un picco altissimo di prolina quando i suoli sono molto aridi.

Quindi la prima sostanza che viene prodotta è la prolina.

Ci sono però piante che riescono a vivere con potenziali osmotici estremamente bassi (s), come

-2.5MPa, e queste piante sono le , che accumulano grandissime concentrazioni di

ALOFITE

zuccheri, come le barbabietole da zucchero e la canna da zucchero. Quindi queste piante hanno

dei potenziali osmotici estremamente bassi perchè loro devono accumulare soluti all’interno delle

cellule, soprattutto all’interno del vacuolo.

L’acqua deve essere e si ha una differenza di potenziale idrico tra il suolo e la radice,

ASSORBITA dove l’acqua entra all’interno delle radici per

differenza di potenziale idrico. Per cui il potenziale

idrico della radice è più negativo rispetto a quello

del suolo. Quindi abbiamo un potenziale idrico

negativo all’interno delle radici, e l’acqua si muove

dal suolo ed entra a contatto con le radici.

L’assorbimento è maggiore in corrispondenza degli

, che hanno il compito di far in modo

APICI RADICALI

che l’acqua entri all’interno delle radici.

La caratteristica delle , per aumentare la loro

RADICI

area di superficie, sono la formazione di PELI

.

RADICALI

I peli radicali, sono delle piccolissime estroflessioni radicali, che aumentano la superficie di

assorbimento e fanno in modo che l’acqua possa entrare con molta più facilità all’interno delle

radici. Anche i peli radicali hanno un potenziale idrico basso.

I peli radicali sono delle cellule delicate che si rompono facilmente quando il suolo viene rimosso.

Questo è il motivo per cui le particelle appena trapiantate necessitano di essere protette dalla

disidratazione, durante