5) Trasporto di membrana

IN ALCUNE CONDIZONI POSITIVA

solito succede soprattutto d’estate. Si ha

che all’interno della radice, invece di

avere un potenziale idrico negativo, in

alcune condizioni possiamo avere un

potenziale idrico positivo che va da 0.1 a

0.5 MPa.

Le radici assorbono anche dei soluti, e

per questo abbiamo un potenziale

osmotico che va sottratto al potenziale

idrico, cioè assorbendo i soluti il

potenziale idrico si abbassa.

Abbiamo fatto ieri l’esempio della cellula

vegetale con il saccarosio, dove se

mettiamo più saccarosio la cellula cede

H₂O alla soluzione.

In questo caso, invece, abbassando il potenziale idrico (Ψp), le radici assorbono più acqua e

aumenta la pressione dello xilema, perché il potenziale idrico è dato da: Ψp = P – π.

Se fanno entrare altra acqua, aumenta la pressione nello xilema, quindi prendono più acqua dal

suolo, e le radici mostrano questa condizione di guttazione sopra le foglie, ossia le cosiddette

GOCCE DI RUGIADA.

Le gocce di rugiada non sono altro che il potenziale idrico della radice più positivo, perché ci sono

più soluti disciolti che hanno richiamato l’acqua che penetra all’ interno delle strutture vegetali ed

esce verso l’esterno, dando queste gocce di guttazione.

Questo si verifica sia nelle piante basse che nelle piante più alte.

Spesso vi chiedo all’esame: perché il potenziale idrico nella radice è positivo? Me lo dovete

spiegare così: perché in alcune condizioni possono essere assorbiti più soluti, quindi si abbassa il

potenziale idrico, e vengono assorbiti più soluti perché ci sono più soluti nel suolo, e che vengono

assorbiti di più dalla radice. Vi dovete ricordare del saccarosio che entra ed esce dalla cellula.

LE STRUTTURE VASCOLARI DELLE CELLULE VEGETALI. Abbiamo due organi che sono

deputati al trasposto dei

materiali, e sono:

, che è responsabile

1. XILEMA

del trasporto dell’acqua e dei

nutrienti, dalle radici fino alle

foglie. , che è responsabile

2. FLOEMA

del trasporto dei materiali

fotosintetizzati, dalle foglie fino

alle radici.

Quindi lo xilema ed il floema

sono delle strutture che si

incontrano all’interno della pianta, ma che hanno flussi opposti, uno va dal basso verso l’alto e

l’altro invece va dall’alto verso il basso.

XILEMA (come l’acqua dalle radici arriva fino alle foglie). Lo xilema sono strutture

specializzate per il trasporto

dell’acqua, con la massima

efficienza.

Possiamo avere delle differenze

tra le gimnosperme e

angiosperme, ed abbiamo le

che sono presenti in

TRACHEIDI

entrambe le piante, sia nella

angiosperme che nelle

gimnosperme, invece i VASI che

si trovano solo nelle

angiosperme, sono molto più

bassi e si sovrappongono tra di

loro, lungo la via dello xilema.

Quindi le tracheidi sono molto lunghe e le troviamo soprattutto nelle gimnosperme, mentre i vasi

sono molto più bassi e impacchettati uno sull’altro, fino a raggiungere le foglie.

Qual è la caratteristica dei vasi e delle tracheidi dello xilema?

La è che sono delle , cioè sono dei tubi cavi che non

CARATTERISTICA CELLULE MORTE CAVE

possiedono nè membrane nè organuli, ma la caratteristica importante dello xilema è che sono

impregnate di (in struttura secondaria), la quale da forza alla struttura, sia per reggere la

LIGNINA

pianta, ma soprattutto per trasportare l’acqua.

Per questo motivo, i tubi cavi devono essere rinforzati per trasportare l’acqua, e il rinforzo allo

xilema viene dato solo dalla lignina.

Lungo il percorso dello xilema dei , ci possono essere delle zone a bassa resistenza per il

VASI trasporto dell’acqua, che prendono il nome

di PUNTEGGIATURE.

Queste sono importanti perché spesso sono

una via di fuga, in alcune condizioni, per

l’acqua, perché se incontrano un ostacolo

lungo il flusso continuo dell’acqua, le

punteggiature aiutano a far fluire l’acqua

verso l’alto, rallentandolo il flusso, però

danno una via di fuga all’acqua.

Come si sposta l’acqua all’interno dello xilema? Il sappiamo che regola il

FLUSSO DI MASSA

trasporto a lunga distanza, e la forza motrice del

flusso di massa è la differenza di pressione.

Una pressione radicale che in alcune condizioni

può essere anche una pressione positiva, può

mai garantire il trasporto dell’acqua lungo lo

xilema per piante che possono raggiungere

massimo 10 metri?

Non ce la farebbe mai, anche se la traspirazione

fosse elevata, perché deve esserci un flusso continuo.

I fisiologi vegetali non riuscivano a spiegarsi come mai l’acqua riuscisse ad arrivare fino alle foglie

per poi disperdersi nell’atmosfera, e alla fine arrivarono ad una che spiega il trasporto

TEORIA

dell’acqua a lunga distanza, all’interno dello xilema, ed è la TEORIA DELLA COESIONE-TENSIONE.

Vi ho parlato ieri delle caratteristiche dell’acqua, e vi ho detto della coesione e della tensione.

Quindi grazie alle caratteristiche dell’acqua, questa teoria sfrutta queste caratteristiche e spiega il

trasporto dell’acqua all’ interno dello xilema.

In seguito all’ dell’acqua, si sviluppa sulla superficie delle pareti cellulari una

EVAPORAZIONE , una tensione, che

PRESSIONE NEGATIVA

permette al succo xilematico di raggiungere

la foglia.

Quindi la forza motrice del trasporto

dell’acqua a lunga distanza, è data dalla

, che fa in modo che ci sia

TRASPIRAZIONE

una pressione negativa all’interno dello

xilema, che porta questo flusso d’acqua

verso le foglie.

Un esempio può essere quando beviamo

con la cannuccia, c’è un flusso di soluto

verso la bocca perchè facciamo in modo

che ci sia una pressione negativa all’interno

della cannuccia, e questo è quello che fa la

traspirazione.

La traspirazione fa uscire l’acqua, la tira da sopra, ed è grazie alle caratteristiche dell’acqua che si

crea questo flusso continuo, che porta l’acqua fino alle foglie.

Quindi l’evaporazione e la traspirazione sono importantissimi per il trasporto dell’acqua all’interno

delle piante, soprattutto a lunga distanza.

Ricapitolando.

Grazie alla avviene il trasporto dell’acqua, in quanto la traspirazione, o se volete

TRASPIRAZIONE

evaporazione, sviluppa sulla superficie delle pareti cellulari, una pressione negativa all’interno

dello xilema, che permette all’acqua di risalire.

La all’interno delle foglie è data dalla tensione superficiale su raggio dei menischi

PRESSIONE

perchè anche all’interno della foglia si creano questi menischi ricurvi, in quanto l’evaporazione non

è altro che l’allontanamento dell’acqua, dalla foglia all’atmosfera.

Man mano che l’atmosfera risucchia l’acqua dalla foglia, grazie alla traspirazione, si formano dei

menischi sempre più ricurvi.

Anche in questo caso, la pressione dell’acqua all’interno della foglia, è data da:

P = -2τ / r

τ (teta) è la tensione superficiale, ossia la forza che si sviluppa tra il liquido e la sua fase gassosa.

r è il raggio dei menischi ricurvi, che si formano all’interno della foglia.

Le forze di e di delle molecole d’acqua, consentono la trasmissione della

COESIONE ADESIONE tensione che si sviluppa in seguito alla

, e si formano colonne

TRASPIRAZIONE

d’acqua intatte, che determinano la risalita

dell’acqua all’interno dello xilema.

L’acqua nello xilema si trova sotto tensione,

perché il suo potenziale idrico è

estremamente negativo.

Quindi abbiamo una pressione negativa

all’interno dello xilema, che è data dalla

tensione superficiale, quindi dalla

traspirazione.

Nell’ esempio abbiamo dell’acqua in una bacinella, ed un tubo con un ampolla bucata.

Se facciamo in modo che l’acqua esca dall’ampolla, attraverso i buchi, garantisce il risucchio

dell’acqua, perchè fa in modo che ci siano delle pressioni negative all’interno del tubo (xilema).

La è necessaria per evitare il collasso dello xilema, a causa di queste pressioni

PARETE SECONDARIA

negative che si sviluppano all’interno dello xilema stesso.

Quindi se non ci fossero queste strutture secondarie, collasserebbero perchè il flusso dell’acqua è

talmente forte all’interno dello xilema, che non ce la fanno e collassano.

Questo collasso non succede mai nella pianta, proprio grazia alla presenza della lignina.

L’acqua sotto tensione nello xilema, è in uno stato METASTABILE.

Quando la pressione dell’acqua liquida

è uguale alla pressione di vapore

saturo, si ha il processo di ebollizione.

P H O LIQUIDA = P VAPORE SATURO

2 EBOLLIZIONE

Nello xilema quest’ effetto non succede

mai, perché ci sono delle INTERAZIONI

, che è la caratteristica

DI ADESIONE

dell’acqua, sulle pareti del solido, e c’è

l’ , che

EFFETTO FILTRANTE DELLE RADICI

riduce la presenza di bolle, come punti

di nucleazione, e quindi limita questa caratteristica.

Però grazie a quest’effetto filtrante ed alla traspirazione, soprattutto se questa è molto forte, si

possono verificare fenomeni di , ossia bolle all’interno del flusso d’acqua.

CAVITAZIONE

Che cos’è la cavitazione? La è un fenomeno che consiste

CAVITAZIONE

nella formazione di zone di vapore all'interno

di un liquido.

Ciò avviene a causa di un abbassamento di

pressione, ad un valore inferiore della tensione

di vapore del liquido stesso, che subisce così un

cambiamento di fase a gas, formando cavità

contenenti vapore. Nella cavitazione, la

pressione del liquido scende improvvisamente,

mentre la temperatura e la pressione di vapore

restano costanti. Per questo motivo la "bolla"

da cavitazione resiste solo finché non esce dalla zona di bassa pressione idrostatica, ed appena

ritorna in una zona del fluido in quiete, la pressione di vapore non è sufficiente a contrastare la

pressione idrostatica e la bolla da cavitazione implode immediatamente.

Di solito i che sono disciolti nell’acqua, come anche l’ossigeno, sono sotto tensione, e tendono

GAS

a passare nella loro fase di vapore formando delle , che si espandono sempre di più.

BOLLE

Nell’immagine possiamo vedere lo xilema, ed ogni tanto sono presenti delle punteggiature,