01 Relações hídricas_aula

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Fisiologia vegetal
Permeabilidade e 
relações hídricas nas 
células
Prof. Dr. Danilo Miralha Franco
Funções da água na planta
Constituição celular
- 95% constituição (alface);
- 90% em cenoura e morango;
- 10% em cevada.
 Fotossíntese 
- Reagente químico celular; 
- Hidrólise.
Transporte
-Solutos;
-Compostos e substâncias sintetizadas.
Movimento
- Abertura e fechamento estomático;
Turgescência
- Regulador Térmico.
Sistema agrícola
Sistema natural
Características da água
Características da água
< energia: líquido >energia: gás
Dipolo: polos 
positivos (H) e 
polos negativos 
(O).
Pontes de 
hidrogênio
Características da água
Propriedades da água
•Poder de solvente:
solvatação
Pontes de hidrogênio entre moléculas de água e íons e entre água e 
solutos polares (nos grupamentos funcionais –OH e –NH2) reduzem 
efetivamente a interação eletrostática entre substâncias carregadas, 
portanto, aumentam sua solubilidade.
Propriedades térmicas
•Alto calor específico: requer muita energia para 
aumentar sua temperatura.
Estabiliza flutuações de temperatura - ao receber 
energia da radiação solar, as moléculas vibram e as 
pontes de hidrogênio absorvem parte do calor 
aplicado.
•Alto calor de vaporização: energia necessária 
para separar moléculas da fase líquida e mover 
para gasosa.
Esse calor não altera a temperatura das moléculas 
que evaporaram, porém resfria a superfície da qual a 
água evaporou.
Propriedades coesivas
•Coesão: atração mútua entre moléculas;
•Adesão: atração a uma fase sólida (parede 
celular ou superfície de vidro);
•Elevada tensão superficial: energia para 
aumentar a superfície da interface gás-líquido.
Propriedades coesivas
•Elevada tensão superficial: energia para 
aumentar a superfície da interface gás-líquido.
Propriedades coesivas
Geram forças físicas que puxam a água pelo sistema vascular 
das plantas
Movimento na célula
Movimentos na célula
Difusão
Definição: movimento orientado de uma substância qualquer em
função da energia cinética de suas partículas, de um local de maior
concentração para outro de menor concentração quando a
temperatura é constante.
A taxa de difusão depende da área e distância
Área = ↑ área ↑ taxa de difusão. Ex: Bolas dentro de uma sala de aula.
Distância = Quanto ↓ a distância ↑ a taxa de difusão
Se borrifarmos algumas gotas de perfume no canto de uma sala, o
odor eventualmente impregnará toda a sala, mesmo que o ar
esteja parado.
Se colocarmos algumas gotas de corante na extremidade de um
tanque cheio de água, as moléculas de corante distribuir-se-ão de
modo lento e regular em todo o tanque.
EXEMPLOS DE DIFUSÃO
Difusão 
Pedaço
de açúcar
Moléculas 
de açúcar
Gota de 
corante
Tempo
Molécula 
de corante
Molécula 
de água
OSMOSE
– Difusão da água ou de qualquer solvente através de
uma MEMBRANA DIFERENCIALMENTE PERMEÁVEL. O
movimento de água será sempre de uma região de
maior energia livre para uma de menor energia livre
(potencial da água).
PROCESSOS DE TRANSPORTE DE ÁGUA
OSMOSE
MEMBRANA SEMIPERMEÁVEL: membrana permeável à água,
mas diferencialmente permeável aos solutos.
A membrana plasmática dos vegetais é uma membrana de
natureza semipermeável ou com permeabilidade
seletiva.
PROCESSOS DE TRANSPORTE DE ÁGUA
Transporte na membrana
Aquaporinas
Membra
na 
plasmátic
a
• Água – constante movimentação (exceto sólida)
• Movimento – diferenças de energia potencial (água –
potencial hídrico)
• Potencial hídrico maior  Potencial hídrico menor
• Potencial hídrico – afetado pelo soluto
Qual a diferença de difusão e osmose na célula 
vegetal?
Difusão: Movimento orientado de uma substância
qualquer em função da energia cinética de suas
partículas, de um local de maior concentração para
outro de menor concentração até que alcançar o
equilíbrio.
Osmose: Difusão da água ou de qualquer solvente através
de uma MEMBRANA DIFERENCIALMENTE PERMEÁVEL
(SELETIVA). O movimento de água será sempre de uma
região de maior energia livre para uma de menor energia
livre (potencial da água).
Movimento da água
Difusão/ Osmose – Lento (nível celular, célula – célula);
Fluxo de massa – movimento rápido (em função do
gradiente de potencial hídrico).
Potencial Químico
Potencial Químico= energia livre/mol substância 
↑ Ψ químico = ↑є livre
↑ Ψ químico → ↑ reações químicas, difusão, osmose, 
embebição, etc.
Potencial hídrico
A água no sistema solo-planta-atmosfera busca
constantemente o equilíbrio termodinâmico obedecendo à
tendência universal de se mover de locais onde apresenta
maior energia para aqueles onde o nível energético é
mais baixo.
POTENCIAL QUÍMICO DA ÁGUA
(Potencial hídrico ou potencial da água)
É a energia com a qual a água se deslocará (movimento)
ou participará de reações.
• O valor do potencial hídrico da água no estado padrão
recebeu por convenção o valor ZERO
 = 0 (estado padrão da água).
• O estado padrão da água é, por convenção, ÁGUA PURA
E LIVRE CONTIDA EM RESERVATÓRIO, À PRESSÃO E
TEMPERATURA AMBIENTE.
• Na maioria dos sistemas biológicos, o fluxo de
água é controlado pelo potencial hídrico (ψw),
com a água se movendo de regiões de maior
para regiões de menor potencial hídrico.
• Uma exceção importante é o fluxo da seiva
floemática que é controlado pela pressão.
Potencial Osmótico – concentração de solutos
Potencial Pressão – turgor célula/ transpiração
Potencial Matricial
Potencial Gravitacional
Potencial Térmico
Potencial Hídrico: seus componentes
O Potencial água (Ψw) = 5 componentes
Ψw = Ψosmótico + Ψpressão + Ψmatricial + Ψgravitacional + Ψ térmico
Ψ osmótico → refere-se a presença de um soluto 
dissolvido na H2O → ↓є livre H2O (-)
Significa que a presença de solutos diminui a 
energia livre da H2O e com isso diminui o potencial 
água total
As moléculas dipolares da água são atraídas e
retidas pelos solutos (cátions e ânions), induzindo
um decréscimo na atividade da água. Assim, o
potencial osmótico tem quase sempre valor
negativo. Ele é zero quando a água é pura.
Ψ pressão → refere-se a pressão hidrostática no solo ou 
turgescência na célula
↑pressão padrão ↑ є livre H2O (+), tensões ou sucções (-)
Ex. quando duas buretas com água, uma escorrendo 
naturalmente e outra sofrendo um pressão (assopro) 
aumenta a energia livre e consequentemente aumenta o Ψ
H2O.
Sucção. Um canudinho numa latinha de coca-cola, tem uma 
pressão negativa (-) 
O ψp pode ser positivo, como ocorre nas células túrgidas,
podendo alcançar também valores negativos, o que ocorre
nos vasos do xilema de plantas transpirando, ou pode ser
igual a zero, como nas células em estado de plasmólise
incipiente.
Ψ matricial → refere-se a capacidade matriz de adsorver
H2O (concentrar superficialmente) (-)
Ex: Sacarose na água e do fubá
Sacarose: ocorre a diluição diminuindo a energia livre
Fubá: ocorre a suspensão do mesmo, não dilui, mas 
interage. É uma matriz e diminui a energia livre → Colóides 
da argila
É influenciado: partículas dos solo, macromoléculas 
coloidais, etc.
O ψm é importante na caracterização do processo de
embebição de sementes e nas relações hídricas de solos. A
tensão negativa formada nas paredes celulares e
transmitida aos vasos do xilema é também referida como
potencial mátrico.
Ψ gravitacional → refere-se a є potencial da H2O em 
relação a posição referencial padrão (±)
Acima do referencial gravitacional é (+)
Abaixo do referencial gravitacional (-)
Normalmente, a superfície do solo é tomada como 
referência, h = 0 e, portanto, Yg = 0. O potencial 
gravitacional (Yg) é positivo acima e negativo abaixo da 
superfície do solo ( ponto de referência).
Ψ térmico → a variação de TºC pode ser ↑ ou ↓ em relação 
a posição referencial padrão (±).
Observação: Normalmente no solo, planta e atmosfera para 
se fazer o cálculo do potencial água não se atribui o valor
Potencial da água é uma expressão quantitativa da 
energialivre associada à água
Para realizar trabalho
(termodinâmica)
É importante destacar que o potencial hídrico representa a 
força total que determina a direção do movimento da 
água. 
Isto quer dizer que a direção do movimento de água é 
determinada somente pela diferença de ψw entre dois 
pontos (células adjacentes, por exemplo), e não pela 
diferença de um dos seus componentes isolado.
Planta
Células:
Ψos (-): células com íons (solutos)
Ψm: constante (com exceção de sementes e tecidos meristemáticos).
Ψp (±): A célula flácida começa a absorver H2O e desenvolve o potencial de
turgor e em sentido contrário ocorre o potencial parede, sobre o vacúolo,
aumentando o potencial água.
Xilema: tensão negativa durante a transpiração diminuí o potencial hídrico.
Na ausência da transpiração existirá a pressão radicular que aumenta o
potencial H2O.
ΨG (±): De célula para célula é desprezível; No xilema o potencial H2O
depende do referencial.
ΨT: desprezível = ao padrão
Y Água
Planta
• Em células de plantas bem irrigadas, o ψS pode ser alto (- 0,5
MPa), embora valores menores de – 0,8 a –1,2 sejam mais típicos.
Em plantas crescendo em condições de estresse hídrico, plantas
que acumulam compostos orgânicos solúveis (sacarose na cana de
açúcar, por exemplo) e em halófitas crescendo em ambientes
salinos, o valor de ψS é bem menor.
• No apoplasto (paredes celulares e espaços intercelulares) a
concentração de solutos é bem menor, assim, o ψS é bem maior,
sendo comum valores em torno de - 0,1.
• Os valores mais negativos do potencial hídrico nas paredes
celulares, espaços intercelulares e no xilema devem-se à pressão
negativa formada em consequência da transpiração e não devido
ao acúmulo de solutos.
Y Água
Planta
• Valores de ψP dentro da célula de plantas bem irrigadas varia de
0,1 a 1,0 MPa, dependendo do valor do ψS também dentro da
célula. Um potencial de turgescência positivo é importante por
duas principais razões:
 Crescimento celular
 Para manter a rigidez das células e a forma dos tecidos não
lignificados. Por exemplo, as folhas podem murchar se a pressão
de turgescência for igual a zero.
Y Água
Solo
Ψos: (-) em solos úmidos normais (-0,02 Mpa) solo salino ( valores baixo (-0,2 a
-0,3 ou menores), em solos secos determinado pelo Ψm.
Ψm: (-) sempre vai existir argila e matéria orgânica diminuindo a energia livre
Ψp (±): solo úmido a pressão num ponto qualquer é a mesma da atmosfera
solo saturado: uma pressão hidrostática nesse ponto aumenta a energia
livre da água aumentando o potencial H2O.
Y Água
Atmosfera
Ψp (-): Pressão atmosférica
Ar externo da folha (umidade relativa = 50%): -95,2 MPa.
Y Água
• Temperatura;
• Salinidade;
• Água disponível (déficit hídrico temporário e permanente).
Capacidade de campo: Quantidade máxima de água 
armazenada no solo. Após essa quantidade, toda a água 
excedente será perdida por percolação.
Ponto de Murcha permanente: Nível de água na qual a planta 
sofrerá desidratação irreversível.
Fatores que afetam a absorção da água (solo)
Efeitos do Déficit Hídrico
A falta de água na planta e solo
Na planta:
• Deficiência hídrico temporário;
• Deficiência hídrico permanente;
No solo:
• Murcha permanente;
Produtividade a partir da disponibilidade de água
Bomba de pressão (Scholander)
WP4
Qual dos componentes do potencial 
hídrico (ψw) exerce influência direta 
na sustentação mecânica na planta?
(A)- Potencial osmótico (ψos) 
(B)- Potencial gravitacional (ψg)
(C)- Potencial de temperatura (ψt)
(D)- Potencial de pressão ou turgor (ψp)
(E)- Potencial matricial (ψm)