Potencial osmótico da Água

Podemos definir o potencial químico da água como a energia livre de um mol de água capaz de realizar trabalho, isto é, a medida de energia livre produzida por unidade de volume. Esta é influenciada pelos potenciais: osmótico, pressão e de gravidade.

• Potencial osmótico:

Este potencial representa o efeito de determinada concentração de solutos dissolvidos numa dada quantidade de água.

Podemos deduzir que o aumento da concentração de solutos diminui o potencial osmótico da água, uma vez que: os solutos reduzem a energia livre da água através da sua diluição. Como este potencial se relaciona directamente com o potencial químico da água, podemos afirmar que o aumento de solutos diminui o potencial osmótico químico da água.

• Potencial de pressão:

O potencial de pressão, representa o efeito da pressão a qual o sistema está sujeito e o valor pode ser negativo ou positivo:

Pressão positiva faz aumentar o potencial de pressão;

Pressão negativa faz diminuir o potencial de pressão e é denominada por tensão.

O movimento da água ocorre sempre de locais com pressão positiva para locais com pressão negativa (do maior potencial para o menor), isto é, a pressão tende sempre a compensar a tensão. Esta é a “regra” que faz a água circular pelo interior dos tubos xilémicos desde a raiz da planta (pressão positiva, pela entrada de água) até às folhas das mesmas (onde ocorre a chamada, tensão superficial causada pela transpiração foliar).

• Potencial de gravidade:

Reflecte o efeito da gravidade a que uma determinada solução está sujeita. Este potencial só tem real influência em árvores de grande porte. Como tal, a nível celular é desprezado para as considerações do potencial químico da água.

No solo, o principal componente da entrada da água na raiz é o potencial de pressão (o potencial do soluto só tem real influência em solos salinos). Este, será decrescente ao longo da planta, de modo a que o movimento da água seja ascendente (lembrar que, a água movimentasse sempre do maior potencial de pressão para o menor). Apenas respeitando estas considerações termodinâmica é que a planta consegue transportar eficazmente água sem consumir energia e sem um sistema de propulsão próprio.

Transporte de Água

O transporte de água é um transporte passivo, isto é, respeitando as leis da termodinâmica leva a que seja levada sempre para regiões de menor energia livre (para não termos de adicionar energia externa ao sistema biológico). Isto é, podemos dizer que os fluxos de água ocorrem sempre de zonas com maior energia potencial, para zonas onde essa mesma energia potencial é menor (processo espontâneo);

Podemos dividir o transporte em três diferentes tipos: diusão, fluxo em massa e osmose.

• Difusão:

Ocorre um movimento aleatório (Browniano) das moléculas de água , respeitando sempre um gradiente de concentração: da maior concentração de soluto, para a menor concentração. Isto é, há a tentativa do sistema, de forma passiva (sem consumo de ATP) , a atingir o equilíbrio químico no que toca à concentração do soluto em questão.

Podemos definir então que, a taxa de difusão é proporcional à diferença de concentração para um determinado soluto. Como tal, este será um mecanismo extremamente importante a pequenas distâncias, mas algo lento a distâncias longas.

• Fluxo em massa:

Ocorre o movimento de água mediante um gradiente de pressão, não existindo assim, o fornecimento de energia ao sistema, para que este movimento ocorra. Este é o principal mecanismo do transporte de  pelos vasos xilémicos da planta e, pelo qual, água vai desde as raízes (absorvida no solo) até aos diferentes tecidos vegetais.

• Osmose:

Este mecanismo, implica o movimento de água através de uma membrana, recorrendo aos gradientes de concentração e de pressão.

Em tecidos vegetais, este processo ocorre essencialmente com o auxílio das aquapurinas (conjunto de proteínas intrínsecas que funciona como um canal selectivo de moléculas de água).

Água: "Recurso chave" das células vegetais

A água é o principal constituinte das células vegetais. Ela é responsável por muitas reacções que nela ocorrem uma vez que se comporta como meio de reacção e como um excelente solvente, proporcionando assim o ambiente necessário para a movimentação das várias moléculas no interior das células. Para além disto, a água tem um papel importantíssimo em vários processos fisiológicos e estruturais como o crescimento e no alargamento celular, nas trocas gasosas nas folhas, em vários processos de transporte e até na estabilidade mecânica de tecidos não lenhificados (turgência das células vegetais).

Como tal, é necessário que os organismos vegetais (que ao contrário dos animais, não tem um sistema cardiovascular) façam chegar água a todas as partes do seu organismo com o consumo mínimo de energia. O que à primeira vista parece ser um complexo problema de termodinâmica revelasse uma manobra inteligentíssima que explora as características físico-químicas da água.

A água, é constituída por um átomo de Oxigénio e dois de Hidrogénio, por ligações covalentes formando uma molécula com a forma de um tetraedro (ângulo de 104,5˚ devido aos electrões não-ligantes do oxigénio). O átomo de Oxigénio é muito mais electronegativo do que os dois átomos de hidrogénio o que dá uma das características mais importantes desta molécula: assimetria eléctrica, ou seja, dipolo eléctrico.  Esta característica é responsável por:

• Atracções electrostáticas entre diferentes moléculas de água;
• Formação de pontes de hidrogénio;
• Bom solvente de grupos iónicos e de solventes polares: redução das repulsões electrostáticas das cargas das mesmas, aumentando assim a sua solubilidade (neutralização das cargas iónicas e das moléculas polares);
• Propriedades térmicas essências à vida;