PRACTICA No.1. IMBIBICION

HANNY VANESSA GONZALEZ MENESES COD. 2008276809VICTORIA EUGENIA MENDEZ VELASQUEZ COD. 2008173413

DIEGO MAURICIO RUBIANO TOVAR COD. 2008275932JENIFER ALEXANDRA MAYORGA SANCHEZ COD. 2008277218

Presentado en la asignatura de Fisiología Vegetal al profesor:CARLOS EMILO REINA GALEANO

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANAFACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA AGRICOLANEIVA2011

INTRODUCCION

Sin agua no se puede concebir ningún tipo de vida, ni animal ni vegetal.

En las plantas esta cumple múltiples funciones. Para que estas logren un buen desarrollo, deben tener contacto directo indirecto con el agua, ya que todas las reacciones que ocurren a nivel celular ocurren en un medio acuoso, por ejemplo miremos el siguiente cuadro:

ORGANO CELULAR O PARTE DE LA PLATAPROMEDIO DE AGUA QUE REQUIERE

PARA UNA BUENA FUNCIONProtoplasmas 85 a 90 %Orgánulos celulares con un alto contenido de lípidos

50 %

Raíces 71 a 93 %Tallos 48 a 94%,Hojas 77 a 98 %Frutos 84 a 94 %Semillas 5 a 11 %

Como podemos observar, para que un tejido logre funcionar normalmente, se requiere un medio saturado de agua, manteniendo las células prominentes, esto se debe a que cualquier sustancia que penetra en las células vegetales deben estar bien disueltas, ya que se realizan intercambio entre células, órganos y tejidos.

En conclusión, el agua es un componente citoplasmático vivo, el cual participa en el metabolismo y en todos los procesos bioquímicos. Por tal cuando se inicia a deshidratar una planta, se relaciona con pérdida de prominentes, marchitamiento, disminución de alargamiento celular, cierra de estomas, reducción de fotosíntesis, respiración e interferencia de procesos metabólicos, que en casos extremos de deshidratación ocasiona la muerte de la plata ya que hay desorganización en sus protoplasmas. En este laboratorio observaremos como la mayoría de sustancias orgánicas con celulosa, tienden a desarrollar cargas cuando están mojadas, de este modo atraen moléculas de agua. La adhesión de las moléculas de agua es responsable de la imbibición o hidratación. La imbibición es el movimiento de las moléculas de agua en sustancias como la madera o la gelatina, las que aumentan de volumen por la hidratación. Las semillas hidratadas pueden aumentar varias veces su volumen, gracias a la imbibición.

1. FUNDAMENTOS TEORICOS.

Se llama germinación al acto por el cual la semilla en estado de vida latente entra de pronto en actividad y origina una nueva planta. Dado que el embrión contenido en la semilla presenta diferentes características dependiendo de si pertenece a las monocotiledóneas o a las dicotiledóneas, deberemos estudiar la germinación de cada una por separado.

Para que el proceso de germinación, es decir, la recuperación de la actividad biológica por parte de la semilla, tenga lugar, es necesario que se den una serie de condiciones ambientales favorables como son: un sustrato húmedo, suficiente disponibilidad de oxígeno que permita la respiración aerobia y, una temperatura adecuada para los distintos procesos metabólicos y para el desarrollo de la plántula.

La absorción de agua por la semilla desencadena una secuencia de cambios metabólicos, que incluyen la respiración, la síntesis proteica y la movilización de reservas. A su vez la división y el alargamiento celular en el embrión provocan la rotura de las cubiertas seminales, que generalmente se produce por la emergencia de la radícula. En el proceso de germinación podemos distinguir tres fases:

1. Fase de hidratación: La absorción de agua es el primer paso de la germinación, sin el cual el proceso no puede darse. Durante esta fase se produce una intensa absorción de agua por parte de los distintos tejidos que forman la semilla. Dicho incremento va acompañado de un aumento proporcional en la actividad respiratoria.

2. Fase de germinación: Representa el verdadero proceso de la germinación. En ella se producen las transformaciones metabólicas, necesarias para el correcto desarrollo de la plántula. En esta fase la absorción de agua se reduce considerablemente, llegando incluso a detenerse.

3. Fase de crecimiento: Es la última fase de la germinación y se asocia con la emergencia de la radícula (cambio morfológico visible). Esta fase se caracteriza

porque la absorción de agua vuelve a aumentar, así como la actividad respiratoria.

Desde el punto de vista puramente fisiológico la germinación comprende cuatro fases:

Imbibición de agua Elongación celular División celular Diferenciación de células y tejidos

La Imbibición como proceso fisiológico es el proceso que inicia la germinación. Este proceso empieza cuando la semilla comienza a tomar agua, ocasionando una hinchazón por parte de la semilla, esta manifestación física muestra claramente un incremento tanto en el peso como en el volumen de la semilla. La cantidad de agua absorbida y el ritmo de absorción dependen de factores como la temperatura, Inicialmente, la absorción de agua es un proceso físico independiente de la temperatura. Posteriormente y como resultado de la hidratación de los tejidos embrionarios la entrada de agua adquiere carácter de proceso fisicoquímico y por lo tanto está regulada por la temperatura. En términos generales la imbibición cesa cuando el incremento en el peso de la semilla llegar a límite entre un 40 y un 60% con respecto a su peso inicial. Este incremento puede permanecer hasta cuando aparezca la radícula; a partir de este momento la toma de agua se hace más aceleradamente, hasta alcanzar incremento superior al 90% del peso inicial. Complementando los incrementos mencionados también se manifiesta un incremento en la temperatura debido a la correspondiente emisión de energía. Cuando se trata del almacenamiento de semillas estos incrementos se constituyen en un riesgo de pérdida de viabilidad de la semilla y de convertirla en un medio adecuado para la proliferación de hongos y de toxinas que demeritan la calidad.

La elongación celular es un proceso importante para la vida de casi todas las células vegetales y para la planta en sí misma. Bajo condiciones normales, las células de las plantas en su estado joven se extienden muy rápidamente, siempre y cuando haya una concentración optima de auxinas; pero lo hará con lentitud si los niveles de auxina disminuyen muy drásticamente.

Ya Darwin en sus experimentos nos hablaba de una “influencia” que retardaba el crecimiento de sus coleoptilos. Según Weier y Barbour, en estudios realizados las auxinas aplicadas a un coleoptilo de avena con deficiencia de estas hormonas, provoca un aumento del induce de crecimiento en uno a dos minutos. Con concentraciones moderadas de auxinas, la respuesta se hacía evidente en unos 10 minutos.

La división celular es el proceso por el cual el material celular se divide entre dos nuevas células hijas. En los organismos unicelulares esto aumenta el número de individuos de la población. En las plantas y organismos multicelulares es el

procedimiento en virtud del cual crece el organismo, partiendo de una sola célula, y también son reemplazados y reparados los tejidos estropeados.

Las células en división pasan a través de una secuencia regular de crecimiento y división, conocida como ciclo celular. Para cultivar nuestras propias especies necesitamos germinar las semillas en las condiciones adecuadas. Dichas condiciones tienen que ver con los factores ecológicos que son apropiados para su germinación: luz, temperatura, humedad, sales minerales, etc. En alguno de los casos es necesario someter a la semilla a un tratamiento mecánico o químico para simular las condiciones que se dan en la naturaleza (por ejemplo aquellas semillas que para germinar deben pasar por el tubo digestivo de un animal).

2. OBJETIVOS

Observar y determinar la tasa de incremento volumétrico y de peso en semillas y otros materiales.

Evaluar la capacidad de hidratación del agua y la clarividencia de algunas sustancias, en semillas y en distintos materiales.

3. MATERIALES

Vasos de precipitados de 200 ml

Probetas de 50 ml

Balanza

Pipeta de 10 ml

Semillas de maíz (60)

Trozo de madera pequeño

Gasolina

Agar

Gelatina

Cloruro de sodio

Cloruro de potasio

Yoduro de potasio

4. PROCEDIMIENTO

Los pasos a desarrollar se encuentran asignados en:

- Guía de laboratorio practica Nº 1 – Imbibición. Prof. Carlos Emilio Reina Galeano. Colombia: Universidad Surcolombiana, 2011

Experiencia No.1 Magnitud de la imbibición en diferentes materiales.

1. Pesar 1 gr de Agar y 1gr de gelatina. pesar un pedazo de madera y de corcho.

2. Colocar cada uno en vasos precipitados con agua hasta 50 ml excepto el corcho que lo sumergimos en gasolina.

3. Dejar en reposo, filtrar, secar y volver a pesar.

4. Con los resultados calcular el porcentaje de incremento de volumen y peso.

Experiencia No.2 Imbibición de semillas en agua y en diferentes soluciones.1. Establezca el peso de cuatro grupos de 20 semillas de maíz.

2. Colocamos cada grupo en una probeta con 40 ml, cada uno con un tipo de solución diferente:

- Cloruro de sodio.- Cloruro de potasio.- Yoduro de potasio.- Agua pura.

3. Dejamos las semillas por tres tiempos diferentes, y en cada lapso de tiempo medimos el volumen y el peso.

5. RESULTADOS

a. Tabla de resultados. Experiencia 1:

Para esta experiencia se toma en cuenta un vaso de precipitado con 50 ml:

MaterialInicial

(gr)17 Horas

(gr)% Incremento

Corcho 2,94 3,7059 126 %Madera 3,1132 3,8959 125 %Agar 1 5,1249 512 %Gelatina 1 8,0495 805 %

b. Tabla de resultados. Experiencia 2Para esta experiencia se toma en cuenta una probeta de 40ml.

SOLUCION T= 0 HORAS T= 17 HORAS T= 34 HORAS

Volumen Peso Volumen Peso Volumen Peso  (mL) (gr) (mL) (gr) (mL) (gr)H2O 45 5,634 42 8,2302 42 8,612NaCl 45 5,634 43 7,962 43 8,011KCl 44 5,634 42 8,3188 42 8,612KI 45 5,634 42 7,8608 42 7,871

c. Tabla de resultados. Porcentaje de incremento en peso y volumen

Solución%

incremento volumen

% incremento

pesoH2O 93 % 153 %NaCl 96 % 142 %KCl 95 % 153 %KI 93 % 140 %

IMÁGENES 1ra EXPERIENCIA

d. Tabla de resultados. Liberación de energía en el proceso de imbibición EN AL ALMIDON

6. GRAFICOS

2.1 Diferenciación en peso de diferentes materiales

i. Porcentaje de incremento de diferentes materiales

2.2 EXPERIENCIA 2. 2.2.1 Variación de volumen

2.2.2. Variación del peso:

7 .ANALISIS DE LOS RESULTADOS.

o EXPERIENCIA 1. Magnitud de la imbibición en diferentes materiales.

Como sabemos, la imbibición es el proceso mediante el cual se hidrata o se absorbe el agua , sin embargo en esta experiencia no hacemos referencia exactamente a la imbibición del agua , si no a la capacidad de otros materiales para empaparse de ciertas sustancias , así por ejemplo vimos la magnitud de la imbibición de la madera, del agar, de la gelatina y del caucho, logrando observar que la capacidad de imbibición de los primeros 3 materiales nombrados es exageradamente mayor a la que puede tener una semilla que debe ser tan solo de un 40 hasta 60% del aumento de su peso inicial.

o EXPERIENCIA 2. Imbibición de semillas en agua y en diferentes soluciones.

En esta experiencia se obtuvo un porcentaje mucho menor de imbibición comparado con la experiencia anterior.

Mediante la observación llegamos a la conclusión que las semillas necesitan en mayor cantidad la absorción (imbibición) de agua, luego de KI (yoduro de potasio), posteriormente de KCl (cloruro de potasio) y en menor proporción de NaCl (cloruro de sodio).

Teniendo en cuenta que estos datos se tomaron en grupo de semillas y no individualmente, el porcentaje tomado resultó alto.

o EXPERIENCIA 3. Liberación de energía en el proceso de Imbibición

En esta parte de la práctica comprobamos que en el proceso de imbibición, ocurre una liberación de energía que se demuestra en la disminución de la temperatura, que posterior y paulatinamente se vuelve constante regresando o aproximándose a su temperatura inicial.

8. CUESTIONARIO

a. Explique el acuerdo con la naturaleza las sustancias de la primera experiencia la diferencia de comportamiento frente al proceso de imbibición.

Se observa claramente que existe un cambio de la capacidad de absorción de algunos materiales respecto al agua y la gasolina en el caso del corcho. Debemos tener en cuenta que existen varios factores importantes como la humedad, temperatura e impermeabilización, el tamaño y composición del material, factores que determinan el paso de cualquier sustancia a través de paredes. En el caso del agar, la gelatina y la madera, nos permite observar como la entrada de agua a estos depende de la densidad, ya que a menor densidad mayor será el grado de la entrada de agua. Otro factor es la humedad interna del material, ya que si existe saturación de agua en un estado inicial de la experiencia, esto permitirá menos entrada de la misma.

b. En el caso de la segunda experiencia y de acuerdo a los resultados obtenidos explique con claridad en efecto que tiene cada uno de los iones de las soluciones en las cuales se sometieron las semillas.

Con lo que ocurrió en esta experiencia, podemos decir que las semillas tuvieron efectos diferentes en cada solución con respecto a la absorción, ya que como en un proceso de osmosis las sustancias trataron de igualarse en cuanto a su concentración la cual era distinta en cada una con respecto a la semilla.

De hecho a esto se le llamaría como el movimiento de las moléculas de un soluto no iónico, desde una solución externa hasta el interior de la célula vegetal. Para generalizar el efecto de estas sustancias se puede decir sus propiedades se encuentran íntimamente ligadas a su poder de penetración como su tolerancia con las capas grasas de la semilla. Siendo así que las sustancias que presentan mayor afinidad con el aceite son las que penetran más rápido, y se podría decir hipotéticamente que posiblemente las semillas poseen una membrana compuesta por lípidos. Como ocurrió más directamente en la experiencia se puede ver en las graficas de variación de volumen y de peso en donde en primera instancia las semillas han absorbido agua y ganado peso. Con esto se evidencia la primera fase de la germinación que es la hidratación. Pero como se dijo anteriormente hubo una variabilidad entre los medios, por su composición correspondiente, que cuando hay interacción iónica se conoce con el nombre de antagonismo iónico.

c. Compare los resultados del agar y la gelatina con los obtenidos con las semillas en agua y de la explicación de los mismos:

En el caso del agar y la gelatina vemos que los porcentajes de absorción de agua son mucho mayores en comparación con la capacidad de hidratación de las semillas, esto se debe a que la naturaleza de la gelatina y el agar actúa en forma semejante a una esponja mientras que en el fríjol la imbibición no sobrepasa los niveles adecuados para dañar la semilla lo cual además se debe a que el agua no es solo almacenada en el caso de las semillas sino que también da comienzo a una serie de procesos biológicos, físicos y químicos dentro de la semilla ya que rehidrata los tejidos y renueva procesos de respiración en los cuales el agua entra y sale, además se activan procesos termodinámicos que liberan calor y evaporan agua. Por todo lo anterior vemos que en las semillas no solo se manejan porcentajes menores por causa de la entrada y salida de energía sino porque la imbibición como proceso físico tiene estas características, con lo que concluimos que si la comparamos con los datos del agar y la gelatina los datos son claramente diferentes por los motivos anteriores.

d. Averigüe sobre los contenidos de humedad de las semillas de arroz, sorgo, maíz, y soya en el momento de la cosecha. Consulte sobre los porcentajes de agua aceptados en los molinos cuando recepcionan estos productos luego de cosecha.

1. Arroz 18% - 25% 2. Soya 17% - 19%

3. Maíz 18% - 20% 4. Sorgo 16% - 18%

Porcentaje de humedad aceptado por los molinos:

1. Arroz 16% - 20% 2. Soya 14% - 15%

3. Maíz 14.5% - 15% 4. Sorgo 14% - 15.5%

Cultivo de arroz: en el momento de la cosecha del arroz esta no debe realizarse por debajo de 23 % de humedad, para disminuir los procesos de deterioro en el campo y daños, por condiciones adversas de ambiente e incidencia de enfermedades, insectos, pájaros y roedores. El mes más recomendado para cosecha de las semillas de arroz es febrero, cuando se aprovecha toda la radiación solar, tiempo generalmente seco y la mayor duración del día.El cultivo del sorgo debe realizarce en el estado óptimo de madurez lo cual constituye uno de los factores que deben tenerse en cuenta para producir un silaje de alta calidad sus porcentajes de humedad deben ser de aproximadamente entre el 15 % y el 19%

Cultivo de maíz: el maíz está maduro cuando la humedad del grano está en aproximadamente 37%. De allí en adelante, el grano ya no gana peso y solamente pierde humedad; teóricamente, la cosecha podría comenzarse en ese momento, pero por razones prácticas generalmente se la inicia cuando el grano está entre 25 y 18% de humedad.En cuanto a las pérdidas por granos quebrados, alcanzan su punto mínimo cuando el grano tiene 20% de humedad. A menor porcentaje de humedad, el quebrado aumenta.La decisión de cuándo comenzarla debe estar basada en conceptos económicos y técnicos: el costo del secado y la probable pérdida de rendimiento por atraso en la cosecha.El concepto, equivocado, que asocia la pérdida de rendimiento con la mayor sequedad del grano está relacionado con el mayor quebrado de plantas y caída de espigas que se produce a medida que el maíz se seca, pero el porcentaje de humedad del grano, en sí mismo, no es causa de pérdidas. Cultivo de Soya: Se aconseja comenzar a cosechar con una humedad del 16,5%, para finalizar con el 13,5%; que es el porcentaje base de comercialización. Menor humedad ocasionará excesivas pérdidas por cabezal, daños al grano y pérdida por merma en el peso al momento de comercialización.

Si la soja se destina a semilla, la humedad óptima será del 13%. Si se cuenta con un buen sistema de aireación, el límite superior de humedad de cosecha puede llegar hasta el 15%, para almacenarla con no más del 13%.

e. Consulte sobre la serie de reacciones que se activan antes, durante y después del proceso de imbibición de las semillas. Establezca los límites que tienen la imbibición y la germinación.

Con el inicio de la Imbibición se presenta procesos físicos tales como la absorción de agua, con la cual vienen también incrementos en el peso y el volumen, posteriormente se inician los procesos termodinámicos en los cuales el ritmo de absorción se ve claramente afectado a diferencia del comienzo, luego con la hidratación de los tejidos embrionarios se inician los procesos fisicoquímicos que son regulados por la temperatura momento en el cual la semilla generalmente ha alcanzado un incremento del 40%-60%, con lo cual cesa la imbibición y se reactiva el embrión, y se da comienzo a la germinación y con ella los procesos bioquímicos como la síntesis de proteínas y la división celular que da lugar a nuevas células que con el tiempo se especializaran y darán lugar a una nueva planta.

En la germinación es necesaria la presencia de factores como la luz, la temperatura y la humedad adecuadas, además de sales minerales, con ayuda de las cuales se reactivan la respiración y el metabolismo celular en el cual no

solo se dan procesos químicos, sino que también físicos, biológicos, termodinámicos y bioquímicas.

La emergencia de la raíz, que inicia el crecimiento de la plántula, está desencadenada por la presión de turgencia. El crecimiento inicial requiere la utilización de las sustancias de reserva que previamente se habían almacenado en el endospermo o en los cotiledones. Para ello, tiene que haber un proceso de hidrólisis previa y movilización que genere moléculas de pequeño tamaño que puedan ser utilizadas por la plántula en desarrollo. La hidrólisis de proteínas está catalizada por diversos tipos de endopeptidasas y exopeptidasas, que liberan pequeños péptidos y aminoácidos. La movilización de lípidos implica a tres tipos de orgánulos: los cuerpos lipídicos, los glioxisomas y las mitocondrias; las enzimas clave en la metabolización de los lípidos, que pueden ser transformados en hexosas, son la isocitrato liasa y la malato sintetasa, que aumentan notablemente durante la germinación. El almidón, principal carbohidrato de reserva, puede hidrolizarse mediante la acción de –amilasasα y –amilasas o por la almidón fosforilasa, liberándose monosacáridos,β disacáridos y oligosacáridos. La movilización de las reservas de fosfato se produce por acción de la fitasa. El embrión puede ejercer un control de las distintas actividades enzimáticas mediante la síntesis y liberación de fitohormonas. El ejemplo más típico de control hormonal es el de la hidrólisis de almidón por activación de las –amilasas mediada por giberelinas enα semillas de cereales. Mientras que giberelinas y parece ser que también el etileno tienen un claro efecto estimulador de la germinación, el ácido abscísico, por el contrario, inhibe los procesos relacionados con la germinación.

f. El proceso de secado de las semillas implica el uso de temperaturas y límites de porcentajes de humedad para cada una de las semillas de los cultivos escogidos. En un cuadro consigne los valores más utilizados. Explique los efectos del uso de valores en temperaturas por encima de los recomendados.

Trigo duro Trigo blando maíz sorgo

Contenido

máximo en

humedad

14,5 % 14,5 % 13,5 % 13,5 %

Granos partidos 6 % 5 % 5 % 5 %

Granos

germinados

4 % 4 % 6 % 6 %

El grano trillado puede ser almacenado en silos o graneros por hasta un año a 2530C y al 70 por ciento de humedad relativa si el contenido de agua no es más de 13.0-13.5 por ciento para el maíz y el sorgo, y 16 por ciento por el mijo. El maíz y el sorgo en sacos pueden ser almacenados en 15 por ciento de contenido de agua, puesto que la ventilación es mucho mejor en sacos.

Respecto al trigo: a ventilación de los granos de trigo se puede realizar transportando éstos de un silo a otro, aunque el procedimiento más empleado en zonas de clima templado se realiza insuflando aire a través del grano por medio de un sistema complejo de conductos.En países tropicales se deben emplear equipos de refrigeración caros, debido al exceso de humedad del aire, sobre todo en zonas cercanas al mar. Si el periodo de almacenamiento se prolonga conviene reducir el contenido de humedad del grano de trigo al 11%.

Las temperaturas excesivamente altas pueden causar rajaduras, quebramiento, y decoloración de los granos y también pueden bajar la calidad de la germinación y la proteína. Los cacahuetes pueden volverse amargos si se secan a temperaturas más de 3235C, y el exceso de secamiento causa que se abran y que la piel se resbale durante el descascar amiento. Los frijoles también son mejores secados a temperaturas bajas.

Para determinar el contenido de agua en la semilla se utiliza:

El límite de temperaturas seguras depende del cultivo y su uso:

El Cultivo y Su Uso La Máxima Temperatura Segura para el Secamiento

Alimento de ganado 75C

Granos cereales para el consumo humano, excepto el arroz

60C

La molienda para harina 60C

Granos para la elaboración de cerveza 45C

Para semillas de siembra 45C

Arroz comestible 45C

frijoles comestibles 35C

Cacahuetes 35C

9. CONCLUSIONES

Con el correcto desarrollo de la experiencia se identifico el proceso de imbibición para diferentes materiales y para las semillas del frijol, lo cual es ayuda a entender como debe ser el manejo de una semilla ante una cantidad de humedad relativa durante un tiempo determinado.

La semilla de frijol es muy delicada en términos de sometérseme a mucha agua, ya que en menos de 4 horas alcanza el 60% de su peso inicial.

El agua es la solución que mas rápido absorben las semillas, ya que las otras soluciones son muy salinizadas, como el cloruro de sodio que es uno de los responsables de la salinidad del océano.

A las 36 horas, finalizada la experiencia el maiz tenían un olor fétido y tenían textura blanda y rugosa, algunas se habían reventado.

10.BIBLIOGRAFIA

Biblioteca de Consulta Microsoft® Encarta® 2009 © Microsoft Corporation.

ROJAS GARCIDUEÑAS, Manuel. Fisiología Vegetal aplicada. Editorial Mc Graw Hill. México. 1972. Pág. 179, 185-187.

CASTILLO NIÑO ALVARO. Almacenamiento de granos. Editorial Presencia. Bogotá. 1984. Pág.25-151, 293-353.

PORTILLO FEDERICO. Principios de Fisiología Vegetal. Editorial Freeman and Company Ltd. 1973. Pág. 79, 81-82