Pratica_5_Osmose_e_Potencial_Hidrico

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PRÁTICA 5. DIFUSÃO, OSMOSE E ESTIMATIVA DO POTENCIAL HÍDRICO EM 
SEGMENTOS DE TUBÉRCULOS DE BATATA. 
 
1. INTRODUÇÃO 
Osmose e difusão 
A difusão pode ser definida como o movimento líquido de moléculas e 
íons de uma região com elevada energia livre para uma região com energia livre 
mais baixa. Vale lembrar que a energia livre corresponde à parcela da energia 
de um sistema disponível para a realização de trabalho. A difusão é 
conseqüência do movimento caótico ou energia cinética das moléculas e íons 
acima do zero absoluto (-273 oC). A energia cinética é diretamente 
proporcional à raiz quadrada da temperatura absoluta e inversamente 
proporcional à raiz quadrada da massa da molécula. Assim, a elevação da 
temperatura aumenta a energia cinética e partículas menores movem-se mais 
rápido à mesma temperatura (Nobel, 1991). A difusão é um processo físico 
espontâneo extremamente importante para os organismos vivos. Na prática, a 
difusão ocorre em reposta a um gradiente de concentração (quantidade ou 
número de partículas por unidade de volume). A fotossíntese depende da 
difusão do CO2 da atmosfera para o interior dos cloroplastos. A perda de água 
pelas plantas, no processo de transpiração, depende grandemente da difusão 
de vapor d’água. 
A osmose é um caso especial de difusão no qual a água se movimenta 
através de uma membrana semi-permeável, de uma região de maior potencial 
hídrico (maior concentração de água) para outra de menor potencial hídrico 
(menor concentração de água). O osmômetro é um dispositivo que permite a 
visualização do resultado da difusão da água através de uma membrana 
seletivamente permeável (ascensão de uma coluna d’água num tubo de vidro). A 
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presença de solutos na água diminui a sua energia livre (potencial hídrico). 
Assim, se separarmos uma solução aquosa e a água pura (destilada) com uma 
membrana que permita a livre passagem da água e retenha os solutos, a água 
se movimentará para o interior da solução (osmose). As células vegetais podem 
ser vistas como verdadeiros osmômetros. Primeiro porque soluções com 
diferentes concentrações são separadas por membranas biológicas permeáveis 
à água e restritivas à passagem de solutos. Segundo porque em ambos os 
sistemas desenvolve-se uma pressão hidrostática que afeta positivamente o 
potencial hídrico. No caso do osmômetro, há a ascensão de uma coluna de água 
num tubo de vidro e no caso da célula há a formação de uma pressão de 
parede, decorrente do aumento do volume da água no interior da célula e da 
rigidez das paredes celulares. 
 
Determinação do potencial hídrico 
 
No contínuo solo-planta o potencial hídrico (H) é dado pela soma das 
suas componentes através da expressão: 
H = o+P+m+g, 
onde a componente m (potencial matricial) torna-se relevante no solo, pois 
relaciona-se a força com a qual a água é retida na matriz do solo, assumindo 
valores desprezíveis no tecido vegetal, onde é grande o conteúdo de água. Vale 
destacar que o m torna-se importante no momento da germinação das 
sementes, fase do ciclo ontogenético em que o teor de água é o menor possível 
e a água é retida por reduzido m (muito negativo). A componente g 
(potencial gravitacional) relaciona-se ao efeito da força gravitacional sobre o 
movimento de água, assumindo também valores desprezíveis para o movimento 
de água até distâncias inferiores a  75 cm em movimento vertical. Portanto, 
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para o movimento de água em tecidos vegetais a expressão adequada para o 
seu entendimento será: 
H=o+P 
onde o está relacionado ao número de partículas de solutos dissolvidas na 
célula vegetal e, P (potencial de pressão) ao turgor gerado pela entrada de 
água na célula. 
 O o de uma solução pode ser calculado pela equação de van´t Hoff: 
o = - C  R T 
onde C é a concentração molal (moles de soluto por Kg de água) ou molar 
(moles de soluto por litro de solução);  é o coeficiente de atividade da 
molécula de soluto que no caso da sacarose pode ser considerado igual a 1; R é 
a constante universal dos gases (0,008205 atm mol-1 K-1) e T é a temperatura 
ambiente ou local, em graus Kelvin (K = oC + 273). Para transformar o valor do 
potencial osmótico, obtido em atmosferas, em MPa (unidade mais utilizada) 
basta dividir o valor calculado pela equação de van’t Hoff por dez. 
O potencial hídrico (H) de alguns tecidos pode ser estimado de modo simples 
através do equilíbrio entre amostras de tecidos e soluções com potencial 
osmótico (o) conhecido (Hopkins, 1999). O objetivo é determinar opotencial 
hídrico dos tecidos de tubérculo de batata através da comparação destes com 
soluções com concentrações conhecidas. Tal estimativa pode ser feita 
comparando-se a variação do peso de segmentos de tecidos antes e após o 
equilíbrio com diferentes soluções. Se não houver variação de massa (m = 0), 
isto significa que o potencial hídrico (igual ao seu potencial osmótico)da 
solução externa é igual ao valor do potencial hídrico dos tecidos. 
 
Os objetivos desta aula são: i) discutir as componentes do potencial 
hídrico; ii) observar e compreender os fenômenos de difusão e osmose bem 
como a sua relação com a entropia dos sistemas; iii) construir e observar o 
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funcionamento de um osmômetro; iv) correlacionar as componentes do 
potencial da água no interior de um osmômetro e de uma célula vegetal; v) 
estimar o potencial hídrico de segmentos de tubérculo de batata pela variação 
da massa antes e após o equilíbrio com diferentes soluções de potencial 
osmótico conhecido. 
2. MONTAGEM DE UM OSMÔMETRO E OBSERVAÇÃO DO FENÔMENO DA 
OSMOSE 
2.1. Materiais 
 
 celofane hidrófilo 
 vara de vidro 
 barbante fino 
 sacarose 
 água destilada 
 índigo blue (corante) 
 tubo de látex com cerca 3 cm 
 béquer de 500 mL 
 suporte de ferro e garra de ferro 
 tesoura 
 
2.2. Montagem 
 
 Ajustar o tubo de látex em uma das extremidades da vara de vidro 
 Cortar quadrados de celofane com cerca de 15 cm, arredondando-os. 
 Preparar uma solução de sacarose 30% (p/v) e adicionar alguns 
cristais de índigo blue. 
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 Amarrar o saco de celofane com o barbante sobre o envoltório de 
látex que reveste o tubo de vidro. É importante obter vedação total 
desta conexão. 
 Retirar o ar do saco de celofane e enchê-lo com a solução de 
sacarose colorida com o auxílio de uma seringa. 
 Prender o tubo de vidro em um suporte de ferro, submergindo o saco 
pleno de solução de sacarose em água destilada num bécher. Marcar 
o nível alcançado pela solução de sacarose na vara de vidro – H1 
(Figura 4.1). 
 Aguardar 30-40 minutos para observar – H2 (Figura 4.1) 
 
Figura 4.1 – Osmômetro em funcionamento 
Questões propostas: 
 
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i) Compare os componentes estruturais e do potencial hídrico do osmômetro 
construído em nossa prática com os respectivos componentes de uma célula 
vegetal. 
ii) Em que momento a água do interior do osmômetro entrará em equilíbrio com 
a água destilada do béquer? 
iii) Soluto, água, potencial hídrico, membrana diferencialmente permeável. 
Organize estes conceitos para explicar o fenômeno da osmose. 
 
3. ESTIMATIVA DO H DE TUBÉRCULOS DE BATATA 
3.1. Materiais 
 
 soluções de sacarose com as seguintes concentrações molares: 0,0; 0,15; 
0,3 M. 
 03 béqueres de 50 mL 
 sacarose(açúcar comum) 
 balança com precisão de duas casas 
 furador de rolhas 
 tubérculos de batata 
 estilete 
 pinça 
 papel toalha 
 termômetro (0 a 100 oC) 
 
3.2. Procedimentos 
 
 Registrar a temperatura de uma das soluções, após equilíbrio com a 
temperatura ambiente (converter para oK) 
 Colocar 30 mL de cada uma das soluções de sacarose nos béqueres. 
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 Furar um tubérculo com o fura-rolhas e cortar os cilindros obtidos em 
fragmentos uniformes ( 2 cm de comprimento). Lavar os fragmentos com 
água destilada e secá-los rapidamente em papel toalha. Utilizar sempre 
cilindros do mesmo tubérculo (Figura 4.2) 
 Pesar e registrar a massa de três fragmentos semelhantes (m0) para cada 
tratamento 
 Depositar três fragmentos de tubérculo em cada uma das soluções de 
sacarose 
 Deixar equilibrar por aproximadamente 30 minutos 
 Retirar os fragmentos, lavar com água destilada e secar 
 Pesar e registrar novamente a massa dos fragmentos de tubérculo de cada 
solução de sacarose (m30) 
 Construir uma tabela com os valores obtidos (Tabela 4.1) 
 
Tabela 4.1. Completar a tabela com a massa (g) dos três cilindros. 
Sacarose (M) 0,0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,3 0,4 
o =H (Mpa)* 
M0 
M30 
m = (m30-m0) 
* Ver página 35 para calcular o =H da solução em MPa 
Calcular os valores do o de cada solução utilizando a equação de vant’Hoff 
(página 26). O H de uma solução é igual ao seu S. 
Construir um gráfico m  o. Com o gráfico você pode estimar o H dos 
tecidos. Utilize papel milimetrado. 
 
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SUGESTÃO: Outra possibilidade é utilizar o cálculo de regressão linear e 
assim obter a equação da reta. Isto pode ser feito usando uma calculadora ou 
uma planilha eletrônica. 
 
Questões propostas: 
i) Porque após o equilíbrio entre os segmentos de batata e as soluções de 
sacarose nos tornamos capazes de estimar o potencial hídrico dos tecidos de 
batata?