Programa de Fisiología Vegetal

FACULTAD DE BIOLOGIA
CURSO 2003-2004
PROGRAMA DE FISIOLOGÍA VEGETAL
TERCER CURSO
PROGRAMA DE TEORIA
Introducción
1.- FISIOLOGIA VEGETAL. Concepto de Fisiología Vegetal. Historia. Relación otras
ciencias. Situación actual. Bibliografía.
Arquitectura de las Plantas y de la Célula vegetal.
2.- DEFINICIÓN Y ESTRUCTURACIÓN DE SISTEMA VEGETAL. Características
diferenciales de los vegetales. Histología vegetal. Los meristemos. Principios de
organogénesis vegetal. Efectos de correlación. Arquitectura y particularidades
estructurales, funcionales y genéticas de la célula vegetal. Estructura celular. Membranas.
Orgánulos. Núcleo. Microtúbulos. Inclusiones.
.
3.- PARED CELULAR. Pared celular primaria: Origen, composición química y estructura.
Componentes no estructurales. Pared celular secundaria: composición y estructura.
Procesos de diferenciación. Biosíntesis de los componentes de la pared.
4.- PLASTOS. Cloroplastos: estructura y ultraestructura del sistema lamelar. Clorofilas:
estructura química, espectros de absorción y fluorescencia. Carotenoides: estructura
química, espectros de absorción y propiedades. Ficobiliproteinas: estructura química,
espectros de absorción y propiedades. Biosíntesis de los pigmentos fotosintéticos.
Amiloplastos. Cromoplastos.
Metabolismo vegetal
5.- FOTOSINTESIS. Introducción. Ecuación general de la fotosíntesis: proceso global.
Magnitud de la fotosíntesis.
6.- CAPTACION DE LA ENERGIA LUMINOSA. Introducción. Absorción de la energía
luminosa: espectro de acción. Rendimiento energético. Transferencia de energía entre
pigmentos. Efecto Emerson. Estructura de los dos fotosistemas: centros de reacción y
complejos LHC.
7.- TRANSDUCCION DE ENERGIA EN LA FOTOSINTESIS. Cadena transportadora de
electrones. Fotolisis del agua. Transporte cíclico de electrones. Transporte no cíclico.
Transporte seudocíclico. Formación del poder reductor.
8.- FOTOFOSFORILACION. Acoplamiento entre el transporte de electrones y la
fotofosforilación: hipótesis quimiosmótica. Complejo ATPsintetasa. Mecanismo de síntesis
de ATP.
9.- FIJACION DEL CO2. Introducción. Ciclo de Calvin: fases carboxilativas, reductora y
regeneradora. Regulación del ciclo de Calvin. Rutas metabólicas a partir del ciclo de Calvin.
Intercambio de sustancias entre cloroplasto y citoplasma.
10.- PLANTAS C-4. Características generales. Anatomía foliar. Bioquímica de la ruta C-4.
Tipos de plantas C-4. Regulación del proceso. Significado fisiológico y ecológico de las
plantas C-4. Metabolismo acido de las crasulaceas. Características generales. Rutas
metabólicas de las plantas CAM. Regulación. Significado fisiológico y ecológico de las
plantas CAM.
11.- FOTORRESPIRACION. Introducción. Medida. Metabolismo de la fotorrespiración y
localización intracelular. Factores que influyen en la fotorrespiración. Fotorrespiración en
distintos tipos de plantas. Significado biológico.
12.- CONTROL DE LA FOTOSINTESIS Y RENDIMIENTO FOTOSINTETICO. Concepto
de factor limitante. Factores que afectan a la fotosíntesis. Eficiencia fotosintética y
productividad vegetal.
13.- RESPIRACION. Proceso global. Mitocondrias vegetales. Respiración resistente al cianuro.
Factores que afectan a la respiración.
Relaciones hídricas y nutrición
14.- RELACIONES HIDRICAS EN LA CELULA VEGETAL. Propiedades y funciones del
agua. Concepto de potencial hídrico. Componentes del potencial hídrico. Potencial hídrico
en la célula vegetal. Métodos de medida.
15.- ABSORCION DE AGUA POR LAS PLANTAS. El agua en el suelo. Disponibilidad del
agua para las plantas: capacidad de campo y punto de marchitamiento permanente.
Absorción de agua por las raices. Movimiento del agua a través de la raíz. Absorción foliar.
16.- TRANSPORTE DEL AGUA EN LA PLANTA. Sistema conductor: morfología.
Mecanismos de transporte por el xilema. Presión radicular. Teoría de la tensión-cohesión.
Movimiento del agua a través de la hoja.
17.- TRANSPIRACION. Concepto y magnitud de la transpiración. Medida de la transpiracion..
Estomas. Morfología. Eficacia del intercambio gaseoso. Mecanismos de apertura y cierre.
Control estomático. Factores que afectan a la transpiración. Adaptaciones de las plantas a
condiciones de sequía. Gutación
18.- NUTRICION MINERAL. Introducción. Composición inorgánica de las plantas.
Elementos esenciales: criterios de esenciabilidad. Macronutrientes. Micronutrientes.
Elementos beneficiosos. Interacciones iónicas. Funciones de los elementos minerales:
formas utilizables. Síntomas de deficiencia. Aspectos ecológicos de la nutrición mineral.
19.- ABSORCION DE IONES POR LAS PLANTAS. Los elementos minerales en el suelo:
complejo de cambio. Absorción de iones por transporte pasivo: espacio libre aparente.
Transporte activo: características. Concepto de transportador. Bombas electrogénicas.
Movimiento de iones a través de la planta. Absorción foliar.
20.- NUTRICION NITROGENADA. Sistemas biológicos fijadores del nitrógeno atmosférico.
Fijación simbiótica. Nodulación. Mecanismo bioquímico de la fijación. Reducción
asimiladora de nitratos. Reducción fotosintética del nitrato. Asimilación del amonio en las
plantas. Control de la asimilación del nitrógeno por la planta.
21.- METABOLISMO DEL AZUFRE. Ciclo del azufre en la biosfera. Reducción y asimilación
del sulfato. Incorporación del azufre reducido a compuestos orgánicos. Reducción
fotosintética del sulfato. Regulación de la reducción del sulfato.
22.- TRANSPORTE DE SOLUTOS. Morfología del sistema conductor. Composición química
del jugo floemático. Caracterización del transporte. Factores que influyen sobre el
transporte. Mecanismos de transporte por el floema.
Crecimiento y desarrollo
23.- CRECIMIENTO. Introducción. Cinética. Localización de las zonas de crecimiento.
Concepto de fitohormona. Interacciones entre fitohormonas. Conceptos de mecanismo y
modo de acción.
24.- AUXINAS. Introducción. Naturaleza química. Compuestos sintéticos con actividad
auxínica. Relación entre estructura y actividad biológica. Metabolismo. Transporte.
Niveles endógenos. Efectos fisiológicos. Mecanismo y modo de acción. Receptores.
25.- GIBERELINAS. Introducción. Naturaleza química. Relación entre estructura química y
actividad biológica. Metabolismo. Transporte. Niveles endógenos. Efectos fisiológicos.
Mecanismo y modo de acción. Receptores.
26.- CITOQUININAS. Introducción. Naturaleza química. Relación entre estructura química
y actividad biológica. Metabolismo. Transporte. Niveles endógenos. Efectos fisiológicos.
Mecanismo y modo de acción. Receptores.
27.- ETILENO. Introducción. Biosíntesis.
Mecanismo y modo de acción. Receptores.
Niveles
endógenos.
Efectos fisiológicos.
28.- ACIDO ABSCISICO. Introducción. Naturaleza química. Metabolismo. Transporte.
Niveles endógenos. Efectos fisiológicos. Mecanismo y modo de acción. Receptores.
29.- OTROS REGULADORES DEL CRECIMIENTO. Poliaminas. Fenoles. Oligosacarinas.
Calmodulina. Sustancias reguladoras del crecimiento en plantas inferiores.
30.- DIFERENCIACION. Introducción. Totipotencia.
Polaridad. Regulación génica.
Regulación intercelular. Regulación hormonal. Transformaciones tumorales.
31.-
FITOCROMO. Introducción. Estructura química. Reacción de baja energía.
Fototransformaciones. Distribución y localización. Efectos fisiológicos. Mecanismo de
acción. Significación ecológica. Reacción de alta energía: criptocromo.
32.- MORFOGENESIS. Introducción. Embriogénesis. Organogénesis: formación de raíces,
tallos, hojas y flores. Regulación hormonal de la morfogénesis. Fotomorfogénesis. Efectos
de correlación.
33.- APLICACIONES DE LA MORFOGENESIS. Propagación vegetativa natural: bulbos,
rizomas y tubérculos. Propagación vegetativa artificial: estaquillado, injerto y acodo. El
cultivo in vitro. Producción de metabolitos secundarios.
34.- MOVIMIENTOS DE LAS PLANTAS I: Fototropismo. Gravitropismo. Nastias. Ritmos
circadianos. Oscilaciones endógenas. Ajuste de los ritmos endogénos por factores externos.
35.- FISIOLOGIA DE LA FLORACION I. Introducción. Fotoperiodismo. Tipos de respuestas
fotoperiódicas en la inducción floral. Períodos oscuro y luminoso. Percepción del estímulo.
Mecanismo hormonal de la floración. Ritmos endógenos y floración.
36.- FISIOLOGIA DE LA FLORACION II. Vernalización. Caracterización y localización del
estímulo. Aspectos fisiológicos de la vernalización. Regulación hormonal.
37.- FISIOLOGIA DE LA FRUCTIFICACION. Introducción. Polinización y fecundación.
Crecimiento del fruto. Requerimientos nutricionales. Contenido hormonal endógeno
durante el desarrollo del fruto. Partenocarpia. Maduración. Regulación hormonal de la
maduración. Control externo de la maduración.
38.- FISIOLOGIA DE LA SEMILLA. Formación de la semilla. Estructura y composición
química. Función de los reguladores del crecimiento en el desarrollo de la semilla.
Germinación: condiciones necesarias. Metabolismo de la germinación. Regulación.
39.- FISIOLOGIA DE LA DORMICION. Dormición de yemas. Regulación hormonal.
Dormición en semillas. Tipos de dormición. Regulación metabólica. Regulación hormonal.
Significado biológico de la dormición.
40.- SENESCENCIA Y ABSCISION. Fases de la vida de las plantas. Senescencia: cambios
fisiológicos y metabólicos. Abscisión de hojas y frutos. Control hormonal de estos
procesos.
PROGRAMA DE PRACTICAS DE LABORATORIO
I.- FOTOSINTESIS Y PROCESOS RELACIONADOS
1.- Extracción y separación de pigmentos fotosintéticos.
2.- Espectro de absorción de los pigmentos aislados
3.- Medida de la fotosíntesis por el método del Winkler
4.- Influencia de la temperatura sobre la respiración aerobia.
II.- RELACIONES HIDRICAS DE CELULA Y PLANTA
5.- Medida del potencial hídrico en tejidos vegetales.
6.- Medida de la transpiración.
7.- Espacio Libre Aparente.
III.-CRECIMIENTO Y DESARROLLO
8 .- Extracción y purificación e identificación de citoquininas.
9.- Elaboración de una curva patrón de almidón.
10.- Determinación de actividad -ammilasa en semillas de cereales.
11.- Efecto de las giberelinas sobre el crecimiento del hipocótilo de lechuga.
12.- Efecto de las citoquininas sobre el retraso de la senescencia.
ACTIVIDADES
PROBLEMAS
A
DESARROLLAR
EN
SEMINARIOS
Y/O
CLASES
DE
Los seminarios se realizarán de forma personal y voluntaria, por parte de los alumnos, y
tratarán de la exposición oral de un tema elegido dentro de los seleccionados por el profesor en
función de la materia explicada. A lo lardo del curso también impartirán seminarios miembros
del Departamento acerca de la investigación llevada a cabo en el Dpto., aplicación de la
Fisiología Vegetal y técnicas de análisis en plantas.
Las prácticas del 3º grupo también se exponen en seminarios por parte de los alumnos y se
discuten los resultados obtenidos.
En cuanto a los problemas, estos se intercalan en los períodos de espera en las prácticas
que requieren tiempos de incubación, etc.
BIBLIOGRAFIA
Teoría
AZCÓN BIETO, J. y Talón, M. 2000. Fundamentos de Fisiología Vegetal. Ed InteramericanaMc Graw Hill. Madrid
BARCELO,J.; Nicolás, G.; Sabater, F. y Sanchez Tamés, R. 2001. Fisiología Vegetal Ed.
Pirámide. Madrid
BUCHANAN, B.B.; Gruissem, W. Y Jones, R.J. (Eds.) 2000. Biochemistry and Molecular
Biology of Plants. American Society of Plant Physiologists, Rockville, Md.
DAVIES, P.J. (Ed.)1995. Plant Hormones: Physiology, Biochemistry and Molecular Biology.
Kluwer Academic Publ. Dordrecht.
DEVLIN, R.M.; Witham, F.H. 1983. Plant Physiology. Williard Grant Press. New York.
GOODWIN, T.W. y Mercer, E.I. 1983. Introduction to Plant Biochemistry,(2ªed).Pergamon
Press.Oxford.
NOBEL, P. S. 1983. Biophysical Plant Physiology and Ecology. W.H. Freeman, New York.
SALISBURY,F.B. y ROSS, C.W. 1994. Fisiología Vegetal. Grupo Editorial Iberoamérica.,
Méjico
TAIZ, L Y ZEIGER, E. 2002. Plant Physiology, 3rd Ed. Sinacur Associates Ltd. Sunderland,
Mass
Prácticas
MEIDNER, H. 1984. Class experiments in Plant Physiology. Allen and Unwin. London.
MOORE,T.C. 1974. Research Experiences in Plant Physiology. A Laboratory Manual.
Springer-Verlag,New York.
SANCHEZ-DIAZ,M.; Aparicio-Tejo, P. y Peña Calvo, J.I. 1980. Prácticas de Fisiología
Vegetal. EUNSA..
SAVOURE, J.C. 1980. Manipulations pratiques en Physiologie Végétale. Masson. Paris.
Problemas
LEGAZ GONZALEZ, M.E. y Vicente Córdoba, C. 1987. Problemas de Fisiología Vegetal.
Editorial Síntesis,. Madrid.
SABATER, B. 1998: Problemas resueltos de Fisiología Vegetal. Universidad de Alcalá. Alcalá
de Henares.
SANDS, M.K. 1971. Problems in Plant Physiology. John Murray. London.
Evaluación
Para evaluar el progreso de los alumnos se hará un examen
parcial antes de las vacaciones de Navidad y otro al finalizar
el curso.
Se tendrá en cuenta el trabajo realiado en otras actividades (prácticas, participación en
seminarios, pruebas test, resolución de problemas, etc.).