Programa de la asignatura: FISIOLOGÍA VEGETAL Licenciatura: CIENCIAS AMBIENTALES Curso: 3º Tipo de asignatura: OBLIGATORIA ANUAL Créditos: 12 (9 T + 3 P) Curso académico: 2011-2012 Área: FISIOLOGÍA VEGETAL Profesor responsable: DR. JESÚS REXACH BENAVIDES

DEPARTAMENTO DE FISIOLOGÍA, ANATOMÍA Y BIOLOGÍA CELULAR

1

UNIVERSIDAD PABLO DE OLAVIDE (SEVILLA)

Curso 2011/2012

LICENCIATURA DE CIENCIAS AMBIENTALES, 3er CURSO

FISIOLOGÍA VEGETAL (9 + 3 CRÉDITOS) PROFESOR RESPONSABLE DE LA ASIGNATURA: Dr. Jesús Rexach Benavides PROFESORES DE LA ASIGNATURA: Dr. Jesús Rexach Benavides Dr. Agustín González Fontes de Albornoz Dr. Carlos Ceacero Ruiz Dra. María Begoña Herrera Rodríguez Dra. María Teresa Navarro Gochicoa Dr. Juan José Camacho Cristóbal PROGRAMA DE CLASES TEÓRICAS INTRODUCCIÓN Tema 1.-

Fisiología Vegetal. Concepto y ámbito de estudio. Relaciones de la Fisiología Vegetal con otras ciencias. Características de las plantas vasculares. La célula vegetal. La pared celular: composición, estructura y función.

RELACIONES HÍDRICAS Tema 2.-

El agua. Importancia del agua en la biosfera. Relación entre energía libre y potencial químico.

Tema 3.-

El agua en las células y en los tejidos vegetales. El potencial hídrico. Componentes del potencial hídrico. Potencial hídrico del vapor de agua. Respuestas de las células al potencial hídrico ambiental: diagrama de Höfler. Flujo de agua a través de las membranas celulares. Determinación del potencial hídrico y de sus componentes.

Tema 4.-

El agua en el suelo. Textura y estructura del suelo. Potencial hídrico del suelo. Relación entre el potencial hídrico del suelo y su contenido de agua. Movimiento del agua en el suelo. Capacidad de campo y punto de marchitamiento permanente.

Tema 5.-

Absorción y transporte del agua por las plantas. Estructura y zonas absorbentes de la raíz. Movimiento del agua por la raíz. Estructura y características del xilema. Mecanismos de absorción y transporte del agua.

Tema 6.-

Transpiración (I). Concepto de transpiración. Tipos y magnitud. Estructura y distribución de los estomas. Mecanismo del movimiento estomático. Factores ambientales que afectan al movimiento estomático.

Tema 7.-

Transpiración (II). Tasa de transpiración. Resistencias a la transpiración. Factores ambientales que afectan a la tasa de transpiración. Métodos de medida de la transpiración. Funciones de la transpiración.

2

NUTRICIÓN MINERAL Tema 8.-

Requerimientos nutricionales de las plantas. Composición mineral de las plantas. El suelo como fuente de nutrientes. Elementos esenciales: macronutrientes y micronutrientes. Técnicas experimentales para el estudio de la nutrición mineral.

Tema 9.-

Estudio de los nutrientes minerales. Funciones de los elementos esenciales en las plantas. Relación entre la concentración de un nutriente en la planta y su crecimiento. Toxicidad.

Tema 10.-

Movimiento de solutos a través de las membranas. Aspectos termodinámicos: potencial electroquímico y potencial de membrana. Mecanismos de transporte: difusión libre y transporte mediado. Canales iónicos. Transportadores. Transporte activo: primario y secundario.

Tema 11.-

Absorción y transporte de iones por la planta. Absorción de los iones del suelo y su transporte al interior de la raíz: vía apoplástica y vía simplástica. Movilidad de los iones a través de la planta. Absorción foliar.

TRANSPORTE POR EL FLOEMA Tema 12.-

Características de la vía floemática. Estructura del floema. Naturaleza de las sustancias transportadas. Características del transporte: dirección, fuente y sumideros.

Tema 13.-

Mecanismos de transporte por el floema. Transporte a corta distancia: carga y descarga del floema. Transporte a larga distancia: hipótesis sobre el mecanismo de transporte.

REACCIONES LUMÍNICAS DE LA FOTOSÍNTESIS Tema 14.-

El aparato fotosintético. Fotosíntesis: concepto y tipos. Estructura del cloroplasto. Características estructurales y espectros de absorción de las clorofilas, carotenoides y ficobilinas.

Tema 15.-

Absorción de la luz y reacciones primarias de la fotosíntesis. Características de la luz: el espectro de la luz solar. Transferencia de la energía de excitación entre los pigmentos fotosintéticos. Estructura de un fotosistema: complejos colectores de luz y centro de reacción.

Tema 16.-

Transporte de electrones en la fotosíntesis. Existencia de dos fotosistemas en la fotosíntesis oxigénica. Transporte no cíclico de electrones. Estructura y reacciones del fotosistema II. Transporte de electrones entre los dos fotosistemas. Estructura y reacciones del fotosistema I. Transporte cíclico de electrones. Fotofosforilación.

METABOLISMO Tema 17.-

Asimilación del CO2 en las plantas C3. Difusión del CO2 al interior de la hoja y su relación con la transpiración. Ciclo C3 de reducción fotosintética del carbono (ciclo de Calvin-Benson). Fases de carboxilación, de reducción y de regeneración. Estequiometría y regulación.

3

Tema 18.-

Biosíntesis de carbohidratos para la reserva y el transporte. Síntesis de almidón. Transporte de metabolitos entre el cloroplasto y el citosol. Síntesis de sacarosa.

Tema 19.-

Fotorrespiración. Pruebas de su existencia en las plantas: fotosíntesis bruta y neta. Actividad oxigenasa de la rubisco. Metabolismo de la fotorrespiración. Funciones de la fotorrespiración.

Tema 20.-

Asimilación del CO2 en las plantas C4. Anatomía interna de las hojas de las plantas C4. Ciclo C4 de reducción fotosintética del carbono (ciclo de Hatch-Slack). Regulación. Ecofisiología de las plantas C4.

Tema 21.-

Asimilación del CO2 en las plantas CAM. Características anatómicas y fisiológicas de las plantas CAM. El metabolismo ácido de las crasuláceas (CAM). Regulación. Ecofisiología de las plantas CAM.

Tema 22.-

Asimilación del CO2 en condiciones naturales. Factores ambientales que afectan al balance de carbono: luz, temperatura, disponibilidad de CO2, de agua y de nutrientes. Eficiencia de la fotosíntesis en los diferentes ecosistemas y productividad vegetal.

Tema 23.-

Catabolismo de carbohidratos y respiración. Degradación de almidón y sacarosa. Ruta glucolítica. Ruta oxidativa de las pentosas fosfato. Mitocondrias vegetales: estructura y función. Respiración resistente al cianuro. Regulación de la respiración.

Tema 24.-

Asimilación del nitrato. Absorción y transporte del nitrato. Reducción del nitrato y del nitrito. Asimilación del amonio. Regulación de la asimilación de nitrato.

Tema 25.-

Fijación del nitrógeno molecular en plantas vasculares. El complejo nitrogenasa. Fijación de dinitrógeno por las leguminosas: nodulación y síntesis de compuestos nitrogenados para el transporte. Protección de la nitrogenasa.

Tema 26.-

Asimilación del sulfato. Absorción y transporte del sulfato. Reducción del sulfato y síntesis de cisteína. Glutatión: síntesis y funciones en la planta. Regulación de la asimilación del sulfato.

DESARROLLO Tema 27.-

Crecimiento y diferenciación. Concepto de desarrollo. Características del crecimiento de las plantas. Diferenciación: totipotencia y morfogénesis in vitro.

Tema 28.-

Sustancias reguladoras del desarrollo. Auxinas, giberelinas, citoquininas, ácido abscísico y etileno: estructuras químicas, efectos fisiológicos y mecanismos de acción.

Tema 29.-

Fotomorfogénesis. Concepto de fotomorfogénesis. Fitocromo: estructuras, espectros de absorción y reacciones. Funciones y mecanismos de acción del fitocromo. Fotorreceptores de luz azul/ultravioleta.

Tema 30.-

Embriogénesis, germinación y dormición de las semillas. Embriogénesis. Estructura y composición de las semillas. Germinación: fases y tipos. Tipos de dormición. Control ambiental y hormonal de la germinación y de la dormición.

Tema 31.-

Desarrollo vegetativo de las plantas. Meristemos: estructura, tipos y función. Desarrollo de la raíz. Desarrollo del vástago: tallo y hojas. Control hormonal de la morfogénesis.

4

Tema 32.-

Floración. Desarrollo de la flor. Fotoperiodicidad en la inducción floral. Percepción del estímulo fotoperiódico. Control hormonal y genético de la floración.

Tema 33.-

Desarrollo y maduración del fruto. Formación y crecimiento del fruto. Características de la maduración: cambios externos e internos. Climaterio. Control hormonal y ambiental de la maduración.

Tema 34.-

Dormición, senescencia y abscisión. Dormición de yemas: control ambiental y hormonal. Fisiología y control de la senescencia. Abscisión de hojas y frutos: mecanismo y regulación.

Tema 35.-

Movimientos en las plantas. Tipos de movimientos. Fototropismo. Gravitropismo. Nastias.

PROGRAMA DE CLASES PRÁCTICAS Las prácticas que se evaluarán serán las siguientes: - Determinación del potencial hídrico de un tejido por el método gravimétrico. - Determinación de la fotosíntesis mediante el electrodo de oxígeno en suspensiones de cloroplastos. - Problemas de Relaciones Hídricas. - Problemas de Nutrición Mineral. - Determinación de la tasa de respiración aeróbica en semillas. - Elaboración de la recta de calibrado para el análisis cuantitativo de nitrito y medida de la actividad metilviológeno-nitrito reductasa. - Efecto de la kinetina sobre el retraso de la senescencia en hojas de cebada.

BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA Bibliografía básica FISIOLOGÍA DE LAS PLANTAS M. Díaz de la Guardia Grupo Editorial Universitario, 2010 FISIOLOGÍA VEGETAL (Volúmenes 1 y 2 + CD Rom) L. Taiz, E. Zeiger Editorial Universidad Jaume I, Servicio de Comunicación y Publicaciones, 2007 FUNDAMENTOS DE FISIOLOGÍA VEGETAL J. Azcón-Bieto, M. Talón (editores) McGraw-Hill/Interamericana, 2ª Edición 2008

5

Bibliografía complementaria PLANT PHYSIOLOGY L. Taiz, E. Zeiger Sinauer Associates, Inc., Publishers, 5ª Edición 2010 INTRODUCTION TO PLANT PHYSIOLOGY W.G. Hopkins, N.P.A. Huner John Wiley and Sons, 4ª Edición 2008 AGRICULTURAL SCIENCES: TOPICS IN MODERN AGRICULTURE A. González-Fontes, A. Gárate, I. Bonilla Studium Press LLC, Houston, USA, 2010

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA Se persigue que los estudiantes comprendan los mecanismos que regulan todos los procesos implicados en el crecimiento y diferenciación de las plantas vasculares (relaciones hídricas y nutricionales, metabolismo y desarrollo).

COMPETENCIAS Tras superar esta asignatura el estudiante estará capacitado para: - Conocer los principios básicos que rigen el funcionamiento de las plantas vasculares. - Identificar y manejar el material y equipamiento propios de un laboratorio de Fisiología Vegetal. - Tener destreza en las técnicas básicas empleadas en un laboratorio de Fisiología Vegetal.

METODOLOGÍA PEDAGÓGICA La asignatura de Fisiología Vegetal se ha impartido en el 3er curso de la Licenciatura de Ciencias Ambientales mediante dos tipos de clases: - Clases teóricas (9 créditos) - Clases prácticas (3 créditos) Clases teóricas La asignatura se impartió a razón de tres clases teóricas a la semana orientadas a transmitir de forma ordenada los conocimientos básicos de la asignatura. Clases prácticas Este programa consta de una serie de prácticas que reúnen un alto grado de complementariedad con el programa de clases teóricas. Las prácticas se eligieron con el doble objetivo de familiarizar al

6

estudiante con el trabajo de laboratorio y, a su vez, para clarificar y afianzar algunos de los principales conceptos explicados durante las clases teóricas. El examen escrito sobre los aspectos tratados durante las clases prácticas será obligatorio para aprobar la parte práctica de la asignatura.

Tutorías Las tutorías servirán para resolver las dudas de cada estudiante, así como para recomendarle lecturas o trabajos que el profesor considere necesarios para alcanzar los objetivos de la asignatura. Las tutorías tendrán lugar en los despachos de los profesores en el edificio 22 en el horario publicado.

MÉTODOS DE VALORACIÓN DEL RENDIMIENTO ACADÉMICO Para aprobar la asignatura de Fisiología Vegetal hay que aprobar por separado la parte correspondiente a los programas teórico y práctico. La evaluación de la asignatura se realizará mediante un Examen Final. Los exámenes se evaluarán de 0 a 10 puntos, siendo el 5 la nota mínima necesaria para aprobar cualquier examen. Una vez aprobada la parte teórica de toda la asignatura, la nota correspondiente se multiplicará por 0,9. La parte práctica de la asignatura tiene una calificación máxima de 2 puntos. La parte práctica de la asignatura se aprueba con una nota igual o superior a un punto. Para aquellos estudiantes que hayan aprobado la parte teórica y la práctica, la calificación final será la suma de ambas notas, que podría alcanzar hasta 11 puntos.

7