EXAMEN DE FISIOLOGÍA VEGETALPRIMER PARCIAL

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NOMBRE:

GRUPO PRÁCTICAS NÚMERO DE PRÁCTICAS REALIZADAS:

ASISTE REGULARMENTE A CLASE si no

TITULO SEMINARIO O ACTIVIDAD DESARROLLADA:

1. Bibliografía utilizada. Cite la referencia de los títulos o documentos consultados.

FISIOLOGÍA VEGETAL. J.Barceló, G. Nicolás, B. Savater, y R. Sánchez Tamés (2001).Ed Pirámide MadridFISIOLOGÍA Y BIOQUÍMICA VEGETAL J. Azcón Bieto y M. Talón (2000). Ed. Interamericana-McGraw-hill, Madrid

2. Definir los siguientes conceptos:

Fisiología Vegetal; Polaridad Celular; Expansinas; Equilibrio Donnan; Lectinas.

Fisiología vegetal: Ciencia que estudia el funcionamiento y perpetuación de las plantas. Se ocupará también del estudio de sus respuestas frente a agentes externos o internos.

Polaridad celular: Situación en que dos extremos (o polos) de la célula son diferentes, lo cual permitirá posteriores divisiones celulares desiguales.

Expansinas: Proteínas estructurales que se encuentran en la pared celular vegetal. Parece que juegan un papel importante en la elongación celular.

Equilibrio Donnan: Tipo de transporte en contra de gradiente sin gasto energético, debido a un caso de permeabilidad selectiva de una membrana que separa dos compartimentos, donde determinados elementos no difusibles crean un desequilibrio compensado por los difusibles, los cuales crearán una diferencia de potencial de difusión permanente. Se da en paredes celulares, modificando el ELA.

Lectinas: Aglutininas generadas en una planta, generalmente leguminosa, con el fin de aproximar a una bacteria (por ej. Rhizobium), previamente reconocida como posible simbionte, para fijación de N2.

3. Asocie el nombre de los investigadores que se citan con el correspondiente campo de trabajo.

Stepen Hales (1) Identificación (Pulso y captura) de intermediarios fotosintéticos.(4)

Van Helmont (2) Ley del mínimo.(3)

Mitscherlich (3) Estudios sobre floema (descortezamiento anular). (1)

Calvin y col.(4) Nutrición Vegetal (sauce). (2)

4. Citar campos de trabajo actuales sobre biosíntesis de lignina y celulosa, especificando en cada caso los motivos de interés. (SEMINARIO).

LIGNINA:

A) Caracterización y clonación de los genes implicados en la síntesis de lignina optimización de la digestibilidad de plantas forrajeras.

B) Extracción de lignina en pasta de papel alternativa para reducir contaminantes.C) Mejora genética obtención de lignina de mejor calidad.D) Modificación de paredes mediante transformación antisentido reestructuración de la pared

para optimizar la industria (por ej. papel).

CEULOSA:

A) Hongo Trichodermia Reesei aplicación al reciclaje del papel.B) Celulosa en cianobacterias producción de celulosa disminución de la explotación de

bosques.C) Obtención de hormonas a partir de residuos de celulosa industria farmacéutica.D) Árboles con más celulosa más pulpa de papel.

OTROS: Biodegradación de residuos lignocelulósicos por hongos disminuye contaminantes y produce alimento (setas).

5. Explique las diferencias funcionales entre canales, transportadores y bombas iónicas. Ponga un ejemplo de cada tipo.

CARACTERÍSTICAS ENERGÉTICAS CINÉTICA EJEMPLO

CANALES electroforético, pasivo velocidad alta canal de malato de la vacuola

TRANSPO. Electroforético, activo velocidad media transportador de protones y calcio de la vacuola

BOMBAS electrogénico, activo velocidad baja protón ATPasa

5. Citar los mecanismos activos y pasivos de transporte por el floema.

Mecanismo pasivo: Efecto quimiosmótico (flujo de presión).Mecanismos activos:

- Electroósmosis.- Proteínas fibrilares de capacidad contráctil (corrientes protoplasmáticas).

7. Mediante un esquema indique la constitución de los cloroplastos y sitúe los procesos fotosintéticos más importantes.

8. ¿Cual es le elemento más oxidante en el esquema en Z fotosintético y cual el más reductor según la escala de potencial redox?

Más oxidante: Par especial P680 ionizado (680+).Más reductor: Par especial P700 en estado activado (700*).

9. Di cuales de las siguientes afirmaciones son verdaderas y cuales falsas. Escribe V o Fa) El funcionamiento de una antena comienza con la absorción de la luz que le llega.

VERDADEROb) Las clorofilas incluidas en las antenas tienen niveles energéticos decrecientes, lo cual permite

una canalización de la energía de excitación por dicha pendiente energética. VERDADEROc) P700 y P680 convierten la energía excitónica en energía calorífica. FALSOd) P700 y P680 tienen un nivel energético en su estado excitado más alto que todas las clorofilas de

las antenas. FALSO

10. Elige la/s sentencia/s correcta/s:

a) El agua es reducida en el proceso de la fotosíntesis para formar O2.b) El H2O es capaz de reducir al NADP+ de forma espontánea.c) El gradiente electroquímico generado en la cadena redox fotosintética se produce a

consecuencia de la compartimentalización celular d) El gradiente electroquímico se produce a consecuencia del transporte de H+ desde el lumen hasta

el estroma.

11. La fotorrespiración, a) disminuye la eficiencia de fotosíntesis; pero b) puede proteger a las plantas frente a un exceso de luz en condiciones de baja disponibilidad de CO2 en el mesófilo. Brevemente razone las afirmaciones a) y b).

A.- La fotorespiración disminuye la eficiencia de la fotosíntesis al usar ATP y poder reductor quitándoselo de esta forma al ciclo de calvin, además también disminuye la eficiencia ya que utiliza la RUBISCO desviando su actividad hacia oxigenasa en vez de carboxilasa

B.- A la vez es un mecanismo de protección ya que cuando hay un desequilibrio entre luz y CO2 la fotorrespiración usa el exceso de poder reductor y ATP creado por ese exceso de luz evitando así que se produzca fotodegradación del aparato fotosintético.

12. Citar subtipos de plantas C4.

NADP-Me usa el enzima málico NADP dependiente (en cloroplasto), usa málico y devuelve piruvato a las células de la vaina.NAD-Me usa el enzima málico dependiente de NAD (en la mitocondria), usa málico y devuelve alaninaPEP-CK usa la fosfoenol piruvato carboxiquinasa, usa aspártico y devuelve alanina o piruvato

13. En muchas plantas coexiste la fotosíntesis C3 y CAM. Mediante un esquema o gráfica , ¿podría representar el ciclo diario de asimilación de CO2, resistencia estomática y acumulación de malato en una planta CAM e indicar en que momento del día se puede realizar fotosíntesis C3?.

14. La eficiencia del uso del agua es baja en plantas C3,media en C4 y alta en CAM. Razonar la respuesta.

Plantas C-3: Estomas abiertos durante el día, lo que provoca una pérdida de agua por transpiración, de forma continua. Ante riesgo de pérdida de agua, un cierre estomático provocaría una parada de la fotosíntesis.Plantas C-4: Estomas abiertos de día. Por poseer intermediarios de bombeo de CO2, pueden permitirse un cierre de estomas imprevisto , siendo factible la continuidad del proceso fotosintético, gracias al reservorio de CO2.Plantas CAM: Estomas abiertos por la noche. El gasto por transpiración se reduce enormemente. También poseen reservorio de CO2, con lo cual también pueden cerrar estomas sin conllevar con ello una parada fotosintética.

Las propiedades de las plantas C-4 y CAM les permiten una supervivencia en entornos con déficit hídrico, bien de forma continua durante el día (C-4)

15. Mediante un esquema indicar los procesos metabólicos que generan amonio en tejidos vegetales, su asimilación y transporte.

Transporte Transporte Síntesis de proteínas Asparragina Ureidos

ASReducción de NO3

- glutamina 2-oxoglutarato aminoácidoFijación biológica de N2 atm. NH4

+ GS GOGAT AT

Fotorrespiración glutamato glutamato oxácido Senescencia + germinación

AS: Asparragina sintetasaGS: Glutamina sintetasaGOGAT: Glutamato sintasaAT: AminotransferasaPROBLEMAS

1. ¿Cuantos moles de ATP y NADPH se consumen por mol neto de sacarosa sintetizada en una planta C-3 y en una planta C-4? Considérense para el caso de una planta C-3 dos posibilidades, a) no fotorrespira, b) vuelve a perder por fotorrespiración 1/3 del CO2.

2. Calcule cuantos fotones deben ser capturados como mínimo para poder sintetizar una molécula de hexosa en condiciones ideales.

PROBLEMA 1.-

PLANTA C3 QUE NO FOTORRESPIRA:

Por cada mol de sacarosa necesitamos 12 carbonos y cada carbono necesita 2 NADPH y 3 ATPs, por lo tanto:

12 x 2 = 24 NADPH12 x 3 = 36 ATPs

Además hay que añadir un ATP más (en realidad es un UTP pero lo consideraremos como un ATP) por la activación de la glucosa necesaria para la síntesis de sacarosa.

Con lo cual el total es:24 NADPH y 37 ATPS

PLANTA C3 QUE FOTORRESPIRA PERDIENDO 1/3 DEL CO2:

Como pierde un 1/3 del CO2 para obtener los 12 carbonos que necesitamos hay que asimilar 18

(1/3 x 18= 6 ; 18 – 6 = 12)

Y como se necesita 3 ATPs y 2 NADPH por carbono:

18 x 2 = 36 NADPH18 x 3 = 54 ATPs

Más un ATP más por la activación de la glucosa. Total:55 ATPS y 36 NADPH

PLANTA C4:

Necesita 5 ATPs y 2 NADPH por cada carbono, con lo cual, como necesitamos 12 carbonos:

5 x 12 = 60 ATPS2 x 12 = 24 NADPH

Más un ATP más por la activación de la glucosa. Total:61 ATPS y 24 NADPH

PROBLEMA 2.-

Una hexosa tiene 6 carbonos y para la asimilación de un carbono necesitamos 3 ATP y 2 NADPH, así que en total necesitamos 18 ATPs y 12 NADPH

FOTONES PARA OBTENER LOS 12 NADPH:

2 H2O + 2 NADP O2 + 2NADPH

Como para cada molécula de agua se necesitan 4 fotones (dos en cada fotosistema) y para lograr 12 NADH hay que oxidar 12 de agua necesitamos un total de 48 fotones.

FOTONES PARA OBTENER 18 ATPs:

Por cada ATP se necesitan tres protones y por cada carbono se necesitan 3 ATPs.

Es decir, para un carbono necesitamos 9 protones.

Sabemos que con 8 fotones movemos 8 protones luego para obtener 9 protones se necesitan 9 y pico fotones (redondeamos a 10)

Y como son 6 carbonos los fotones que necesitamos son un total de 60.

TOTAL:

Para obtener una molécula de hexosa se necesitan 60 fotones ya que como son los mismos fotones en ambos procesos esos 60 fotones necesarios para obtener los 18 ATPs nos cubren los 48 que necesitamos para obtener 12 NADPH.

COMENTARIO.

A diferencia de las células animales, las células vegetales no necesitan un ambiente isotónico para sobrevivir, particularidad debida a un hecho muy particular de las células vegetales. Además la estructura a la que nos referimos es responsable de la existencia de procesos fisiológicos y de diferenciación específicos de las plantas. Teniendo en cuenta la temática impartida en el curso, analice el comentario anterior.

(GUIÓN)

La estructura a la que se refiere el texto es la pared celular

Características de la pared celular:- resistencia a la turgencia: presión de turgencia crecimiento celular.- proporciona la estructura, cuerpo, forma de la planta.- da la elasticidad, y la plasticidad a la planta.- proporciona rigidez y protección (tanto biótica como abiótica).- permite crecimiento en donde sea necesario a la vez que mantiene la rigidez necesaria para soportar las tensiones en ciertas células como xilema o floema.

Participa en la mayor parte de los procesos fisiológicos de la planta (directa o indirectamente):

- Crecimiento.- Comunicación celular: plasmodesmos y punteaduras.- Sistema de transporte apoplasto. Propiedades de espacio Donan.- Generación de la presión radical: banda de Caspary.- Hace factible el transporte vía xilema y floema: diámetro celular y resistencia.- Dinámica estomática: engrosamientos diferenciales.- Participa en el reconocimiento de simbiontes diazótrofos, y en su nodulación.

Relación de la pared con la diferenciación celular:

Permite el establecimiento de distintos entornos celulares (gracias a la distribución diferencial de plasmodesmos) lo que conlleva la expresión diferencial de genes, y por tanto diferenciación. Así mismo sus planos de división también lo permiten.

Esta distribución desigual de plasmodesmos también permite que existan diferentes posibilidades de comunicación entre las diferentes células.