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UNIVERSIDAD DE COSTA RICA
Escuela de Biología
Introducción a ala Fisiología Vegetal B-442
e
PROGRAMA DEL CURSO PARA EL PRIMER CICLO 2010.
Horario: K y M: de 8 a 11:50 a.m. Aulas 180, 220 y 280 BI (más horas adicionales).
Créditos: 04
Profesor: Elmer Guillermo García: [email protected]
Requisitos: B- 0239 Botánica II; MQ 0327, MQ 0328 Bioquímica
Descripción:
El curso presenta un panorama integral de los procesos fisiológicos que ocurren en las
plantas, con énfasis en vasculares superiores, en términos de su potencialidad genética
y sus relaciones ecológicas. Abarca temas sobre relaciones hídricas, intercambio
gaseoso y microclima, nutrición mineral, economía del carbono (Fotosíntesis y
Respiración), transporte a larga distancia, análisis del crecimiento, reguladores de
crecimiento y la fisiología de la reproducción.
Objetivos Generales
1.
Comprender la organización y operación de los procesos fisiológicos
básicos que hacen posible la vida vegetal.
2. Evaluar con el método científico diferentes experiencias de campo y de
laboratorio que incluyen análisis de fenómenos fisiológicos en plantas.
Objetivos Específicos
1. Analizar el papel del agua en la planta incluyendo la absorción, movimiento
y pérdida a nivel celular e individual.
2. Comprender el efecto de los componentes del ambiente aéreo de la planta
en los procesos de intercambio gaseoso, intercambio térmico y metabolismo
vegetal.
3. Estudiar los principios básicos de la nutrición mineral de la planta
4. Entender los principales aspectos relacionados con la fotosíntesis y sus
diferentes mecanismos de fijación de, así como las reacciones de la
Fotorespiración y Respiración en plantas y su relación con los procesos de
crecimiento.
5. Estudiar las principales características del transporte de sustancias a través
del floema.
6. Estudiar la dinámica, patrones y análisis del crecimiento en individuos y
comunidades vegetales.
7. Conocer los mecanismos de acción, respuestas fisiológicas e interacciones
entre sustancias endógenas reguladoras del crecimiento vegetal.
8.
Estudiar los procesos fisiológicos involucrados en
la Floración,
Fructificación y Senescencia y los factores endógenos y exógenos que los
afectan
9. Estudiar la fisiología de los procesos de Letargo y Germinación de yemas y
semillas y los factores endógenos y exógenos los afectan
CONTENIDOS
I. Pared, Membranas y Relaciones iónicas en Células Vegetales:
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Transporte apoplasto y transporte simplasto.
Estructura y composición de membranas y paredes celulares.
Biosíntesis de membrana y pared.
Absorción y transporte de solutos a través de membrana.
Movimiento de iones a través de las membranas.
II. El Agua y la Planta:
1. Propiedades fisicoquímicas de la molécula de agua.
2. Relaciones hídricas de células y tejidos: Potenciales hídrico,
osmótico, de presión y mátrico.
3. Absorción y entrada de agua a las plantas.
4. Movimiento de agua a través de células y tejidos.
5. Mecanismos de transporte vía Xilema.
6. Economía, reciclamiento y balance hídrico en comunidades
vegetales.
III. La atmósfera y la Planta:
1. Pérdida de agua en las plantas.
2. Fisiología estomática.
3. Transpiración: factores que afectan, control, medición
importancia.
4. Intercambio térmico: mecanismos de regulación.
5. Temperatura y sus efectos fisiológicos.
6. Radiación y estructura foliar: absorción, reflexión y transmisión.
IV. Transporte vía Floema
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Estructura y características generales del floema.
Sustancias transportadas.
Zonas de Producción y consumo de sustancias elaboradas.
Movimiento de Sustancias elaboradas hacia y a través del floema.
Mecanismos de transporte del floema y relación con el xilema.
e
V. Nutrición mineral:
1. Características físicas y químicas del suelo.
2. Movimiento de agua y solutos en el suelo y transporte hacia la raíz.
3. Elementos esenciales, su función, asimilación y los síntomas de
deficiencia y toxicidad.
4. Concepto, disponibilidad, absorción, función y grado de movilidad de los
elementos esenciales.
5. Plantas sin suelo y soluciones nutritivas.
6. Nutrición mineral y producción vegetal: diagnósticos de nutrición,
abastecimiento de nutrimentos, el papel los organismos simbiontes en la
nutrición de las plantas.
7. Economía, reciclamiento y balance general de minerales en
comunidades vegetales.
VI. Fotosíntesis y respiración
1. Estructura de organelas, células, tejidos y órganos fotosintéticos.
2. Flujo de fotones de radiación fotosintéticamente activa.
3. Organización funcional de los pigmentos de la fotosíntesis: Carotenoides
y Clorofilas, fotoreacciones primarias y centro de reacción.
4. Fotosistemas I y II: transporte cíclico y no cíclico de electrones.
5. Fotólisis del agua y liberación de oxígeno, fotofosforilación y poder
reductor.
6. Reacciones del carbono: producción de azúcares y almidón.
7. Fijación de CO2: Acción de Ribulosa Bifosfato Carboxilasa y Fosfoenol
Piruvato Carboxilasa.
8. Ciclo C-3 (Ciclo de Calvin), Ciclo C-4 (Ciclo de Hatch & Slack), Ciclo
CAM .
9. Fotosíntesis, factores ambientales y cambio climático.
10. Fotorrespiración y mecanismos de concentración de dióxido de carbono.
11. Aspectos básicos de la respiración en las plantas, sus etapas y el
control.
12. Respiración resistente a cianuro.
13. Integración general del metabolismo primario y secundario en plantas.
VII. Crecimiento y desarrollo
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Conceptos de crecimiento y desarrollo.
División celular, alargamiento celular, diferenciación celular.
Patrones de crecimiento en raíces, vástago, plántulas, plantas adultas.
Concepto de "Hormona' vs. "Regulador del crecimiento"
Auxinas, citokininas, giberelinas, ácido Abscísico, etileno y otras
sustancias: Sus principales características, funciones, mecanismos de
acción y aplicaciones.
6. La luz, el control del desarrollo y los fotorreceptores.
7. Tropismos y nastias en las plantas.
VIII- Germinación de las semillas y su control
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4.
Características generales de las semillas.
Principales aspectos de la germinación.
Letargo en semillas y sus implicaciones.
Factores endógenos y exógenos que afectan la germinación y el
letargo.
IX- Floración, Fructificación y Senescencia.
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Fotoperiodo y vernalización.
Percepción e inducción de floración.
Control de la floración por el fitocromo.
Crecimiento, maduración y abscisión de frutos.
Patrones de envejecimiento y muerte vegetal.
Aspectos metabólicos de la fructificación y la senescencia.
Regulación de la senescencia y los factores que la afectan.
X- Las plantas y el estrés.
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El concepto de estrés.
Estrés biótico.
Estrés abiótico.
Adaptaciones fisiológicas de las plantas a los distintos tipos de estrés.
Efectos del cambio climático y las actividades humanas sobre la
fisiología general de las plantas.
METODOLOGIA
Semanalmente se presentan los conceptos teóricos sobre los diferentes aspectos de la
fisiología de plantas en clases magistrales, además se podrán asignar lecturas
adicionales de artículos científicos relevantes para que se discutan en clase. Cada
estudiante debe presentar un seminario sobre algún tema específico relacionado con los
objetivos del curso. El alumno escogerá el tema, pero dentro del primer mes del curso
debe comunicárselo al profesor para su respectivo aval. Se hará una presentación oral y
se entregará un resumen escrito a todos los estudiantes y el profesor.
Se desarrollarán sesiones de laboratorio que procuran demostrar algunos de los
procesos fisiológicos o temas desarrollados en las clases teóricas. Por cada práctica se
dará una guía, pero debe resaltarse que como el curso pretende que el alumno haga
sus propias observaciones y analice diversos aspectos fisiológicos, el estudiante tiene
libertad para ampliar aspectos que se consideren importantes y se tengan las
condiciones para ello. Se debe siempre seguir el método científico y de cada
experimento o práctica realizada se entrega un informe, que debe escribirse a manera
de artículo científico, siguiendo el modelo de la Revista de Biología Tropical. Este se
entrega una semana después de que finalice la práctica o experimento correspondiente.
Previo a la realización de cada laboratorio, el estudiante debe estudiar los aspectos
relacionados con la temática y tener claro lo que se va a hacer y cómo. Muchas
prácticas de laboratorio no se pueden hacer el mismo día, sino que requieren de
observaciones durante varios días y se debe tener disponibilidad para ello. Para una
mejor organización del trabajo de laboratorio e invernadero, se procurará que se trabaje
en grupos.
La asistencia a las sesiones de laboratorio y a la presentación de los
seminarios por parte de los estudiantes es obligatoria.
CRONOGRAMA
Semana
16 a 19 marzo
Tema a desarrollar en clase de
teoría
Aspectos introductorios fisiología.
Pared, membranas y relaciones
iónicas en células vegetales.
El Agua y la planta
23 a 26 marzo
La atmósfera y la planta
30 marzo a marzo a abril
5 a 9 abril
SEMANA SANTA
Transporte vía Floema
12 a 16 abril
19 a 23 abril
Nutrición mineral. I parte
Nutrición mineral. II parte
26 a 30 abril.
(Semana Universitaria)
Fotosíntesis
8 a 12 marzo
3 a 7 mayo
Fotosíntesis: continuación
Fotosíntesis: continuación
10 a 14 mayo
Primer examen parcial (M 12)
17 a 21 mayo
24 a 28 mayo
Crecimiento y desarrollo I parte
Crecimiento y desarrollo. II parte
31 mayo a 4 junio
Germinación de las semillas y su
control
Germinación de las semillas y su
control.
7 a 11 junio
14 a 18 junio
21 a 25 junio
28 junio a 2 julio
Ultima semana de clases.
M 7 julio
Seminarios*
Germinación de las semillas y su
control. II parte.
Seminarios*
Floración, Fructificación y
Senescencia.
Seminarios*
Consideraciones finales.
Seminarios
Segundo examen
Práctica de laboratorio a
desarrollar o iniciar
Instrucciones generales del curso y
organización del trabajo de
laboratorio.
Medición de los potenciales osmótico
e hídrico.
Medición de los potenciales osmótico
e hídrico.
Evaluación del estrés hídrico en
plantas de frijol
Nutrición mineral
Evaluación de la tensión hídrica
sobre el xilema.
Continuación de prácticas anteriores.
Caracterización de la fotosíntesis.
Almacenamiento y translocación de
azúcares en la hoja.
Efecto del ácido giberélico sobre el
crecimiento de frijol.
Evidencia del proceso respiratorio en
plantas.
Enraizamiento de estacas
Retención de pecíolos,
Curvatura de pecíolos y dominancia
apical,
Expresión de yemas y efecto de las
citokininas.
Efecto de la luz sobre la germinación.
Germinación de semillas con letargo
impuesto por impermeabilidad de la
cubierta seminal.
Determinación de la viabilidad de
semillas mediante la prueba de
tetrazolio.
Continuación de prácticas anteriores.
Seminarios*
Finalización de prácticas anteriores.
Seminarios*
Entrega de informes faltantes.
* Los seminarios se desarrollarán en la segunda parte de la sesión de las clases
teóricas y en la primera parte de las horas destinadas al laboratorio.
EVALUACION
Se realizará de la siguiente manera:
2 Exámenes parciales: 50 %
Seminario: 10 %
Informes de laboratorio: 30 %
Participación en trabajos de laboratorio (dentro y fuera del horario de
clase) y quices: 10 %
BIBLIOGRAFIA
Azcón-Bieto, J. & M. Talón. 2008 Fundamentos de Fisiología Vegetal, 2
Interamericana, Madrid.
ed
.. McGraw-Hill –
Guevara, E. & Jiménez, V. 1998. Manual de Laboratorio de Fisiología Vegetal. Editorial de la
Universidad de Costa Rica, San José.
Kramer, P.J. & J. S. Boyer 1995 Water relations of Plants and Soils, Academic Press, San
Diego, California
Lambers H, Chapin III, S. & T.L. Pons 2008, 2
York
ed.
Plant Physiological Ecology, Springer, New
Larcher, W. 2003 Physiological Plant Ecology, Springer, New York
Salisbury F. (1994) Plant Physiology, Wadsworth, California.
Taiz, T. & Zeiger, E. 2006. Plant Physiology, 3ed.. Sinauer, Belmont, California. s
Villalobos E. (ed) 2001 Fisiología de la producción de Cultivos Tropicales: Vol 1: Procesos
fisiológicos. Editorial Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica.
Algunas Revistas:
Plant physiology® online
Advances in Botanical Research
American Journal of Botany
Annals of Botany
Annual Review of Plant Biology
Botanical Gazette
Canadian Journal of Botany
Journal of Experimental Botany
Plant Physiology
Physiologia Plantarum
Plant Cell Physiology
Plant, Cell and Environment.