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FACULTAD CIENCIAS EXACTAS FISICO QUIMICAS Y NATURALES
DEPARTAMENTO CIENCIAS NATURALES
ASIGNATURA OPTATIVA FISIOLOGÍA VEGETAL (Código 2104)
MATERIA OPTATIVA DEL PLAN DE ESTUDIOS DEL PROFESORADO Y
LICENCIATURA EN CIENCIAS BIOLÓGICAS. AÑO 2012.
Profesora Responsable: Dra. María Virginia Luna
Equipo Docente: Dra. María Virginia Luna, Dr. Sergio Alemano, Dr. Fabricio Cassán, Dra.
Mariana Reginato, Dra. Analía Llanes, Mic. Diego Perrig, Lic. Genoveva Devinar, Mic. Celeste
Varela, Ayudante Alumno Fabián Garello.
Carga horaria: 120 hs.
Clases teóricas: cuatro horas semanales
Clases prácticas: un trabajo práctico semanal de 4 hs.
Parciales: Dos.
Régimen: Cuatrimestral
Correlatividades: Cód. 2059 (aprobada para cursar), Cód. 2057 (aprobada para cursar) y Cód.
2033 (regular para cursar).
Régimen de regularidad: Exigencias que deben cumplir los alumnos: Asistencia al 80% de las
clases teóricas, preparación, exposición y participación en seminarios, ejecución de los TP
programados, elaboración y aprobación de informes escritos sobre los mismos.
Se tomarán dos parciales escritos sobre los contenidos analizados, que deberán ser aprobados
para acceder al coloquio final. La evaluación final será oral, en coloquio grupal en donde se
plantearán preguntas problema en las que los alumnos deberán demostrar capacidad de análisis
e integración de los contenidos teóricos con los resultados experimentales, interpretarlos,
discutirlos y sacar conclusiones.
Régimen de promoción: Los alumnos que deseen promocionar deberán aprobar cada examen
parcial con un mínimo de 7 puntos, tener un promedio de notas de informes y concepto de 7
puntos, y aprobar el coloquio final integrador con nota igual o superior a 7 puntos.
Objetivos Generales
Profundizar en el conocimiento de la biología funcional de las plantas con especial énfasis en el
metabolismo y su regulación por señales internas y ambientales.
Estimular a los alumnos en el ejercicio de un rol protagónico, interactivo, con el fin de evitar la
recepción pasiva de los conocimientos, realizando diseños experimentales que imiten diferentes
estímulos ambientales sobre las plantas y discutiendo resultados y bibliografía en seminariostaller.
Objetivos Específicos
- Reconocer la importancia de las plantas superiores como eslabones primarios en los
ecosistemas naturales y en la cadena productiva.
- Analizar la importancia de la captura de carbono desde la atmósfera por las plantas, la
biofísica molecular y bioquímica de la fotosíntesis.
- Determinar la influencia de cada variable ambiental sobre la fisiología de la fotosíntesis y sus
consecuencias para la población vegetal.
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- Comprender las bases fisiológicas e interpretar la flexibilidad de las respuestas frente a los
estímulos lumínicos y de la gravedad.
- Reconocer el papel de las hormonas vegetales, la traducción de su señal y la manera en que
regulan la funcionalidad de las plantas determinando fenómenos de correlación.
- Comprender las diferentes estrategias de las plantas para paliar el estrés ambiental.
- Estudiar efecto de la interacción vegetal con microorganismos promotores del crecimiento y
de vida simbiótica a nivel de la movilización de nutrientes y compuestos reguladores del
metabolismo de la planta.
Contenidos
Tema 1. Unidad introductoria. Qué es la Fisiología Vegetal? Qué aportes se esperan desde esta
disciplina para con las necesidades del siglo XXI? Son las plantas las fábricas del futuro? Las
plantas y su funcionalidad en condiciones normales y de estrés (condiciones adversas).
Estrategias de la respuesta adaptativa. Tipos de adaptaciones: anatómicas, fisiológicas y
ecológicas. Control del cierre estomático.
Tema 2. Fotosíntesis. Significación biológica. Estructura y organización del aparato
fotosintético. Sistemas de pigmentos fotosintéticos. Las reacciones lumínicas. Mecanismos de
transporte de electrones y protones. Generación de ATP y poder reductor. Regulación del flujo
fotosintético de electrones, defensa antioxidante. Adaptaciones del aparato fotosintético a las
condiciones de estrés.
Regulación y reparación del aparato fotosintético. Genética, ensamblaje y evolución del sistema
fotosintético. Caracterización de las enzimas principales. Plantas C3, C4 y CAM. Fotosíntesis y
temperatura de la hoja, efectos y adaptaciones. Respuesta fotosintética a la concentración de
O2C y a la temperatura ambiental. Concepto de Productividad. Productividad primaria de
comunidades.
Tema 3. La luz y las plantas.
a) Fitocromos. Propiedades fotoquímicas y bioquímicas. Pfr: forma fisiológicamente activa.
Composición del fitocromo: dímero compuesto por dos polipéptidos, fitocromobilina,
sintetizada en los plásticos, cromóforo y la proteína, sufren cambios conformacionales. Tipos de
fitocromos identificados; codificación por familia de multigenes. Los genes PHY codifican los
fitocromos Tipo I y Tipo II. Localización de los fitocromos en tejidos y células. Respuestas de
las plantas enteras inducidas por fitocromo. Respuestas que varían en el tiempo lag y en el
tiempo de escape. Tipos de respuestas: de muy baja fluencia (RMBF), de baja fluencia (RBF), y
de alta irradiancia (RAI). El fitocromo capacita a las plantas a adaptarse a los cambios de las
condiciones de luz.
b) Criptocromo: un sistema que induce procesos del desarrollo y protege del estrés lumínico.
CRY1, un receptor de luz azul en plantas. Expresión génica regulada por luz azul.
c) Fototropinas. phot1 y phot2 como sensores de luz azul. Su rol en el fototropismo, migración
de cloroplastos, apertura estomática e inhibición del crecimiento del tallo.
Tema 4. Fenómenos de Correlación. Movimiento de las plantas. Tropismos: fototropismo,
gravitropismo, heliotropismo. Nastismos: nictinastia, hidronastia, tigmonastia. Formación de
órganos de reserva (por ej. tubérculos).
Tema 5. La organización de las plantas condicionada por el ambiente. Concepto de entorno.
Tipos de respuestas de las plantas al ambiente: directas, de encendido-apagado, retardadas y
moduladas, homeostasis, efectos condicionantes, efectos de arrastre. Determinismo genético y
ambiente. Ecotipos. Evolución de las plantas: la teoría adaptativa. La importancia de la
individualidad en las respuestas al ambiente.
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Tema 6. Factores adversos. Concepto de estrés. Tolerancia. Efectos elásticos y plásticos.
Efectos benéficos del estrés. Tipos de respuestas en función del tiempo: a corto, mediano y
largo plazo. Concepto de fases de alarma, resistencia, agotamiento y regeneración. Conceptos de
resistencia, tolerancia, susceptibilidad y evitación. Diferencias entre aclimatación, rusticación y
adaptación.
Diferentes tipos de estrés: biótico (ataque por patógenos) y abióticos: hídrico, salino,
temperaturas extremas, anoxia, exceso de luz, radiación UV, metales pesados, polución (exceso
de anhídrido carbónico, ozono). Elementos comunes a todos los tipos de estrés. Generación de
especies activas del oxigeno (EAO). Estrés oxidativo. Relación entre estrés y senescencia.
Parámetros de senescencia inducidos por estrés.
Tema 7. Impacto del estrés sobre el transporte a través de membranas. Las membranas
vegetales como sensores del ambiente. Proteínas transportadoras: canales, carriers y bombas, de
membrana plasmática y de tonoplasto. Compartimentalización. Producción de compuestos
osmocompatibles: prolina, glicina-betaína, azúcares, manitol, pinitol, polifenoles. Significado
biológico. Mecanismos de acción comprobados y probables.
Tema 8. Señales químicas involucradas en las respuestas fisiológicas. Grupos involucrados. Su
papel como intermediarios entre ambiente y morfogénesis. Correlaciones entre cambios de
sensibilidad y etapas de desarrollo vegetativo. Acoplamiento del estímulo con la respuesta
fisiológica. Regulación de la expresión génica. Estrategias de ingeniería genética para la
obtención de tolerancia.
Tema 9. Jasmonatos (JAs). Acido jasmónico y compuestos relacionados. Diversidad estructural
y biológica de los JAs. Formas químicas libres y conjugadas. Biosíntesis de JAs. Enzimas
involucradas. Localización de la vía de síntesis a nivel celular y tisular. Metabolismo de JA.
Inducción de metabolitos secundarios. Acción a nivel de diferentes procesos fisiológicos.
Regulación de la expresión génica. Inducción de proteínas específicas. Niveles endógenos de
JAs en procesos fisiológicos normales y relacionados a estrés. Papel de JA y derivados en el
daño mecánico causado por insectos (wounding) y por patógenos. Métodos de análisis físicoquímicos.
Tema 10. Ácido abscísico (ABA). Ocurrencia natural. Biosíntesis y metabolismo. Síntesis de
epoxi-carotenoides. Clivage de xantofilas. Divergencia de roles en la familia multigénica de la
CCDs (dioxigenasas clivadoras de carotenoides). Vía citosólica de C15. Catabolismo de ABA.
Hidroxilación. Genes responsables de la misma. Conjugación. Significación biológica y
ecológica de la regulación de la vía metabólica. Pasos claves, factores que influyen, niveles de
regulación. Localización anatómica de las enzimas involucradas. Metabolismo del ABA en la
embriogénesis y maduración de la semilla. Metabolismo del ABA en la respuesta ecofisiológica
de dormición. Papel que cumple la ABA 8-hidroxilasa. Metabolismo de ABA en la adaptación
de la plantas al estrés abiótico. Evolución del metabolismo de este regulador clave de la
respuesta adaptativa. Metabolismo en hongos y plantas inferiores. ABA como mensajero
químico a larga distancia en plantas superiores. Su relación con otras vías de señalización en
respuestas a estrés hídrico y salino. Control del cierre estomático. Interacciones ABA-etileno,
ABA-Giberelinas. Regulación de la expresión génica. Inducción de proteínas relacionadas estrés
hídrico y salino. Segundos mensajeros involucrados. Uso de mutantes. Métodos físico-químicos
de análisis para su extracción, purificación, identificación y cuantificación.
Tema 11. Etileno. Propiedades del etileno. Biosíntesis y catabolismo en relación a su actividad
fisiológica. Promoción de su síntesis por estrés. Efectos a nivel celular y tisular. Inhibición de su
producción y/o acción. Interacciones auxinas-etileno y ABA-etileno. Rol del etileno como
inductor de senescencia. Métodos de análisis y cuantificación.
Tema 12. Poliaminas. Aspectos generales del metabolismo de las poliaminas. Poliminas en
plantas, bacterias y hongos. Funciones biológicas. Rutas metabólicas implicadas en la
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biosíntesis de poliaminas. Formas conjugadas. Características generales de las enzimas
involucradas y regulación de su actividad. Ornitina descarboxilasa. Espermidina y Espermina
sintasa. S-adenosil-metionina descarboxilasa. Arginina descarboxilasa. Inhibidores de la
biosíntesis. Biosíntesis de poliaminas endógenas en condiciones de estrés abiótico: salino e
hídrico. Efecto de la aplicación exógena de Poliaminas en condiciones de estrés abiótico.
Mecanismo de tolerancia al estrés salino e hídrico?. Perspectivas en el campo de la
Biotecnología.
Tema 13. Óxido Nítrico. Generalidades. Naturaleza química del óxido nítrico. Biosíntesis en
plantas superiores y bacterias. Catabolismo. Efectos fisiológicos: Molécula señal. Germinación.
Crecimiento radical. Expansión foliar. Senescencia. Estrés biótico y abiótico. Mecanismos de
acción. Biosíntesis en otros organismos. Perspectivas en el campo de la Biotecnología.
Tema 14. Influencias bióticas. Simbiosis. Endosimbiosis. Asociaciones con microorganismos
rizosféricos de vida libre. Asociación con microorganismos fijadores de nitrógeno. Fijación
simbiótica del nitrógeno. Principales géneros microbianos. Asociación con microorganismos de
vida libre. Asociación con rizobacterias promotoras del crecimiento de plantas RPCP.
Asociaciones micorríticas. Principales géneros microbianos. Mecanismos fisiológicos de
promoción del crecimiento vegetal. Interacción con microorganismos patogénicos. Mecanismos
de patogenicidad. Principales géneros microbianos. Virus y viroides.
Trabajos Prácticos
1. Identificación de plantas C3 y C4 mediante reacciones bioquímicas.
2. Extracción, purificación y cuantificación de JA de tejidos vegetales mediante el uso de
solventes orgánicos, columnas de sephadex y C18, separación por HPLC, cuantificación por LCMS-MS.
3. Extracción, purificación y cuantificación de ABA mediante el uso de solventes orgánicos,
columnas de intercambio iónico, separación por HPLC, cuantificación por LC-MS-MS.
4. Cuantificación de etileno de tejidos vegetales mediante GC y detector de ionización a llama.
5. Fotomorfogénesis con la triple respuesta de las leguminosas. Extracción y cuantificación de
pigmentos
6. Prueba de nodulación de leguminosas (Burton). Identificación microscópica de micorrizas
versículo-arbusculares (MVA) en gramíneas.
7. Cultivos en hidroponía con medios salinos de plantas tolerantes y no tolerantes, evaluando
parámetros de crecimiento: altura de la planta, número de hojas, longitud de raíces, relación
PS/PF y contenido de pigmentos fotosintéticos en respuesta a diferentes condiciones
ambientales. De estas plantas se recogerán muestras para los análisis hormonales cuando hayan
arribado a los potenciales osmóticos que se desean evaluar.
Metodología
La materia está organizada en clases teóricas y prácticas.
En los Trabajos Prácticos se desarrollan experiencias para la interpretación de los procesos
fisiológicos básicos que regulan el funcionamiento de las plantas, se realizan prácticos
experimentales en el laboratorio utilizando equipamiento destinado a trabajos de investigación,
y en el invernáculo. Los resultados obtenidos son discutidos a fin de que el alumno realice una
integración de los conceptos teóricos involucrados.
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En todos los prácticos las actividades realizadas quedan documentadas mediante la elaboración
de un informe que puede incluir esquemas, tablas, gráficos y cuadros sinópticos. La aprobación
del TP depende de la aprobación del informe.
Bibliografía
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