EXAMEN PARCIAL DE FISIOLOGA VEGETAL

EXAMEN PARCIAL DE FISIOLOGA VEGETAL. Diciembre 2003

1.- Definir los siguientes conceptos:

-FISIOLOGA VEGETAL: ciencia multidisciplinar que estudia a nivel atmico, molecular, celular y metablico, las respuestas de las plantas ante diferentes situaciones.

-ORGANISMO VEGETAL: sistema termodinmico consistente en un ser vio auttrofo, cuya propiedad definitoria es la capacidad de obtener energa qumica en forma de ATP o poder reductor con el cual autosintetiza materia orgnica a partir de energa lumnica, en un proceso conocido como FOTOSNTESIS. Son caractersticos tambin su crecimiento polar, repetitivo, ilimitado y reversible que constituye su organogrnesis.

-POLARIDAD CELULAR: existencia de dos regiones diferenciadas, a nivel de individuo (zona area y radical) y a nivel celular (distribucin desigual de varios compuestos como iones, cofactores, enzimas, reguladores), lo que implica perfiles de expresin gnica distintos para cada futura clula hija. En plantas esta situacin se da ya desde el zigoto. Es importante la actuacin del calcio y del citoesqueleto.

-CROMOPLASTO: suborgnulo vegetal con doble membrana que contiene pigmentos no fotosintticos sustituyendo a la clorofila y a otros pigmentos fotosintticos tpicos del cloroplasto. Suelen ser ricos en carotenoides y dan color a muchos frutos maduros.

-FOTN: partcula que presenta una dualidad materia-energa y que constituye la unidad bsica que compone la luz. Su energa es inversamente proporcional a su longitud de onda ().

-FOSFORESCENCIA: transmisin energtica entre molculas en el entorno de un electrn a un nivel estable de energa (conocido en pigmentos como nivel 3). En el laboratorio de obtuvo como una iridiscencia. Constituye la energa de un estado metaestable o de triplete, que puede actuar como reservorio de electrones.

-FICOBILISOMA: estructura captadora de luz en algas rojas y pardas, resultante de la asociacin compleja de diversos pigmentos de tipo ficobilinas que se unen a protenas formando ficobiliprotenas.

-PLATOQUINOL: componente o intermediario de la cadena electrnica en fotosntesis. Forma parte del transporte pseudocclico de electrones, y se forma a partir de PQH2 que cede electrones a la PQ (plastoquinona), formando PQ*.

-LEGHEMOGLOBINA: protena sintetizada tras la organizacin del simbiosoma en la clula vegetal infectada por el rizobio o bacteroide. Su funcin es captar O2, ya que ste es un fuerte inhibidor de la actividad NITROGENASA en el interior del simbiosoma, que fija N2 atmosfrico formando NH4+.

-ATP SULFURILASA: cataliza la reaccin: sulfato + ATP ( ASP (adenosn fosfo sulfato). El sulfato debe ser convertido a APS para poder ser reducido y/o asimilado.

2.- La biosntesis de la pared celular requiere la participacin coordinada de retculo endoplasmtico, aparato de Golgi y membrana. Mediante un esquema site los lugares de sntesis de: PROTENAS, PECTINAS, XILOGLUCANOS, CELULOSA Y CALOSA.

3.- Qu es la madera?

Es la estructura de soporte del cuerpo vegetal en las plantas de porte arbreo, producto de la deposicin de diversos compuestos en la formacin de la pared celular secundaria, principalmente celulosa, lignina y suberina. La relacin de sus componentes es fundamental en la industria del papel que tiende a buscar el contenido ms alto en celulosa con menor nmero posible de impurezas de lignina.

4.- De forma clara y breve, razonar las afirmaciones siguientes:

a) la absorcin de un cuanto energtico que permite excitracin, es una propiedad selectiva.

La absorcin de un cuanto de energa slo ser posible si la energa de ese cuanto es superior a la diferencia de energa que existe entre el electrn en su estado basal y en estado excitado. TRANSFERENCIA ENERGTICA: cuando el electrn se excita llega a un estado excitado 3 muy inestable, del que desciende (en escala de excitacin) emitiendo calor ( no interesa). Desde este nivel 2, el electrn puede emitir fluorescencia, que ser captada por dominios especficos muy ordenados en forma de energa. sta puede acumularse y permitir la excitacin de otro electrn.

b) La disposicin de ATP-sintasas, Fotosistemas I, Citocromos b6f y Fotosistemas II no es homognea en las membranas tilacoidales.

La disposicin de estos dominios fotosintticos es heterognea, debido a que la clula responde ante diferentes situaciones. Estos dominios estn estrictamente localizados a distancias determinadas y con una ordenacin muy especfica, para que el rendimiento metablico sea ptimo, y ms especficamente, para que sea posible una adecuada transferencia energtica de mayor a menor potencial redox, y todas sus consecuencias (formacin de ATP, fijacin de C, N, S, formacin de fotosintatos). Por ejemplo: las ATP-sintasas forman ATP en la cara estromal de la grana; los fotosistemas se localizan en la membrana de las lamelas tilacoidales ( FS I en la cara granal y FS II en la estromal y FS II colocado primero en la cadena por tener potencial ms alto. Tambin incluso hay diferentes proporciones cl a/cl b en el tilacoide estromal y granal.

5.-Completar el cuadro que se incluye. Puede proponer algn otro trmino diferencial.

trminoplantas C3plantas C4plantas CAM

Ejemplo de especiecastaoMaz, caa azcarPlanta desrtica

hbitatTemperatura normalElevadas temperaturasT muy elevada

Morfologa foliar-epidermis

-parnquima empalizada

-parnquima esponjoso

KRANTZ

-epidermis

-clulas mesfilo

-clulas vainaHojas gruesas, con gran vacuola

Aspecto generalnormalplanta de sequasuculentas

enzima de carboxilacinRuBisCO-PEP carboxilasa (capta O2 en mesfilo)

-RuBisCO (Calvin en vaina)similar a C4

Lugar de carboxilacincloroplastoCaptacin O2 en mesfilo y Calvin en vainasimilar a C4

Tasa bruta crecimiento (segn gasto energtico)mximamenormenor

Produccin biomasa netamenorMximamenor

Gasto energtico para fijar CO23 ATP + 2 NADPH5 ATP + 4 NADPH5 ATP + 4 NADPH

FotorrespiracinsnoSegn condiciones

Apertura estomticaDurante el daDurante el daDurante la noche

Peculiaridadnormal, comnDiferenciacin espacial de su anatoma foliarDiferenciacin temporal da-noche

6.- Puede tener lugar fosforilacin del ADP en ausencia de transporte electrnico?. Puede existir transporte electrnico en ausencia de ATP?

a) No, la fosforilacin de ADP es posible gracias a la existencia de una fuerza protomotriz, provocada por el bombeo de H+ al lumen tilacoidal, que a travs del canal de la ATP sintasa, formar ATP. Este cotransporte de H+ va asociado a un transporte de electrones a travs de la cadena.

b) Normalmente es un cotransporte de electrones y protones. Si la ATPasa no fuera funcional o estuviera inhibida por algn factor, no habra formacin de ATP, pero s transferencia de electrones y la consecuente formacin de poder reductor.

7.- Mediante un esquema explique la absorcin, transporte y fijacin de nitrgeno en plantas con ndulos y sin ndulos.

PLANTAS SIN NDULOS

PLANTAS CON NDULOS:

8.- Tres lneas celulares vegetales clnicas (A, B, C) se cultivan in vitro en medios de cultivo lquidos. El medio en el que se encuentra la lnea A contiene rotenona, en el que se encuentra la lnea B contiene cianuro, y en el que se encuentra la lnea C posee ambos venenos (agentes xenobiticos). Por lo dems las tres lenas se cultivan en condiciones idnticas. En los tres cultivos se cuantifica consumo de oxgeno y formacin de anhdrido carbnico y agua. Responda razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) En qu lnea se espera mayor produccin de energa qumicamente til (ATP) mediante procesos respiratorios?

En la lnea A ya que la inhibicin de la rotenona en el complejo I se soluciona con la NADH deshidrogenasa que mantiene el bombeo de H+ en el complejo III y IV. La oxidasa alternatia arregla el bloqueo del complejo IV por el cianuro, pero proporcionando un nico bombeo de H+ en el complejo I.

b) Qu medio de cultivo se espera que alcance la mayor temperatura?

La lnea C ya qye en ella no se produce ningn bombeo de H+ y por tanto la energa se dar en forma de calor. Este calor puede ser til para la floracin, y otro procesos (termognesis).

c) Alguna de las lneas mencionada no produce en absoluto energa qumicamente til mediante procesos respiratorios?

La lnea C al presentar los dos compuestos, tiene una ruta de trasiego electrnico que no implica ninguna salida de protones al espacio intermembranal por lo que no habr entrada de protones por la ATPasa ni sntesis de ATP. Para empezar el paso de electrones desde el FMN al pool de ubiquinonas es bloqueado por la rotenona: el FMN se ve incapacitado para transportar los protones, entonces. Adems la ruta es de nuevo interrumpida en el citocromo a3 dentro del complejo IV por lo que el previo transporte de protones entre el pool de ubiquinonas y el complejo III y el que tendra lugar en el propio complejo IV, no pueden darse. La nica ruta libre de bloqueadores implica la oxidacin del NADH en las NADH-deshidrogenasas externa e interna para transmitir los electrones al pool de ubiquinonas desde el cual slo pueden reconducirse a la oxidasa alterna que reduce el oxgeno a agua. No hay en esta ruta transporte de protones ni sntesis de ATP, por lo que toda la energa se pierde en forma de calor.

d) En cul de las lneas resultara ms fcil atenuar los procesos respiratorios mediante aplicacin de mayor presin de oxgeno?

En la lnea A. Al tener dos puntos de bombeo de H+ produce ms ATP. Por ello al aumentar la presin de oxgeno es ms fcil alcanzar el efecto Pasteur: a una alta concentracin de oxgeno, se produce tanto ATP que inhibe a uno de sus sustratos (fosfofructokinasa) inhibiendo con ello la fotosntesis y la fuente de poder reductor para que se d la respiracin.

PROBLEMA:

Cuntos moles de fotones de luz roja (700 nm) seran necesarios para sintetizar 10 g de materia seca, sabiendo que para la fijacin de 1 mol de CO2 son necesarios 2840 kJ de energa electromagntica?.

Datos: c y h