FISIOLOGIA VEGETAL
4º CURSO DE BIOLOGIA AMBIENTAL
PROGRAMA DE CLASES TEORICAS DE FISIOLOGIA VEGETAL

Profesores de la asignatura: F. Fdez. del Campo, L. E. Hernández, S. Sanz

I. Introducción
Tema l.- Concepto de Fisiología Vegetal y relación con otras disciplinas.  Caracteres distintivos de un vegetal.  Descripción global de los procesos vegetales y de su relación con el ambiente.

II. Caracteres específicos de la célula vegetal
Tema 2.- La pared celular.  Composición, estructura y funciones.  Pared primaria.  Pared secundaria.  Cubiertas protectoras.  Simplasto y Apoplasto.  Plasmodesmos: estructura y función.  Extensión de la pared durante el crecimiento.  Papel de la Auxina.  Oligosacarinas.
Tema 3.- Membranas celulares.  Composición de las membranas vegetales.  Génesis.  Compartimentación celular.  El vacuoma y los microcuerpos.  Estructura y funciones de las vacuolas.  Microcuerpos: glioxisomas y peroxisomas.
Tema 4.- El citoesqueleto.  Microtúbulos corticales.  Papel del citoesqueleto en la diferenciación de las células vegetales.  Motilidad celular en vegetales.

III.  Adquisición de recursos
Tema 5.- Nutrición mineral.  Composición mineral de las plantas.  Elementos esenciales: macro y micronutrientes.  Papel de los mismos.  Síntomas de deficiencia y de toxicidad.  El suelo como sistema disperso y dinámico.  Disponibilidad del agua y de los minerales del suelo para la planta.  Efecto del pH edáfico.  Agentes quelantes.  Movimiento de agua y de solutos en el suelo.  Absorción de agua y de nutrientes minerales por la raíz.  Movimiento de nutrientes en la raíz.  Micorrizas.
Tema 6.- Fotosíntesis.  Concepto de fotosíntesis vegetal.  Procesos primarios de fotosíntesis y su base física.  Organización del aparato fotosintético.  Función de la antena y del centro de reacción fotoquímica.  Pigmentos fotosintéticos en distintos tipos de organismos.  Transferencia electrónica en la membrana fotosintética y fotofosforilación.  Implicaciones fisiológicas de la fotofosforilación cíclica y acíclica.
Tema 7.- Fijación y asimilación del CO2.  Consideraciones energéticas del ciclo reductivo de las pentosas o ciclo de Calvin.  Plantas C3.  Fotorrespiración y su significación biológica.  Fijación y asimilación del Co2 en plantas C4. Anatomía folial.  Ventajas ecológicas del metabolismo C4.  Fijación y asimilación del CO2 en plantas de tipo CAM.  Características generales.  Especies intermedias.  El metabolismo CAM como factor de adaptación ecológica.  Tema 8.- Aspectos ambientales de la fotosíntesis.  Factores que afectan a la fotosíntesis: papel de la luz, la temperatura, el Co2 y el estatus hídrico en la regulación del proceso.  El cambio climático global y la fotosíntesis en la biosfera.
Tema 9.- Respiración.  Etapas y significación de las mismas.  Glicolisis.  Oxidación de NADH.  Ruta convencional y alternativas.  Niveles respiratorios en distintas partes de la planta y en diferentes etapas del desarrollo.  Regulación.
Tema 10.- La asimilación del nitrógeno combinado.  Reducción de nitrato hasta amonio.  Sistemas enzimáticos implicados.  Localización y regulación de los mismos.
Tema 11.- La asimilación del azufre.  Reducción del sulfato.  Interrelación de las reducciones del sulfato, nitrato y anhídrido carbónico.  Metabolismo inicial de los productos de dichas fotorreducciones.
Tema 12.- Fijación simbiótica del dinitrógeno.  Bacterias fijadoras.  Relación entre las partes simbiontes.  Sistema de nitrogenasa.  Fijación libre del nitrógeno en cianobacterias.  Regulación de la fijación.  Papel de factores ambientales sobre la expresión de genes implicados en el proceso de fijación.
Tema 13.- Translocación floemática.  Características generales de la translocación.  Carga y descarga del floema.  Factores endógenos y ambientales influyentes en el proceso.  Hipótesis actuales sobre el mecanismo de la translocación floemática.

IV.  Relaciones hídricas
Tema 14.- Principios de Energética.  Potencial químico y su alcance en Fisiología Vegetal.  El agua y los vegetales.  Movimiento del agua a corta y larga distancia.  Potencial químico del agua y potencial hídrico.  Componentes del potencial hídrico.  Evaluación del estado hídrico de un vegetal.
Tema 15.- Movimiento del agua en la planta.  Xilema y floema.  Estructura y relación funciona¡ entre ambos sistemas.
Tema 16.- Potencial hídrico del aire.  Transpiración.  Fisiología de los estomas.  Estructuras.  Movimientos estomáticos.  Regulación de éstos por factores endógenos y ambientales.  Papel de la transpiración en el intercambio calórico entre planta y ambiente.

V. Desarrollo y Morfogénesis
Tema 17.- Caracteres diferenciales del desarrollo vegetal.  Conceptos de crecimiento, diferenciación y morfogénesis.  Embriogénesis permanente.  Cultivo in vitro y regeneración de plantas.  Construcción de plantas transgénicas.  Transformación mediada por Agrobacterium tumefaciens: Plásmido Ti; genes vir; T-DNA y transferencia de oncogenes; plásmidos desarmados e ingeniería genética.

A) Factores de control endógenos
Tema 18.- Fitohormonas.  Características de las fitohormonas.  Hormonas vegetales clásicas: auxinas, citoquininas, giberelinas, etileno y ácido abscísico.  Modos de acción y procesos en los que actúan las distintas fitohormonas.
Tema 19.- Otros factores de crecimiento vegetales: oligosacarinas y poliaminas.  Mecanismos de transducción de señales: rutas de los fosfoinosítidos y ruta del jasmonato.

B) Factores ambientales reguladores de la morfogénesis
Tema 20.- La Luz como señal: Fotomorfogénesis y fotorrecepción.  El fitocromo y la luz roja.  Mecanismos de actuación del fitocromo.  Control genético de las respuestas mediadas por fitocromo.  Implicaciones adaptativas del fitocromo.  Fotorreceptores de luz azul.  Naturaleza química.  Procesos regulados por luz azul.  Posibles mecanismos de acción.
Tema 21.- Fotoperiodicidad.  Control de la floración por luz.  Plantas de día corto y plantas de día largo.  Bases moleculares de la fotoperiodicidad: el fitocromo y el "estímulo floral".
Tema 22.- La temperatura como señal para el desarrollo.  Vemalización e inducción floral: fenómenos epigenéticos y metilación de genes reguladores.  Letargo de yemas y semillas; abcisión.  Acumulación de reservas subterráneas.  Otros factores ambientales que influyen en el desarrollo.
 

C) Integración de factores endógenos y exógenos durante el desarrollo vegetal
Tema 23.- Floración.  Control genético y ambiental de la iniciación o evocación floral.
Control genético del desarrollo floral.  Fisiología de la polinización.  Alogamia y autogamia.  Autoincompatibilidad en la polinización: sistema gametofítico y sistema esporofítico.  Bases genéticas y moleculares de la autoincompatibilidad.  Mecanismos que permiten a las plantas interaccionar con otros organismos durante la polinización.
Tema 24.- Desarrollo y germinación de semillas.  Embriogénesis y acumulación de proteínas de reserva.  Influencia de la composición de las reservas.  Formación y maduración del fruto.  Factores que provocan el establecimiento y la ruptura del letargo.  Germinación: Movilización de reservas y continuación de la embriogénesis.
Tema 25.- Desarrollo vegetativo.  Acumulación y movilización de reservas vegetativas.  Crecimiento primario y secundario.  Abcisión estacional de las hojas.  Conceptos de senescencia y envejecimiento a nivel celular y a nivel de organismo.  Apoptosis y muerte.

VI. Fisiología del estrés
Tema 26.- Factores que influyen en la distribución de los vegetales en el planeta.  Concepto de factor limitante y aparición de estrés.  Estrategias de las plantas para sobrevivir a las condiciones estresantes: escape, tolerancia y resistencia.

A) Estrés biótico
Tema 27.- Efectos del parasitismo y de la predación sobre las plantas: concepto de enfermedad.  Agentes fitopatógenos: virus, bacterias y hongos; nematodos; insectos y otros predadores.  Genes de patogenicidad de los patógenos.  Respuestas defensivas de las plantas: defensas constitutivas y defensas inducibles.  Inversión de recursos de defensa en relación con el medio ambiente.
Tema 28.- Defensas inducibles.  Genes de defensa: proteínas relacionadas con la patogénesis y ruta de los fenilpropanoides.  Genes de resistencia y genes de avirulencia: la reacción
incompatible.  Implicaciones evolutivas y ecológicas de la interacción planta-patógeno.
 

B) Estrés abiótico
Tema 29.- Agua.  Estrés hídrico.  Efectos de la escasez ocasional del agua.  Adaptaciones fisiológicas de las plantas a la escasez de agua.  Genes inducibles por escasez de agua en mesófitos.  Sequía permanente.  Estrategias fisiológicas, anatómicas y fenológicas de escape y tolerancia a la sequía en xerófitos.  Acumulación de osmolitos.  Mecanismos fisiológicos de
resistencia a la sequía en euxerófitos.  Estrés por exceso de agua.  Respuestas de las plantas
a la anacrobiosis edáfica.
Tema 30.- Sales.  Estrés salino: escasez de agua y toxicidad iónica.  Glicófitos, plantas halotolerantes y halófitos.  Mecanismos de escape, tolerancia y resistencia.  Acumulación de osmolitos.  Estrés por metales pesados.  Mecanismos de resistencia.  Fitoquelatinas.
Metaloproteínas.  Contaminación.
Tema 31.- Temperatura.  Estrés por frío en especies tropicales.  Estrés por congelación: escasez de agua y daños mecánicos.  Estrategias de escape y tolerancia.  Acumulación de osmolitos.  Mecanismos de resistencia.  Estrés por altas temperaturas: estrategias fenológicas y fisiológicas de escape.  Organismos termófilos.