Examen: Primer Parcial 2004 / 2005

EXAMEN DE FISIOLOGÍA VEGETAL
PRIMER PARCIAL. CURSO 2004-2005
APELLIDOS:
NOMBRE:
GRUPO PRÁCTICAS:
NÚMERO DE PRÁCTICAS REALIZADAS:
ASISTE REGULARMENTE A CLASE:
si
no
TITULO SEMINARIO O ACTIVIDAD DESARROLLADA:
Bibliografía utilizada. Cite la referencia de los títulos o documentos consultados.
1.-Definir los siguientes conceptos:
Organismo Vegetal:
Es un sistema termodinámicamente abierto que intercambia materia y energía con el medio que la
rodea de manera sostenible y efectiva en función del tiempo y del espacio. La organogénesis vegetal
es: diferencial, reversible y repetitiva
Fitómero apical:
Estructura del ápice caulinar o del radical que consta de una serie de meristemos en crecimiento
activo, por lo general, y cubiertas asociadas para protegerlo. Es la unidad básica del crecimiento
vegetal.
Fotón:
Es la unidad básica en que se mide la luz. La luz es una onda electromagnética que se propaga como
onda en el espacio e incide sobre las superficies como corpúsculo y esos corpúsculos son los
fotones que son susceptibles de cuantificar.
Fluorescencia:
Los electrones cuando son excitados al absorber energía pueden no transferir fotoquimicamente esta
energía y emitirla como luz , a esta luz se la conoce como fluorescencia.
Elemento esencial:
Es aquel elemento químico que cumple dentro del vegetal tres condiciones:
1. En su ausencia la planta no es capaz de completar su ciclo vital
2. Su efecto no puede ser sustituido por otro elemento
3. Debe estar implicado en la nutrición mineral como metabolito, o como inductor, cofactor
etc., dentro de reacciones enzimáticas
Potencial electroquímico:
La diferencia de concentraciones iónicas y de moléculas químicas en diferentes compartimento (
dos lados de una membrana o pared de una naturaleza determinada) genera una energía capaz de
realizar un trabajo y se denomina potencial electroquímico
Osmotínas:
En trabajos de resistencia a estrés hídrico se identificaron genes que codifican para proteínas
específícas que producen osmolitos que regulan la homeostásis.
2.-. En el cuadro adjunto: Indicar las funciones específicas y procesos de síntesis que se realizan en los orgánulos que se
indican. Tanto en los distintos tipos de fotosíntesis C4 como en la fotorrespiración participan varios orgánulos; indicar
cuales y de que procesos son responsables en cada caso.
FUNCIONES ESPECÍFICAS
NUCLEO
VACUOLA
RE LISO
RE RUGOSO
APTO. GOLGI
La membrana regula el tráfico núcleo-citoplasma
Reconocimiento de señales
Ensamblaje de ribosomas
Exportación al citosol
Síntesis de subunidades proteicas(por ejemplo
rubisco subud.S)
Organización de la actividad citoplasmática
Almacenamiento de agua y crecimiento rápido con
poca energía
Almacenamiento de nutrientes
Digestión
Turgencia celular(homeostasis iónica)
Defensa a patógenos
Secuestración de toxinas
R.E.R- síntesis de proteínas
R.E.L.- síntesis de lípidos
Y algunas modificaciones posteriores
Síntesis de carbohidratos, polisacáridos y
compuestos de pared y glucosilación de proteínas y
lípidos
MITOCONDRIAS
Síntesis de ATP por ciclo de Krebs
Producción de aminoácidos
PEROXISOMAS
GLIOXISOMAS
Ciclo del glioxilato y del glicolato
Movilización de ácidos grasos
Metabolismo del nitrógeno
CLOROPLASTOS
Procesos fotosintéticos destinados a formación de
azúcares en último término
-obtención de energía química a partir de luz
-fijación de CO2
PLANTAS C4
FOTORRESPIRACIÓN
En estas plantas participan en parte del
proceso todos los orgánulos, por
supuesto los cloroplastos, en cuanto a
las enzimas que descarboxilan según el
tipo de C4 será:
-NADP-ME enzima málica
dependiente de NADP
CLOROPLASTO
-NAD-ME enzima málica dependiente
de NAD MITOCONDRIA
-PEP-CK fosfoenolpiruvato
carboxiquinasa
CITOPLASMA
CLOROPLASTO → Ciclo de
Calvin y formación de
fosfoglicolato
PEROXISOMA → Formación de
glicina a partir de
glicolato(ciclo del glicolato)
MITOCONDRIA → Paso de glicina
a serina
PEROXISOMA → Paso de serina a
glicerato
CLOROPLASTO → Entrada del
glicerato fosforilado al ciclo
de Calvin
3.- La gráfica representa la evolución de la fotosíntesis para los tipos de planta que se
indican: a) razonar brevemente las cinéticas en cada caso, b) proponer unidades en
cada uno de los tres parámetros, fotosíntesis, respiración, densidad de flujo, c) como
se denomina y como se define el valor que indican las flechas, d) por qué es
diferente en cada caso indicado
a)En los tres casos hay una cinética que comienza con una alta velocidad y posteriormente llegan a
una cierta parada.
En plantas C4 no se aprecia propiamente una saturación en la capacidad de fijación de CO2 aunque
se ve reducida a gran densidad de flujo fotónico es en menor medida que en las C3.
Las plantas C3 sol alcanzan la saturación lumínica a un valor intermedio entre las C3 de sombra y
las C4, debido a su estructura que está configurada para obtener buen rendimiento en zonas de
intensidad luminosa superior que C3 sombra y por eso éstas alcanza la saturación por luz a densidad
de flujo fotónico menor(respecto a C4 y C3 sol)
b) en la propia gráfica
c) Es el punto de compensación lumínico : es la cantidad de luz a la cual la fotosíntesis neta es cero,
es decir, la cantidad de CO2 consumido y producido es la misma.
d) En plantas C3 no hay fotorrespiración con lo cual el gasto de CO2 va a ser mayor mientras no
haya suficiente luz para hacer fotosíntesis. Sin embargo, ocurre que la maquinaria fotosintética de
las plantas C3 y sobre todo las de sombra está más adaptada a funcionar a pleno rendimiento con
intensidad de luz menor que las de sol y por supuesto mucha menos que las C4.
Entonces el equilibrio entre CO2 producido y consumido se produce antes (menor densidad
de flujo fotónico) en las C3 sombra que en las C3 sol y estas a su vez tienen una maquinaria
fotosintética más sencilla que la de las C4 ,que tienen que producir un bombeo de sustancias a las
células de la vaina, y por lo tanto está funcionando a pleno rendimiento en intensidad de luz menor.
4.- Esta cuestión contiene tres apartados, en cada caso indicar con * la
afirmación/es correcta/s:
4.1) ¿Cual es el elemento más oxidante en el esquema en Z fotosintético y cual el
más reductor según la escala de potencial redox?
P680 ionizado (680+).→ oxidante aunque el par H2O ↔ H2 + ½ O2 es más oxidante
P700 en estado activado (700*).→ reductor muy fuerte
4.2) ¿Cuál es la afirmación correcta?
a) Las antenas absorben fotones y transmiten excitones*
b) Las antenas absorben fotones y transmiten electrones
No, porque los electrones no se transmiten hasta que no se produce la fotolisis del agua en el centro
de reacción
c) Las antenas convierten excitones en electrones
No, los electrones se producen en el PSII
d) Las antenas no utilizan la energía luminosa.
No, las antenas sirven precisamente para captar energía luminosa que luego transmiten hasta el
centro de reacción donde será procesada para obtener energía química
4.3). El pool de plastoquinonas interviene directamente en la translocación de H+
entre el estroma y el lumen. ¿Cúantos H+ se translocan por molécula de agua
hidrolizada?
a)
b)
c)
d)
2*
4
6
8
Al hidrolizar una molécula de agua se obtienen
2H+ y 2e- así que para compensar esos e- que
viajan por la cadena de transporte van a entran
desde el estroma 2H+
5.- Emerson encontró que si se ilumina una estructura fotosintética con luz
monocromática de más de 680 nm, no se asimila anhídrido carbónico. Si en lugar de
iluminar con una sola luz monocromática, se ilumina simultáneamente con una luz de
más de 680 nm y otra de menos de 680 nm la velocidad de asimilación de anhídrido
carbonico es mayor que la suma de las velocidades obtenidas con cada luz por
separado. Representar gráficamente las afirmaciones anteriores y razone las
posibles conclusiones de la afirmación anterior.
Dos maneras de expresar el efecto Emerson
La idea que nos da este efecto es que existen dos unidades que actúan a longitudes de onda mayor y
menor de 680nm y que se alcanza la mayor efectividad cuando trabajan juntos, se produce un
efecto sinérgico de gran importancia para la eficacia fotosintética.
Puesto que con luz de más de 680 nm sola no hay asimilación de anhídrido carbónico y con la de
más de 680nm junto con la de más de 680nm sí se produce vemos que son imprescindibles ambas
longitudes para que se pueda producir a máximo rendimiento la fotosíntesis.
6.- Completar el cuadro que se incluye. ¿Puede proponer algún otro término
diferencial?
termino
ejemplo de especie
hábitat
plantas C3
plantas C4
plantas CAM
roble
maíz
crasulácea
clima templado
clima tropical o árido
Regiones áridas
normal
Kranz
suculenta
rubisco
Fosfoenolpiruvato
carboxilasa en principio y
luego rubisco
Rubisco y fosfoenolpiruvato
carboxilasa, según el
momento
morfología foliar
enzima de
carboxilación
lugar de
carboxilación
estroma del cloroplasto
en las células del mesófilo y en el citoplasma para formar
luego para Calvin en las de
oxalacetato y luego en el
la vaina con rubisco
estroma para Calvin
media
alta
Baja
1CO2:
3 ATP+2 NADPH
1CO2:
5 ATP+2 NADPH
1CO2:
6’5 ATP+2 NADPH
Inhibición de la
fotosíntesis por
oxígeno
Sí
No
Sí durante el día no durante
la noche(fijación oscura del
CO2)
Eficiencia en el uso
del agua
Baja
Media
Alta
tasa de crecimiento
relativa
gasto energético
para fijar CO2.
Valores relativos
7.- Explique las diferencias funcionales entre canales, transportadores y bombas
iónicas. Ponga un ejemplo de cada tipo.
CARACTERÍSTICAS
ENERGÉTICAS
CANALES
Transporte pasivo
Secundario
Energía por gradiente
físico/ión motriz
Electroforético
Transporte activo
Secundario
Electroforético
TRANSPOTADORES
Energía del metabolismo
indirectamente
BOMBAS
Transporte activo
Primario
Electrogénico
Energía procedente de
ATP
CINÉTICA
EJEMPLO
Saturable a altas
concentraciones
Alta velocidad
Canales de Na+, K+
Michaelis-Menten
Velocidad media
Transportadores de
azúcares o aminoácidos
transmembrana
Michaelis-Menten
Baja velocidad
ATP-asas
H+ ATP-asa
8.-Los procesos de polarización de membranas son mecanismos primarios resultado
de la señalización en muchos procesos fisiológicos: A) citar dos procesos en los que
la polarización sea fundamental para su desarrollo, B) en uno de los procesos
mencionados, citar y razonar (POR) las pautas de señalización que tiene lugar
cuando la membrana se depolariza de por ejemplo -150mV a +80mV.
A)
1 Fotofosforilación
2 Apertura estomática
B)
1 Cambio de polaridad de la membrana de la célula oclusiva
POR entrada activa de K+ y cotransporte de Cl-
2 Formación de H+ y bajada de pH
POR la disociación de ácidos como de almidón a malato
3 Se abre el estoma
POR la entrada de agua para equilibrar las concentraciones
4 Deja de producirse H+ y subida de pH
POR cese de la glucolisis
5 No hay mucha concentración de K+ ni ClPOR cese del transporte activo
6 Se cierran las células oclusivas
POR salida del agua para recuperar el equilibrio de concentraciones
RESULTADO: Se cierran los estomas. La apertura estomática se produce a mayor
concentración de CO2 y menor concentración de O2 y H20
9.- Clasificación de los elementos en base al papel que desarrollan en el
metabolismo mineral
Grupo I
Estructurales Forman parte de la estructura celular
C, H, O, P, N, S
Grupo II
Activadores enzimáticos Forman parte de algún tipo de reacción catalizada por enzimas
K, Ca, Mg, Mn, Zn
Grupo III
Reactivos RÉDOX Intervienen como catalizadores de reacciones rédox
Fe, Cu, Mo
Grupo IV
Función incierta Aún no se saben cómo participan pero son esenciales
B, Cl
10.- Del total de conocimientos aprendidos, enumerar al menos cinco áreas de
estudio que según su criterio tengan aplicación. Indicar en cada caso posible
área de trabajo
por ejemplo:
CAMPO DE ESTUDIO……………………………ÁREA DE TRABAJO
nutrición mineral……………………mejora del rendimiento de cosechas
1 estrategias de fijación de CO2
2 estructura de la pared celular
resistencia climática de especies
especies deslignificadas de uso industrial
3 absorción de agua y transpiración
especies resistentes a desecación
4 embriones somáticos
reforestación rápida y adecuada
5 fitorremediación
mejora de la calidad del suelo