Llicenciatura en Biologia (3361)

Fisiologia Vegetal(12305) 

IDENTIFICACIÓ DE L’ASSIGNATURA

L’assignatura Fisiologia Vegetal és una matèria troncal del currículum de Biologia impartit en el tercer curs; consta de 9 crèdits, 6 teòrics i 3 pràctics.

COORDINACIÓ I PROFESSORAT

El coordinador i professor responsable del temari teòric de l’assignatura és el Dr. Lluís Cardona, i la professora responsable del temari pràctic de l’assignatura és la Dra. Elisabeth Moyano.

Els alumnes podran fer totes les consultes que considerin oportunes per correu electrònic o presencialment dins de l’horari previst de consultes.

 

OBJECTIUS GENERALS

El projecte docent de l’assignatura pretén: que els alumnes adquireixin una visió fonamental de l’organització i el funcionament dels sistemes vegetals. Considerant la cèl·lula vegetal com una factoria viva, els alumnes han de conèixer com se sintetitza i com està regulada la producció dels principals productes del procés de fotosíntesi i com es diversifica el metabolisme vegetal per a la producció de metabòlits secundaris d'aplicació en les indústries de cosmètica, farmacèutica i agroalimentària. També es pretén donar a conèixer als alumnes els estats fonamentals del cicle vital dels vegetals, els aspectes bàsics del desenvolupament de les plantes, així com els factors externs i interns que regulen i afecten el desenvolupament de les plantes. Finalment es vol introduir els alumnes en el món de la biotecnologia vegetal, especialment en la seva vessant aplicada a la bioproducció de compostos d’interès mitjançant les tècniques del cultiu in vitro i per modificar genotípicament les plantes, amb la finalitat d’incrementar i/o millorar-ne la producció.  

AVALUACIÓ DELS APRENENTATGES

Per a l'avaluació del rendiment acadèmic dels alumnes, que es farà segons els criteris generals de la facultat, el pes dels continguts teòrics serà del 75% i el dels pràctics, del 25%.

L’avaluació de la teoria serà mitjançant una PEM (90% de la puntuació teòrica) i un treball de curs a exposar i debatre juntament amb la resta del grup, sobre un tema escollit pels alumnes (10%).

L'avaluació de les pràctiques es farà mitjançant un examen pràctic.

TEMARI TEÒRIC

Part 1. Introducció. Característiques de les cèl·lules vegetals

Tema 1

Introducció a l'assignatura. Descripció dels seus objectius docents. Fisiologia vegetal i salut.  Durada: 1 hora.

Tema 2

Particularitats genètiques, estructurals i bioquímiques de les cèl·lules vegetals. Estudi de la paret. Durada: 2 hores.

PART 2. Com s'alimenten les plantes? Com es distribueixen els nutrients?

Tema 3

Elements essencials en nutrició vegetal i elements tòxics. Desenvolupament dels cultius hidropònics. Durada: 2 hores.

Tema 4

Símptomes de deficiència mineral. Claus per a la seva identificació. Durada: 2 hores.

Tema 5

Estructura del plasmalemma. Absorció i transport d'aigua i ions. Significació de la transpiració. Durada: 1 hora.

Tema 6

Transport a llarga distància. Concepte. Substàncies transportades. Mecanismes de transport. Durada: 2 hores.

PART 3. Les cèl·lules vegetals són factories vives. Com s'estructuren? Com produeixen?

Tema 7

El cloroplast. Estructura i funcions. Concepte i significació de la fotosíntesi. Absorció i emissió de la llum en àtoms i molècules. Pigments fotosintètics. Durada: 2 hores.

Tema 8

Fotosistemes. Cooperació entre fotosistemes. Fototransport electrònic. Fotofosforilació. Durada: 1 hora.

Tema 9

Assimilació del diòxid de carboni i biosíntesi de fotoassimilats. Fotorespiració.Durada: 2 hores.

Tema 10

Mecanisme fotosintètic C4. Anatomia foliar. Metabolisme àcid de les crassulàcies. Avantatges ecològics. Durada: 1 hora.

Tema 11

Assimilació del nitrogen. Reducció del nitrat. Assimilació de l’amoni. Assimilació del sofre. Durada: 1 hora.

Tema 12

Fixació biològica del nitrogen. Organismes fixadors. Simbiosi rizobium-lleguminosa.Durada: 1 hora.

Tema 13

Metabolisme primari envers metabolisme secundari. Potencialitat biosintètica dels vegetals. Expressió i control. Compartimentació cel·lular i transport. Durada: 1 hora.

Tema 14

Classificació dels metabòlits secundaris. Significació biològica. Durada: 2 hores.

Tema 15

Quins compostos deriven d'acetat? Via de l’acetat-malonat i formació de policètids. Plantes riques en antraquinones. Via de l'acetat-mevalonat. Durada: 2 hores.

Tema 16

Essències i iridoides. En quins òrgans es formen? En quins tipus de plantes? Diterpens. Durada: 1 hora.

Tema 15

Esteroides vegetals i colesterol. Plantes que acumulen esteroides. Concepte de biotransformació i producció d’hormones esteroídiques en plantes. Antioxidants naturals: carotenoides. Durada: 2 hores.

Tema 16

Els fenols deriven de l’àcid siquímic. Essències, pigments i antioxidants. Tanins. Cumarines. Plantes productores de fenols. Interès dels fenols en terapèutica. Durada: 1 hora.

Tema 17

Els flavonoides. Importància d'aquests compostos en nutrició. Isoflavoides i altres fitoalexines. Durada: 1 hora.

Tema 18

Compostos secundaris amb nitrogen. Alcaloides. Protoalcaloides. Pseudoalcaloides. Descriptiva de les plantes alcaloídiques. Els alcaloides en la terapèutica actual. Bioproducció in vitro d'alcaloides. Durada: 2 hores.

Tema 19

La planta, una factoria viva.Tipus de lliçó: el desenvolupament d'aquesta lliçó es farà mitjançant l'exposició dels treballs d'alguns alumnes sobre bioproducció de compostos vegetals d'interès i descripció de les plantes productores. Durada: 2 hores.

PART 4. CREIXEMENT I DESENVOLUPAMENT DEL VEGETAL

Tema 20

Creixement i desenvolupament. Control del creixement i desenvolupament. Estats essencials del creixement. Regulació del creixement. Fitohormones: concepte i classificació. Durada: 2 hores.

Tema 21

Auxines. Naturalesa química. Accions fisiològiques i mecanisme d’acció. Auxines de síntesi. Herbicides. Aspectes fitosanitaris del seu ús. Durada: 2 hores.

Tema 22

Gibberel·lines. Naturalesa química. Accions fisiològiques i mecanisme d’acció. Durada: 1 hora.

Tema 23

Citoquinines. Naturalesa química. Accions fisiològiques i mecanisme d’acció. Durada: 1 hora.

Tema 24

Àcid abscísic. Naturalesa química. Accions fisiològiques i mecanisme d’acció. Durada: 1 hora.

Tema 25

Etilè. Naturalesa química. Accions fisiològiques i mecanisme d’acció. Durada: 1 hora.

Tema 26

Fotomorfogènesi. Fitocrom. Propietats físiques i naturalesa química. Mecanismes d’acció. Accions fisiològiques. Durada: 1 hora.

Tema 27

Fisiologia de la floració. Fotoperiodisme. Inducció fotoperiòdica i òrgans receptors. Regulació hormonal. Significació del fitocrom. Vernalització. Durada: 2 hores.

PART 4. Són les plantes les fàbriques del futur? Com millorem la seva producció? Què són els nutracèutics en la nova medicina?

Tema 28

Metabòlits secundaris i producció in vitro. Totipotència i variabilitat. Cultiu de teixits i cèl·lules vegetals. Inducció i cultiu del teixit de call. Morfogènesi i embriogènesi. Cultiu de cèl·lules aïllades. Durada: 1 hora.

Tema 29

Multiplicació vegetativa de les plantes superiors. Cultiu d’àpex de tija. Cultiu de meristemes. Significació per als cultius de plantes medicinals o aromàtiques. Durada: 1 hora.

Tema 30

Cultiu de cèl·lules en suspensió i immobilitzades. Establiment del cultiu en bioreactor. Exemples de producció de compostos d’interès terapèutic. Durada: 2 hores.

Tema 31

Els protoplasts, una eina per a l’enginyeria genètica i metabòlica. Manipulació del genoma vegetal i millora de la producció. Durada: 2 hores.

Tema 32

Creació de noves varietats per enginyeria genètica. Principis generals. Organització bàsica dels gens vegetals. Aïllament i clonació d'un gen funcional. Mètodes per a la transferència de gens a la cèl·lula vegetal. Durada: 1 hora.

Tema 33

Vectors de gens. Sistema Agrobacterium tumefaciens. Plasmidi Ti. Oncogens. Transferència i integració del T-DNA. Gens de virulència. Durada: 2 hores.

Tema 34

El plasmidi Ti com a vector de gens. Sistema integratiu i sistema binari. Construcció de gens quimèrics. Gens marcadors i reporters. Durada: 1 hora.

Tema 35

Sistema Agrobacterium rhizogenes. Estructura del pRi. Gens rol i aux. Regeneració de plantes i manipulació genètica. Durada: 1 hora.

Tema 36

Virus DNA com a vectors de gens. Caulimovirus. Geminivirus. Mètodes de transferència directa. Microinjecció de DNA. Liposomes. Durada: 1 hora.

Tema 37

Aplicacions de la biotecnologia vegetal. Resistència a herbicides i la sequera. Resistència a plagues. Millores de la producció.

Tipus de lliçó: el desenvolupament d'aquesta lliçó es farà mitjançant l'exposició dels treballs d'alguns alumnes sobre aplicacions de la biotecnologia vegetal a la millora de la producció. Durada: 3 hores.

Tema 38

Nutracèutics. Concepte i obtenció. Aspectes ètics i legals de la manipulació genètica de plantes. Riscos sanitaris i medioambientals.

Tipus de lliçó: el desenvolupament d'aquesta lliçó es farà mitjançant l'exposició dels treballs d'alguns alumnes sobre la possible aplicació de la biotecnologia vegetal a la producció de nutracèutics i dels aspectes legals de la manipulació genètica en vegetals. Durada: 2 hores.

TEMARI PRÀCTIC

Pràctica 1. Microscòpia. Observació de la plasmòlisi i desplasmòlisi. Acció de l’àcid abscísic en el tancament estomàtic

Observació del procés de plasmòlisi i desplasmòlisi en epidermis de ceba i visualització dels efectes de l’àcid abscísic en el tancament estomàtic. Durada: 4 hores.

Pràctica 2. Reconeixement de plantes medicinals

Observació de les característiques organolèptiques. Observació a la lupa i al microscopi d'una col·lecció de plantes medicinals seques i trossejades. Determinació histoquímica d'alguns dels principis actius d'aquestes plantes. Durada: 4 hores.

Pràctica 3. Identificació dels compostos anticolinèrgics atropina i escopolamina en extractes vegetals

A partir de material vegetal d’alguna espècie productora d’alcaloides tropànics (Datura stramonium, Datura metel o Duboisia spp) l’alumne procedirà a assecar-lo i a fer-ne la posterior valoració dels continguts d’escopolamina i d’hiosciamina per cromatografia en capa fina. Durada: 2 hores.

Pràctica 4. Determinació d'antocianidines en sucs vegetals

Separació i valoració espectrofotomètrica d'alguns compostos de tipus antocianidines presents en sucs vegetals de valor nutritiu. Durada: 4 hores.

Pràctica 5. Millora de la producció d'anticolinèrgics

Establiment i cultius d'arrels transgèniques que sobreexpressen el gen de la PMT de tabac, mitjançant la infecció amb Agrobacterium rhizogenes. Durada: 4 hores.

Pràctica 6. Cultiu in vitro. Micropropagació de Lavandula

Aquesta pràctica consta de dues parts. En la primera (durada aproximada: 2 hores) l’alumne, des del seu PC, es connectarà via Internet a un manual de cultiu in vitro interactiu i visualitzarà diferents tècniques de micropropagació (meristemes, àpex i segments internodals); posteriorment, en la segona part de la pràctica, que es farà al laboratori, els alumnes desenvoluparan una de les tècniques consultades (durada aproximada: 2 hores).

Bibliografia

Títols de text

BARCELÓ, J.; NICOLÁS, G.; SABATER, B.; SÁNCHEZ TAMÉS, R. Fisiología vegetal. Madrid: Pirámide, 2000.

AZCON-BIETO, J.; TALON, M. Fundamentos de fisiología vegetal. Madrid: McGraw-Hill-Interamericana de España, 2000.

AZCON-BIETO, J.; TALON, M. Fisiología y bioquímica vegetal. Madrid: McGraw-Hill-Interamericana de España, 1993.

SANFELIU i d’altres. El libro electrónico de cultivo in vitro.( http://www.etsea.udl.es/invitro/index.htm)

Títols de consulta

SERRANO, M.; PIÑOL, M. T. Biotecnología vegetal. Madrid: Síntesis, 1991.

SALISBURY, F. B.; ROSS, C. W. Fisiología vegetal. Mèxic: Grupo Editorial Iberoamérica, 1992.