¡Descarga practicas vegetal y más Ejercicios en PDF de Fisiología de las Plantas solo en Docsity!
GUIÓN DE PRÁCTICAS DE FISIOLOGÍA VEGETAL
ÍNDICE
I. MEDIDA DEL POTENCIAL DE AGUA EN TEJIDOS VEGETALES ..............................
II. INFLUENCIA DEL CONTENIDO EN AGUA DEL MEDIO EN
LA GERMINACIÓN DE LAS SEMILLAS ......................................................................
III. EFECTO DEL ACIDO GIBERÉLICO EN LA MOVILIZACIÓN
DE RESERVAS EN GRANOS DE CEBADA ................................................................
IV. AUXINAS Y ELONGACIÓN ......................................................................................
V. SEPARACIÓN DE PIGMENTOS CLOROPLÁSTICOS POR
REPARTO DE DISOLUCIÓN ....................................................................................
VI. RECONOCIMIENTO DE PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS
POR CROMATOGRAFÍA SOBRE PAPEL Y ESPECTROS
DE ABSORCIÓN .......................................................................................................
VII. REACCIÓN DE HILL ..................................................................................................
VIII. HORMONAS Y SENESCENCIA .................................................................................
02E
Práctica I
MEDIDA DEL POTENCIAL DE AGUA EN TEJIDOS VEGETALES
INTRODUCCIÓN
El potencial químico de una substancia j ( j ) es la cantidad de energía libre por mol de la misma, siendo la energía libre (energía libre de Gibbs, G ) la máxima energía disponible para transformarse en trabajo, a presión y temperatura constantes:
G = E + PV - TS = H - TS
donde E es la energía interna, P , la presión, V , el volumen, T , la temperatura absoluta y S , la entropía, mientras que H = E + PV representa la entalpía del sistema. En este sentido, se define el potencial químico del agua como la diferencia entre el potencial químico del agua en el sistema (la célula o el tejido) y el del agua libre a la presión de un bar. Dado que no es posible medir el potencial químico del agua pura ( oa ) en términos absolutos y que se trata de un valor máximo de comparación, se ha convenido en establecerlo, a la misma temperatura, como igual a cero.
El potencial químico del agua en una disolución no iónica depende de la energía media por mol y de la concentración de moléculas (su fracción molar) que poseen esta energía libre media:
a - oa = RT ln Na
donde R es la constante de los gases (1,987 cal mol -1^ ºK -1^ ) y N (^) a , la fracción molar del agua.
El uso de potenciales químicos no es fácil en Fisiología Vegetal. Para las células, es más apropiado el concepto de potencial hídrico, o más correctamente, el decremento de potencial hídrico, que se puede definir como,
siendo V a el volumen parcial molar del agua (18 cm 3 mol -1^ )
Es decir, el es el potencial químico del agua en un sistema, expresado en unidades de presión, comparado con el potencial químico del agua pura a la presión atmosférica y a las mismas temperatura y altura, y con el potencia químico del agua de referencia fijado en cero.
El potencial hídrico () constituye la resultante de fuerzas de orígenes diversos (osmótica, capilar, de imbibición, de turgencia, etc.) que liga el agua al suelo o a los diferentes tejidos del vegetal. El potencial hídrico corresponde, desde el punto de vista energético, al trabajo que habría que realizar para llevar una unidad de masa de agua "ligada" al suelo o a los tejidos de una planta desde este estado de unión a un estado de referencia correspondiente al del agua pura a la misma temperatura y a la presión atmosférica. Como se adopta el valor cero para este potencial de referencia, todos los valores de potencial del agua que caracterizan al agua ligada son negativos.
La expresión más general del potencial hídrico es:
= o + m + p
a - ^0 a a = Va
Práctica II
INFLUENCIA DEL CONTENIDO EN AGUA DEL MEDIO EN LA
GERMINACIÓN DE LAS SEMILLAS
INTRODUCCIÓN
El primer proceso que ocurre en la germinación es el denominado "periodo de imbibición", consistente en la absorción de agua por las semillas, con la consiguiente hidratación de células y coloides, necesaria para que pueda comenzar la actividad metabólica.
La adaptación ambiental que permite a cada especie germinar en hábitats ricos en agua o secos ( del medio alto o bajo) depende de que el de sus semillas en relación con el del suelo, sea suficientemente bajo para permitir que se alcance el grado de hidratación necesario por absorción de agua del suelo, proceso en el cual la cantidad y cualidad de las reservas nutritivas van a ser determinantes.
Durante su maduración, las semillas se deshidratan hasta niveles inferiores al 20% de contenido en agua, oscilando entre el 5% en xerófitas y el 30% en plantas tropicales, en
general. Esto conlleva valores muy bajos de su .
La elevada concentración de macromoléculas coloidales hidratables (sustancias de reserva) confieren a la semilla bajos valores de (m (componente matricial del potencial hídrico), que dependen, tanto de la concentración como de la naturaleza de los coloides.
Inicialmente el (o (componente osmótico del potencial hídrico) de las semillas es cuantitativamente poco importante. Cuando empiezan a germinar y, como resultado de la actividad enzimática, las grandes macromoléculas se van degradando a compuestos de bajo peso molecular (solutos osmóticos), el valor de ( aumenta, y por tanto (o disminuye de forma importante.
Durante la imbibición el flujo de agua que penetra en las semillas no es uniforme, distinguiéndose tres fases de duración muy variable:
Fase 1: Proceso rápido y puramente físico (se presenta tanto en semillas viables como inviables), que depende únicamente de la diferencia de ( entre el medio de imbibición y la semilla. El valor de ( de la semilla en este estadio se debe fundamentalmente al componente matricial ((m), y el ( del medio, de la concentración de solutos que contenga. Por tanto, se puede regular el flujo de agua variando el ( del medio en el que germinen las semillas. Esta etapa finaliza cuando la semilla ha adquirido un 60% de hidratación.
Fase 2: Es una fase de meseta, donde tienen lugar los principales acontecimientos metabólicos que conducen a la emergencia de la radícula. El potencial osmótico ((o ) es el componente determinante en el potencial hídrico (() de la semilla.
Fase 3: Esta fase se corresponde con la elongación de la radícula y sólo se produce en aquellas semillas aptas para germinar. Se caracteriza por un nuevo incremento de toma de agua, acompañando a la elongación de la radícula.
Una forma rápida para evaluar las exigencias hídricas de una semilla consiste en someterla a imbibición en medios de distintos (, preparados con diferentes concentraciones de un soluto determinado. La cantidad de agua que tome la semilla será determinante para que la actividad metabólica se desarrolle aceptablemente y comience la germinación. Como los sistemas respiratorios son esenciales y los que menos agua de hidratación requieren
para ser activos, el detectar su funcionamiento es un parámetro indicativo de que la semilla es viable.
El test que se va a utilizar para detectar la actividad respiratoria de las semillas está basado en la reducción de un compuesto, cloruro de 2,3,5-trifenil tetrazolium, soluble e incoloro, que captando los electrones de los procesos respiratorios se transforma en trifenil formazan, insoluble y de color rojo.
Práctica III
EFECTO DEL ACIDO GIBERELICO EN LA MOVILIZACION DE RESERVAS
EN GRANOS DE CEBADA
INTRODUCCIÓN
Las semillas de los cereales se pueden dividir en dos partes: el embrión y el endospermo (Fig. 1).
El primero es un tejido diploide que contiene un órgano especializado en la absorción denominado escutelo (escutellum). El endospermo, básicamente un tejido de reserva triploide, está compuesto a su vez por dos tipos de tejidos claramente diferenciados: el endospermo amiláceo (cuyas células almacenan el almidón) y la capa de aleurona.
Durante la germinación de la semilla las reservas almacenadas (proteínas, carbohidratos, lípidos, ácidos nucléicos y complejos minerales) presentes en la capa de aleurona y el endospermo amilaceo, son degradados y movilizados vía el escutelo hacia la plántula en desarrollo. Los enzimas necesarios para la hidrólisis y solubilización de las reservas almacenadas se producen principalmente en la capa de aleurona y la mayoría de estas enzimas están controlados por giberelinas. En las primeras etapas de la germinación se sintetizan giberelinas en el embrión y posteriormente son transportadas a la capa de aleurona, la cual en respuesta a dichas hormonas produce y libera hacia el endospermo distintos tipos de enzimas como amilasas, -glucosidasas, proteasas, ribonucleasas, fosfatasas etc., si bien las amilasas, enzimas que degradan el almidón, constituyen el 60-70 % de las proteínas sintetizadas. Se ha demostrado que el incremento de la actividad -amilasa en endospermos de cebada en respuesta a un aporte exógeno de giberelinas es debido a la
Figura 1 Representación esquemática de la movilización de reservas que tienen lugar en las semillas de cebada. Las Gas producidas en el embrión y escutelo estimulan la síntesis de enzimas hidrolíticas, principalmente -amilasas, en la capa de aleurona. Las amilasas degradan el almidón y los productos de la digestión son absorbidos por la plántula en crecimiento
Se pretende medir la elongación de segmentos de coleoptilo de maíz, producida por diferentes concentraciones de auxina (AIA).
Práctica V
SEPARACIÓN DE PIGMENTOS CLOROPLÁSTICOS POR REPARTO DE
DISOLUCIÓN
INTRODUCCIÓN
Las membranas tilacoidales e intertilacoidales de los cloroplastos de las plantas superiores contienen los pigmentos que hacen posible la fotosíntesis. Estos pigmentos son clorofilas (clorofila a y b ) y carotenoides (carotenos y xantofilas).
Las clorofilas a y b son estructuralmente muy semejantes. Constan de un anillo tetrapirrólico con un magnesio quelado y un resto propionato esterificado con fitol, un alcohol de 20 átomos de carbono. Ambas clorofilas difieren en el substituyente del carbono 3 en el pirrol B. Mientras que en la clorofila a este substituyente es un metilo (-CH 3 ), en la clorofila b es un grupo aldehido (Fig. 1). Al ser la función aldehido más polar que la función metilo, esta diferencia va a ser fundamental en una separación por reparto.
Los carotenoides son moléculas de 40 átomos de carbono, con un elevado número de dobles enlaces conjugados. La diferencia fundamental entre las dos subfamilias de estos pigmentos radica en la ausencia (carotenos) o presencia (xantofilas) de oxígeno en la molécula, bien como función hidroxilo, bien como epóxido (Fig. 2). Esta diferencia, como en el caso anterior, hace que los carotenos sean mucho más apolares que las xantofilas.
El objetivo de la práctica radica en la separación de los diferentes pigmentos fotosintéticos de hojas de espinaca ( Spinacea oleracea ) por reparto entre disolventes orgánicos de diferentes polaridad y la medida de sus espectros de absorción.
Práctica VI
RECONOCIMIENTO DE PIGMENTOS FOTOSINTETICOS POR
CROMATOGRAFIA SOBRE PAPEL Y ESPECTROS DE ABSORCION
1.- CROMATOGRAFÍA DE REPARTO SOBRE PAPEL
INTRODUCCIÓN
Esta separación se basa en las distintas afinidades de los pigmentos hacia una fase estacionaria -el papel de cromatografía-, y su solubilidad diferencial en una fase móvil. Esta asciende por capilaridad sobre el papel, y arrastra a los solutos a una velocidad que, para cada uno de ellos, depende directamente de su afinidad por la fase móvil, e inversamente de su afinidad por la fase estacionaria. Al final de la cromatografía, cada soluto habrá recorrido una distancia diferente, consiguiéndose su separación.
Práctica VII
REACCION DE HILL
INTRODUCCIÓN
La capacidad reductora de los cloroplastos en presencia de la luz fue comprobada en 1937 por Robert Hill, al demostrar que los cloroplastos aislados iluminados podían reducir a un compuesto oxidado capaz de aceptar los electrones procedentes de la fotolísis del agua. De esta forma se puede separar el proceso de desprendimiento de O 2 en la fotosíntesis del de fijación de CO 2.
H 2 O + A AH 2 + 1/2 O 2
Siendo A : aceptor de e -^ en estado oxidado. AH 2 : aceptor de e -^ en estado reducido.
En la fotosíntesis, el transporte de electrones se realiza en las lamelas (donde se localizan las cadenas de transportadores de electrones) y los principales aceptores naturales de electrones son la ferredoxina y el NADP. "In vitro," estos aceptores naturales pueden sustituirse por una serie de aceptores de electrones no fisiológicos, como el 2,6-diclorofenol indofenol (DCPIP) (Fig 1). El DCPIP es un aceptor que cambia de color: azul cuando está oxidado (max de absorción: 600 nm ), incoloro cuando está reducido (no absorbe a 600 nm ) (Fig 2). Su potencial redox le permite captar electrones en distintos puntos de la cadena, dependiendo de las condiciones del medio.
Práctica VIII
HORMONAS Y SENESCENCIA
INTRODUCCIÓN
Antes o después, todo organismo multicelular complejo muestra síntomas de deterioro funcional, que configuran la etapa de desarrollo llamada envejecimiento programado o senescencia y que precede a la muerte del organismo. A veces, ese deterioro funcional afecta sólo a un órgano o tejido (hojas, flores, frutos, raíces, xilema..) mientras permanecen vivos otros órganos o tejidos de la planta.
La senescencia es un proceso preprogramado dentro del desarrollo de la planta que ocurre por medio de una serie de cambios enzimáticos y metabólicos que tienen lugar de forma secuencial o simultánea en los diferentes tejidos que envejecen. Este proceso se ve modulado en su expresión por las variables ambientales, el estado de crecimiento y, de algún modo, por la propia historia de la planta.
Uno de los modelos más utilizados para el estudio de la senescencia ha sido el de hojas aisladas o discos de hojas. Los primeros síntomas de senescencia en hojas son la pérdida de clorofila y de la capacidad fotosintética.
Otro aspecto que caracteriza al envejecimiento y que está íntimamente relacionado con lo anterior, es la pérdida neta de proteínas tilacoidales y del estroma causada por el aumento de su degradación catalizada por enzimas péptido-hidrolasas. Esta disminución afecta mayoritariamente a la enzima Rubisco.
Por último señalar que durante el envejecimiento se produce una movilización masiva y exportación de carbono, nitrógeno y minerales. Este reciclaje de los nutrientes existentes en el órgano que se va a escindir y su reubicación en lugares de nuevo uso o almacenamiento requiere de un control eficaz y complejo que ha de mantenerse durante todo el desarrollo del proceso.
En la actualidad se acepta como evidente que la senescencia es un proceso que está bajo control y que no es el resultado de una serie de hechos iniciados al azar. Sin embargo, hasta el momento, es difícil encontrar un modelo simple capaz de explicar los mecanismos de control y que incluyan factores tan determinantes como el hormonal (citoquininas, ácido abscísico, etileno) y el ambiental (estrés hídrico, oscuridad, contaminantes ambientales....).
El objetivo de esta práctica es estudiar el envejecimiento de hojas y el papel del ácido abscísico en el control de este proceso, utilizaremos como parámetros de envejecimiento el contenido en proteínas y el de fosfatos liberados al medio.
