Fisiologia Vegetal: Processos i Metabolisme en Plantes

Paret Cel·lular

La paret cel·lular està composta per:

• Cel·lulosa: Glucosa.
• Hemicel·lulosa: Hexoses.
• Substàncies pèctiques: COOH, funció d'unió.
• Proteïnes: Extensina (estructural i control de l'extensió).
• Lignina: Estructures amorfes.

Característiques de la paret secundària enfront de la primària: Major quantitat de cel·lulosa, més proteïnes de paret, ordenació de microfibril·les ordenada i fixa.

Puntuació areolada: Quan una cèl·lula es destrueix, les veïnes no perden aigua (ΔP) gràcies a una vàlvula.

Aigua

L'aigua té les següents propietats:

• Adhesió
• Tensió superficial
• Cohesió (pH)
• Calor específic

Potencial hídric: Tendència de l'aigua a moure's = Potencial osmòtic + Potencial matricial + Potencial de pressió.

Factors que influeixen en el potencial hídric: Soluts, contacte amb la membrana, pressions exteriors i ΔT.

Transport de l'aigua:

• Apoplàstic: Fora de la cèl·lula.
• Simplàstic: Dins de la cèl·lula (ATP).

Factors que influeixen en la transpiració: Humitat, aigua, temperatura i vent.

Nutrició

Transport actiu: En contra de gradient electroquímic (bombes i translocadors).

ATPasa: Enzim que utilitza ATP per a transportar protons (Δ de càrrega).

Criteris d'essencialitat d'un element:

• Necessari per completar el cicle biològic.
• Específic (no substituïble).
• Implicat en la nutrició (H, C, O, N, Ca, Mg, P, S).

Fase Lluminosa

Té lloc a la membrana til·lacoidal.

Fotoexcitació: La llum arriba als fotosistemes. Del PSII passen 4 electrons per la cadena de transport fins al PSI, on n'han passat 4 fins a l'enzim NADP reductasa (flux d'electrons).

Fotòlisi de l'aigua: L'aigua (2 molècules) es descompon en 4 electrons + 4 protons + O₂. Els electrons passen al PSII perquè faci la fase acíclica i aquest torna a estar equilibrat.

Fotofosforilació de l'ADP: 4 protons de l'aigua passen per l'ATP sintetasa i fan que 2 ADP + 2 Pi es converteixin en 2 ATP.

Fotoreducció del NADP⁺: Aquest, com a acceptor final d'electrons, s'ajunta amb els 4 protons que han sortit i els 4 electrons del PSI i formen 2 NADPH.

Fase Cíclica: Només necessita el PSI, però només forma 2 protons i, per tant, 1 ATP.

Cicle de Calvin

Té lloc a l'estroma.

Balanç: 6 CO₂ + 18 ATP + 12 NADPH → 18 ADP + 17 Pi + 12 NADP⁺ + Hexosa-P.

La ribulosa monofosfat (5C) gasta un ATP (passant a ADP) en l'activació i es converteix en ribulosa difosfat (5C) que, a partir de l'enzim RubisCO, capta el CO₂ i fa la carboxilació. Això passa a fosfoglicerat (2 molècules de 3C) que fa la reducció i gasta 2 ATP i 2 NADPH (passant a NADP⁺) i es converteix en fosfogliceraldehid (2 molècules de 3C) que, per una banda, fa la regeneració i torna a ribulosa monofosfat, i per l'altra, allibera un C que servirà per formar la glucosa (síntesi) 6 voltes després (18 ATP).

Models de Plantes

C3: Ambients continentals (adaptables a àrids). Poc eficients (fotorespiració).

C4: Més rendiment a baixa concentració de CO₂ (hídricament i energèticament). Zones tropicals.

CAM: Zones àrides. Tanquen els estomes de dia per no perdre aigua. El malat s'acumula al vacúol de nit perquè de dia es transformi en oxalacetat, i després en PEP, alliberant CO₂ perquè entri al cicle de Calvin per produir sacarosa.

Fotorespiració

Hi intervenen els cloroplasts, els mitocondris i els peroxisomes. És degut a què la RubisCO té la funció de carboxilasa (a partir del CO₂ i la ribulosa bifosfat es fa el cicle de Calvin) i d'oxidasa (entra O₂ en comptes de CO₂).

Metabolisme

Primari: Fermentació, glucòlisi, cicle de Krebs.

Secundari:

• Terpens (isoprè)
• Fenols (benzè)
• Aminoàcids
• Alcaloides (comporten com a bases)
• Porfirines

Hormones

Auxines: Derivats del triptòfan. Funció de creixement cel·lular i control de la divisió cel·lular (cèl·lules de creixement actiu). Catabolisme: Oxidació i reducció amb sucres.

Gibberel·lines: Cloroplasts. Regulació del creixement, despertament de brots, regulació de l'activitat mitòtica, intervenció en la germinació de llavors.

Citoquinines: Derivats de l'adenina. No estimulen el creixement, però sí la formació de cèl·lules. Retard de la senescència. Catabolisme: Oxidació, reducció, hidròlisi i conjugació.

Etilè: Gas. Epinàstia (tot el dia en altes concentracions), abscisió de fulles, maduració i senescència de flors i fruits.

Poliamines: A partir de SAM. Maduració i senescència de fruits.

Àcid abscísic: Accelera la senescència, indueix la dormició, inhibeix la germinació de moltes llavors i retarda o inhibeix el creixement.

Sensors

Fitocrom: Té multiplicitat d'acció. Controla el desenvolupament de les plantes i participa en processos d'interacció amb el medi com la germinació de llavors, presència d'altres plantes, localització en l'estrat vegetal, etc.

Senescència

Símptomes de deteriorament general. Precedeix a la mort de l'individu. Causes: Errors en la replicació del material genètic, reaccions químiques marginals.