Biologia e fisiologia vegetale (2011/2012)

Codice insegnamento
4S02734
Crediti
12
Coordinatore
Tiziana Pandolfini
L'insegnamento è organizzato come segue:
Modulo Crediti Settore disciplinare Periodo Docenti
BIOLOGIA VEGETALE 6 BIO/01-BOTANICA GENERALE I semestre Barbara Molesini
Sara Zenoni
FISIOLOGIA VEGETALE 6 BIO/04-FISIOLOGIA VEGETALE II semestre Tiziana Pandolfini

Obiettivi formativi

Modulo: FISIOLOGIA VEGETALE
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Il corso illustra i principali meccanismi fisiologici e molecolari inerenti la crescita e lo sviluppo delle piante e le principali tecniche di analisi degli acidi nucleici e delle loro applicazioni nella ricerca in viticoltura. Gli argomenti trattati sono il bilancio idrico, il trasporto xilematico e floematico, la biosintesi e la funzione degli ormoni, la fotomorfogenesi, l’adattamento agli stress abiotici, i principali metaboliti secondari. L’obiettivo è quello di fornire le basi sul funzionamento degli organismi vegetali da applicare alle problematiche connesse alla coltivazione della vite e alla ricerca sperimentale.


Modulo: BIOLOGIA VEGETALE
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Il corso si prefigge di fornire una preparazione di base sull’organizzazione e sui meccanismi fondamentali di funzionamento di cellule, tessuti ed organi nelle piante. Verranno approfonditi alcuni aspetti riguardanti strutture e funzioni peculiari delle cellule vegetali e i processi di differenziazione che portano alla formazione dei diversi tessuti delle piante. Verranno inoltre trattati elementi di anatomia e morfologia dei vegetali in generale e con particolare riferimento alla vite.

Programma

Modulo: FISIOLOGIA VEGETALE
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L’acqua e la pianta: struttura e proprietà dell’acqua, processi di trasporto dell’acqua e dei soluti.
Il bilancio idrico della pianta: trasporto dell’acqua dal suolo alle radici, traslocazione dell’acqua e dei soluti attraverso lo xilema, traspirazione e movimenti stomatici, meccanismi di controllo dell’apertura degli stomi. Lo stress idrico: risposte fisiologiche alla carenza di acqua.
La fotosintesi concetti generali, influenza dei fattori ambientali sul processo fotosintetico.Sintesi di amido e saccarosio. La traslocazione nel floema: caricamento e scaricamento del floema, il concetto di source e sink, l’allocazione e la ripartizione degli assimilati.
Crescita e sviluppo delle piante: la parete cellulare e l’allungamento cellulare. Embriogenesi, sviluppo della radice e del germoglio, differenziamento cellulare, senescenza e morte cellulare programmata. Controllo della fioritura.
Fotomorfogenesi: il fitocromo, risposte della pianta indotte dal fitocromo, meccanismi cellulari e molecolari. Le risposte alla luce blu.
Gli ormoni vegetali. Biosintesi, effetti fisiologici e meccanismi di azione molecolare di auxine, citochinine, gibberelline, etilene, acido abscissico, brassinosteroidi, poliammine, acido jasmonico.
Principali metaboliti secondari.
Fisiologia dello stress: risposte alle basse e alte temperature, risposte all’anossia, stress da salinità.
Struttura, biosintesi e funzione degli acidi nucleici. Estrazione e purificazione di acidi nucleici da cellule e tessuti vegetali. Tecniche basate sull’ibridazione di acidi nucleici, analisi per trasferimento “Southern” e “Northern”, cenni su DNA microarray. Reazione a catena della polimerasi (PCR ) e RT-PCR, amplificazione delle estremità 3’ e 5’ del cDNA (RACE). Tecniche di sequenziamenteo del DNA. Modificazione del DNA e clonaggio di geni in vettori batterici. Metodi di trasformazione di cellule e organismi vegetali. Esempi di applicazione delle biotecnologie molecolari allo studio funzionale dei geni e al miglioramento qualitativo della vite.


Modulo: BIOLOGIA VEGETALE
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Teoria:

Gli organismi viventi; classificazione in 3 domini e in 5 regni; le specie. Organismi procarioti ed eucarioti. Organismi autotrofi ed eterotrofi. Organismi monocellulari e pluricellulari.

Le molecole delle cellule. L’acqua. I carboidrati: mono-, oligo-, polisaccaridi; l’amido; la cellulosa. I lipidi: i trigliceridi; i fosfolipidi. Struttura lipidica delle membrane cellulari. Le proteine: funzioni; gli aminoacidi; legame peptidico; struttura di una proteina; gli enzimi. Gli acidi nucleici: i nucleotidi; struttura e funzione di DNA e di mRNA, rRNA, tRNA; il codice genetico; il dogma fondamentale della biologia molecolare.

La cellula. Il Plasmalemma: struttura; funzione; concetto di osmosi. Il Nucleo: involucro, cromatina, nucleolo, aploidia, diploidia. I Ribosomi: struttura, il coefficiente di sedimentazione; differenze tra ribosomi di eucarioti e procarioti; localizzazione subcellulare; funzione dei ribosomi, concetto di trascrizione e traduzione; i polisomi. Il Reticolo Endoplasmatico liscio e rugoso. L’Apparato del Golgi: struttura; funzione; relazioni con il reticolo endoplasmatico e con il plasmalemma. Il Vacuolo: struttura, forme, funzioni; composizione del succo vacuolare; i metaboliti secondari. I Plastidi: tipi diversi; struttura di un cloroplasto; funzione dei cloroplasti; origine e possibili evoluzioni dei plastidi di una cellula, proplastidi, cromoplasti, leucoplasti, ezioplasti; fattori che determinano il futuro sviluppo di un proplastidio. I Mitocondri: struttura e funzione. Il concetto di endosimbiosi. La Parete Cellulare: i componenti della parete, pectine, emicellulose, cellulosa, lignina, suberina, cutina; struttura, la lamella mediana, la parete primaria, la parete secondaria; sintesi della nuova parete dopo divisione cellulare, il fragmoplasto; sintesi e assemblamento dei componenti della parete, ruolo dei microtubuli e dell’apparato del Golgi; parete e distensione cellulare; la demolizione della parete. Il Citoscheletro. I microcorpi. Principali differenze tra cellule animali e vegetali.

La fotosintesi: generalità; pigmenti fotosintetici; spettri di assorbimento; la clorofilla; la fase luminosa e la fase oscura, “schema a Z”, fotolisi dell’acqua, il ciclo di Calvin e l’organicazione dell’anidride carbonica; cenni sul metabolismo C3, C4, CAM. La respirazione: generalità; la glicolisi, il ciclo di Krebs, la catena respiratoria; bilancio energetico della respirazione.

Il ciclo cellulare: interfase, mitosi, citodieresi; le fasi della mitosi.

Crescita per distensione e per divisione cellulare. La differenziazione. I tessuti. Meristemi primari e secondari. Tessuti tegumentali. Tessuti parenchimatici. Tessuti meccanici: collenchima e sclerenchima. Tessuti conduttori: xilema e floema. Tessuti secretori.

La radice: meristema apicale; cuffia; zona di distensione; zona di struttura primaria: rizoderma; corteccia; cilindro centrale; l’endoderma. Peli radicali. Radici laterali. Differenze tra monocotiledoni e dicotiledoni. La struttura secondaria.

Il fusto: apice meristematico; bozze fogliari; primordi dei rami; zona di distensione; zona di struttura primaria: epidermide; parenchima; fasci conduttori. Differenze tra monocotiledoni e dicotiledoni. La struttura secondaria: cambio cribrovascolare; cambio suberofellodermico: xilema secondario: porosità, legno primaverile ed estivo. Il floema. Raggi midollari. Differenze tra dicotiledoni e gimnosperme.

La foglia: picciolo, lamina; epidermide, mesofillo. Foglie dorsoventrali e isofacciali. Tessuto lacunoso, tessuto a palizzata; le nervature; guaina del fascio.

Il fiore: calice, corolla, androceo, gineceo. Stami e carpelli. Microspore. Il polline. L’ovulo. Megaspore. L’embriosacco. Significato della meiosi. Impollinazione. Germinazione del polline e fecondazione. Doppia fecondazione. La sterilità.

Modi di propagazione dei vegetali.

Il seme: embrione, endosperma, tegumenti. Dormienza dei semi. Apomissia.

Il frutto: allegagione, crescita e maturazione. Tipi di frutto. Partenocarpia.

Teoria Connessa al Laboratorio Didattico:
-> Isolamento di acidi nucleici da tessuti vegetal: concetti base
-> Elettroforesi di acidi nucleici su gel di agarosio
-> Prinicpi base del funzionamento del microscopio ottico: cenni su preparazione campioni per osservazioni al microscopio

Esperienze Pratiche:
-> Estrazione di DNA genomico da foglie di petunia e visualizzazione del DNA estratto su gel di agarosio.

-> osservazione di materiale biologico al microscopio: preparazione di sezioni da tessuti freschi e osservazione di strutture anatomiche vegetali

Modalità d'esame

Modulo: FISIOLOGIA VEGETALE
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orale


Modulo: BIOLOGIA VEGETALE
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Prova scritta