Fisiologia dei sistemi - FISIOLOGIA VEGETALE (2011/2012)

Codice insegnamento
4S02706
Docente
Roberto Bassi
crediti
8
Settore disciplinare
BIO/04 - FISIOLOGIA VEGETALE
Lingua di erogazione
Italiano
Periodo
II semestre dal 1-mar-2012 al 15-giu-2012.

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Orario lezioni

II semestre
Giorno Ora Tipo Luogo Note
lunedì 14.30 - 16.30 lezione Aula F  
martedì 14.30 - 16.30 lezione Aula F  
mercoledì 14.30 - 16.30 lezione Aula F  
giovedì 15.30 - 17.30 lezione Aula C dal 17-mag-2012  al 15-giu-2012

Obiettivi formativi

Il corso si propone di dare una visione integrata del funzionamento dell’organismo vegetale come risultate dal co-adattamento tra le diverse funzioni biochimiche e cellulari che si esprimono in maniera differenziata nei diversi organi e tessuti della pianta.
4 crediti verranno dedicati alla Biochimica vegetale, definita come la biochimica dei processi metabolici specifici delle piante che non siano già stati trattati nel corso di Biochimica generale. Altri 4 crediti verranno dedicati all'integrazione dei processi fisologici.
Verranno illustrati le differenze principali tra la fisiologia degli organismi eterotrofi ed autotrofi ed i particolari adattamenti di questi ultimi necessari alla vita nelle condizioni ambientali caratterizzate da una disponibilità di energia (luce) a bassa concentrazione. Lo studente dovrà considerare gli effetti dell’integrazione metabolica, strutturale e funzionale ed identificare quali siano i fattori limitanti la produttività delle piante agrarie. Importanza verrà data ai metodi di studio della fisiologia vegetale e all’uso della genetica e della biofisica.

Programma

Biochimica vegetale (4 crediti)

Parte 1 : Luce come sorgente di energia e di informazione nelle piante : meccanismi di controllo del metabolismo primario e secondario.

Parte 2 : Trasporto di elettroni e sintesi di ATP nei batteri, alghe verdi e piante superiori. Trasporto ciclico e lineare. Controllo del trasporto elettronico.

Parte 3 : Fissazione del Carbonio : Ciclo di Calvin, Ciclo di Hatch et Slack, metabolismo CAM. Perspettive di modificazione del métabolismo nelle piante coltivate.

Parte 4 : Biosintesi e mobilizzazione dell’amido nel cloroplasto e nei leucoplasti.Relazioni metaboliche tra cloroplasto e citoplasma. Trasporto degli zuccheri nella pianta.

Parte 5 : metabolismo dell’idrogeno come sorgente di energia. Le idrogenasi nelle alghe verdi, nei cianobatteri e nei batteri termofili. Bioenergetica della produzione di idrogeno.

Parte 6 : Métabolismo dell’azoto. Fissazione simbiotica e batterica dell’azoto atmosferico. Organicazione dell’azoto. Biosintesi degli aminoacidi essenziali.

Parte 7 : Métabolismo dello zolfo. Biosintesi di métionina et cisteina. Il glutatione, le fitochelatine et la detossificazione delle sostanze xenobiotiche. Erbicidi ed inquinanti.

Parte 8 : Métabolismo secondario. La pianta come macchina biosintetica programmabile. A) : i terpénoidi. Biotechnologia dei caroténoïdi per la produztione di coloranti, vitamine et antiossidanti.

Parte 9 : Metabolismo secondario II. Les alcaloïde: biosintesi et produzione dei prodotti farmaceutici nelle piante.

Partie 10 : Metabolismo secondario III. fenilpropanoidi: organizzazione et modificazione genetica di una via metabolica per la produzione di fibre, pigmenti e altri additivi alimentari.

Partie 11 : Biosintesi e degradazione dei lipidi. Ruolo nell’adattamento delle piante alla temperatura. I lipidi come substrato per la traduzione del segnale e biosintesi dell’acido jasmonico.

Partie 12 : Produzione e immagazzinamento delle proteine di riserva dei semi. Mobilitazione delle riserve proteiche.


Fisiologia Vegetale (4 crediti)



1. Introduzione: cos’è la fisiologia vegetale e delimitazione del suo campo di indagine. Metodi di studio. Significati e adattamenti dell’autotrofia vs eterotrofia. Organizzazione strutturale e funzionale della pianta rispetto alla densità di energia della luce incidente. Densità di materia vivente di una pianta vs animale.

2. Differenze tra cellula vegetale e animale: plastidi e cloroplasto, mitocondrio, vacuolo, perossisoma. (argomento già trattato in biochimica vegetale – comunque le allego la presentazione che ho usato io)

3. L’acqua. Osmosi, flusso di massa. Il potenziale chimico dell’acqua. Assorbimento radicale. Lo xilema, struttura e funzione. Movimento dell’acqua nello xilema: "Cohesion tension theory". Cavitazione e meccanismi di protezione\recupero. Origine della tensione. La foglia: gli stomi e la traspirazione.

4. Struttura e funzioni delle membrane biologiche. Relazioni ioniche cellulari: energetica di processi di trasporto, equazione di Nernst, origine della differenza di potenziale elettrico transmembrana, meccanismi di trasporto (traslocatori, canali, pompe).

5. Fisiologia dell’acquisizione dei nutrienti minerali, macro- e micro-nutrienti. Il concetto di elementi essenziali.

6. Il floema: struttura funzione. Pressure-flow hypothesis. Il trasporto: composizione della linfa floematica, loading e unloading.

7. Biosintesi della cellulosa e sua deposizione nella parete cellulare. La parete cellulare: estensibilità, teoria della crescita acida. Le espansine. La polarità della crescita, il Ca2+.

8. Ciclo cellulare e crescita dell’organismo vegetale: formazione del seme, dormienza e germinazione. Sintesi\mobilizzazione di amido, proteine di riserva e lipidi di riserva.

9. Percezione e trasduzione del segnale.

10. Gli ormoni vegetali. Le auxine: struttura, biosintesi, movimento dell’IAA, modello chemiosmotico del trasporto polare. Meccanismo d’azione dell’auxina. Acido abscissico (ABA): sviluppo e dormienza del seme. ABA e chiusura degli stomi. Accenni agli altri ormoni delle piante.

11. Fitocromo: la percezione della luce come informazione, la luce rossa-rosso lontano, crescita e sviluppo, fotoperiodismo. Le risposte alla fluenza: VLFR, LFR e HIR. La struttura del fitocromo, attività chinasica, localizzazione nella pianta e localizzazione cellulare.

12. Criptocromo: la luce blu ed UVA. Fototropismo e luce blu. Regolazione dell’apertura degli stomi. Caratterizzazione dei geni coinvolti nella percezione della luce blu: mutanti Hy4 e mutanti Cry. Fototropismo.

Modalità d'esame

Esame modulo di Biochimica Vegetale


Modalità di esame: l’esame ha due componenti.

a) Scritto. In 45 minuti verrà saggiata la capacità dello studente di descrivere le principali vie metaboliche con le formule dei metabolici principali, gli enzimi e d i co-fattori implicati.

b) Orale. Lo studente discuterà gli argomenti del corso cercando di dimostrare spirito critico e consapevolezza della struttura della materia di studio.

NB) E' possibile la Presentazione di un articolo di argomento rilevante per il metabolismo vegetale o per i metodi di studio di esso.


Esame modulo di Fisiologia Vegetale

La prova di esame ha due componenti:

a) Prova scritta con domande semplici a scelta multipla: Serve come ammissione alla prova di esame orale. Può essere utilizzata anche come prova unica ma, in questo caso il voto massimo raggiungibile è 24. La relazione individuale sulle esercitazioni è necessaria per lo svolgimento della prova. Relazioni che risulteranno essere cloni di altre verranno rifiutate.

b) Prova orale: Discussione con il docente su argomenti riguardanti lezioni teoriche ed esercitazioni. E’ possibile portare come argomento a scelta un articolo scelto tra una lista proposta ed illustrato in forma di powerpoint.

Raccomandazioni. Il docente desidererebbe dare 30 e lode a tutti. Per aiutarlo cercate di rispondere alle domande in maniera ordinata secondo uno schema logico. Nell’ordine:

a) Definizione sintetica del fenomeno oggetto della domanda.
b) Storia della sua scoperta e osservazioni macroscopiche che illustrino la sua esistenza (qualora applicabile)
c) Molecole/strutture cellulari coinvolte.
d) Meccanismo di azione e implicazioni per la fisiologia della pianta.
e) Tutto quello che sapete in più comprese vostre idee e considerazioni.