Docenti

Prof. Paola Bonfante

Prerequisiti

Biologia a livello liceale : Esempio H.Curtis e Sue Barnes: Invito alla Biologia  volume 3° Botanica e Classificazione, Edizioni Zanichelli  L.17.000.

Testi consigliati

Mauseth "Botanica" Edizione Italiana, Editoriale Grasso 
Le pagine 1-60 offrono una buona base sulle conoscenze  chimiche e biochimiche richieste per studiare il funzionamento dellla cellula vegetale


Paolo Pupillo "Biologia Vegetale" Zanichelli

Calendario del corso

1° lezione
Introduzione; Capire una pianta secondo A. Byatt; Scopi della Botanica nel nuovo millennio; Le contraddizioni tra natura/agricoltura, ambiente/biodiversità/sviluppo; conoscere le piante per l'uomo e per l'ambiente
Il mondo dei vegetali, Le piante come mediatrici del flusso energetico
I diversi gruppi  degli organismi viventi,  le basi della tassonomia
L'oggetto del corso: dalle basi cellulari alle conoscenze sui tessuti, sugli organi e sugli individui per capire l'ecosistema (forma macroscopica di Dicotiledone versus Monocotiledone), i diversi tipi di conoscenze
La specificità del vegetale, le differenze con il mondo animale: Superficie/volume; accrescimento indefinito; capacità riproduttiva; alternanza di generazioni.
Il piano del corso, la scansione temporale
La cellula generalità: i comparti morfofunzionali della cellula vegetale; cellula animale versus cellula vegetale; le grandezze.

2° lezione
Le caratteristiche morfologiche e funzionali della cellula vegetale
Membrana, definizione, composizione, il doppio strato lipidico (fosfolipidi e molecole colesterolo-simili), proteine (intrinsiche ed estrinsiche).
La  permeabilità della membrana. Le proteine coinvolte nel trasporto (pompe, carrier, canali). Il ruolo della ATPasi che estrude protoni. La cellulosa sintasi.
Nucleo, significato di archivio e l'esperimento  su Acetabularia, il ruolo del nucleo nella separazione temporale e spaziale dei processi di traduzione e trascrizione. Organizzazione morfologica, relazioni tra morfologia e composizione della cromatina;  DNA e istoni, il compattamento della molecola di DNA nel nucleo, i nucleosomi, la  quantità di DNA nei vegetali: da Arabidopsis thaliana alle Liliacee.
Mitosi: il confronto tra cellula animale e vegetale. La mancanza dei centrioli e degli aster
Ciclo cellulare: dove avviene (apici meristematici), le diverse fasi, i tempi
Il nucleolo: organizzazione e significato (solo accennato)


3° lezione
La parete cellulare: uno scomparto di successo: non solo nelle piante. L'insegnamento di Hooke
Definizioni e funzioni. La deposizione nel tempo e nello spazio. Lo schema a cannocchiale fa vedere come la nuova deposizione avvenga dall'interno verso l'esterno.
La morfologia della parete primordiale,  della parete primaria e della parete secondaria.
Osservazione di immagini di microscopia elettronica
I componenti molecolari fondamentali: la cellulosa (la molecola, significato per la pianta e per l'uomo), le pectine (molecole molto reattive,  il loro ruolo nella lamella mediana), le emicellulose, le proteine (estensine, espansine). La lignina, (cenni sulla molecola e sul significato evolutivo e funzionale). La sintesi della cellulosa e della lignina.
I plasmodesmi: canali cellulari che connettono le cellule vegetali. Apoplasto e simplasto

4° lezione
Il citoscheletro: microtubuli e microfilamenti danno sostegno e permettono il movimento agli organelli dentro la cellula. La composizione molecolare; i  rapporti con la divisione cellulare.
Il vacuolo: un comparto cellulare polifunzionale  e dinamico. Come il vacuolo controlla i movimenti  dell'acqua e quindi  la pressione di turgore. Vacuolo come comparto di accumulo di sostanze di riserva e detossificazione
L'apparato di golgi: non solo glicosilazione di proteine; nella cellula vegetale è una fabbrica per sintetizzare polisaccardi di parete.
Il piano di organizzazione e presenza in cellule secernenti

5° lezione
Plastidi: come è fatto un cloroplasto; i sistemi di membrane esterne, e quelle interne ; l’organizzazione delle membrane nei tilacoidi granali e non granali, il DNA plastidiale;
C enni sullemorfologie di amiloplasti e cromoplasti.
La molecola dell’amido. Amido primario e secondario
Cloroplasti e mitocondri: gli organelli dell’energia messi a confronto Le basi della fotosintesi:La reazione generale e il confronto con la respirazione;


6° lezione
Osservazione e commento del film: La cellula vegetale

Reazioni endoergoniche e esoergoniche. Il ruolo dell’ATP e del NADP. IL processo della compartimentazione. Le caratteristiche della luce richiesta per la fotosintesi
Fotosintesi: le reazioni dipendenti dalla luce; i pigmenti; i complessi macromolecolari e la loro disposizione sulle membrane. Il processo fotosintetico nei batteri con un solo fotosistema. Il passaggio alla fotosintesi ossigenica.


7° lezione
Fotosintesi: le caratteristiche essenziali della fotosintesi ossigenica. Lo schema a zeta. Fotolisi dell’acqua; riduzione del NADP, significato del gradiente del potenziale ossido riduttivo
I plastidi. Le reazioni che avvengono nello stroma: la fase oscura, Lo schema generale del ciclo di Calvin. L a produzione degli zuccheri . La stechiometria della reazione
Il ruolo della ribulosiodifosfato carbossilasi. Un enzima allosterico-schizofranico
Fotorespirzione: la cooperazione tra plastidio/perossisoma e mitocondrio
Come controllare la fotorespirazione. La fotosintesi nell’evoluzione degli organismi autotrofi: piante C4 e CAM
La respirazione: singificato generale, la glicolisi. . La teoria chioosmotica e la prduzione di ATP
Fotosintesi e respirazione nelle piante


8° lezione
Dalla cellula alla pianta
Un riassunto sulle caratteristiche della cellula: La cellula in crescita: crescita per distensione come alternativa alla crescita per divisione: le differenze, i siti dei due eventi
Il ruolo dell’acqua, del vacuolo e della parete, degli ormoni e delle pompe di memebrana nel processo di distensione. Il processo del differenziamento: Una tracheide o una cellula di guardia degli stomi come esempi di differenziamento cellulare
Dalla cellula ai tessuti; le classificazioni dei tessuti, i meristemi primari e la loro origine dall’embrione.
Studiare i meristemi significa cercare le ‘radici’ di ogni tessuto. L' albero genealogico dei tessuti.
Il meristema radicale: cellule iniziali e cellule derivate. Le organizzazioni dei meristemi radicali variano nei diversi gruppi di piante.
La cuffia: come si orgina in Arabidopsis. Le radici laterali rappresentano dei moduli ripetuti. La loro formazione è definita endogena


9° lezione
Apice vegetativo, e meristema vegetativo: organizzazione istologica: tunica e corpus e/o organizzazione a settori. Cellula iniziale unica nelle felci. Dal meristema vegetativo si originano le gemme, le foglie e i rami: una struttura a moduli; l'indice plastocronico, il gradiente temporo-spaziale
Dall’apice vegetativo all’apice fiorale; la struttura del fiore; il meristema di attesa, le somiglianze tra gli abbozzi fogliari e i verticilli fiorali; antofilli; i geni omeotici, il sistema ABC , l'importanza dei mutanti in Arabidopsis
I meristemi
Il cambio cribro vascolare: origine dal procambio. Processo di differenziamento: caratteristiche citologiche delle iniziali fusiformi e delle iniziali dei raggi. Come si divide la cellula cambiale: attività dipleurica; somiglianze e differenze con i meristemi primari
Il cambio subero-fellodermico

10° lezione
Il ciclo della pianta
Le strategie riproduttive dei viventi; Le modalità negli Eucarioti; I processi di Mitosi e di Meiosi: un confronto. Riproduzione asessuata e sessuata; Esempi di riproduzione asessuata; I cicli vitali.cicli aplonti,
cicli diplonti,
cicli aplo-diplonti.
L’alternanza delle generazioni, esempi nei diversi gruppi sistematici

11° lezione
Il ciclo nelle angiosperme: i verticilli fiorali;
il differenziamento dell' androceo e del gineceo;
la formazione del gametofito: dalla tetrade al granulo pollinico;
Le modificazioni morfologiche e cariologicheIl ciclo nelle angiosperme: i verticilli fiorali
Il gametofito femminile
il sacco embrionale; il differenziamento dei gameti, la doppia fecondazione.

12° lezione
Il ciclo nelle gimnosperme: cenni e confronti con le angiosperme: posizione dell'ovulo, numero di divisioni dei gametofiti, natura dell'endosperma
La formazione del fiore: il controllo molecolare, la determinazione del sesso; piante monoiche e dioiche; il significato ecologico.
La formazione del fiore
I fenomeni di incompatibilità: eteromorfica, omomorfica (gametofitica, sporofitica).
I controlli ambientali della fioritura.
Cenni sul fotoperiodo: piante longidiurne e brevidiurne. L'importanza del periodo di buio

13° lezione
Dallo zigote all'embrione. Le divisioni cellulari a partire dallo zigote
Le caratteristiche morfologiche. Sospensore e gli stadi di sviluppo: descrizione di Arabidopsis
La trasformazione da ovulo a seme.
Le tre componenti: embrione, tegumenti, riserve
L'organizzazione anatomica e citologica.
La germinazione
I fattori endogeni ed esogeni che controllano la germinazione
Il ruolo dell’acqua e il processo di imbibizione
L’importanza dell’ossigeno, della luce e della temperatura nelle diverse piante


14° lezione
Il trasporto dell’acqua è alla base del funzionamento della pianta. Il trasporto a breve distanza è regolato dal valore di potenziale idrico. Tale valore regola gli eventi di turgore e/o di plasmolisi incipiente. Come variano le componenti: pressione osmotica e pressione di parete. Il potenziale idrico regola il trasporto in specifici sistemi: cellule ghiandolari, cellule motrici, cellule di guardia degli stomi. Il ruolo di queste cellule nel processo della traspirazione è alla base del trasporto a lunga distanza.
Il trasporto xilematico. Le basi anatomiche della teoria della tensione/coesione.
Come l’acqua entra nelle radici. Il ruolo dell’endodermide. Particelle di suolo e acqua. La risalita lungo gli elementi xilematici. La capacità coesiva e adesiva dell’acqua. La risposta a fattori ambientali. La traspirazione e la chiusura degli stomi.

15° lezione
Il trasporto floematico: le basi anatomiche, descrizione degli elementi floematici, della placca cribrosa, e delle cellule compagne. Il trasferimento dai siti “source” a quelli “sink”. La composizione del succo floematico. La modalità del trasferimento di massa. Il trasferimento a breve distanza cellula/cellula e il trasporto attivo Le basi della nutrizione minerale. Come sono legati gli ioni alle particelle di suolo. Le micelle come scambiatori ionici.
Macro e microelementi: elenco e loro carattristiche
I danni di carenza.
L’assunzione degli ioni dai peli radicali al parenchima corticale e allo xilema.
IL ruolo dell'endodermide nella nutrizione minerale. IL processo di riduzione interessa elementi minerali come l'azoto e lo zolfo.
Assunzione di Nitrato e riduzione . Come lo ione ammonio viene organicato

16° lezione
La nutrizione fosforata e le simbiosi micorriziche: generalità; il loro ruolo nel trasporto del fosforo; il miglioramento della nutrizione minerale; La classificazione; la relazione tra tipi di micorrize ed ambiente
lo scambio dei nutrienti; applicazioni e ricadute; l'analisi dele interazioni cellulari e molecolari; il problema della biodiversità; la produzione dell'interfaccia; la presenza di batteri simbionti; le applicazioni possibili. La nutrizione azotata e le simbiosi fissatrici di azoto
Fissazione simbiontica dell'azoto nel ciclo dell’azoto. La variabilità dei partner; il loro significato ecologico. Fase simbiontica nelle Leguminose, il nodulo radicale, le tappe della formazione Il nod factor; il ruolo dei flavonoidi; l'attivazione dei meristemi; il processo di colonizzazione; i batteroidi.

17° lezione
L’impatto della Fotosintesi nel funzionamento degli ecosistemi
I parametri ambientali. Regolazione della luminosità, punti di saturazione e punti di compensazione. Le relazioni con la respirazione e con la concentrazione di
anidride.carbonica, luce. Il Punto di compensazione per la la CO2. La fotorespirazione: il significato e il comportamento della Rubisco. Come le piante alleviano la perdita dovuta alla fotorespirazione
Le piante a fotosintesi speciale: piante C4,
Le basi biochimiche e anatomiche delle piante C4. Le differenze rispetto alle piante C3. Adattamenti

18° lezione
Gli ormoni
Un pò di storia a partire da Darwin I metodi di studio. I saggi biologici. Effetti: la relazione tra dose ed effetto; il meccanismo di azione. Dove sono i recettori. Auxina. La molecola, metabolismo, il meccanismo di azione, effetti pleiotropici: dalla radicazione alla formazione dei frutti. Il controllo apicale della gemma. L'azione di distensione. L'azione sull'accrescimento acido.
Gli ormoni
Gibbelline. La molecola e la storia. Metabolismo. Sintesi: effetti; test biologici. L'effetto sulla mobilizzazione delle riserve. L'influenza sulla fioritura. Citochinine. Storia: come si arrivò alla scoperta della molecola , effetti; i test biologici.Ormoni Acido abscissico: struttura della molecola, metabolismo effetti. La relazione con la dormienza. L'effetto sugli stomi. Come si realizza l'apertura; la relazione con la siccità del suolo.Etilene come si arrivò alla scoperta della molecola. Metabolismo e sintesi. L'importanza del metabolismo dello S. L'abscissione: la base anatomica. La maturazione. Il climaterio. Il ruolo nella difesa. Il triplice effetto sul pisello. I mutanti di Arabidopsis

19° lezione
Come la pianta risponde agli stimoli ambientali
L'influenza della temperatura e i meccanismi di controllo.
Il fitocromo, la scoperta del fitocromo. Dalla fioritura alla germinazione. Regolazione, caratterizzazione della molecola, sua distribuzione
Gli effetti del fitocromo. Le piante eziolate. Come si guarisce dalla sindrome. Fototropismo. Il tipo di risposta. Dal recettore all'organo effettore. Il ruolo della luce blu e della luce rossa
Gravitropismo. Gli amiloplasti. Come la radice sente la gravità. La trasduzione del segnale. Calcio e cadmodulina.

Orario delle lezioni

Calendario degli esami per l'anno accademico 2004-2005

Anno Accademico 2005-2006
Botanica Generale (Paola Bonfante)
Laurea triennale I Anno