Scienze Biologiche

VINCENZO LIONETTI
VINCENZO LIONETTI

Obiettivi principali

L’obiettivo principale dell’insegnamento è di fornire la conoscenza dei processi fisiologici e biochimici alla base della
vita delle piante. Il corso parte dallo studio del trasporto dell’acqua e dei nutrienti per giungere a temi importanti quali
la fotosintesi per poi affrontare il ruolo degli ormoni vegetali fino ai meccanismi che regolano la maturazione del
frutto. Lo studente apprenderà il meccanismo biochimico della fotosintesi nelle reazioni alla luce e in quelle di
organicazione del carbonio e saprà distinguere i tra i vari metabolismi fotosintetici (C3, C4, CAM). La comprensione
delle basi molecolari e fisiologiche dell’interazione simbiotica tra piante e funghi micorrizici e batteri azoto fissatori è
anche un obiettivo importante del corso. I contenuti iniziali del corso si raccordano con quelli degli insegnamenti di
Biologia Cellulare, Chimica generale ed inorganica, Chimica organica, Biochimica, Biologia Molecolare e Botanica e
Diversità vegetale, per le conoscenze di base sulle cellule vegetali e sui meccanismi molecolari e fisiologici alla base del
metabolismo cellulare. Il corso comprende lezioni frontali teoriche e metodologiche, dedicate alle tecniche e agli
approcci innovativi relativi alla fisiologia e alle biotecnologie vegetali.

Risultati dell’apprendimento attesi
A) Conoscenze e capacità di comprensione
-Conoscenza dei meccanismi molecolari alla base dei principali processi fisiologici della pianta
-Conoscenza dei processi attraverso cui la pianta è in grado di trasformare l’energia luminosa in energia chimica;
-Conoscenza dei meccanismi che consentono alla pianta di recuperare dall’ambiente i nutrienti minerali;
-Comprensione delle interazioni tra le principali vie metaboliche della pianta nel metabolismo primario
-Comprensione dei meccanismi che la pianta sfrutta per reagire alle variazioni ambientali per mezzo di ormoni e
fotorecettori.
-Conoscenza delle tecniche di base per lo studio della fisiologia vegetale.

B) Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente acquisirà le capacità di:
- usare la corretta terminologia scientifica dedicata alla fisiologia vegetale;
-comprendere e discutere in modo critico i meccanismi attraverso cui la pianta vive e reagisce al cambiamento delle
condizioni ambientali;
- usare le tecniche alla base delle biotecnologie vegetali pianificando semplici protocolli sperimentali

C) Autonomia di giudizio
-Acquisire autonomia di giudizio nel riconoscimento dei meccanismi molecolari alla base della fisiologia vegetale, per
valutare la adeguatezza delle diverse tecniche analitiche, per interpretare protocolli metodologici e dati sperimentali
di laboratorio.
-Imparare a porsi domande per l’elaborazione e approfondimento delle conoscenze apprese

D) Abilità comunicative
-Saper esporre le nozioni esposte in aula e essere in grado di comunicare correttamente le conoscenze apprese.

E) Capacità di apprendimento
-Acquisire un metodo di studio che gli consenta di affrontare autonomamente tematiche specifiche e affini alla
fisiologia vegetale.
-Acquisire la capacità di comprendere la terminologia specifica
-Connettere in modo logico le conoscenze acquisite ottenendo padronanza dei temi rilevanti della fisiologia vegetale.

A) Conoscenze e capacità di comprensione
-Conoscenza dei meccanismi molecolari alla base dei principali processi fisiologici della pianta
-Conoscenza dei processi attraverso cui la pianta è in grado di trasformare l’energia luminosa in energia chimica;
-Conoscenza dei meccanismi che consentono alla pianta di recuperare dall’ambiente i nutrienti minerali;
-Comprensione delle interazioni tra le principali vie metaboliche della pianta nel metabolismo primario
-Comprensione dei meccanismi che la pianta sfrutta per reagire alle variazioni ambientali per mezzo di ormoni e fotorecettori.
-Conoscenza delle tecniche di base per lo studio della fisiologia vegetale.

B) Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente acquisirà le capacità di:
- usare la corretta terminologia scientifica dedicata alla fisiologia vegetale;
-comprendere e discutere in modo critico i meccanismi attraverso cui la pianta vive e reagisce al cambiamento delle condizioni ambientali;
- usare le tecniche alla base delle biotecnologie vegetali pianificando semplici protocolli sperimentali

C) Autonomia di giudizio
-Acquisire autonomia di giudizio nel riconoscimento dei meccanismi molecolari alla base della fisiologia vegetale, per valutare la adeguatezza delle diverse tecniche analitiche, per interpretare protocolli metodologici e dati sperimentali di laboratorio.
-Imparare a porsi domande per l’elaborazione e approfondimento delle conoscenze apprese

D) Abilità comunicative
-Saper esporre le nozioni esposte in aula e essere in grado di comunicare correttamente le conoscenze apprese.

E) Capacità di apprendimento
-Acquisire un metodo di studio che gli consenta di affrontare autonomamente tematiche specifiche e affini alla fisiologia vegetale.
-Acquisire la capacità di comprendere la terminologia specifica
-Connettere in modo logico le conoscenze acquisite ottenendo padronanza dei temi rilevanti della fisiologia vegetale.

Conoscenze dei corsi di Biologia Cellulare, Chimica Organica, Botanica e Diversità vegetale.
Sono importanti prerequisiti di Termodinamica, Glicolisi, Ciclo dei pentosi fosfati, Ciclo degli acidi tricarbossilici e respirazione mitocondriale

L’insegnamento prevede 64 ore di didattica frontale e 12 ore di laboratori didattici e lezioni metodologiche (x3):
LEZIONI TEORICHE (64 ORE)
CONCETTI INTRODUTTIVI (ore 8)
-Peculiarità metaboliche e funzionali della cellula vegetale: reticolo endoplasmatico, vacuolo, perossisomi, gliossisomi, corpi proteici, oleosomi, plastidi. La parete cellulare vegetale: composizione, architettura e biosintesi. Basi molecolari della funzione dei plasmodesmi

BILANCIO IDRICO, TRASPORTO DEI SOLUTI (ore 6)
- Potenziale elettrochimico e potenziale idrico. Componenti del potenziale idrico- Il movimento dell'acqua nella pianta. Trasporto a lunga distanza. Pressione radicale, modello della coesione-tensione. Continuum suolo-pianta-atmosfera. Trasporto dell’acqua dal suolo alla radice. Struttura dello xilema. Trasporto dell’acqua alle foglie. Traspirazione e sua regolazione. Gli stomi: struttura e meccanismi di controllo dell’apertura e chiusura.

ASSIMILAZIONE DEI NUTRIENTI (ore 8)
-Pompe ioniche. Significato fisiologico del potenziale elettrico di membrana. Nutrizione minerale delle piante. Piante e funghi simbionti: le micorrize. Metabolismo dell'azoto. Fissazione dell'azoto. Simbiosi leguminose-rhizobium. Assimilazione dell’azoto.

FOTOSINTESI (12 ore)
- Fotosintesi. I pigmenti fotosintetici. Organizzazione spaziale e funzione dei fotosistemi. Trasporto non-ciclico di elettroni, accettori e donatori di elettroni. Trasporto di protoni e fotofosforilazione. Trasporto ciclico e pseudociclico. Spillover. Ciclo di Calvin e sua regolazione. Fotorespirazione. Sistemi per concentrare la CO2 : Piante C4. Metabolismo acido delle crassulacee. Biosintesi del saccarosio e dell'amido e meccanismi fisiologici di regolazione.

TRASLOCAZIONE NEL FLOEMA E CATABOLISMO (8 ore)
- La traslocazione nel floema. Modello del flusso da pressione. Caratteristiche della traslocazione floematica: relazione sorgente-pozzo. Caricamento e scaricamento del floema. Ripartizione degli assimilati. Catabolismo-Pentoso Fosfati Gluconeogenesi

-FOTORECETTORI (6 ore)
Fotomorfogenesi. Fotorecettori della luce rossa e blu: Fitocromo, crittocromi e fototropine. Risposte alla luce rossa e blu. Trasduzione del segnale luminoso.

-ORMONI VEGETALI (12 ore)
-Gli ormoni vegetali. Auxine. Citochinine. Gibberelline. Acido abscissico. Etilene e frutto. Percezione e trasduzione del segnale ormonale.

-SEME E FIORITURA (4 ore)
Fisiologia del seme e. Ciclo del gliossilato. Cenni su fotoperiodismo e fioritura.

LEZIONI METODOLOGICHE E LABORATORI DIDATTICI (12 ORE X 3):
- metodi di caratterizzazione biochimica della parete cellulare
- metodi di estrazione e quantificazione dei pigmenti vegetali

TAIZ L. - Fisiologia vegetale, Quarta edizione Italiana 2012 PICCIN.
LIONETTI V. - Fisiologia Vegetale Applicata 2020 Piccin.
Per un immediato aggiornamento dei testi o del materiale didattico distribuito dal docente consultare la pagina web del corso: (https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php).

Il corso è strutturato in lezioni teoriche frontali. Le lezioni si tengono in classe o a distanza attraverso l'uso di diapositive su Power Point. Il corso prevede attività di laboratorio

La frequenza delle lezioni non è obbligatoria, ma è fortemente incoraggiata.

L'esame mira a verificare il livello di conoscenza degli argomenti del programma e le capacità di ragionamento sviluppate dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con onori).
L'esame consente all'insegnante di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e abilità acquisite e di abilità comunicative.

Il Ciclo di Calvin: reazioni e significato biologico.
Il potenziale idrico e le sue componenti.
Dinamica dei movimenti stomatici: basi fisico-chimiche, biochimiche e molecolari.
L'assimilazione dell'azoto
La fissazione dell'azoto
La risposta tripla dell'etilene.
Sviluppo e germinazione del seme
Trasformazione genetica delle piante mediata da Agrobacterium tumefaciens