Scienze Biologiche

GIULIA DE LORENZO
GIULIA DE LORENZO
RICCARDO LORRAI
RICCARDO LORRAI

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.

I risultati di apprendimento attesi sono elencati di seguito. A molti dei risultati indicati concorrono entrambi i moduli che compongono l’insegnamento.

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 rispondere alle variazioni ambientali per mezzo di fotorecettori.

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;

C) Autonomia di giudizio
- Autonomia di giudizio nel riconoscimento dei meccanismi molecolari alla base della fisiologia vegetale.
- Formulazione delle 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.

Propedeuticità formali: Biologia Cellulare, Chimica Organica, Botanica e Diversità vegetale

Propedeuticità sostanziali: Nozioni di termodinamica, Glicolisi, Ciclo dei pentosi fosfati, Ciclo degli acidi tricarbossilici e Respirazione mitocondriale, Anatomia della pianta, Nozioni di base di biologia molecolare.

Vedere anche la pagina del corso sul sito elearning:
https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=1334

Nell’ambito dell’insegnamento di Fisiologia Vegetale, che complessivamente prevede 76 ore di didattica frontale suddivise in lezioni teoriche e lezioni metodologiche, questo modulo prevede 48 ore di didattica frontale secondo il seguente programma:

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.

-L. TAIZ, E. ZIEGER: “Fisiologia vegetale”, Quarta edizione Italiana 2012 (PICCIN).
-BUCHANAN-GRUISSEM-JONES: “Biochimica e biologia molecolare delle piante”, 2003, American Society of Plant Physiologists – Rockville-Maryland (ed. Zanichelli)
Per un immediato aggiornamento dei testi o del materiale didattico distribuito dal docente consultare la pagina web del corso: (https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=1334).

For updated information about references and teaching materials see the web page of the course at https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=1334

Il corso prevede lezioni frontali e laboratori con l’uso di supporti telematici. Attraverso le lezioni frontali gli studenti apprendono le conoscenze fondamentali della disciplina. I laboratori e le lezioni metodologiche sono invece rivolte all’apprendimento dei principali approcci sperimentali inerenti alla fisiologia vegetale. Lo studente apprende come applicare le conoscenze teoriche a problemi concreti. Le slides presentate a lezione, comprese le lezioni metodologiche, sono fornite agli studenti nei materiali didattici online su https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=1334.

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

L’esame finale di Fisiologia vegetale è orale ed è basato su domande riguardanti l’intero programma del corso. Gli studenti possono anche eseguire prove scritte in itinere. Le votazioni delle prove in itinere saranno considerate in fase di valutazione. Chi non riesca a superare le prove in itinere potrà regolarmente sostenere l’esame orale nelle date di appello ufficiali.

- il Ciclo di Calvin: rezioni e signigficato 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