Scienze Biologiche

SIMONE D'ANGELI

Obiettivi principali
L’insegnamento riguarda la biologia cellulare, l’istologia, l’anatomia, la riproduzione e la sistematica degli organismi vegetali. Obiettivo principale del corso è far acquisire allo studente le conoscenze fondamentali dell’organizzazione strutturale e funzionale di cellule, tessuti e organi vegetali. Conoscenza e comprensione dei metodi di classificazione. Concetto di specie, ranghi tassonomici e nomenclatura. Caratteri con valore tassonomico degli organismi vegetali e criteri di identificazione (Alghe, Briofite, Pteridofite, Gimnosperme, Angiosperme e Funghi). Il corso richiede conoscenze di base di chimica e biochimica acquisite nella scuola superiore, che si ritengono accertate con il superamento del test d’ingresso. I contenuti iniziali del corso si raccordano con quelli dell’insegnamento di Chimica generale e inorganica, per le conoscenze sulle proprietà di atomi e molecole. Il corso comprende lezioni frontali e laboratori didattici, dedicati all’apprendimento delle tecniche istologiche di base e all’uso del microscopio ottico per il riconoscimento di cellule e tessuti.

Obiettivi specifici
A) Conoscenze e capacità di comprensione
-Conoscenza delle peculiarità strutturali dei procarioti fotosintetici e della cellula vegetale eucariotica con riferimento a: cianobatteri, alghe, funghi, briofite, pteridofite, gimnosperme ed angiosperme
-Conoscenza e comprensione dei vari livelli di organizzazione degli organismi vegetali: cellulare, tissutale, di organo e di organismo
-Conoscenza e comprensione dei principali metodi di studio in citologia, istologia, organografia.
-Conoscenza e comprensione dei metodi di identificazione e classificazione degli organismi vegetali

B) Capacità di applicare conoscenza e comprensione
-Saper usare la terminologia specifica della materia
-Saper identificare le giuste procedure per risolvere i quesiti di Biologia vegetale
-Saper riconoscere cellule e tessuti vegetali al microscopio ottico, in base alle loro caratteristiche strutturali e ai metodi istologici impiegati
-Saper individuare e riconoscere i principali caratteri morfologici ed utilizzare strumenti (chiavi analitiche dicotomiche) per il riconoscimento delle piante
C) Autonomia di giudizio
-Acquisire capacità di riconoscere le interrelazioni tra struttura e funzione ai diversi livelli di organizzazione, da quello subcellulare a quello di organo
- Imparare a porsi domande per l’elaborazione e approfondimento delle conoscenze apprese

D) Abilità comunicative
-saper esporre, nel corso dell’esame orale, le conoscenze acquisite nel corso delle lezioni frontali, dei laboratori didattici e durante lo studio

E) Capacità di apprendimento
- apprendere la terminologia specifica della materia
- connettere in modo logico le conoscenze acquisite
- identificare i temi più rilevanti delle materie trattate.

Gli studenti acquisiranno conoscenza delle caratteristiche della cellula vegetale, con particolare riferimento agli organelli e alle strutture peculiari. Sapranno, inoltre, riconoscere, descrivere e classificare sia organismi fotoautotrofi (cianobatteri, alghe, piante) che i Funghi, nonché descriverne i cicli biologici e i meccanismi riproduttivi. Infine, sapranno riconoscere e descrivere micrografie di tessuti vegetali e di sezioni di organi delle piante vascolari e allestire campioni istologici a fresco da fusto, foglia e radice per l'osservazione al microscopio ottico.

L'insegnamento richiede conoscenze di base di chimica e biochimica acquisite nella scuola secondaria di secondo grado, che si ritengono accertate con il superamento del test d’ingresso. I contenuti iniziali del corso si raccordano con quelli dell’insegnamento di Chimica generale e inorganica (impartito nel primo semestre dello stesso anno di corso) per le conoscenze sulle proprietà di atomi e molecole.

BOTANICA GENERALE E DIVERSITA' VEGETALE (8 CFU, 64 ore)

INTRODUZIONE. Cellula procariotica ed eucariotica. Autotrofia ed eterotrofia. Principali differenze fra cellula animale e vegetale.
CITOLOGIA VEGETALE. Membrane biologiche. Parete cellulare. Vacuolo. Plastidi. Perossisomi. Citoscheletro. Sistema di endomembrane. Ciclo cellulare, mitosi e meiosi nella cellula vegetale.
ISTOLOGIA. Tessuti meristematici primari e secondari. Tessuti definitivi: tegumentali, parenchimatici, meccanici, conduttori e secretori.
MORFOLOGIA ED ANATOMIA DEGLI ORGANI VEGETATIVI DELLA PIANTA. Fusto. Foglia. Radice.
RIPRODUZIONE. La riproduzione vegetativa. Il fiore. Il seme. Il frutto. Cicli biologici di funghi, alghe e piante.

Basi di classificazione e nomenclatura degli organismi.
Sistematica, caratteristiche generali, evoluzione e riproduzione dei taxa in studio. Cianobatteri. Alghe. Funghi. Briofite. Pteridofite. Gimnosperme. Angiosperme. Esempi di simbiosi tra organismi fotoautotrofi e organismi eterotrofi.
Le principali famiglie di angiosperme della flora italiana. Nympheaceae. Magnoliaceae. Eudicotiledoni: Apiaceae, Asteraceae, Brassicaceae, Fabaceae, Fagaceae, Ranunculaceae, Oleaceae, Rosaceae, Euphorbiaceae, Lamiaceae. Angiosperme Monocotiledoni: Liliaceae, Orchidaceae, Poaceae, Arecaceae.

LABORATORI DIDATTICI (1 CFU, 12 ore)

Allestimento di preparati. Osservazione della cellula vegetale al microscopio ottico: parete, plastidi, vacuolo. Preparati istologici da campioni di radice, fusto e foglia e loro analisi al microscopio ottico. Osservazione di alcuni cianobatteri, funghi e alghe al microscopio ottico. Uso delle chiavi analitiche dicotomiche per il riconoscimento delle specie vegetali, mediante stereomicroscopio. Visita all'Orto Botanico di Roma.

La parte di Botanica Generale sarà svolta nei mesi di marzo e aprile, mentre il mese di maggio sarà dedicato alla parte sulla diversità vegetale. I laboratori didattici avranno inizio ad aprile e si concluderanno alla fine di maggio.

- La biologia delle piante di Raven – VII edizione italiana - R.F. Evert, S.E. Eichhorn - Zanichelli
- Botanica. Fondamenti di biologia delle piante – IV edizione italiana - J.D. Mauseth – Ed. IDELSON-GNOCCHI
- Botanica generale e Diversità Vegetale – V edizione - G. Pasqua, G. Abbate, C. Forni – PICCIN
- Botanica: test di verifica. G. Pasqua, G. Abbate, C. Forni, M. Iberite – PICCIN

- Plant anatomy - A. Fahn - Pergamon Press
- Plant anatomy - R. Crang, S. Lyons-Sobaski, R. Wise - Springer
- Famiglie di Piante Vascolari italiane - P. Marchi, E. Pepe D'Amato, G. Bianchi - Università "La Sapienza" Roma

L'insegnamento prevede lezioni frontali e laboratori didattici. Attraverso le lezioni frontali gli studenti apprendono le conoscenze fondamentali della disciplina. I laboratori didattici sono invece rivolti all’allestimento e all’osservazione di preparati vegetali. Mediante questi laboratori, oltre all’uso del microscopio ottico, gli studenti applicano alcune tecniche di colorazione e osservano tipi cellulari, tissutali ed organi descritti nel corso delle lezioni in aula. Inoltre, mediante l’uso di uno stereomicroscopio, identificano i caratteri diagnostici utili per il riconoscimento delle specie.

Modalità di svolgimento preferenzialmente tradizionale, ossia lezioni frontali in aula. Le lezioni si svolgeranno a distanza solo in casi eccezionali, coerentemente con le indicazioni ufficiali date dall'Ateneo.
Gli studenti e le studentesse sono invitati a usufruire del materiale didattico inserito in Moodle Sapienza.

La frequenza delle lezioni in aula e dei laboratori didattici non è obbligatoria ma fortemente consigliata.

L'esame consiste in una prova orale in cui sarà richiesto al candidato: (1) di dimostrare di aver acquisito e compreso gli argomenti di questo insegnamento; (2) di saper riconoscere e descrivere immagini macroscopiche di organismi vegetali e micrografie di tessuti e organi delle piante. Le due parti dell'esame hanno approssimativamente lo stesso peso nella valutazione finale.

- Composizione chimica del succo vacuolare. Quali trasportatori del tonoplasto consentono una rapida entrata o uscita netta di acqua nel/dal vacuolo?
- Descrivere l'ultrastruttura del cloroplasto nelle piante. Quali plastidi potrebbero derivare da un cloroplasto per interconversione plastidiale?
- Descrivere la composizione e le diverse architetture di deposizione della parete cellulare secondaria degli elementi tracheali. Motivare l'importanza funzionale di cellule con pareti lignificate nelle piante vascolari.
- Quali caratteri hanno contribuito al successo evolutivo delle angiosperme?
- Quali sono le principali differenze tra pteridofite, gimnosperme e angiosperme?
- Descrivere le micorrize e spiegare la loro importanza evolutiva e ambientale.