78783 - BIODIVERSITA' ED EVOLUZIONE

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Fame zero La vita sulla terra

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente acquisisce gli strumenti culturali utili alla comprensione della biodiversità, struttura e funzione degli animali e delle piante. Conosce inoltre i principi delle dinamiche evolutive che caratterizzano tali organismi ed acquisisce informazioni sulle loro applicazioni biotecnologiche.

Programma/Contenuti

1. Introduzione al corso. Sviluppo storico del concetto di evoluzione, concezione darwiniana e basi genetiche della vita.

Modulo 1 (Biodiversità ed evoluzione)

2. Microevoluzione (variazione nel tempo del patrimonio genetico delle popolazioni). Fonti di variabilità genetica. Equilibrio di Hardy-Weinberg. Directed evolution (cenni).

3. Concetto di specie. Ibridi interspecifici (Imprinting genomico: cenni). Isolamento riproduttivo: barriere pre- e post-zigotiche. Speciazione allopatrica e simpatrica. Speciazione simpatrica per auto- e allopoliploidia. Storia evolutiva del frumento (tribù Triticeae).

4. Storia della vita. Origine della vita (cenni). Stromatoliti. Fotosintesi anossigenica. Fotosintesi ossigenica e ossigeno atmosferico. Autotrofia e eterotrofia. Primi eucarioti e endosimbiosi. Deriva dei continenti (cenni). Estinzioni di massa (cenni).

5. Filogenesi. Taxa. Omologia molecolare e morfologica. Analogie morfologiche, evoluzione convergente e omoplasie. Gruppo monofiletico (clade), parafiletico e polifiletico. Tipi di alberi filogenetici.

6. Procarioti. Capacità di adattamento: parete cellulare, endospore, evoluzione rapida, adattamenti nutrizionali e metabolici. Archea (estremofili, metanogeni). Bacteria (proteobatteri alfa, cianobatteri, gram-positivi). Agrobacterium tumefaciens, piante trans- e cis-geniche.

7. Protisti. Endosimbiosi secondaria. Escavati: Euglena. SAR: Stramenopili (Diatomee: ciclo monogenetico diploide; Alghe brune: ciclo digenetico aplo-diploide); Alveolati (Dinoflagellati. Apicomplessi: Plasmodium falciparum, malaria). Archaeplastida: Alghe verdi. Chlamydomonas reinhardtii: ciclo monogenetico aploide. Utilizzo delle microalghe per la produzione di biocarburanti e bioenergia (cenni).

8. Piante. Colonizzazione della terra ferma. Piante non-vascolari: muschi (briofite): ciclo biologico. Piante vascolari senza semi: licofite, monilofite: ciclo biologico; lignina. Carbonifero: accumulo di ossigeno atmosferico e formazione di carbone fossile. Piante con semi (spermatofite) senza fiori (gimnosperme): ovulo e seme. Conifere. Piante con semi (spermatofite) con fiori (angiosperme): fiore e frutto. Mega e microgametogenesi. Ciclo aplo-diploide e doppia fecondazione. Sicurezza alimentare nel XXI secolo (cenni).

9. Funghi. Decompositori, parassiti, simbionti. Chitina. Riproduzione sessuata e asessuata. Plasmogamia, stadio eterocariotico. Glomeromiceti (micorrize arbuscolari). Ascomiceti (Neurospora crassa: ciclo biologico; Saccharomyces cerevisiae: metabolismo eterotrofo aerobio e anaerobio (fermentazioni). Basidiomiceti: ciclo biologico. Utilizzo di materiale lignocellulosico per la produzione di biocarburanti. Funghi patogeni e biotecnologie (Fusarium e mais Bt).

10. Elementi di evoluzione degli animali. Caratteristiche generali degli animali (nutrizione, struttura cellulare, embriogenesi). Simmetria radiale e bilaterale. Animali diblastici e triblastici. Celoma. Deuterostomi e protostomi (ecdisozoi -> artropodi -> insetti). Coevoluzione piante-insetti.

Modulo 2 (Biologia vegetale)

11. Elementi di citologia vegetale. Pressione di turgore nelle cellule vegetali. Il vacuolo. La parete cellulare. Biosintesi della cellulosa. Divisione cellulare. Lignina. Plasmodesmi. Apoplasto e simplasto. Caratteristiche generali dei plastidi.

12. Fotosintesi. La fotosintesi ossigenica. La luce come fonte di energia. I pigmenti fotosintetici e l’assorbimento della luce. I cloroplasti. Fase luminosa e metabolica. Struttura e funzione dei fotosistemi. Il trasporto lineare degli elettroni dall’acqua al NADP+ e la sintesi chemiosmotica dell’ATP. Ciclo di Calvin-Benson per l’organicazione del carbonio. Fotorespirazione e sistemi di concentrazione della CO2 nelle piante C4 (cenni).

13. Elementi di anatomia e modalità di crescita e sviluppo delle piante. Organi, sistemi di tessuti e principali tessuti e tipi cellulari. Schema di sviluppo di una dicotiledone erbacea. Fioritura. Crescita secondaria e cambi.

Struttura e funzione delle piante, una visione integrata (cenni). Assorbimento radicale dell’acqua, trasporto xilematico e traspirazione. Assorbimento dei nutrienti. Floema e relazioni source-sink. Compromesso fotosintesi-traspirazione.

Testi/Bibliografia

Reece et al., “Campbell. Meccanismi dell’evoluzione e origine della diversità”. Pearson Italia 2015

Reece et al., “Campbell. La forme e la funzione nelle piante”. Pearson Italia 2015

Sadava et al.,“Biologia – l'evoluzione e la biodiversità”. Terza edizione italiana. Zanichelli 2014

Mauseth, "BOTANICA. Fondamenti di biologia delle piante", Edilson-Gnocchi 2014

Smith et al., “Biologia delle piante. Vol. 1 - Evoluzione, sviluppo, metabolismo”. Zanichelli 2011

Metodi didattici

Lezioni frontali.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame scritto

Strumenti a supporto della didattica

Tutte le lezioni saranno svolte con l'ausilio di presentazioni power point. I file delle presentazioni power point con relative note saranno messi a disposizione degli studenti durante il corso.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Paolo Bernardo Trost