78783 - BIODIVERSITA' ED EVOLUZIONE

Anno Accademico 2018/2019

  • Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
  • Campus: Bologna
  • Corso: Laurea Magistrale in Physics (cod. 9245)

    Valido anche per Laurea in Biotecnologie (cod. 8005)

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.

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 e valutazione 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

SDGs

Sconfiggere la fame La vita sulla terra

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