12818 - BIOLOGIA VEGETALE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine dell'insegnamento lo studente acquisisce le nozioni di base di evoluzione degli organismi vegetali, della cellula vegetale e della sua compartimentazione, della "filosofia" delle piante in termini evolutivi, della loro struttura modulare, delle loro funzioni caratterizzanti, del loro ruolo nell'ecosistema e nel ciclo degli elementi che compongono la sostanza organica. Particolare enfasi verrà data alla comprensione del bilancio idrico della pianta, alla regolazione del suo sviluppo e al processo fotosintetico, questo consentirà allo studente di comprendere appieno il ruolo di produttori primari degli organismi autotrofi nell'ecosistema. Lo studente sarà in grado di eseguire un preparato da una pianta fresca (o secca) e di identificare il tipo di pianta, lo stadio di crescita, i suoi adattamenti ambientali, e le funzioni degli organi esaminati.

Contenuti

Lo studente che segue il corso di Biologia Vegetale possiede (eventualmente) le basi alquanto disomogenee che derivano dalla scuola superiore. Per questo motivo la prima parte del corso è incentrata su aspetti fondamentali della biologia e solo successivamente il corso si addentra nel merito della materia.

Lezioni teoriche

Introduzione (12 ore)

1)      Introduzione alla Botanica: brevissima storia della Botanica. La botanica ha contribuito al progresso della biologia. Le piante hanno una ‘filosofia' diversa da quella animale: autotrofia ed eterotrofia. Perché le piante sono importanti per l'uomo.

2)      Origine della vita sulla Terra: quali ipotesi. L'esperimento di Miller e l'esobiologia. Le cellule procarioti (non-compartimentate) e le cellule eucarioti (compartimentate). Comparsa ed evoluzione della fotosintesi.

3)      Composizione della materia vivente: l'acqua è il componente più abbondante. Le sostanze inorganiche sono indispensabili per il metabolismo delle piante (macronutrienti e micronutrienti). Gli elementi C, H, O, N, P, S sono presenti nelle sostanze organiche. Le principali molecole d'interesse biologico.

L'unità fondamentale del vivente (15 ore)

1)      La materia vivente assume nuove proprietà sottoforma di individui. La cellula è l'unità biologica. Teoria cellulare. Il concetto di superficie relativa.

2)      Cellula eucariote vegetale. L'unità di membrana biologica. Struttura, composizione e funzione della parete cellulare. Metaboliti primari e secondari e ruolo osmotico del vacuolo. Struttura, funzione e localizzazione dei plastidi verdi (cloroplasti), incolori (leucoplasti) e colorati (cromoplasti). Cenni su nucleo e altri organuli cellulari.

3)      Le cellule eucarioti si aggregano a formare i tessuti. I tessuti embrionali vegetali o meristematici danno luogo a quelli definitivi: i tessuti tegumentali, i parenchimi, i tessuti meccanici, i tessuti di conduzione, i tessuti secretori.

Il metabolismo e la riproduzione delle piante (15 ore)

1)      La fotosintesi rende le piante produttori primari. La natura della luce, il ruolo dei pigmenti fotosintetici. Lo schema a zeta descrive le reazioni redox della fase alla luce. La fase al buio porta alla sintesi degli zuccheri.

2)      La crescita delle piante è regolata da messaggeri chimici: gli ormoni. Struttura chimica, siti di biosintesi, effetti dei principali ormoni: auxine, citochinine e gibberelline che agiscono stimolando la crescita, acido abscissico ed etilene, che agiscono favorendo la senescenza e la risposta agli stress (difesa).

3)      Il bilancio idrico di una pianta deve quadrare. Assorbimento e trasporto radicale, trasporto nel fusto, evaporazione e traspirazione fogliare, ruolo degli stomi. Trasporto degli assimilati.

4)      La riproduzione serve per la conservazione e la diffusione della specie. Riproduzione sessuale e asessuale. Cenni su mitosi e meiosi. I cicli metagenetici delle piante.

Lezioni pratico/applicative (esercitazioni – 18 ore)

Le lezioni pratico/applicative (6 turni di 3 ore) consistono nell'osservazione al microscopio ottico di sezioni sottili ottenute manualmente da piante fresche fornite dall'Orto Botanico dell'Università. Le sezioni di piante così ottenute possono essere osservate con la sola aggiunta di acqua grazie alla presenza delle pareti cellulari delle piante che consente di farlo. I preparati vengono osservati a 3 ingrandimenti successivi (10x, 100x, 400x) per apprezzarne via via maggiori particolari.

1° turno: Osservazione delle cellule vegetali nel tessuto midollare disidratato di sambuco (Sambucus nigra L.), dei cloroplasti nell'alga Spirogyra e nella pianta acquatica Helodea, e dei cromoplasti in carota (Daucus carota L.)

2° turno: Osservazione di leucoplasti contenenti granuli di amido in tuberi di patata (Solanum tuberosum L.), in semi di mais (Zea mays L.) e fagiolo (Phaseolus vulgaris L.) e latice di Euphorbia.

3° turno: Osservazione della struttura (sezione sottile) della foglia dorso-ventrale di Edera, della foglia isolaterale di Pinus e della foglia parallinervia di Iris.

4° turno: Osservazione della struttura del fusto di una pianta dicotiledone (Helleborus) e di una monocotiledone (Ruscus) in struttura primaria.

5° turno: Osservazione della struttura della radice di una dicotiledone (Ranunculus) e di una monocotiledone (Iris) in struttura primaria

6° turno: Osservazione della struttura del fusto di una dicotiledone (Liquidambar) e una gimnosperma (Tuja) in struttura secondaria

Testi/Bibliografia

Mauseth J.D., Botanica (parte generale), Idelson-Gnocchi (II ed.) 

Speranza A. e Calzoni G., Struttura delle Piante in Immagini, Zanichelli

Smith et al. Biologia delle piante. Evoluzione, Sviluppo. Metabolismo, 2011, Zanichelli

Metodi didattici

Il corso si suddivide in unità didattiche: la prima, teorica, è costituita da lezioni frontali accompagnate diapositive che illustrano con immagini e schemi le nozioni da impartire allo studente. Dato il modesto numero di studenti e per quanto il tempo lo consenta il docente stimola gli studenti con domande allo scopo di indagarne il grado di preparazione generale e di sollecitarne l'interesse ed eventuali domande di approfondimento. La seconda unità, teorico/pratica, coinvolge gli studenti in prima persona in quanto devono allestire personalmente il preparato da osservare al microscopio. Gli studenti devono anche disegnare uno schizzo del preparato che testimonierà dell'avvenuta comprensione della struttura che si sta osservando. Queste semplici operazioni metteranno lo studente in grado di riconoscere, data una porzione di una pianta, di quale classe (dicotiledone o monocotiledone), organo o tessuto si tratta senza alcuna preparazione preliminare.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso l'esame finale che accerta l'avvenuta acquisizione delle conoscenze mediante lo svolgimento di una prova orale che consiste generalmente in tre domande su a) istologia e anatomia b) citologia c) fisiologia. Per l'orale il punteggio va da 0 a 30 per ogni domanda. Ilpunteggio finale deriva dalla media dei tre voti.  L'esame è superato con almeno 18/30. La durata della prova orale è di circa 40 minuti.

Strumenti a supporto della didattica

PC, videoproiettore, microscopio ottico

Link ad altre eventuali informazioni

http://www.scienzeagrarie.unibo.it/it

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Patrizia Torrigiani