CI BIOLOGIA E FISIOLOGIA VEGETALE
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- LORENZO FERRONI
- Crediti formativi
- 12
- Percorso
- BIOTECNOLOGIE PER L'AMBIENTE E L'AGRO-INDUSTRIA
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
Obiettivi formativi
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Modulo: 000445 - FISIOLOGIA VEGETALE
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La Fisiologia vegetale è una disciplina che appartiene alle scienze della vita e affronta lo studio delle basi molecolari delle funzioni della pianta, con particolare attenzione al metabolismo fotosintetico. Sono pertanto trattati aspetti generali, quali la morfofisiologia, l’ecofisiologia, la biochimica e la biologia molecolare dei vegetali, e altri più specifici, quali la fotobiologia, la bioenergetica, i regolatori di crescita e il metabolismo secondario dei vegetali. La materia affronta lo studio sia dei meccanismi di base del funzionamento delle piante, sia aspetti applicativi, quali le basi del controllo della produttività e le biotecnologie vegetali.
L’obiettivo principale del corso consiste nel fornire agli studenti le basi per la comprensione del funzionamento di un organismo vegetale, caratterizzato da una natura autotrofa, sessile e a crescita aperta, dotato di una struttura priva di un organo centrale di rielaborazione delle informazioni e di un sistema circolatorio chiuso. Viene quindi posto l'accento sulla diversità delle funzioni che garantiscono la crescita e il completamento del ciclo vitale di una pianta rispetto a quanto visto in altri corsi per gli organismi animali.
Lo studente:
• acquisirà conoscenza dei meccanismi molecolari alla base dei principali processi fisiologici della pianta
• comprenderà le modalità attraverso cui la pianta è in grado di trasformare l’energia luminosa in energia chimica;
• conoscerà i meccanismi che consentono alla pianta di recuperare dall’ambiente i nutrienti minerali;
• comprenderà le interazioni tra le principali vie metaboliche della pianta, sia nel metabolismo basale che in quello secondario
• comprenderà come la pianta possa reagire alle variazioni ambientali per mezzo di ormoni e fotorecettori.
Lo studente acquisirà le capacità di:
• comprendere i principali processi che rendono possibile lo sviluppo della pianta;
• capire e prevedere I meccanismi attraverso cui la pianta reagisce al cambiamento delle condizioni ambientali;
• utilizzare la conoscenza delle tecniche scientifiche di base per studiare i principali processi fisiologici della pianta, pianificando semplici protocolli sperimentali;
• usare le più semplici tecniche alla base delle biotecnologie vegetali.
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Modulo: 20804 - BIOLOGIA VEGETALE
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Il modulo di Biologia Vegetale ha lo scopo di fornire agli studenti elementi su struttura, funzione e sviluppo degli organismi vegetali, interpretandoli in chiave di adattamento all’ambiente.
Al termine del modulo, lo/a studente/ssa dovrebbe essere in grado di:
- descrivere le strutture delle piante, dal livello cellulare a quello di organismo;
- descrivere le modalità di riproduzione dei vegetali;
- mettere in relazione le strutture con specifiche funzioni;
- interpretare le strutture delle piante come risultato di processi di sviluppo;
- utilizzare la microscopia ottica a scopo di diagnosi di materiali vegetali. Prerequisiti
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Modulo: 000445 - FISIOLOGIA VEGETALE
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Pur non essendo definiti dei prerequisiti, lo studente deve possedere conoscenze di base di chimica generale, chimica organica, biofisica e biochimica, e una adeguata padronanza delle nozioni di base della biologia cellulare, con particolare attenzione a quella vegetale, e del metodo e della terminologia scientifica.
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Modulo: 20804 - BIOLOGIA VEGETALE
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Conoscenze di base di chimica generale e organica, fisica e biologia generale. Contenuti del corso
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Modulo: 000445 - FISIOLOGIA VEGETALE
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Il modulo di Fisiologia Vegetale prevede lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio.
Le lezioni in aula affronteranno i seguenti argomenti:
Motivazioni che rendono attuale lo studio della biologia vegetale (1 h).
Il metabolismo fotosintetico: i pigmenti fotosintetici e il meccanismo di cattura della luce; fotosistema II, fotosistema I e la catena di trasporto degli elettroni; riduzione del NADP+ e fotofosforilazione non ciclica; ciclo dei chinoni e fotofosforilazione ciclica; fissazione della CO2: ciclo di Calvin e sua regolazione; fotorespirazione e ciclo C2; metabolismo C4 e metabolismo CAM; fotodanno e meccanismi di dissipazione dell'eccesso di energia; adattamenti fotosintetici (12 h).
Principi biofisici del trasporto di molecole; potenziale idrico e potenziale elettrochimico; trasporto attivo secondario; trasporto xilematico e trasporto floematico; metabolismo lipidico e ciclo del gliossilato nel seme (8 h).
Nutrizione minerale: elementi essenziali; ciclo biogeochimico e assimilazione riduttiva dell'azoto; fissazione simbiontica e non simbiontica dell'azoto; metabolismo del fosforo e simbiosi micorriziche; metabolismo dello zolfo e del ferro; legge del minimo e dei profitti diminuiti; la concimazione in agricoltura (6 h).
Gli ormoni delle piante: fototropismo e gravitropismo; auxine, citochinine e gibberelline; colture in vitro e biotecnologie vegetali; etilene e acido abscissico (9 h).
Le piante e l'ambiente: la percezione della luce, fitocromo e di criptocromo; transizione alla fase riproduttiva; fioritura e ritmi circadiani (4 h).
Attività di laboratorio (10 h):
• Separazione dei pigmenti fotosintetici mediante cromatografia su colonna
• Misurazione della fotosintesi in cloroplasti isolati mediante la reazione di Hill
• Valutazione del contenuto in fitonutrienti di alcune matrici alimentari
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Modulo: 20804 - BIOLOGIA VEGETALE
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Il modulo di Biologia Vegetale affronta i seguenti argomenti:
(1) Caratteristiche della cellula vegetale (circa 12 ore)
Modalità di nutrizione e superficie relativa; cellule giovanili e adulte; crescita embrionale e per distensione; relazioni tra cellule. Parete cellulare: composizione, biogenesi, struttura e modificazioni secondarie. Sistema vacuolare: struttura, biogenesi, contenuto e significato. Plastidi: origine endosimbiotica; proplastidio e plastidi maturi.
(2) Associazioni tra cellule (circa 10 ore)
Organizzazione del corpo e diversità dei vegetali (alghe, funghi, licheni, briofite, pteridofite, spermatofite); tallo e cormo; pseudotessuti e tessuti veri. Tessuti meristematici. Differenziamento dei tessuti adulti: tessuti parenchimatici; tessuti tegumentali; tessuti meccanici; tessuti conduttori e fasci cribro-vascolari; cenni sui tessuti segregatori.
(3) Organografia (circa 10 ore)
La plantula e l’organizzazione del cormo. Gli organi assili: fusto e radice, dall’apice meristematico alla zona di struttura primaria; origine e attività dei cambi. La foglia: organogenesi ed organografia. Esempi di adattamenti degli organi del cormo. Cenni sulle simbiosi micorriziche.
(4) Riproduzione (circa 8 ore)
La riproduzione nei vegetali; l’alternanza di fase nucleare e di generazione; i cicli ontogenetici. Il fiore delle angiosperme: morfologia, ontogenesi e funzione; i gametofiti maschile e femminile; la doppia fecondazione; il seme e la sua rilevanza per l’alimentazione umana; ontogenesi e significato del frutto.
(5) Attività di Laboratorio (10 ore)
L’attività di laboratorio addestra all’uso del microscopio ottico per l’analisi di campioni vegetali: esempi di cellule vegetali, granuli di amido, epidermide e formazioni epidermiche, anatomia microscopica degli organi della vegetazione e del fiore, riconoscimento dei principali tipi di frutti. Metodi didattici
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Modulo: 000445 - FISIOLOGIA VEGETALE
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Il modulo di Fisiologia vegetale è strutturato in lezioni teoriche frontali e esercitazioni guidate nel Laboratorio funzionale del Dipartimento SVeB. In particolare sono previste 50 ore complessive di didattica (6 CFU), di cui 40 ore di lezione frontale e 10 ore di esercitazioni in laboratorio. Le lezioni si svolgono settimanalmente in aula e l’esposizione avviene mediante l’utilizzo di diapositive su power-point.
Per aiutare lo studente a verificare in itinere il proprio livello di preparazione, a intervalli regolari 4 lezioni frontali sono dedicate a prove di autovalutazione: ogni volta il docente proietta 12 domande simili a quelle che costituiranno l'esame finale scritto, invitando a cercare di rispondere; quindi alle domande viene data risposta dal docente, con un breve ripasso del contesto a cui il quesito faceva riferimento, in modo che lo studente possa accertare l'esattezza della risposta che aveva dato.
Per i laboratori gli studenti vengono divisi in gruppi (3 studenti per gruppo).
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Modulo: 20804 - BIOLOGIA VEGETALE
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Il modulo di Biologia Vegetale è strutturato in lezioni teoriche frontali ed esercitazioni guidate nel Laboratorio di Botanica del Dipartimento di Scienze dell'Ambiente e della Prevenzione. In particolare sono previste 50 ore complessive di didattica (6 CFU) di cui 40 ore di lezione e 10 ore di esercitazioni. Le lezioni si svolgono settimanalmente in aula, supportate dalla proiezione di presentazioni e dall’utilizzo della lavagna classica. Sono previsti momenti di discussione con gli studenti. Modalità di verifica dell'apprendimento
- L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma del corso e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi ed è la media delle prove parziali relative ai due moduli superate con almeno 18. Per entrambi i moduli, la modalità d’esame può essere scritta oppure orale, a scelta dello studente.
Per Biologia Vegetale, la prova generalmente consiste in un esame scritto a scelta multipla somministrato nella prima sessione d’esame. La prova sottopone allo studente 32 domande a scelta multipla, che coprono l’intero programma (cellule vegetali, associazioni tra cellule, organografia, riproduzione, laboratorio). La scelta della risposta corretta richiede che lo studente conosca e sappia applicare i contenuti del modulo, dimostrando conoscenza del linguaggio scientifico e capacità di collegamento tra le unità tematiche del corso. A ogni risposta corretta è assegnato un punto, alle risposte non date o errate zero punti. La prova è superata raggiungendo un punteggio uguale o superiore a 18.
Di norma nelle sessioni d’esame successive alla prima, l’esame sarà in forma orale. La prova orale consiste in un colloquio su quattro argomenti del corso. Anche in questo caso, le esame è superato se lo studente dimostra una conoscenza sufficientemente approfondita per ogni domanda posta.
Per il modulo di Fisiologia vegetale l’esame consistente in un elaborato scritto è svolto in due appelli alla fine del corso. Esso consta di 42 domande, aperte a risposta breve o a scelta multipla, approssimativamente una per ogni lezione frontale. Le risposte alle domande vengono giudicate sia per il contenuto sia per la completezza; per ogni domanda il punteggio che si ottiene è pari a 1 punto (risposta esatta e completa), 0.5 punti (risposta parziale o solo parzialmente esatta) o 0 punti (risposta mancante, errata o largamente incompleta). Non si ritiene superato l’esame se si ottiene un punteggio complessivo inferiore a 18 punti.
L'esame orale viene proposto sia alla fine del corso che durante tutte le altre sessioni. Esso consta in genere di 3 o 4 domande (una sul metabolismo fotosintetico, una sulla nutrizione minerale, una sugli ormoni e i processi da essi regolati, una su uno dei restanti argomenti affrontati nell'ambito del corso). Non si ritiene superato l’esame se lo studente non riesce ad argomentare sostanzialmente nulla su una delle domande poste, o se nel corso dell'intero esame lo studente si limita a esporre pochi enunciati senza dimostrare una adeguata comprensione degli stessi. La votazione tiene conto dell'insieme delle risposte date e della capacità di ragionamento dimostrata.
Nel caso in cui la situazione sanitaria non consenta lo svolgimento di sessioni in presenza, i docenti potranno svolgere le prove d’esame utilizzando modalità alternative in collegamento remoto.
L’esame relativo al corso integrato può essere svolto sostenendo separatamente gli esami relativi ai singoli moduli che lo compongono. Tale modalità viene offerta al fine di supportare le esigenze di studio degli studenti del corso suddividendo l’impegno di studio in prove parziali inerenti le due discipline che compongono il Corso Integrato.
In alternativa, su richiesta dello studente, entrambe le prove possono essere svolte con le modalità descritte in un'unica data.
La verbalizzazione avviene direttamente dall’appello di iscrizione dell’esame con richiesta di accettazione/rifiuto del voto.
1) PROVA PARZIALE (indicata con una P): corrisponde alle prove dei singoli moduli di corso integrato.
• L’esito di tali prove non sarà automaticamente verbalizzato sul libretto virtuale dello studente e non richiede accettazione/rifiuto.
• Qualora lo studente si presentasse ad un appello successivo per sostenere nuovamente tale prova, ai fini della verbalizzazione sarà considerato l’esito dell’ultima prova.
• Nel caso di corso integrato, dopo aver superato tutte le prove dei moduli che lo compongono, lo studente dovrà iscriversi all’appello di verbalizzazione (v. punto 2).
2) APPELLO DI VERBALIZZAZIONE (indicato con un mappamondo): corrisponde alla verbalizzazione di un corso integrato per il quale sono state superate tutte le prove parziali/moduli.
• Il docente responsabile della verbalizzazione del Corso Integrato in ogni sessione pubblicherà appelli di sola verbalizzazione a cui lo studente DEVE iscriversi.
• Nel caso in cui uno studente voglia migliorare il voto di uno o più moduli NON deve iscriversi all’appello di verbalizzazione.
• Il voto finale del Corso Integrato è la media dei voti conseguiti nei singoli moduli.
• Le valutazioni positive dei singoli moduli non hanno una scadenza di validità.
• La verbalizzazione dell’esame avviene on line (non è necessaria la presenza).
• Dopo essere stato verbalizzato un esame non può più essere ripetuto. Quindi si consiglia di verbalizzare il voto di un esame solo quando siete sicuri di accettare il voto. Testi di riferimento
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Modulo: 000445 - FISIOLOGIA VEGETALE
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A scelta uno dei seguenti testi:
L. Taiz e E. Zeiger, Fisiologia Vegetale, 4a ed. italiana, 2012, Piccin Editore, Padova
L. Taiz e E. Zeiger, Elementi di Fisiologia Vegetale, 1a ed. italiana, 2013, Piccin Editore, Padova
o la corrispondente edizione in inglese (L. Taiz and E. Zeiger, Plant Physiology and Development,
6th edition, 2015, Sinauer Associates Inc, Sunderland MS).
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Modulo: 20804 - BIOLOGIA VEGETALE
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Per il modulo di Biologia Vegetale, un testo a scelta di biologia vegetale generale, per esempio:
Pancaldi et al., Fondamenti di Botanica Generale - teoria e pratica in Laboratorio, McGraw-Hill, Milano, 2022.
Evert ed Eichhorn, La biologia delle piante di Raven, Zanichelli, Bologna 2013.
Mauseth, Botanica. Fondamenti di biologia delle piante, Idelson-Gnocchi, Napoli 2014.
