Scienze Naturali, Scienze dei Sistemi Naturali,
Evoluzione del comportamento animale e dell’uomo

L'insegnamento concorre al raggiungimento degli obiettivi formativi del Corso di Studi in Scienze Naturali che si propone di fornire una approfondita conoscenza degli organismi viventi, sia dal punto di vista morfologico e fisiologico, che dal punto di vista ecologico. Questo insegnamento in particolare vuole fornire alle studentesse e agli studenti le chiavi di lettura indispensabili a comprendere le basi strutturali e funzionali dei vegetali, evidenziando dapprima le differenze nello stile di vita tra organismi animali e vegetali. Il percorso formativo proposto si focalizza sulle proprietà delle cellule vegetali, sul passaggio dalla cellula al tessuto ed all'individuo. Vengono anche illustrati alcuni concetti della fisiologia vegetale e ci si propone di fornire le conoscenze di base sugli aspetti fondamentali della biologia dei procarioti, con particolare riferimento al loro ruolo specifico nei cicli biogeochimici. L'insegnamento è integrato dalla parte di laboratorio che approfondisce la morfologia e l'anatomia vegetale (tessuti ed organi). L'insegnamento concorre alla formazione della figura del naturalista sia in vista di un possibile impiego nei settori della docenza nella scuola secondaria, della divulgazione scientifica e della ricerca naturalistica sia in vista della continuazione degli studi nelle lauree magistrali di orientamento naturalistico, biologico e biotecnologico.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE. Al termine della fruizione di questo insegnamento si dovrà dimostrare di aver acquisito competenze teoriche e pratiche in riferimento alla biologia degli organismi vegetali. In particolare la studentessa o lo studente dovrà dimostrare di: a) aver compreso le caratteristiche citologiche, anatomiche, fisiologiche e funzionali degli organismi vegetali ed essere in grado di correlare struttura e funzione; b) conoscere i meccanismi riproduttivi e saper interpretare il ciclo vitale degli organismi fotosintetici. 

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE. Le conoscenze teoriche e pratiche acquisite in seguito alla fruizione di questo insegnamento permetteranno allo studente o studentessa di svolgere specifiche attività finalizzate allo studio della biologia, dell'anatomia e della fisiologia degli organismi vegetali. In particolare, in seguito allo svolgimento delle attività pratiche, si dovrà dimostrare di: (a) essere in grado di allestire diversi tipi di preparati a fresco (in toto, spellature e sezioni); (b) saper utilizzare correttamente il microscopio ottico; (c) riconoscere ed interpretare preparati anatomici di campioni vegetali sulla base delle conoscenze teoriche acquisite a lezione

Introduzione. La specificità del vegetale. Le basi su cui si fonda la sistematica.
1) LA CELLULA VEGETALE: generalità. Membrana plasmatica. Nucleo. Genomi vegetali. Mitosi. Ciclo cellulare. Nucleolo. Parete cellulare. Parete primaria: cellulosa, pectine, emicellulose, proteine. Parete secondaria: la lignina. Cuticolarizzazione. Sporoderma. Plasmodesmi. Citoscheletro. Flusso di membrane. Reticolo endoplasmico e Golgi. Vacuolo. Microbodies. Plastidi: cloroplasti, amiloplasti, cromoplasti.
2) I TESSUTI. Dalla cellula alla pianta: divisione cellulare e distensione. Tessuti meristematici, parenchimatici, tegumentali, conduttori, meccanici, secretori.
3) GLI ORGANI. Il Fusto. Morfologia esterna ed anatomia interna. Disposizione dei fasci vascolari: eustele, atassostele. Specializzazioni del fusto. Passaggio dalla struttura primaria a quella secondaria. I meristemi secondari. Cambio cribro-vascolare e cambio subero fellodermico. Xilema secondario: sistema longitudinale ed assiale, legno eteroxilo ed omoxilo, cerchie annuali. Floema secondario. Cenni di dendrocronologia. La Foglia: funzioni, struttura esterna ed anatomia interna. Foglia dorsoventrale, equifacciale, unifacciale, centrica. Foglie modificate. La Radice: funzioni, struttura esterna, anatomia interna. L'endoderma. La disposizione dei tessuti vascolari: actinostele. Le radici laterali. Accrescimento secondario. Radici specializzate.
4) LA RIPRODUZIONE. Riproduzione asessuata e sessuata. Cicli vitali: aplonti, diplonti, aplo-diplonti. Ciclo nelle angiosperme: verticilli fiorali, androceo e gineceo; gametofito maschile e femminile; doppia fecondazione. Dispersione del polline. Ciclo nelle gimnosperme. Formazione del fiore: controllo molecolare, determinazione del sesso; piante monoiche e dioiche. Fenomeni di incompatibilità: eteromorfica, omomorfica. Controlli ambientali della fioritura. Fotoperiodo: piante longidiurne e brevidiurne. Identificazione del florigeno? Dallo zigote all'embrione. Trasformazione da ovulo a seme. Le tre componenti del seme: embrione, tegumenti, riserve.
5) FOTOSINTESI. Cloroplasti e mitocondri a confronto. Basi della fotosintesi, confronto con la respirazione. Reazioni endoergoniche ed esoergoniche. Ruolo di ATP e NADP. Reazioni dipendenti dalla luce; i pigmenti; i complessi macromolecolari. Schema a zeta. Fotorespirazione. Fase oscura, ciclo di Calvin. Piante C4 e Piante CAM.
6) TRASPORTO XILEMATICO E FLOEMATICO. Trasporto dell'acqua a breve ed a lunga distanza. Apertura e chiusura degli stomi, traspirazione. Processo di tensione e coesione. Passaggio di zuccheri lungo il sistema floematico, ruolo degli afidi, contenuto del succo floematico, flusso di massa.
7) NUTRIZIONE MINERALE. Macro e micronutrienti. Ruolo di fosforo ed azoto. Le piante vivono in simbiosi con funghi e batteri. Principali simbiosi del mondo vegetale.
8) ORMONI. Ruolo, definizioni, metodi di studio, prove biologiche. Principali funzioni svolte da: auxina, gibberelline, citochinine, acido abscissico, etilene.
9) FOTOMORFOGENESI E FOTOTROPISMO. Recettori della luce: recettori per la luce blu e apertura degli stomi, recettori per i movimenti dei cloroplasti, fitocromo. Regolazione fototropica, recettore per il fototropismo, recettore per la gravità.

ESERCITAZIONI: preparazione di vetrini da materiale vegetale, colorazione ed osservazione al microscopio ottico; osservazioni di preparati fissati. 1) La cellula (plastidi, parete, vacuolo, plasmolisi); i parenchimi. 2) I tessuti (epidermide, collenchima, sclerenchima, aerenchima). 3) Fusto e radice in struttura primaria (xilema e floema, fasci collaterali, cilindro centrale). 4) Fusto e parete in struttura secondaria (xilema e floema secondari, cambio, struttura tridimensionale del legno). 5) La foglia  (Sezioni trasversali di vari tipi di foglie); Test sui preparati delle esercitazioni

Sono previste 59 ore di lezione frontale in aula e 5 esercitazioni (di due ore ciascuna) di laboratorio morfologico in presenza di un docente e di un tutor. Durante le esercitazioni studentesse e studenti: (a) preparano vetrini a partire da materiale vegetale fornito dal/la docente, utilizzando diverse tecniche (preparati in toto, spellature, sezioni), con o senza l'uso di coloranti; (b) osservano i preparati al microscopio ottico avvalendosi della spiegazione data dal/la docente che proietta lo stesso preparato sul monitor collegato al microscopio docente; (c) chiariscono eventuali dubbi relativi ai preparati direttamente con il/la docente che passa tra le postazioni di lavoro; (d) eseguono semplici esperimenti (es. plasmolisi)

Gli esami si svolgeranno in presenza.

L'apprendimento viene verificato attraverso una prova scritta. Nella determinazione del voto finale viene anche tenuto conto della verifica svolta al termine delle esercitazioni e del risultato della eventuale valutazione in itinere e di ulteriori bonus ottenuti con attività individuali o di gruppo.

ESAME SCRITTO - E' costituito da una serie di domande di varie tipologie che ricoprono tutti gli argomenti svolti  a lezione. La prova comprende 30 domande a risposta multipla, 5 domande che richiedono il riconoscimento di immagini e/o schemi proiettati a lezione, 2 domande aperte. Le domande a risposta multipla sono volte a verificare l'abilità acquisita dallo studente o sdella studentessa di rispondere con esattezza a questioni puntuali inerenti i diversi argomenti (citologia, anatomia, fisiologia vegetale) affrontati a lezione. Ogni risposta giusta alle domande a scelta multipla vale 0,6 punti. Le domande relative ad immagini/schemi richiedono il riconoscimento di diversi dettagli di uno schema o di un preparato microscopico illustrati a lezione. Ogni risposta a questo tipo di domanda ha un valore massimo di 2 punti. Con queste domande s'intende valutare la capacità di risonoscere un processo partendo da uno schema illustrato a lezione ed anche la capacità di riconoscere un tessuto o un organo vegetale a partire dall'osservazione dell'immagine di un preparato microscopico. Le domande aperte richiedono l'illustrazione di un processo (es. un ciclo riproduttivo), un tessuto o un organo descritti a lezione. A ciascuna delle due domande aperte viene attribuito un punteggio massimo di 2,5 punti. Con queste domande s'intende valutare, oltre a proprietà di linguaggio e capacità di sintesi, la comprensione teorica delle basi dell'organizzazione anatomico/funzionale dei vegetali, la capacità di descrivere un processo, un organo o un tessuto partendo da uno schema illustrato a lezione . Punteggio massimo totale = 0,6*30 + 2*5 + 2.5*2 = 33). Il tempo a disposizione è di 1 ora.

PROVA IN ITINERE - E' prevista una prova in itinere (esonero) facoltativa relativo alla parte di citologia ed ai meristemi. L'esonero comprende 40 domande a risposta multipla. Ogni risposta giusta vale 0,75 punti. Il tempo a disposizione è di 40 minuti. Il punteggio massimo ottenibile è 30/30. L'esonero è riservato esclusivamente agli studenti immatricolati al primo anno ed ha validità fino a febbraio dell'anno successivo.

N.B. Chi non sosterrà l'esonero, quando si presenterà agli appelli d'esame dovrà sostenere sia il test corrispondente all'esonero che quello corrispondente all'esame scritto di cui sopra.

VERIFICA DI LABORATORIO - Al termine del laboratorio pratico viene valutata la comprensione delle caratteristiche morfologiche dei tessuti e degli organi esaminati mediante un test di autobalutazione in cui si devono riconoscere dei preparati microscopici visti durante le esercitazioni.

Il voto finale complessivo deriverà dalla media ponderata degli esiti ottenuti in seguito allo svolgimento dell'esonero e dell'esame scritto finale (coefficiente 1 e 1,5 rispettivamente). Per poter sostenere l'esame finale è obbligatorio aver seguito il 75% delle esercitazioni.

Gli studenti o studentesse con DSA possono sostenere, se lo desiderano, l'esame in forma orale o richiedere tempi supplementari per l'esame scritto inviando una mail al docente secondo le procedure fissate dall'ufficio DSA di ateneo.

Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sul sito internet: http://naturali.campusnet.unito.it

I testi base consigliati sono:

• Mauseth JD. 2014. Botanica. Fondamenti di biologia delle piante. Ed. Idelson-Gnocchi
• Evert RF, Eichhorn SE. 2013. Biologia delle piante di Raven. Ed. Zanichelli.
• Pasqua G, Abbate G, Forni C. 2015. Botanica generale e Diversità vegetale. IV ed. Ed. Piccin.
• Smith AM. et al. 2011. Biologia delle piante. Vol 1 Ed. Zanichelli.
• Gerlach D, Lieder J. 2014. Atlante di Anatomia Vegetale. Ed. Muzzio.

E' fortemente consigliato l'utilizzo combinato degli appunti presi a lezione e di un libro di testo

Infine sono di seguito indicati altri siti internet di interesse:
http://www.atlantebotanica.unito.it/