Botanica generale con Laboratorio Corso A

 

Plant Biology with practical works

 

Anno accademico 2018/2019

Codice attività didattica
MFN0688
Docente
Dott. Elena Martino (Titolare del corso)
Corso di studio
Laurea Triennale in Scienze Naturali D.M. 270
Anno
1° anno
Periodo didattico
Secondo semestre
Tipologia
Di base
Crediti/Valenza
8
SSD attività didattica
BIO/01 - botanica generale
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie
Tipologia esame
Scritto
Prerequisiti
  • Italiano
  • english

Fondamenti di Biologia e di Biochimica (insegnamenti: Zoologia generale, Chimica organica con elementi di Biochimica). Basi di Chimica generale ed organica, concetti di termodinamica (corsi: Chimica generale, Chimica organica, Fisica).
Propedeutico a
  • Italiano
  • english

Botanica sistematica
 
 

Obiettivi formativi

  • Italiano
  • english

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 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 e sui cicli vitali. Vengono anche illustrati alcuni concetti di fisiologia vegetale (fotosintesi, ormoni vegetali, nutrizione minerale). 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.

 

Risultati dell'apprendimento attesi

  • Italiano
  • english

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE. Al termine della fruizione di questo insegnamento lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito competenze teoriche e pratiche in riferimento alla biologia degli organismi vegetali. In particolare 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 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, lo studente 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.

 

Programma

  • Italiano
  • english

Introduzione allo studio della Botanica. Definizione degli organismi vegetali e loro importanza nello studio della biologia. Piante ed animali a confronto.

1) LA CELLULA VEGETALE. Comparti comuni alla cellula animale e vegetale: membrana plasmatica, nucleo, mitocondri, sistema di endomembrane, citoscheletro. Ciclo cellulare. Comparti specifici della cellula vegetale. Parete: caratteristiche generali. Parete primordiale. Parete primaria: componenti di matrice (pectine, emicellulose, proteine) e componente fibrillare (cellulosa). Cellulosa-sintasi. Modello di Carpita e Gibeaut. Le tappe della distensione cellulare. Parete secondaria: composizione. Modificazioni della parete secondaria: cuticolarizzazione, lignificazione, suberificazione, mineralizzazione. Vacuolo. Dinamismo, omeostasi ionica, omeostasi idrica. Ruolo litico e ruolo di riserva. Accumulo di metaboliti primari e secondari. Funzione detossificante (metalli pesanti). Cellula e osmosi. Plastidi. Origine, genoma plastidiale, morfologia generale. Interconversione plastidiale. Proplastidi. Cloroplasti. Amiloplasti. Cromoplasti. Ezioplasti.

2) FOTOSINTESI. Fase luminosa e fase oscura. Interazione luce-materia. Pigmenti fotosintetici: clorofille e carotenoidi. Trasferimento di energia per risonanza e meccanismo di separazione delle cariche. Fotosistemi. Lo schema a Z della fase luminosa. I complessi macromolecolari della fase luminosa. I complessi LHC. Sintesi dell'ATP (meccanismo chemio-osmotico). Fase oscura. Il ciclo di Calvin-Benson. Fotosintesi e fotorespirazione. Fotosintesi CAM, cenno alla fotosintesi C4 (vedere anche Foglia).

3) DIVERSITÀ DEGLI ORGANISMI VEGETALI E STRATEGIE RIPRODUTTIVE. Le diverse classificazioni degli organismi viventi. Cicli vitali: diplonte, aplonte, il ciclo aplo-diplonte delle piante. Dalle Crittogame alle Spermatofite: evoluzione del rapporto gametofito-sporofito. Aspetti riproduttivi nelle Crittogame: sporogonia, isosporia, comparsa dell'eterosporia. Briofite: Epatiche, Antocerote, Muschi. Fase vegetativa e fase riproduttiva. Cicli vitali di Marchantia e di un muschio. Pteridofite: Psilotophyta, Sphenophyta, Lycophyta, Pterophyta. Fase vegetativa e fase riproduttiva. Il ciclo vitale di una felce isosporea (Polypodium) e di una felce eterosporea (Selaginella). Passaggio dalle Crittogame alle Spermatofite: abbandono della sporogonia, formazione dell'ovulo, dispersione per disseminazione. Il seme: embrione, endosperma, tegumenti. Gimnosperme: Cycadophyta, Ginkgophyta, Conipherophyta, Gnetophyta. Conipherophyta: strobilo femminile, differenziamento dell'ovulo; strobilo maschile, formazione dei granuli pollinici. Fecondazione. Il seme di una gimnosperma. Ciclo vitale di una Gimnosperma. Angiosperme, phylum Antophyta, Dicotiledoni e Monocotiledoni. Verticilli fiorali. Formazione del gametofito maschile (il granulo pollinico). Sviluppo dell'ovulo: formazione del gametofito femminile (sacco embrionale). Vettori di impollinazione. Doppia fecondazione. Ciclo vitale di una Angiosperma. Meccanismi di controllo della riproduzione sessuale nelle Angiosperme. Autoincompatibilità omomorfica gametofitica e sporofitica. Autoincompatibilità eteromorfica.

Sviluppo dell'embrione. Maturazione e germinazione del seme. Formazione e ruolo biologico del frutto. Esempi di disseminazione. Dimensione dei semi e strategie riproduttive. Piante epiparassite.

4) TESSUTI. Definizione e classificazione. Plasmodesmi e simplasto. Tessuti meristematici. Tessuti parenchimatici (parenchima fondamentale, fotosintetico, aerifero, di riserva). Tessuti tegumentali. Stomi: funzione, formazione, morfologia, meccanismo di apertura e chiusura. Tricomi. Tessuti meccanici (collenchima e sclerenchima). Tessuti conduttori. Xilema. Il trasporto della linfa grezza nello xilema: meccanismo della tensione-coesione-adesione. Floema. Il movimento della linfa elaborata nel floema: flusso di massa secondo il modello del doppio osmometro proposto da Münch.  

5) ORGANI.

Radice. Ruoli ed organizzazione. L'apice radicale. Ruoli della cuffia. Il centro quiescente. Regioni anatomiche della radice primaria. Ruolo dell'endoderma. Arche xilematiche e floematiche, actinostele. Radici laterali. Radici specializzate.

Fusto. Ruoli ed organizzazione. Meristemi intercalari. Apice vegetativo: teoria tunica-corpus, zone radiali. Differenziamento dei tessuti di conduzione. Fusto in struttura primaria. Organizzazione del cilindro centrale: atassostele ed eustele. Fusti specializzati.

Struttura secondaria: meristemi secondari. Passaggio da struttura primaria a secondaria nel fusto e nella radice. Formazione del cambio cribro vascolare nel fusto e nella radice. Xilema e floema secondari. Cerchie annuali e dendrocronologia. Periderma: cambio subero- fellodermico, sughero e felloderma.

Tropismi. Gravitropismo: definizione e ruolo. Percezione dello stimolo gravitropico: cuffia, statoliti, meccanismo d'azione.  Risposta gravitropica: ruolo dell'auxina, teoria di Cholodny-Went. Il trasporto polare dell'auxina. Trasportatori PIN. Fototropismo. Gli esperimenti di Darwin. Fototropine e risposte alla luce blu. Ruolo dell'auxina.

Foglia: forma ed organizzazione. Le nervature. Abscissione fogliare. Formazione delle foglie. Fillotassi. Ruolo dell'auxina. Modelli di organizzazione anatomica delle foglie: bifacciali, equifacciali, unifacciali, centriche. Foglia ed adattamenti metabolici: la Fotosintesi C4. Adattamenti anatomici: foglie di piante xerofite e idrofite. Specializzazioni delle foglie: foglie modificate.

Fiore: transizione fiorale. Induzione della fioritura: controllo da parte del fotoperiodo (piante longidiurne, brevidiurne, neutrodiurne). Percezione del fotoperiodo: il fitocromo, scoperta del fitocromo, le due forme del fitocromo (Pr; Pfr), fitocromo e induzione della fioritura, stato fotostazionario. Percezione e risposta al fotoperiodo: foglie e meristema apicale. Il florigeno. Controllo della fioritura da parte di fattori genetici: geni omeotici. Studio dei mutanti con difetti nella fioritura: il modello ABC, il modello ABCDE.

6)      ORMONI VEGETALI. Significato di ormone. Scoperta e ruoli di auxine, citochinine, etilene, acido abscissico, gibberelline e brassinosteroidi. Ruolo di acido giasmonico, acido salicilico e sistemina nella risposta ai patogeni. Il movimento degli stomi coinvolge una specifica via di risposta ormonale.

7)      NUTRIZIONE MINERALE E SIMBIOSI. Micro- e macronutrienti. Lo scambio cationico. Piante iperaccumulatrici. Cicli dei nutrienti: azoto e fosforo. Il concetto di microbiota. Il microbiota associato alle piante. Simbiosi radicali: noduli e micorrize. La scoperta del Wood-Wide-Web: una rete fisica e funzionale.

ESERCITAZIONI: preparazione di vetrini da materiale vegetale, colorazione ed osservazione al microscopio ottico. 1) Tessuti parenchimatici (elodea, aloe, ninfea, patata) ed epidermico (trevigiana, clivia, salvia, ficus). Esperimento plasmolisi. 2) Tessuti meccanici e conduttori (ninfea, sedano, pera, papiro, liriodendron). 3) Sezioni di fusto in struttura primaria (ruscus, chelidonium) e secondaria (tiglio, abete). 4) Sezioni trasversali di radici (radici avventizie di iris) e di foglie (lauroceraso, Pholidota imbricata, iris, abete, ninfea). 5) Test scritto inerente il riconoscimento dei preparati visti nel corso delle esercitazioni.

 

Modalità di insegnamento

  • Italiano
  • english

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. Per le lezioni frontali la docente si avvale di presentazioni power point che vengono messe a disposizione degli studenti sulla piattaforma moodle di Scienze Naturali (http://naturali.i-learn.unito.it/). Durante le esercitazioni gli studenti: (a) preparano vetrini a partire da materiale vegetale fornito dalla 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 dalla docente che proietta lo stesso preparato sul monitor collegato al microscopio docente; (c) chiariscono eventuali dubbi relativi ai preparati direttamente con la docente che passa tra gli studenti; (d) eseguono semplici esperimenti (es. plasmolisi)

 

Modalità di verifica dell'apprendimento

  • Italiano
  • english

L'apprendimento viene verificato attraverso un esame scritto, un esonero ed una verifica di laboratorio svolta al termine delle esercitazioni. 

ESAME SCRITTO - E' costituito da una serie di domande di varie tipologie che riguardano tutti gli argomenti svolti a lezione (tranne i punti 1 e 2 del programma - Cellula vegetale e Fotosintesi che vengono richiesti nel test dell'esonero). La prova comprende:

30 domande a risposta multipla: ogni risposta giusta vale 0,6 punti. Le domande a risposta multipla sono volte a verificare l'abilità acquisita dallo studente di rispondere con esattezza a questioni puntuali inerenti i diversi argomenti (riproduzione, anatomia, fisiologia vegetale) affrontati a lezione.

5 domande che richiedono il riconoscimento di immagini e/o schemi proiettati a lezione: ogni risposta ha un valore massimo di 2 punti. Con queste domande s'intende valutare la capacità dello studente di riconoscere un processo partendo da uno schema illustrato a lezione ed anche la sua capacità di riconoscere un tessuto o un organo vegetale a partire dall'osservazione dell'immagine di un preparato microscopico.

2 domande aperte: a ciascuna delle due domande aperte viene attribuito un punteggio massimo di 2,5 punti. Le domande aperte richiedono per esempio l'illustrazione di un processo (es. un ciclo riproduttivo), la descrizione di un tessuto o di un organo. 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 dello studente 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 (30 e lode). Il tempo a disposizione è di 1 ora e 30 minuti.

ESONERO - E' previsto un esonero facoltativo (che viene fissato indicativamente l'ultima settimana del periodo didattico) relativo ai punti 1 e 2 del programma (Cellula vegetale e Fotosintesi). 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 una validità di un anno.

N.B. Gli studenti che non sosterranno l'esonero, quando si presenteranno agli appelli d'esame dovranno sostenere sia il test corrispondente agli argomenti dell'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 in cui gli studenti devono riconoscere dei preparati microscopici visti durante le esercitazioni. Il punteggio massimo ottenibile è di 1 punto, che viene sommato a quello riportato nell'esame finale.

Il VOTO FINALE COMPLESSIVO terrà conto della prova effettuata al termine delle esercitazioni e deriverà dalla media ponderata degli esiti ottenuti in seguito allo svolgimento dell'esonero e dell'esame scritto (coefficiente 1 e 1,5 rispettivamente). Per poter sostenere l'esame finale è obbligatorio aver seguito 4 esercitazioni.

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

 

Testi consigliati e bibliografia

  • Italiano
  • english

I testi base consigliati per la preparazione dell'esame sono:

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

E' fortemente consigliato l'utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni: appunti presi a lezione

Sito internet di interesse:
http://www.atlantebotanica.unito.it/

 

Note

Studenti con patologie che possono condizionare l'apprendimento sono invitati, dopo aver seguito le procedure previste dagli uffici DSA di ateneo, a prendere contatto con la docente in modo da adeguare il materiale didattico e le modalità di verifica dell'apprendimento.

Students with disorders that may affect learning  are encouraged to contact the teacher to adapt learning materials, activities and test mode.

 
 
 
Ultimo aggiornamento: 05/07/2018 23:10
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