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Botanica generale con Laboratorio Corso A

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Plant Biology with practical works

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Anno accademico 2021/2022

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

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).

Fundamentals of Biology and Biochemistry (courses: General Zoology, Organic Chemistry with elements of Biochemistry). Bases of general and organic Chemistry, concepts of thermodynamics (courses: General Chemistry, Organic Chemistry, Physics).
Propedeutico a

Botanica sistematica

Systematic botany
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

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.

The course contributes to the teaching objectives of the University Degree in Natural Sciences by offering a deep knowledge of morphological, physiological and ecological aspects of living organisms. In particular, this course aims at providing first year students with indispensable tools to understand the structural and functional bases of plants, first by highlighting the differences in lifestyle between animal and plant organisms. This course focuses on the properties of plant cells, on the passage from cells to the tissue, organ and organism level and on the life cycles. General concepts at the basis of plant physiology are also discussed (photosynthesis, plant hormones, mineral nutrition). The course is integrated by a laboratory part which examines the morphology and anatomy of plants (tissues and organs). The course contributes to the formation of a natural scientist, who can be enrolled in teaching in secondary school, scientific dissemination and research, as well as continue the academic course with master degrees in natural sciences, biology and biotechnology.

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Risultati dell'apprendimento attesi

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.

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING. At the end of this course, students shall demonstrate to have acquired theoretical and practical knowledge of plant biology. In particular, each student shall show: (a) to understand cytological, anatomical, physiological and functional features of plants and to be able to make correlations between structure and function; (b) to know the reproductive mechanisms and life cycles of photosynthetic organisms.

APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING. The theoretical and practical knowledge acquired in this course shall give students the ability to carry out specific activities aimed at studying plant biology, anatomy and physiology. In particular, thanks to the practical activities performed in this course, each student shall be able to: (a) prepare fresh plant samples (in toto, peelings, sections); (b) use an optical microscope; (c) recognize and interpret anatomic samples from plant materials, by mixing practical and theoretical knowledge.

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Modalità di insegnamento

Le lezioni teoriche di questo insegnamento, previste per il secondo semestre dell'anno accademico 2021-22, si svolgeranno in presenza. Videoregistrazioni delle lezioni saranno anche rese disponibili agli studenti sulla pagina moodle.

Sono previste 60 ore di lezione frontale e 3 esercitazioni (di tre ore ciascuna) di laboratorio morfologico in presenza della docente, di un docente a contratto e di uno studente 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 (Botanica generale con Laboratorio - corso A). 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 o con i collaboratori, che passano tra gli studenti; (d) eseguono semplici esperimenti (es. plasmolisi)

The lectures of this Botany course, scheduled for the second semester of the academic year 2021-22, will be held in the classroom. Video recordings of the lectures will be made available to students on the moodle page.

The course includes 60 hours of lessons and 3, three-hour long, practical works in the presence of a teacher and a tutor. During the lectures the teacher makes use of power point presentations that are available for the students on the moodle/E-learning web page of the Natural Science course (Botanica generale con Laboratorio - corso A) During the practical lessons, students will: (a) prepare microscope slides from fresh plant material, using different techniques (in toto, peelings, sections) with and without staining; (b) observe slides under the optical microscope, following the teacher instructions and description of wall-projected images from the teacher microscope; (c) receive specific explanations by the teacher to clarify their doubts; (d) perform simple experiments (e.g. plasmolysis).

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Modalità di esame

Gli esami di questo insegnamento si svolgono in presenza, sotto forma di test scritti sulla piattaforma moodle, nell'aula informatica Spallanzani (Palazzo Campana, via Carlo Alberto 10). Gli studenti iscritti agli esami su myunito ricevono, qualche giorno prima dell'appello, un messaggio da parte della docente con l'indicazione del turno (pubblicato anche sulla pagina moodle) nel quale sono stati inseriti per lo svolgimento dell'esame in presenza.

Per i casi di fragilità viene garantito lo svolgimento degli esami a distanza (per richiedere lo svolgimento dell'esame a distanza attenersi a quanto riportato al seguente link: Istruzioni studenti per esami a distanza). In questo caso gli studenti, iscrivendosi all'appello su myunito, indicano nel campo note "Esame a distanza" e ricevono, qualche giorno prima dell'appello, un messaggio da parte della docente con l'orario ed il link da utilizzare per collegarsi alla piattaforma Webex e svolgere l'esame a distanza.

L'esame è suddiviso in due parti (PARTE 1 o ESONERO e PARTE 2). In fase di iscrizione agli appelli su myunito gli studenti devono indicare, nel campo note, quale parte intendono sostenere, scrivendo: PARTE 1, PARTE 2 o PARTE 1 + 2. Tutte le informazioni relative a modalità ed organizzazione degli esami sono reperibili anche sulla pagina moodle di questo insegnamento, nella sessione "Esami", file "Regole esame".

L'apprendimento viene verificato attraverso un esame scritto, un esonero e test di autovalutazione svolti sulla piattforma moodle al termine delle esercitazioni. 

ESAME SCRITTO (PARTE 2) - 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 o PARTE 1). 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 35 minuti.

ESONERO o PARTE 1 - E' previsto un esonero facoltativo (che viene fissato, in accordo con gli studenti, tra metà maggio ed inizio giugno) relativo ai punti 1 e 2 del programma (Cellula vegetale e Fotosintesi). L'esonero comprende 40 domande a risposta multipla ed una domanda aperta facoltativa. Ogni risposta giusta vale 0,75 punti, la domanda aperta vale massimo 3 punti. Il tempo a disposizione è di 40 minuti (più 20 minuti aggiuntivi se viene svolta anche la domanda aperta). Il punteggio massimo ottenibile è 30/30, l'esito della domanda aperta consente di integrare il punteggio ottenuto e di ottenere eventualmente la lode 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 (PARTE 1) che quello corrispondente all'esame scritto di cui sopra (PARTE 2).

VERIFICA DI LABORATORIO - Al termine di ogni esercitazione viene proposto agli studenti un questionario di autovalutazione su moodle, per verificare la comprensione degli argomenti trattati durante l'esercitazione e delle caratteristiche morfologiche dei tessuti e degli organi esaminati. Il questionario consiste in un test (svolto a casa) che comprende domande a risposta multipla e immagini di preparati microscopici da riconoscere. Il punteggio ottenuto da ciascuno di questi questionari consente di ottenere piccoli bonus che verranno aggiunti al voto finale dell'esame.

Il VOTO FINALE COMPLESSIVO 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 le 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

Examination modalities

The exams for this course take place in presence, in the form of written tests, on the moodle platform, in the Spallanzani computer room (Palazzo Campana, via Carlo Alberto 10). Students registered for exams on myunito will receive, a few days before the exam, a message from the teacher with an indication of the session (also published on the moodle page) in which they have been placed for the exam in presence.

For cases of fragility, distance exams are guaranteed (to request distance exams, please refer to the link: Instructions to request distance exams). In this case, when students register for the exam on myunito, they indicate "Distance exam" in the note field and receive a message from the teacher a few days before the exam with the time and the link to be used to connect to the Webex platform to attend the exam in a distance modality.

The exam is divided into two parts (Part 1 or "in itinere test" and Part 2). When registering for exams on myunito, students must indicate in the note field which part they wish to perform by writing: PART 1, PART 2 or PART 1 + 2. All the information regarding exam organisation can also be found on the moodle page of this teaching, in the "Exams" session, "Exam rules" document.

Learning is verified through a written test, an in itinere test and self-assessment tests performed on the moodle platform at the end of each practical works.

WRITTEN TEXT includes questions covering all the major topics presented during the classes but the topics included in the in itinere test:

30 multiple choices, verifying the student ability to address punctual questions on the course contents (reproduction, anatomy, physiology). Each correct answer scores 0.6

5 questions requiring the recognition of images, schemes taken from the teaching materials, to verify the student ability to recognize processes, tissues and organs. Each correct answer has a maximum score of 2

2 open questions, requesting the description of a biological process, a tissue or an organ, as seen during the classes, and aiming at verifying language use, synthesis and the deep understanding of theoretical concepts. Each open question is given a maximum score of 2.5.

Maximum total score = 0.6*30 + 2*5 + 2.5*2 = 33 (= 30 cum laude). Students are allowed 1 hour and 30 minutes to complete the written test.

ESONERO (in itinere test): an optional test is scheduled during the course (approximately during the last week of the teaching period), covering the plant cell and photosynthesis. This test is composed of 40 multiple choice questions, to be completed in 40 minutes. Each correct answer scores 0.75. The maximum score is 30/30. An optional open question to be completed in additional 20 minutes allows to increase the score obtained. Only first year students are admitted to this test and the test mark will be valid for one year.

Students who will not take this test, when taking the final exam will have to take both the test corresponding to the in itinere test topics and the one corresponding to the written exam described above.

LABORATORY TEST: at the end of each practical work session, students are offered a self-assessment questionnaire on moodle, to verify their understanding of the topics covered during the practical work session and of the morphological characteristics of the tissues and organs examined. The questionnaire consists of a test that includes multiple-choice questions and images of microscopic specimens to be recognized. The score obtained from each of these questionnaires allows to obtain small bonus that will be added to the final score of the examination.

The final score will be calculated as the weighted average of the in itinere test (1x) and written test (1.5x). Practical lessons has to be attended in order to be admitted to the written test.

Students affected by learning disorders may ask for an oral examination or request extra time for the written test through by contacting the lecturer according to the procedures set by the DSA office of the University.

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Programma

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) 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.  

4) 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.

5) DIVERSITÀ DEGLI ORGANISMI VEGETALI E STRATEGIE RIPRODUTTIVE. Cicli vitali: diplonte, aplonte, il ciclo aplo-diplonte delle piante. Dalle Crittogame alle Spermatofite: evoluzione del rapporto gametofito-sporofito. Briofite: fase vegetativa e fase riproduttiva. Ciclo vitale di un muschio. Pteridofite: fase vegetativa e fase riproduttiva. Il ciclo vitale di una felce. Passaggio dalle Crittogame alle Spermatofite: abbandono della sporogonia, formazione dell'ovulo, dispersione per disseminazione. Il seme: embrione, endosperma, tegumenti. Gimnosperme: strobilo femminile, differenziamento dell'ovulo; strobilo maschile, formazione dei granuli pollinici. Fecondazione. Il seme di una gimnosperma. Ciclo vitale di una Gimnosperma. Angiosperme, 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. Sviluppo dell'embrione. Maturazione e germinazione del seme. Meccanismi di controllo della riproduzione sessuale nelle Angiosperme. 

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. Percezione e risposta al fotoperiodo: foglie e meristema apicale. Il florigeno. Controllo della fioritura da parte di fattori genetici.

6)      ORMONI VEGETALI. Significato di ormone. Ruoli di auxine, citochinine, etilene, acido abscissico, gibberelline. 

7)      NUTRIZIONE MINERALE E SIMBIOSI. Micro- e macronutrienti. Lo scambio cationico. Cicli dei nutrienti. 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:

Le esercitazioni di questo insegnamento si svolgono in presenza, secondo il programma di seguito riportato e secondo i turni stabiliti sulla pagina moodle. Viene garantita agli studenti la possibilità di seguire le esercitazioni anche a distanza, grazie a videoregistrazioni caricate sulla pagina moodle.

Le esercitazioni prevedono la preparazione di vetrini da materiale vegetale a fresco, la colorazione e l'osservazione al microscopio ottico. Ogni esercitazione è integrata da un questionario di autovalutazione reso disponibile agli studenti sulla pagina moodle di questo insegnamento. Programma delle esercitazioni: ESERCITAZIONE 1) Il microscopio ottico. La cellula vegetale: come fare i preparati; cloroplasti; amiloplasti; cromoplasti; vacuolo (plasmolisi; pigmenti della cellula vegetale). Tessuto parenchimatico: parenchima fotosintetico; acquifero; aerifero, parenchima di riserva amilifero. ESERCITAZIONE 2) Tessuto epidermico: spellature da foglie di monocotiledoni e di dicotiledoni. Idioblasti del tessuto epidermico: stomi; tricomi; litocisti con cistolite. Tessuti meccanici: collenchima; sclerenchima. Tessuti conduttori: vasi dello xilema; fasci vascolari. ESERCITAZIONE 3) Fusto in struttura primaria: fusto di monocotiledone – atassostele; fusto di dicotiledone – eustele. Radice in struttura primaria: radice di monocotiledone, radice di dicotiledone. Fusto in struttura secondaria: fusto di Angiosperma dicotiledone, legno eteroxilo; fusto di Gimnosperma, legno omoxilo. Foglia: foglia dorsoventrale o bifacciale; foglia equifacciale; foglia unifacciale; foglia centrica

Introduction to a Botany course. Definition of plant organisms and their importance in the study of biology. Comparisons between plant and animal organisms.

1) THE PLANT CELL. Common compartments to plant and animal cells: plasma membrane, nucleus, mitochondria, endomembrane system, cytoskeleton. Cell cycle. Compartments specific to the plant cell. Cell wall: general features. Primordial wall. Primary wall: matrix components (pectin, hemicellulose, proteins) and fibrillary component (cellulose). Cellulose synthase. Carpita and Gibeaut model. Steps of cell distension. Secondary wall: composition. Modifications of the secondary wall: cuticularization, lignification, suberification, mineralization. Vacuole. Dynamism, ionic homeostasis, water homeostasis. Lytic and storage role. Accumulation of primary and secondary metabolites. Detoxifying function (heavy metals). Cell and osmosis. Plastids. Origin, plastid genome, general morphology. Plastid interconversion. Proplastids. Chloroplasts. Amyloplasts. Chromoplasts. Etioplast.

2) PHOTOSYNTHESIS. Light and dark phase. Light-matter interaction. Photosynthetic pigments: chlorophylls and carotenoids. Energy transfer by resonance and charges separation mechanism. Photosystems. The Z diagram of the light phase. The macromolecular complexes of the light phase. The LHC complexes. Synthesis of ATP (chemo-osmotic mechanism). The dark phase. The Calvin-Benson cycle. Photosynthesis and photorespiration. CAM photosynthesis, C4 photosynthesis (see also Leaf).

3) PLANT TISSUES. Definition and classification. Plasmodesmata and symplast. Meristematic tissues. Parenchyma tissues (ground, photosynthetic, aeriferous, storage parenchyma). Tegumental tissues. Stomata: function, formation, morphology, opening and closing mechanism. Trichomes. Support tissues (collenchyma and sclerenchyma). Transport tissues. Xylem. The transport of raw sap in the xylem: tension-cohesion-adhesion mechanism. Phloem. The movement of the elaborated sap in the phloem: mass flow according to the model of the double-osmometer proposed by Münch.

4) PLANT ORGANS.

Root. Roles and organization. The root apex. Roles of the root cap. The quiescent center. Anatomical regions of the primary root. The role of the endoderm. Xylem and phloem organization, actinostele. Lateral roots. Specialized roots.

Stem. Roles and organization. Intercalary meristems. Vegetative apex: tunica-corpus theory, radial zones. Differentiation of the transport tissues. Organization of the primary structure stem. Organization of the central cylinder: atactostele and eustele. Specialized stems.

Secondary structure: secondary meristems. Transition from primary to secondary structure in the stem and root. Formation of the vascular cambium in the stem and in the root. Secondary xylem and phloem. Annual rings and dendrochronology. Periderma: cork cambium, cork and felloderma.

Tropisms. Gravitropism: definition and role. Perception of the gravitropic stimulus: root cap, statoliths, action mechanism. Gravitropic response: role of auxin, Cholodny-Went theory. Auxin polar transport. PIN transporters. Phototropism. Darwin experiments. Phototropin receptors and blue light responses. Role of auxin.

Leaf: morphology and organization. Leaf veins. Leaf abscission. Leaf formation. Phyllotaxis. Role of auxin. Models of anatomical organization of the leaves: bifacial, equifacial, unifacial, centric. Leaf and metabolic adaptations: C4 photosynthesis. Anatomical adaptations: leaves of xerophyte and hydrophyte plants. Leaf specializations: modified leaves.

5) PLANT ORGANISM DIVERSITY AND REPRODUCTIVE STRATEGIES. Life cycles: haplont, diplont, the haplo-diplont cycle of plants. From Cryptogams to Spermatophytes: evolution of the gametophyte-sporophyte relationship. Reproductive aspects in Cryptogams: sporogony, isospory, appearance of heterospory. Briophytes: vegetative and reproductive phase. Life cycles of a moss. Pteridophytes: vegetative and reproductive phase. The life cycle of a fern. Passage from Cryptogams to Spermatophytes: abandon of sporogony, ovule formation, dispersion by dissemination. The seed: embryo, endosperm, integuments. Gymnosperms: female strobilus, ovule differentiation; male strobilus, formation of pollen grains. Fertilization. The seed of a gymnosperm. Life cycle of a gymnosperm. Angiosperms, Dicotyledons and Monocotyledons. Floral verticils. Male gametophyte formation (pollen grain). Development of the ovule: formation of the female gametophyte (embryo sac). Pollination vectors. Double fertilization. Life cycle of an Angiosperm. Embryo development. Seed maturation and germination. Formation and biological role of the fruit. Examples of dissemination. Control mechanisms of sexual reproduction in Angiosperms.

Flower: flower transition. Flowering induction: photoperiodic control (longidiurne, brevidiurne, neutrodiurne plants). Photoperiod perception: the phytochrome, discovery of the phytochrome, the two forms of the phytochrome (Pr; Pfr), phytochrome and induction of the flowering. Perception and response to the photoperiod: leaves and apical meristem. Florigen, the flowering hormone. Flowering control by genetic factors.

6) PLANT HORMONES. Meaning of the hormone term. Discovery and roles of auxins, cytokinins, ethylene, abscisic acid, gibberellins and brassinosteroids.

7) PLANT MINERAL NUTRITION AND SYMBIOSIS. Micro- and macronutrients. The cation exchange mechanism. Nutrient cycles. The microbiota concept. The microbiota associated to plants. Root symbioses: nodules and mycorrhizae. The discovery of the Wood-Wide-Web: a physical and functional network.

PRACTICAL WORKS:

The practical works will be carried out in the classroom, according to the program reported below and according to the groups established on the moodle page of this course. Video recordings of the practical works will also be available on the moodle page of this course.

The practical works involve slides preparation from fresh plant material, staining and light microscope observations. Each practical work session is completed by a self-assessment survey made available to the students on the moodle platform page of this course. Practical work program: (1) The light microscope. The plant cell: how to make slides; chloroplasts; amyloplasts; chromoplasts; vacuole (plasmolysis; plant cell pigments). Parenchyma tissues: photosynthetic, aquifer, aerifer, reserve parenchyma. (2) Epidermal tissue: monocots versus dicots leaf epidermis. Idioblasts of the epidermal tissue: stomata; trichomes; lithocysts with cystoliths. Mechanical tissues: collenchyma; sclerenchyma. Conducting tissues: xylem vessels; vascular bundles. (3) Stem in primary structure: monocots stem - ataxostele; dicots stem - eustele. Root in primary structure: monocots versus dicots root. Stem in secondary structure: Angiosperm dicots stem, heteroxyl wood; Gymnosperm stem, homoxyl wood. Leaves: dorsoventral or bifacial leaf; equifacial leaf; unifacial leaf; centric leaf

Testi consigliati e bibliografia

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Orario lezioni

GiorniOreAula
Martedì9:00 - 11:00
Mercoledì9:00 - 11:00
Giovedì9:00 - 10:00
Giovedì14:00 - 17:00Auletta II Dipartimento di Scienze della Vita e Biologia dei Sistemi - sede di viale Mattioli 25
Venerdì14:00 - 17:00Auletta II Dipartimento di Scienze della Vita e Biologia dei Sistemi - sede di viale Mattioli 25

Lezioni: dal 01/03/2022 al 10/06/2022

Nota: Le lezioni teoriche si svolgeranno presso l'Aula 301, ex La Stampa, via Chiabrera 27

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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.

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Altre informazioni

https://naturali.i-learn.unito.it/course/index.php?categoryid=122
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Ultimo aggiornamento: 22/02/2022 09:44
Location: https://naturali.campusnet.unito.it/robots.html
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