Scheda Insegnamento: Botanica ed elementi di ecologia vegetale A.A. 2017/2018
  • Corso di Laurea: SCIENZE DELLA MONTAGNA (L-25 Rieti)
  • Codice: 18150
  • Crediti: 7
  • Anno Off. Formativa: 2017/2018
  • Anno di Corso: 1
  • Erogazione: II semestre
  • Docente: ALFREDO DI FILIPPO

Programma

1. La comparsa della vita sulla Terra. Le piante e la loro evoluzione. Esperienza di Miller. Procarioti ed eucarioti. Aerobiosi ed anaerobiosi. Autotrofia ed eterotrofia. Organismi unicellulari e pluricellulari. L'innovazione attraverso l'affermarsi delle funzioni cellulari.

2. Principali differenze tra cellula procariotica ed eucariotica. Struttura e funzioni della cellula vegetale e dei suoi organelli:
• Protoplasto, Citoplasma, Citosol, Citoscheletro
• Apparato di Golgi: corpi di Golgi o dittiosomi. Faccia di trasformazione (cis) e faccia di maturazione (trans). Vescicole di transizione e maturazione.
• Reticolo endoplasmatico (RE): RE ruvido (cisterne, ribosomi, sintesi delle proteine) e liscio, struttura e ruolo nel metabolismo cellulare.
• Il sistema di endomembrane.
• Plastidi: tipi di plastidi (cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti, amiloplasti, ezioplasti), struttura e relative funzioni. Origine a partire dai proplastidi. Cloroplasti: struttura (tilacoidi, grana, stroma) in relazione alle principali reazioni coinvolte nella fotosintesi clorofilliana. I pigmenti fotosintetici (clorofilla e carotenoidi).
• Mitocondri: struttura (creste e matrice) in relazione alle principali reazioni coinvolte nella respirazione cellulare.
l• Vacuolo: tonoplasto, succo cellulare. Ruolo del vacuolo nel metabolismo cellulare, nell’economia dell’acqua e nei processi di distensione cellulare. Relazioni idriche: il potenziale dell'acqua ed i fattori che lo determinano. Movimento dell'acqua tra le cellule: apoplasto e simplasto.

3. Il plasmalemma. Struttura delle membrane cellulari. Il modello a mosaico fluido. Componenti delle membrane (fosfolipidi e steroli; proteine transmembrana, proteine periferiche, glicoproteine) e loro capacità nel determinare le funzioni e la variabilità delle membrane. Permeabilità differenziale. Osmosi e pressione osmotica. Turgore cellulare, pressione di turgore e pressione di parete. Trasporto di soluti attraverso le membrane. Proteine di trasporto: canali, carrier, pompe protoniche. Trasporto passivo e gradiente elettrochimico. Trasporto attivo (primario e secondario).

4. La parete cellulare. I componenti della parete: pectine, cellulosa, emicellulose, proteine di parete. Reticolo cellulosico e matrice della parete. Assemblaggio della parete primaria. Movimento dell'acqua e dei soluti in rapporto alla parete. La parete e l'accrescimento per distensione della cellula. La parete secondaria. Modificazioni della parete (suberificazione, cutinizzazione, lignificazione, mineralizzazione). Plasmodesmi. Apoplasto e simplasto.

5. Il nucleo cellulare (cenni). Cenni su: cromatina, cromosomi, cromatidi; il numero cromosomico (ploidia); acidi nucleici, struttura del DNA e dei nucleotidi; duplicazione, traduzione e trascrizione del DNA; RNA: tipi e funzioni (mRNA, rRNA, tRNA); il codice genetico, i ribosomi e la sintesi delle proteine. Importanza dell'informazione genetica e delle proteine in rapporto al metabolismo cellulare.

6. Modalità della divisione mitotica del nucleo (cenni). Ciclo cellulare (fasi G1, S e G2) e variazioni del contenuto di DNA. Citodieresi.
7. La divisione meiotica del nucleo (cenni): modalità e fattori che causano la variabilità genetica. Crossing-over, assortimento casuale dei cromosomi: Conseguenze della meiosi per la variabilità genetica degli individui.

8. Anatomia dei vegetali superiori. Il cormo. Dedifferenziamento e totipotenza cellulare. Tessuti: classificazione e tipi cellulari costituenti i vari tessuti. Accrescimento per divisione, distensione e differenziamento. Tessuti embrionali (meristematici) e definitivi (somatici). Tessuti e sistemi di tessuti. Tessuti semplici e complessi. Principali tipi di tessuto e loro caratteristiche: tessuto parenchimatico, tegumentale, conduttore, meccanico, segregatore.

9. Struttura e funzioni della radice nelle Angiosperme e nelle Gimnosperme. Apparato radicale fittonante e fascicolato. Apice, struttura e funzione dei meristemi radicali. Centro quiescente, geotropismo positivo, statoliti. Struttura primaria (actinostele). Arche legnose e cribrose, protoxilema e protofloema, metaxilema e metafloema. Endoderma e periciclo. Origine delle radici laterali. Formazione della struttura secondaria.

10. Morfologia ed anatomia del germoglio nelle Angiosperme e nelle Gimnosperme. Struttura dell'apice del germoglio. La gemma: gemme vegetative e fiorali; gemme terminali e laterali; gemme dormienti e perule. Accrescimento monopodiale e simpodiale. Macroblasti e brachiblasti. Nodi e internodi. I meristemi nel caule (tunica-corpus). Origine dei fasci vascolari. Eustele ed atactostele. Origine struttura e funzionamento del cambio cribro-vascolare. Struttura secondaria del fusto. Cerchie annuali. Struttura del legno omoxilo ed eteroxilo. Legno a porosità diffusa, legno a porosità anulare. Duramen ed alburno. Origine struttura e funzioni del cambio subero-fellodermico. Il periderma. Le lenticelle.

11. Morfologia ed anatomia della foglia delle Angiosperme e delle Gimnosperme. Il picciolo e la lamina fogliare. Foglie semplici e composte. Foglie a mesofillo omogeneo ed eterogeneo. Foglie bifacciali, equifacciali e unifacciali; foglie plagiotrope, ortotrope ed aghiformi. Gli stomi ed i fattori che ne determinano il meccanismo di apertura e chiusura. Traspirazione e fotosintesi clorofilliana in relazione alla struttura della foglia. L'ascesa dell'acqua nello xilema: la teoria di adesione-coesione-tensione. Caricamento del floema e trasporto dei fotosintati.

12. I sistemi propagazione e riproduzione nei vegetali. Alternanza delle generazioni (gametofito, sporofito) e delle cellule riproduttive (spore e gameti). Formazione e anatomia degli apparati connessi (sporangi, anteridi, archegoni). La fecondazione.
Principali caratteristiche e ciclo ontogenetico delle embriofite non vascolari (muschi ed epatiche).
Principali caratteristiche e ciclo ontogenetico di alcuni phyla delle embriofite vascolari:
phylum Pterophyta (felci)
phylum Conipherophyta (conifere)
phylum Antophyta (angiosperme)

13. L’ovulo e il seme. Struttura del seme nelle Gimnosperme e nelle Angiosperme. Germinazione ipogea ed epigea. Fattori ambientali che favoriscono la germinazione del seme.

14. Struttura del fiore nelle Angiosperme. Modalità di impollinazione (anemofila, entomofila, etc.) e coevoluzione tra strutture fiorali e vettori del polline. Autogamia ed esogamia; loro conseguenze sulla diversità vegetale. Esogamia: meccanismi di riconoscimento genetici, dicogamia, eterostilia.

15. Il frutto. Dall’ovario al pericarpo. Frutti secchi e carnosi, deiscenti e indeiscenti. Frutti semplici, aggregati, composti, falsi frutti. Modalità di dispersione dei frutti (anemocora, zoocora, idrocora, etc.).

16. Sintesi della teoria evolutiva. Selezione naturale e artificiale, pressione selettiva, adattamento, fitness, evoluzione. Genotipo e fenotipo. Evoluzione divergente e convergente; coevoluzione. Il concetto di specie, sottospecie, ecotipo; la cultivar. I taxa di rango infraspecifico e superiori. Tassonomia e sistematica; il binomio di Linneo, le categorie sistematiche, cenni sulla formazione degli alberi filogenetici.

Elementi di ecologia vegetale:

17. L’ecologia. Le interazioni fra le piante e il loro ambiente. Fattori ecologici abiotici in relazione al metabolismo vegetale: luce, temperatura, acqua, nutrienti essenziali. Adattamenti morfologici a diversi contesti ambientali: igromorfismo e xeromorfismo. Modificazioni del cormo: bulbo, rizoma, tubero, rizotubero.
18. Habitus o portamento. Piante annue, bienni e perenni. Piante erbacee e legnose; portamento arboreo, arbustivo e suffruticoso.

Testi consigliati

Pasqua, Abbate, Forni. Botanica generale e diversità vegetale. Piccin.
Raven, Evert, Eichorn. Biologia delle Piante. Dalla VI edizione in poi. Zanichelli.
Speranza, Calzoni. Struttura delle piante in immagini. Zanichelli Ed.
Appunti delle lezioni e materiale didattico delle esercitazioni.

Siti Internet consultabili per immagini anatomiche
http://www.dipbot.unict.it/frame/botgenit.htm
http://www.atlantebotanica.unito.it/page.asp

Propedeuticità

Le propedeuticità richieste per lo studente riguardano nozioni di Chimica e Fisica di base, in particolare: natura dei legami chimici; le soluzioni; le ossidoriduzioni; proprietà delle principali classi di molecole organiche; caratteristiche dei fluidi; la diffusione; i principi della termodinamica.

Frequenza

Facoltativa

Metodologia didattica

Ore lezione: 56

Valutazione del profitto

Prova orale

Descrizione dei metodi di accertamento

Nella prova orale per l’attribuzione del voto finale si valuterà la comprensione da parte dello studente di come i diversi livelli di organizzazione della vita vegetale interagiscano, e di come la struttura anatomica conferisca a ciascun organo e tessuto una specifica funzionalità, con specifica attenzione verso gli adattamenti morfologici a diversi contesti ambientali e le dinamiche evolutive che hanno interessato le piante terrestri.
Nella fase preliminare dell’esame, allo studente è richiesto il riconoscimento e la descrizione delle caratteristiche salienti di immagini microscopiche di sezioni vegetali, commentando la relazione esistente tra struttura e funzione del tessuto/organo in questione. Agli studenti che hanno scelto di preparare l’atlante fenologico, è chiesto un commento sulle dinamiche osservate sui piante scelte.

Luogo lezioni

Orario lezioni

Comunicazioni

Viterbo: lunedi 15:00-16:00
Rieti: variabile a seconda dell'orario delle lezioni.

[Si prega comunque di contattare prima il docente per prendere un appuntamento]