00445 - FISIOLOGIA VEGETALE

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente assimila con visione critica ed approfondita, sotto il profilo molecolare, le principali tematiche della fisiologia vegetale (trasporti, fotosintesi, metabolismo, nutrizione minerale, fotomorfogenesi e regolazione ormonale), giovandosi anche di un laboratorio personalizzato intensivo.

Programma/Contenuti

Lezioni frontali (5 CFU) 

Trasporti di membrana, relazioni idriche cellulari e nutrizione minerale . Pompe protoniche e non della cellula vegetale. L'ATPasi protonica della membrana plasmatica: struttura, meccanismo d'azione, regolazione. Potenziale di membrana e potenziale elettrochimico. Acquaporine. Forze che influiscono sui movimenti dell'acqua a livello cellulare: pressione idrostatica (P) e pressione osmotica ( π ). Potenziale idrico ( Ψ w), di pressione ( Ψ p) e osmotico ( Ψ s). Apertura/chiusura degli stomi e variazione di Ψ s. Crescita cellulare per distensione e variazione di Ψ p. Elementi nutritivi essenziali. Nutrizione minerale in agricoltura. Micorrize. Strategie di assorbimento del ferro.

Relazioni idriche nella pianta intera. Continuum suolo-pianta-atmosfera. Potenziale idrico nel suolo, assorbimento radicale e ΔΨ w. Pressione radicale e guttazione. Movimento del succo xilematico e ΔΨ p. Traspirazione e Δ Cwv. Cavitazione.

Fotosintesi (fase luminosa).  Luce. Cloroplasti. Pigmenti fotosintetici: eccitazione de-eccitazione. Fotosistemi. Struttura e funzionamento del fotosistema II. Citocromo b6f e ciclo Q. Struttura e funzionamento del fotosistema I. ATPsintasi dei cloroplasti. Schema Z. Trasporto fotosintetico non ciclico (lineare). Rapporti stechiometrici tra fotoni assorbiti, ossigeno svolto, protoni accumulati nel lume, NADPH e ATP prodotti. 

Fotosintesi (metabolismo).  Metabolismo del carbonio. Rubisco: struttura, reazioni, regolazione. Ciclo di Calvin e regolazione luce/buio. Tioredossine. Fotorespirazione. Fotosintesi lorda e netta. Punto di compensazione per la CO2 e concentrazione interna di CO2. Meccanismi di concentrazione della CO2. Piante C4: schema metabolico generale, anatomia e differenziazione tra cloroplasti. Punto di compensazione per la CO2 nelle piante C4. Fotosintesi netta in funzione della temperatura nelle piante C3 e C4. Efficienza nell'utilizzo dell'acqua. Piante CAM. Rapporti metabolici tra amido e saccarosio. Biosintesi del saccarosio, dell'amilosio e dell'amilopectina. Architettura del granulo. Relazioni sink-source. Floema: anatomia e citologia. Caricamento apoplastico e simplastico del floema. Trasporto floematico. 

Assimilazione dell'azoto. Assorbimento e riduzione del nitrato ad ammonio. Assimilazione dell'ammonio. Biosintesi aminoacidi aromatici: glifosato e piante transgeniche.

Respirazione. Funzioni della respirazione nelle piante. Conversione di saccarosio in esosi. Glicolisi citosolica e plastidiale. Via dei pentosi fosfati e differenze di regolazione tra citosol e cloroplasto. Ciclo di Krebs. Catena respiratoria: NAD(P)H deidrogenasi esterne e interne, ossidasi alternativa. 

Fotomorfogenesi.  Scoto e foto morfogenesi. Classi di fotorecettori vegetali. Fitocromi: struttura molecolare, fotoconversione, spettro d'assorbimento, stato fotostazionario, spettri d'azione. Traslocazione nel nucleo di Pfr e modificazione dell'espressione genica. Fuga dall'ombra. Criptocromi CRY. De-eziolamento e inibizione dell'allungamento dell'ipocotile: ruolo di CRY1 e fitocromi. Struttura dei critpocromi. Fototropine. 

Ormoni: auxine. Concetti generali. Auxine, naturali e di sintesi. Biosintesi e coniugazione dell'IAA. Trasporto dell'auxina: floematico e polare. Ruolo dell'IAA nella crescita cellulare per distensione. IAA e fototropismo. IAA e gravitropismo positivo della radice. Regolazione dell'espressione genica mediata da IAA.

Laboratorio (1 CFU) 

Purificazione di cloroplasti da foglie di spinacio. Estrazione dei pigmenti fotosintetici. Determinazione spettrofotometrica del contenuto di clorofilla a e b. Misura di un'attività enzimatica dei cloroplasti. Misura delle proteine (Metodo Bradford). Separazione delle proteine cloroplastiche mediante gel elettroforesi. Calcoli.  

 

Testi/Bibliografia

Rascio N, Carfagna S, Esposito S, La Rocca N, Lo Gullo MA, Trost P, Vona V (2012) Elementi di Fisiologia vegetale. EdiSES  

Metodi didattici

La parte teorica del corso (5 CFU) sarà svolta mediante lezioni frontali accompagnate dalla proiezione di immagini e schemi (power point). Le domande e le richieste di chiarimento sono sempre ben accette, sia durante che alla fine della lezione. La parte di laboratorio comprenderà una breve lezione introduttiva in cui verrà spiegato il protocollo sperimentale che tutti gli studenti saranno tenuti a eseguire singolarmente. Durante il laboratorio gli studenti saranno divisi in gruppi e ogni gruppo sarà seguito da un docente o tutor. Il laboratorio si conclude con un analisi comparativa dei dati raccolti dai singoli studenti.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consiste in un test scritto e un esame orale al quale sono ammessi solo gli studenti che hanno superato la soglia di sufficienza nel test scritto.

Strumenti a supporto della didattica

Il corso si svolgerà in aule dotate di proiezione da PC. Tutte le lezioni saranno svolte con l'ausilio di mediante presentazioni power point. I file delle presentazioni power point saranno messi a disposizione degli studenti alla fine del corso (file scaricabili da AMSCAMPUS). Il corso di laboratorio si svolgerà in un laboratorio didattico a postazione singola, attrezzato con centrifughe, spettrofotometri e celle elettroforetiche.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Paolo Bernardo Trost