Introduzione alla botanica: definizione, scopo e importanza dello studio delle piante. Elementi di citologia e istologia dei vegetali. Struttura e funzioni delle cellule vegetali. Anatomia delle piante vascolari. La riproduzione degli organismi vegetali. Interazioni biotiche delle piante. I principali raggruppamenti sistematici. Introduzione alla micologia. Studio dei campioni vegetali: sviluppo di abilità di osservazione e analisi attraverso l'esame di campioni vegetali.
-PASQUA G., ABBATE G., FORNI C., 2019. Botanica generale e diversità vegetale. Piccin, Padova.
-MAUGINI E., MALECI BINI L., MARIOTTI LIPPI M., 2014. Botanica Farmaceutica. Piccin, Padova.
-RAY F. EVERT, SUSAN E. EICHHORN. Biologia delle piante di Raven. 2013. Zanichelli.
-SIMONETTA PANCALDI, COSTANZA BALDISSEROTTO, LORENZO FERRONI. Fondamenti di botanica generale. Teoria e pratica in laboratorio. 2019, McGraw-Hill Education.
Obiettivi Formativi - Cognomi A-L
Comprendere il ruolo della botanica come scienza e la sua importanza nello studio delle piante. Acquisire conoscenze sulla struttura e le funzioni delle cellule vegetali, comprese le membrane, il citoscheletro e la parete cellulare. Comprendere i processi di trasporto apoplastico e simplastico nelle piante. Conoscere l'organizzazione del sistema di endomembrane nelle cellule vegetali, includendo il reticolo endoplasmatico e l'apparato di Golgi. Capire la struttura e le funzioni del vacuolo nelle piante. Acquisire conoscenze sui plastidi, inclusi i cloroplasti, i cromoplasti e i leucoplasti, nonché i loro pigmenti fotosintetici. Comprendere l'organizzazione del nucleo delle cellule vegetali, inclusi l'involucro nucleare, il DNA e i cromosomi. Esplorare l'origine evolutiva dei plastidi nelle piante. Sviluppare una comprensione dele interazioni biotiche delle piante con altri organismi. Applicare le conoscenze acquisite per comprendere il differenziamento cellulare, l'accrescimento apicale e l'espansione cellulare nelle piante. Riconoscere l'importanza della botanica nella conservazione delle piante e nella ricerca di nuovi farmaci e sostanze bioattive. Sviluppare abilità di osservazione e analisi attraverso l'osservazione e lo studio di campioni vegetali. Acquisizione delle competenze necessarie per l'attribuzione degli organismi vegetali e fungini ai principali raggruppamenti tassonomici su base anatomica, morfologica e in base alla biologia riproduttiva.
Prerequisiti - Cognomi A-L
Fondamenti di citologia generale e di chimica organica.
Metodi Didattici - Cognomi A-L
Lezioni frontali (8cfu) ed esercitazioni (1 cfu)
Modalità di verifica apprendimento - Cognomi A-L
L'esame consisterà in una prova scritta che darà accesso alla prova orale. Le domande verteranno sugli argomenti trattati a lezione.
Programma del corso - Cognomi A-L
INTRODUZIONE ALLA BOTANICA
La Botanica come scienza, Piante e animali , Discipline botaniche, Origine e diversità dei vegetali.
LA CELLULA VEGETALE:
Le membrane; Specificità delle membrane, Proprietà delle membrane, La membrana plasmatica, L’acqua e le cellule vegetali, Il potenziale idrico, Osmosi, I mitocondri, I perossisomi, I ribosomi.
LA PARETE CELLULARE
Biogenesi e componenti della parete; I componenti della parete, Biosintesi dei componenti della parete, Assemblaggio dei componenti della parete, Crescita della parete, Architettura della parete, La lamella mediana, La parete primaria, La parete secondaria, Specializzazione della parete in relazione al tipo di tessuto, Proprietà chimico-fisiche, Funzioni della parete cellulare, Trasporto apoplastico e simplastico, I plasmodesmi.
IL CITOSCHELETRO
Organizzazione generale del citoscheletro; Microtubuli, Filamenti di actina, Filamenti intermedi, Proprietà dinamiche dei microtubuli e dei filamenti di actina, Proteine motrici ed altre proteine accessorie, Coinvolgimento del citoscheletro nel ciclo cellulare, Apparato interfasico di microtubuli corticali, Banda preprofasica, Fuso mitotico, Fragmoplasto, Citoscheletro e motilità cellulare, Citoscheletro nel differenziamento e nella morfogenesi, Polarità cellulare, Espansione cellulare, Accrescimento apicale, Differenziamento degli elementi di conduzione dello xilema, Comunicazioni cellulari, Interazioni biotiche.
IL SISTEMA DI ENDOMEMBRANE
Reticolo endoplasmatico, Apparato di Golgi, Traslocazione e maturazione delle proteine nel reticolo endoplasmatico, Trasporto vescicolare, Modificazioni delle proteine nell’apparato di Golgi, Smistamento delle proteine al vacuolo, Esocitosi e endocitosi.
IL VACUOLO
Il vacuolo e la sua biogenesi, Tonoplasto e succo vacuolare, Funzioni del vacuolo, Distensione cellulare, osmoregolazione e attività litica, Funzioni di riserva, Il vacuolo come sede di accumulo di composti tossici e metaboliti secondari
I PLASTIDI
Proplastidi, Cloroplasti, Cromoplasti, Leucoplasti, Pigmenti fotosintetici, Ciclo di sviluppo dei plastidi, Origine evolutiva dei plastidi.
IL NUCLEO
Organizzazione generale del nucleo, L’involucro nucleare, Gli scambi nucleo-citoplasma, DNA e cromosomi, Le proteine istoniche e non istoniche, Il genoma
Il sequenziamento del genoma, Il DNA ripetitivo e la dimensione del genoma, La poliploidia, Il ciclo cellulare, Il ciclo cellulare mitotico, La divisione cellulare: mitosi e meiosi.
I TESSUTI
I meristemi primari e secondari, Accrescimento e differenziamento delle cellule vegetali, Tessuti parenchimatici: clorofilliano, di riserva, acquifero, aerifero, Parenchima clorofilliano o fotosintetico, Parenchima di riserva, Parenchima di trasfusione, Parenchima acquifero, Parenchima aerifero, Parenchima conduttore, Tessuti tegumentali, Tessuti tegumentali esterni, L’epidermide e le sue modificazioni
Rizoderma, Esoderma, Tessuti tegumentali primari interni: endoderma
Tessuti tegumentali secondari: sughero, Tessuti meccanici, Collenchima, Sclerenchima, Sclereidi, Fibre, Tessuti conduttori, Tracheidi e trachee, Cellule e tubi cribrosi, Fasci conduttori. Xilema e floema, Tessuti secretori, Tessuti secretori esterni, Peli secretori o tricomi ghiandolari, Ghiandole del sale e idatòdi, Nettàri,Tessuti secretori interni, Cellule secretici o idioblasti secretori, Canali, o dotti secretori, schizogeni e lisigeni, Tasche secretorie, Laticiferi
IL FUSTO
Morfologia del fusto, Ontogenesi e differenziamento del corpo primario del fusto, Cono vegetativo, Zona di determinazione o meristema subapicale, Origine delle bozze fogliari e dei primordi dei rami, Zona di differenziamento, Struttura primaria del fusto nelle spermatofite, Epidermide, Corteccia, Cilindro centrale o stele, Differenziamento del cambio cribro-legnoso e subero-fellodermico: passaggio alla struttura secondaria, Il cambio cribro-legnoso, Il cambio subero-fellodermico, Xilema secondario, Xilema secondario delle gimnosperme, Xilema secondario delle angiosperme, Cerchie annuali, Floema secondario, Specializzazioni ed adattamenti del fusto, Fusti con funzione di riserva di nutrienti, Fusti modificati con funzione di riserva idrica, Fusti con funzione di sostegno, Fusti con funzione fotosintetica, Fusti con funzione di difesa
LA FOGLIA
Origine evolutiva della foglia, Fillotassi, Morfologia fogliare, Anatomia della foglia, Epidermide, Parenchima clorofilliano, Sistema conduttore, Genesi e sviluppo delle foglie, Abscissione fogliare, Particolari tipi di foglie, Cotiledoni, Foglie delle sclerofille, Foglie delle conifere, Modificazioni della foglia, Cirri, Spine fogliari, Perule, Foglie succulente, Foglie con funzione di riserva di nutrienti, Foglie delle piante insettivore
LA RADICE
Organizzazione della radice, Organizzazione dell’apice radicale, Zona di differenziamento, Zona di struttura primaria della radice, Formazione delle radici laterali, Zona di struttura secondaria. Differenziamento del cambio cribro-legnoso e subero-fellodermico . Specializzazioni e adattamenti
LA RIPRODUZIONE
La riproduzione vegetativa, La riproduzione sessuale, La gamia, I cicli biologici, La riproduzione delle angiosperme, La propagazione vegetativa, La riproduzione sessuale, Il fiore, La struttura del fiore, Gli elementi fertili del fiore: androceo e gineceo,
Evoluzione degli elementi fiorali, Il ciclo vitale delle angiosperme, Microsporogenesi e microgametogenesi, Macrosporogenesi e macrogametogenesi, Impollinazione, Incompatibilità polline-stimma, Fecondazione.
IL SEME
Formazione e sviluppo dell’embrione e del seme, Embriogenesi, organizzazione, apice-base, organizzazione radiale, Endosperma e sostanze di riserva, Modalità di dispersione dei semi, Germinazione, Condizioni essenziali per la germinazione, La germinazione
IL FRUTTO
Veri e falsi frutti, Frutti semplici, aggregati e multipli, Frutti carnosi e frutti secchi
Classificazione dei frutti secchi, Frutti indeiscenti, Frutti deiscenti, Classificazione dei frutti carnosi
LA DIVERSITÀ VEGETALE
L’EVOLUZIONE
Cenni storici, La speciazione
CLASSIFICAZIONE, NOMENCLATURA, STUDIO DELLA VARIABILITÀ
Metodi di classificazione, Concetto di specie, ranghi tassonomici e nomenclatura
Caratteri con valore tassonomico: morfologia, Caratteri di interesse tassonomico di radice, fusto e foglie, Caratteri di interesse tassonomico di infiorescenze, fiori, frutti e semi, Cariologia, Sistematica molecolare
I CIANOBATTERI
Citologia, Riproduzione, La motilità dei tricomi, Le eterocisti, La fissazione biologica dell’azoto, Sistematica, Importanza ecologica ed evolutiva
LE ALGHE
Citologia, Riproduzione, Sistematica, Regnum Plantae Sottoregno Biliphyta, Glaucophyta, Rhodophyta, Regnum Plantae Sottoregno Viridiplantae, Chlorophyta,Charophyta, Regnum Chromista, Cryptophyta, Haptophyta, Ochrophyta, Miozoa, Cercozoa, Regnum Protozoa, Euglenozoa
L’EMERSIONE DALL’ACQUA E LE BRIOFITE
L’emersione dall’acqua, Organizzazione cellulare, Caratteri anatomici, Organi riproduttori, Cicli biologici, Le briofite, Caratteri generali, Caratteri citologici e istologici, Caratteri ecologici, Aspetti floristici e fitogeografici dell’Italia, Sistematica e filogenesi, Bryophyta, Marchantiophyta, Anthocerotophyta, La riproduzione, Adattamenti delle briofite all’ambiente terrestre
LE PIANTE VASCOLARI SENZA SEME: LICOFITE E FELCI
Introduzione alle piante vascolari, Licofite e felci: caratteri generali e riproduzione, Sistematica, Riniofite, Licofite, Monilofite (felci e gruppi affini), Psiloti, Equiseti, Felci
LE GIMNOSPERME
Introduzione alle spermatofite, Le gimnosperme: caratteri generali e riproduzione,
Sistematica, Cicadee, Ginkgo, Conifere, Cupressaceae, Pinaceae, Gnetofite
LE ANGIOSPERME
Diversità e cenni sull’evoluzione, Le principali famiglie della flora italiana, Eu-dicotiledoni, Apiaceae o Umbelliferae, Asteraceae o Compositae, Betulaceae, Boraginaceae, Brassicaceae o Cruciferae, Caryophyllaceae, Ericaceae, Fabaceae o Leguminosae, Fagaceae, Lamiaceae o Labiatae, Oleaceae,
Ranunculaceae, Rosaceae, Scrophulariaceae, Solanaceae, Monocotiledoni, Amaryllidaceae, Cyperaceae, Iridaceae, Liliaceae sensu stricto, Orchidaceae, Poaceae o Gramineae
I FUNGHI
Caratteri generali, Fattori che influenzano lo sviluppo, La cellula fungina, La parete cellulare, I setti, La membrana citoplasmatica, Il citoplasma e gli organelli cellulari, Dimorfismo, Organizzazione del micelio, Gli austori, Sistematica e modalità di riproduzione, Chytridiomycota, Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota, Glomeromycota, Funghi mitosporici, Eterocariosi e ciclo parasessuale, Liberazione e dispersione delle spore, Dormienza e germinazione delle spore, Importanza ecologica dei funghi e nutrizione, Processi degradativi, Degradazione dell’amido, Degradazione della cellulosa e delle emicellulose, Degradazione della pectina, Degradazione delle sostanze azotate, Degradazione della lignina, Processi di degradazione degli alimenti e patogeni delle piante, Altri processi degradativi, Interazioni funghi-alghe: i licheni, Interazioni funghi-piante: le micorrize, Ectomicorrize, Endomicorrize delle Ericales, Endomicorrize vescicolo-arbuscolari (V.A.M. o V.A. o A.M.), Endomicorrize delle Orchidee, Ectoendomicorrize.
IDENTIFICAZIONE DELLE PIANTE VASCOLARI E MUSEI BOTANICI
Identificare una pianta, Diversi sistemi per l’identificazione, Le chiavi di identificazione, Altri tipi di chiavi, Erbari, Orti e giardini botanici
ELEMENTI DI FITOGEOGRAFIA
Fattori che influenzano la distribuzione delle piante terrestri, Areali e corotipi, Le specie esotiche, Le forme, I biomi, Foresta tropicale pluviale, Savana tropicale, Deserti subtropicali e temperati, Bioma mediterraneo, Foresta temperata, Praterie temperate
Foreste boreali, Tundra, La flora vascolare italiana
LA BIODIVERSITÀ
Il concetto di biodiversità, Metodi per la valutazione della biodiversità, Conservazione in situ ed ex situ, Stato della biodiversità e piante a rischio di estinzione in Italia, Il sistema delle Liste Rosse IUCN, Le piante a rischio di estinzione in Italia, Convenzioni, accordi e leggi per la conservazione della biodiversità, Le attività dell’Unione Europea, Le aree protette in Italia, Hotspots di biodiversità
LE PIANTE DI INTERESSE ECONOMICO
Piante alimentari, Le piante nella nutrizione umana, Piante come produttori di molecole bioattive, Le principali molecole bioattive e il loro uso in campo farmaceutico, Le piante come depuratori dell’ambiente, L’inquinamento ambientale, Il fitorisanamento e la fitodepurazione, Le piante come produttori di allergeni, Le piante e le nuove frontiere