Programma
Modulo : Fisiologia e Biochimica vegetale:
Peculiarità funzionali della cellula vegetale. Reticolo endoplasmatico e sue differenziazioni. Il vacuolo: struttura e funzioni . I perossisomi. Gliossisomi, cenni sul metabolismo dei lipidi. β-ossidazione, ciclo del gliossilato. Corpi proteici. Oleosomi. I plastidi. Struttura e funzioni. Biogenesi dei plastidi.La parete cellulare vegetale. Composizione, struttura e funzioni e biogenesi. Biosintesi dei componenti di parete. I plasmodesmi: struttura e funzione. (8 ore)
Potenziale elettrochimico e potenziale idrico. Componenti del potenziale idrico. Metodi sperimentali per la misurazione del potenziale idrico e delle sue componenti. Il movimento dell'acqua nella pianta. Trasporto a lunga distanza. Pressione radicale, modello della coesione-tensione. Continuum suolo-pianta-atmosfera. Trasporto dell’acqua dal suolo alla radice. Struttura dello xilema. Trasporto dell’acqua alle foglie. Traspirazione e sua regolazione. Gli stomi: struttura e meccanismi di controllo dell’apertura e chiusura.(8 ore)
Sistemi di trasporto specifici: permeasi, canali, pompe protoniche. Movimento e trasporto degli ioni. Potenziale di Nerst. Natura del potenziale elettrico transmembrana. Trasporti passivi, facilitati ed attivi. Calcio compartimentazione, accumulo e sistemi di mobilizzazione.Nutrizione minerale delle piante. Piante e funghi simbionti: le micorrize. Metabolismo dell'azoto. Fissazione dell'azoto. Simbiosi leguminose-rhizobium. Assimilazione dell’azoto. (8 ore)
Fotosintesi. I pigmenti fotosintetici. Organizzazione spaziale e funzione dei fotosistemi. Trasporto di elettroni, accettori e donatori di elettroni. Trasporto di protoni e fotofosforilazione. Organizzazione spaziale dei complessi fotosintetici nelle membrane tilacoidali. Fotoinibizione. Ciclo di Calvin e sua regolazione. Fotorespirazione. Sistemi per concentrare la CO2 : Piante C4. Metabolismo acido delle crassulacee. Biosintesi del saccarosio e dell'amido e meccanismi di regolazione . La traslocazione nel floema. Anatomia del floema. Modello del flusso da pressione. Caratteristiche della traslocazione floematica: relazione sorgente-pozzo. Caricamento e scaricamento del floema. Ripartizione degli assimilati. Funzioni peculiari dei mitocondri vegetali. (8 ore)
Gli ormoni vegetali. Concetto di ormone e di sensibilità del tessuto. Auxine. Citochinine. Gibberelline. Acido abscissico. Etilene.Ruolo degli ormoni nelle piante a loro azione. Fotorecettori. Fotomorfogenesi, fototropismo ritmi circadiani e fioritura. Introduzione al metabolismo secondario ( 8 ore)
Laboratorio (12 h):
- estrazione DNA da piante
- genotipizzazione mutanti inserzionali
Modulo II : Biotecnologie vegetali
Produzione agricola, crescita demografica, ambiente e biotecnologie vegetali. Produzione alimentare in paesi sviluppati e in via di sviluppo. Le origini dell’agricoltura, centri di origine e domesticazione delle piante. Il miglioramento genetico delle piante: selezione artificiale, incrocio controllato, miglioramento per mutagenesi. (6 ore)
Colture in vitro di cellule e tessuti vegetali, colture di protoplasti, variabilità somaclonale. Rigenerazione della pianta, embriogenesi e organogenesi, ruolo degli ormoni. La micropropagazione. Piante geneticamente modificate: differenze tra miglioramento tradizionale e ingegneria genetica. (4 ore)
Richiami su espressione genica nelle piante. Arabidopsis thaliana come sistema modello per gli studi di genomica e post-genomica. Elementi per la costruzione di una cassetta di espressione: promotori costitutivi, inducibili e tessuto-specifici, terminatori, marcatori di selezione, geni reporter. Espressione transiente di geni. Trasformazione del cloroplasto. (6 ore)
Uso della modificazione genetica per la ricerca di base: studio della funzione dei geni mediante approcci di genetica diretta e inversa. Silenziamento genico. “Editing” del genoma. (4 ore)
Piante migliorate in caratteri agronomici e nutrizionali. Controllo della maturazione dei frutti.
Produzione di prodotti di importanza terapeutica nelle piante. Produzione di anticorpi e vaccini in pianta. (6 ore)
Rischio chimico: pesticidi, concimi. Lotta biologica e integrata. Miglioramento delle piante per la resistenza a patogeni (funghi, batteri, virus, insetti). Tolleranza agli erbicidi. Resistenza a stress ambientali. (6 ore)
Problematiche e possibili soluzioni connesse con la produzione di piante transgeniche: trasferimento genico orizzontale e resistenza agli antibiotici. Strategie per l'eliminazione del gene marcatore (6 ore)
Uso di biomasse vegetali per la produzione di biocombustibili. (2 ore)
Laboratorio (12 ore):
Trasformazione mediata da Agrobacterium tumefaciens
Saggio GUS
Prerequisiti
Elementi di base di chimica (nozioni sul pH, equilibri chimici delle reazioni, potenziali) chimica organica (chimica degli zuccheri), di fisica (concetti di base sulla pressione, diffusione e sui principi della termodinamica) e di Chimica Biologica. Conoscenze di base di botanica, genetica, biologia molecolare e microbiologia.
Testi di riferimento
Modulo I:
Fisiologia e sviluppo vegetale. Taiz - Møller - Murphy - Zeiger 2024.
Materiale di supporto didattico in https://elearning2.uniroma1.it/course/view.php?id=317
Frequenza
Frequenza non obbligatoria
Modalità di esame
La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode).
La valutazione consiste di una prova orale con verifiche intermedie. L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite così come le abilità comunicative.
Modalità di erogazione
Lezioni in aula e laboratori didattici
