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Relazione tra struttura e funzione dei principali comparti della cellula vegetale. La totipotenza della cellula vegetale e le colture cellulari. Peculiarità metaboliche della cellula vegetale. Aspetti biotecnologici della produzione dei metaboliti secondari. Dal seme allo sviluppo della pianta: aspetti morfofisiologici. La nutrizione minerale delle piante ed il trasporto degli assimilati. Ruolo dell’interazioni con altre componenti biotiche nella nutrizione della pianta ed implicazioni sul piano della biosostenibilità.
Competenze specifiche Alla fine del corso gli studenti dovranno: -conoscere i processi vitali delle piante e le peculiarità metaboliche della cellula vegetale; -conoscere il metabolismo secondario delle piante ; -conoscere i meccanismi di interazione pianta-ambiente; -conoscere le potenzialità di applicazione dei vegetali nelle biotecnologie. Alla fine del corso gli studenti saranno in grado di utilizzare le conoscenza acquisite della fisiologia vegetale nel campo delle biotecnologie applicate sia all’ambiente che alla salute. Competenze trasversali Lo sviluppo di capacità critiche e di giudizio verrà realizzato attraverso attività di brain-storming da parte del docente sugli argomenti che vengono proposti durante il corso; attraverso approfondimenti di tematiche biotecnologiche con esposizione sintetica di argomenti riguardanti le biotecnologie vegetali e le loro potenzialità applicative; attraverso prove di laboratorio seguita da relazioni scritte (abilità comunicative) e da e eventuali attività trasversali come ad es. seminari. Attraverso le attività di laboratorio gli studenti acquisiranno anche la capacità di lavorare in team.
1-Il corpo delle piante. Relazione tra struttura e funzione di plastidi, vacuoli, sistema di endomembrane, citoscheletro e parete. - Fotosintesi; Metabolismo del carbonio, Fotorespirazione; Fotosintesi C4 e CAM; Sintesi di saccarosio ed amido. Assimilazione dell’azoto. 2-Le piante come laboratori organici: - La totipotenza della cellula vegetale. Capacità rigenerativa e colture cellulari. - Il metabolismo secondario delle piante: biosintesi, compartimentalizzazione, e ruolo biologico dei metaboliti secondari - Le colture cellulari vegetali e loro ruolo come biofattorie; implicazioni biotecnologiche, con particolare riferimento al campo della salute dell’uomo. 3-La nutrizione delle piante e la traslocazione degli assimilati - Relazione acqua-pianta a livello cellulare e dell’intera pianta. Bilancio idrico. - Il flusso dei nutrienti: le sostanze nutritive minerali, il loro assorbimento e trasporto nello xilema. - Trasporto nel floema e ripartizione degli assimilati. 4-Ruolo delle interazioni delle piante con componenti biotiche del suolo nell’assorbimento dei nutrienti ed implicazioni biotecnologiche sul piano della bio-sostenibilità: -Associazioni con organismi procarioti azotofissatori: interazioni cellulari e molecolari - Associazione tra piante e funghi del suolo: le micorrize. 5-Sviluppo e morfogenesi - Concetto di crescita e sviluppo. Proliferazione cellulare e crescita per distensione. - Dalla germinazione del seme allo sviluppo della pianta: aspetti morfofisiologici delle diverse fasi dello sviluppo - Ormoni vegetali e fattori di crescita: biosintesi, catabolismo, meccanismi d’azione e ruolo biologico
Il corso è strutturato in lezioni teoriche frontali ed esercitazioni guidate che si svolgeranno presso il laboratorio di Biologia Vegetale del dipartimento DiBEST. Sono previste 32 ore (4 CFU) di lezione frontali e 24 di esercitazioni (2 CFU). Le lezioni frontali si svolgono settimanalmente in aula proiettando diapositive su power-point. Nel corso delle lezioni frontali verrà stimolata costantemente la partecipazione attiva degli studenti attraverso quesiti e considerazioni sugli argomenti in svolgimento, al fine di evidenziare eventuali problemi di apprendimento. Sulle esercitazioni di laboratorio gli studenti saranno invitati a presentare una relazione. A metà dello svolgimento del programma, si procederà a una verifica dell'efficacia didattica sui principali argomenti svolti, attraverso una prova scritta a domande aperte. La prova non avrà valore per la valutazione finale, ma servirà allo studente per stimare il proprio grado di apprendimento. Nel caso di erogazione della didattica a distanza per motivi di sicurezza sanitaria, le modalità di svolgimento delle lezioni saranno di tipo sincrono, nei tempi fissati dall’orario ufficiale delle lezioni, mediante piattaforma Microsoft Teams. Per le esercitazioni saranno utilizzate risorse digitali interattive presenti sul web e video dimostrativi pre-registrati.
Per ogni appello d’esame, la modalità di valutazione dell’apprendimento si articola in una prova di tipo orale. La prova orale, della durata di al più mezz’ora, si articola nell’esposizione da parte dello studente sulla base di 3/4 specifiche domande proposte dal docente e riguardanti argomenti del programma. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo18 e massimo 30 con lode) in rapporto al livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma del corso e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. L’esame è considerato superato se verrà raggiunta una valutazione sufficiente (18/30). Per valutazione sufficiente si intende l’acquisizione da parte dello studente dei contenuti minimi del programma con una esposizione semplice, ma corretta. Una valutazione eccellente (30/30 e lode) sarà data agli studenti che dimostrano di conoscere i contenuti del programma in maniera ampia, ricca di particolari, con ottime capacità di sintesi e di collegamento tra le diverse unità tematiche. Le modalità d’ esame saranno inoltre adeguate alle particolari esigenze degli studenti con disabilità, concordate con i referenti del Servizio Studenti con Disabilità, Disturbi Specifici dell'Apprendimento (DSA) e Bisogni Educativi Speciali (BES) di Ateneo. Nel caso di motivi di sicurezza sanitaria, le modalità operative di conduzione dell’eventuale esame on-line si basano sulle indicazioni definite dalle relative Linee Guida dell’Ateneo.
-Taiz L. & Zeiger E. “Fisiologia Vegetale “, V edizione (2012), Piccin, Padova -Smith A.M et al. Biologia delle piante” Parte 1(2011), Zanichelli, Bologna - A. Alpi . et al. Biologia della cellula vegetale, UTET, Torino, 1995. - Rascio N. Elementi di Fisiologia Vegetale, EdiSES, Napoli -Materiale didattico messo a disposizione sulla piattaforma I-campus-Dibest
In relazione all’aggiornamento dei contenuti, alle modalità di erogazione della didattica e allo svolgimento degli esami, è previsto un confronto con i docenti dell’ area di Biologia Vegetale, Prof. Leonardo Bruno e Prof.ssa Adriana Chiappetta.
Descrizione blocco argomenti 1 Le pecularietà funzionali e metaboliche della cellula vegetale; Basi cellulari del metabolismo: relazione tra struttura e funzione con particolare riferimento a plastidi, vacuoli, sistema di endomembrane, citoscheletro e parete. -Fotosintesi; Metabolismo del carbonio, Fotorespirazione; Fotosintesi C4 e CAM; Sintesi di saccarosio ed amido. Assimilazione dell’azoto. MATERIALE: Testi consigliati dal docente e presentazioni in power point. LEZIONI: 12 LABORATORIO: 8 STUDIO: 34 Blocco argomenti 2 Le piante come laboratori organici: - La totipotenza della cellula vegetale. Capacità rigenerativa e colture cellulari. - Il metabolismo secondario delle piante: biosintesi, compartimentalizzazione, e ruolo biologico dei metaboliti secondari - Le colture cellulari vegetali e loro ruolo come biofattorie; implicazioni biotecnologiche, con particolare riferimento al campo della salute dell’uomo MATERIALE: Testi consigliati dal docente e presentazioni in power point. LEZIONI: 6 LABORATORIO: 8 STUDIO: 21 Blocco argomenti 3 La nutrizione delle piante e la traslocazione degli assimilati - Relazione acqua-pianta a livello cellulare e dell’intera pianta. Bilancio idrico. - Il flusso dei nutrienti: le sostanze nutritive minerali, il loro assorbimento e trasporto nello xilema. - Trasporto nel floema e ripartizione degli assimilati. Ruolo delle interazioni delle piante con componenti biotiche del suolo nell’assorbimento dei nutrienti ed implicazioni biotecnologiche sul piano della bio-sostenibilità: - Associazioni con organismi procarioti azotofissatori: interazioni cellulari e molecolari - Associazione tra piante e funghi del suolo : le micorrize. MATERIALE: Testi consigliati dal docente e presentazioni in power point. LEZIONI: 8 LABORATORIO: 2 STUDIO: 19 Blocco argomenti 4 Sviluppo e morfogenesi - Concetto di crescita e sviluppo. Proliferazione cellulare e crescita per distensione. - Dalla germinazione del seme allo sviluppo della pianta: aspetti morfofisiologici delle diverse fasi dello sviluppo - Ormoni vegetali e fattori di crescita: biosintesi, catabolismo, meccanismi d’azione e ruolo biologico MATERIALE: Testi consigliati dal docente e presentazioni in power point. LEZIONI:6 LABORATORIO: 6 STUDIO: 20 ORE COMPLESSIVE: 150
Relationship between structure and function of plant cell compartments. Plant cell totipotency and plant cell culture. Features of plant cell metabolism. Biotechnological potential of plant secondary metabolites. From seed to plant development: an overview of morphophysiological aspects. Plant mineral nutrition and assimilates transport. Role of plant interaction with biotic soil components in plant nutrition and bio- sustainability.
Basic knowledge of organic chemistry. Plant cell, anatomy and morphology basic concepts.
Specific skills At the end of the course students will: -to know the life processes of plants and the metabolic peculiarities of the plant cell; - to know the secondary metabolism of plants; -to know the mechanisms of plant-environment interaction; -to know the potential application of plants in biotechnology. At the end of the course, students will be able to use the knowledge acquired of plant physiology in the field of biotechnology related to the environment and health. Transversal skills The development of critical and judgmental skills will be carried out through brain-storming activities by the teacher on the topics developed during the course; through to deep analysis of biotechnological issues by a synthetic presentation of some topics concerning plant biotechnology and their potential application; through laboratory tests followed by written reports (communication skills) and by and any tranversal activities such as e.g. seminars.Through the laboratory activities, the students will also be able to work in a team.
1-Functional and metabolic features of plant cell - Relationship between structure and function of plant cell compartments: plastids, vacuoles, endomembrane system, cytoskeleton, and cell wall. -Photosynthesis. Photo-inhibition. Fixation and reduction of CO2. Photorespiration and photo-respiratory pathway. C4 pathway. CAM metabolism. Biosynthesis of sucrose and starch. Nitrate reduction and fixation. 2-The plant cell as an organic laboratory -Plant cell totipotency. - Rigeneration and in vitro culture - Secondary metabolites: classification, cellular compatimentation, and biological role. - Secondary metabolites production through plant cell cultures: biotechnological implementation with focus on healthy products. 3- Water balance of the plant - Water balance of the plant (availability of water in the soil, water uptake by the root, further upwards water transport) Transpiration. - Transport in the phloem and distribution of the assimilated. 4- Role of plant interactions with biotic soil components in nutrient absorption and biotechnological implications in terms of bio-sustainability: - Associations with nitrogen-fixing prokaryotic organisms: cellular and molecular interactions - Association between plants and soil fungi: mycorrhizae. 5-Development and morphogenesis - Basic concept of growth and development. Cell proliferation and cell elongation. - Seed and plant development - Plant hormones and growth factors: metabolic pathway and biological role.
The course consists of both lectures and practical, which will be held at the Laboratory of Plant Biology, Department of Di-BEST. There are 32 hours (4 credits) of lectures and 24 of practical (2 CFU). Lectures are held weekly in the classroom projecting slides on power-point. During the lectures, the active participation of the students will be stimulated through questions and considerations on the topics in progress, in order to highlight any learning problem. Students will be invited to present a report on laboratory experiences. Halfway through, the teaching effectiveness will be verified through a written test with open questions on the main topics treated during the lectures. The test will not affect the final evaluation, but will allow students to estimate their level of learning. In the case of e-leraning methods for health security reasons, the lessons will be performed in synchronous way, following the official lesson timetable, by the Microsoft Teams platform. Interactive plant physiology resources on the web and pre-recorded demonstration videos will be used for the exercises.
For each exam session, the learning assessment method is consisting into an oral test. The oral test, lasting at least half an hour, is divided into the exposure by the student on the basis of 3/4 specific questions proposed by the teacher and concerning the topics of the program. The assessment is expressed in thirtieths (minimum score 18 and maximum 30 with honors) in relation to the level of knowledge and deeping of the study of the topics and the ability developed by the student. The exam is passed if a sufficient evaluation is achieved (18/30). By sufficient evaluation is means the acquisition by the student of the minimum contents of the program with a simple, but correct exposure. An excellent evaluation (30/30 with honors) will be given to students who demonstrate their knowledge of the contents of the program in a broad, rich in detail, with excellent synthesis and connection skills between the different thematic units. The examination procedures will be also adapted to the particular needs of students with disabilities agreed with the University DSA service. In the case of health security reasons, the online exams will be performed on the indications defined by the guidelines of the Ateneo.
-Taiz L. & Zeiger E. “Fisiologia Vegetale “, V edizione (2012), Piccin, Padova -Smith A.M et al. Biologia delle piante” Parte 1(2011), Zanichelli, Bologna - A. Alpi . et al. Biologia della cellula vegetale, UTET, Torino, 1995. - Rascio N. Elementi di Fisiologia Vegetale, EdiSES, Napoli -Teaching Material available on Dibest-i-campus
The teacher will compare with other professors of the Plant Biology area, Prof. Leonardo Bruno and Prof. Chiappetta Adriana on the methods and criteria for the evaluation of learning, student engagement and topics covered.
Block topics 1 Functional and metabolic features of plant cell; Relationship between structure and function of plant cell compartments: plastids, vacuoles, endomembrane system, cytoskeleton, and cell wall. -Photosynthesis. Photo-inhibition. Fixation and reduction of CO2. Photorespiration and photo-respiratory pathway. C4 pathway. CAM metabolism. Biosynthesis of sucrose and starch. Nitrate reduction and fixation. MATERIALS: books suggested by professor and power point presentations. LECTURES: 12 LABORATORY: 8 INDIVIDUAL STUDY: 34 Block topics 2 The plant cell as an organic laboratory -Plant cell totipotency. - Regeneration and in vitro culture - Secondary metabolites: classification, cellular compartmentation, and biological role. - Secondary metabolites production through plant cell cultures: biotechnological implementation with focus on healthy products. MATERIALS: books suggested by professor and power point presentations. LECTURES: 6 LABORATORY: 8 INDIVIDUAL STUDY: 21 Block topics 3 Water balance of the plant - Water balance of the plant (availability of water in the soil, water uptake by the root, further upwards water transport) Transpiration. - Transport in the phloem and distribution of the assimilated. - Role of plant interactions with biotic soil components in nutrient absorption and biotechnological implications in terms of bio-sustainability: - Associations with nitrogen-fixing prokaryotic organisms: cellular and molecular interactions- Association between plants and soil fungi: mycorrhizae. MATERIALS: books suggested by professor and power point presentations. LECTURES: 8 LABORATORY: 2 INDIVIDUAL STUDY: 19 Block topics 4 Development and morphogenesis - Basic concept of growth and development. Cell proliferation and cell elongation. - Seed and plant development - Plant hormones and growth factors: metabolic pathway, mode of action and biological role. MATERIALS: books suggested by professor and power point presentations. LECTURES: 6 LABORATORY: 6 INDIVIDUAL STUDY: 20 ORE COMPLESSIVE: 150