Biochimica e fisiologia vegetale

A.A. 2018/2019
6
Crediti massimi
56
Ore totali
SSD
AGR/13
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Il Corso si propone di fornire le conoscenze di base relative ai processi biochimici e fisiologici fondamentali delle piante superiori, allo scopo di comprendere i meccanismi maggiormente coinvolti nella determinazione della produttività delle specie coltivate, anche in ambienti sfavorevoli.
Risultati apprendimento attesi
Conoscenza dei meccanismi che regolano le trasformazioni energetiche e della materia negli organismi vegetali. Conoscenza dei fattori biochimici e fisiologici alla base della produttività delle specie coltivate, anche in ambienti sfavorevoli.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
Principi di bioenergetica e termodinamica. Sistemi termodinamici e loro relativi ambienti. Prima e seconda legge della termodinamica. Entropia ed energia libera. Reazioni esoergoniche ed endoergoniche; reazioni energeticamente accoppiate. ATP e trasferimento di gruppi fosforici. Altri composti ad alta energia. Gli stati di ossidazione del carbonio nelle molecole di interesse biologico. Il potenziale di ossidoriduzione. Reazioni di ossidoriduzione. Relazione fra delta E e variazione di energia libera (delta G). Coenzimi di ossidoriduzione. Reazioni di ossidoriduzione di interesse biologico. Gli enzimi come catalizzatori biologici: aspetti termodinamici e cinetici della catalisi enzimatica. L'equazione di Michaelis-Menten. Inibizione e regolazione delle reazioni catalizzate da enzimi. Il metabolismo: concetti di catabolismo ed anabolismo. Metabolismo del carbonio: degradazione dei polisaccaridi di riserva (amido). Glicolisi; fermentazione lattica ed alcoolica. Rendimento energetico della degradazione del glucosio in condizioni anaerobiche. Il ciclo di Krebs. Il flusso degli elettroni e la fosforilazione ossidativa. La teoria chemioosmotica per l'accoppiamento della sintesi di ATP alla forza proton-motrice del gradiente di H+. Rendimento energetico della degradazione del glucosio in condizioni aerobiche. Cenni alla presenza di altri meccanismi per il consumo di O2 nelle cellule vegetali. Altre vie per l'ossidazione del glucosio: la via dei pentosi-fosfati. Cenni agli aspetti fondamentali del metabolismo dei lipidi di riserva; rendimento energetico della degradazione degli acidi grassi. La trasformazione dei lipidi di riserva in carboidrati nelle piante: cenni al ciclo del gliossilato. La fotosintesi. Lo spettro della radiazione solare; contenuto energetico delle radiazioni di diversa lunghezza d'onda. Radiazione fotosinteticamente attiva. Spettri di assorbimento e spettri d'azione. Pigmenti fotosintetici; fenomeni di eccitazione e deeccitazione. Fotosistemi, complessi antenna, centri di reazione. Trasferimento di energia dai complessi antenna al centro di reazione. Funzione dei pigmenti accessori. Flusso di elettroni e fosforilazione fotosintetici: lo schema a Z. Fotofosforilazione non ciclica e ciclica. Erbicidi che interferiscono con il trasporto fotosintetico di elettroni (cenni). Danni fotoossidativi. La fase di organicazione del carbonio: cicli C3 e C4, metabolismo CAM. La fotorespirazione. Risposte alla luce ed alla temperatura: il punto di compensazione per la luce, il punto di compensazione per la CO2. L'acqua e la pianta. Il potenziale dell'acqua: definizione, fattori che lo influenzano: pressione, temperatura, presenza di soluti. Le componenti del potenziale idrico nella cellula vegetale: potenziale di soluto, potenziale di matrice, potenziale di pressione. Fenomeni osmotici. La legge di Van't Hoff. Soluzioni isotoniche, ipotoniche, ipertoniche. Plasmolisi, turgore. La crescita per distensione della cellula vegetale. Il sistema continuo suolo-pianta-atmosfera. Assorbimento dell'acqua da parte delle radici: via apoplastica e via simplastica. La traspirazione. La forza traente per il movimento della linfa grezza nello xilema: teoria della tensione-adesione-coesione. Perdita di acqua dagli stomi; meccanismi di regolazione dell'apertura stomatica. La traslocazione dei fotosintati nel floema. Meccanismi di caricamento e scaricamento del saccarosio nel e dal floema, ruolo del trasporto attivo degli H+. La teoria del flusso da pressione osmoticamente generato per il trasporto dei fotosintati nel floema. Organi "source" ed organi "sink". La nutrizione minerale: esigenze nutrizionali delle piante: macro e micronutrienti. Disponibilità dei nutrienti e crescita della pianta. Meccanismi di trasporto nelle cellule vegetali. Le membrane cellulari ed il plasmalemma. Loro ruolo nella fisiologia della cellula. Permeabilità selettiva; potenziali chimici ed elettrochimici e loro ruolo nel determinare la direzione del movimento di una sosta
Informazioni sul programma
L'esame consisterà in due verifiche scritte, una riguardante la prima parte del corso (Biochimica Vegetale) e l'altra riguardante la seconda metà del corso (Fisiologia Vegetale). Ogni verifica consterà di tre domande aperte (0-7/30 ciascuna), sei domande chiuse (1/30 ciascuna se esatta, 0/30 se assente e -0,25/30 se errata) ed un esercizio (0-3/30). La prova di Fisiologia Vegetale non potrà essere affrontata qualora non si sia superata la prova di Biochimica. L'esame si intenderà superato avendo riportato la sufficienza (punteggio uguale o maggiore di 17,5/30) in entrambe. In caso di insufficienza grave (punteggio minore di 15/30) la prova non potrà essere ripetuta prima di 30 giorni. Gli esami si svolgeranno presso la sede di Edolo se gli studenti iscritti saranno almeno 5; in caso contrario, si svolgeranno presso la sede della Facoltà di Scienze Agrarie ed Alimentari, via Celoria 2, Milano. Studenti DSA: per poter usufruire delle facilitazioni previste è necessario aver comunicato la propria situazione all'Ufficio Disabili di UniMI http://www.unimi.it/studenti/serviziodisabiliedsa.htm. Il referente del CdL in Facoltà è la prof.ssa Raffaella Zanchi (raffaella.zanchi@unimi.it). Inoltre, si richiede di dare tempestiva comunicazione alla Docente per concordare le modalità di esame. Gli studenti iscritti ad un appello d'esame e che non desiderino più sostenerlo sono tenuti a darne tempestiva comunicazione alla docente. In caso di inadempienza, non potranno presentarsi all'appello successivo. Sulla base di specifiche e documentate esigenze degli studenti Fuori Corso si potranno attivare, previo accordo con la Docente, appelli d'esame aggiuntivi anche presso la Sede di Milano
Propedeuticità
Nessuna obbligatoria. Tuttavia, il superamento degli esami del primo anno (Biologia Vegetale, Fisica, Chimica Inorganica e Chimica Organica) è fortemente raccomandato prima di affrontare la preparazione all'esame.
Prerequisiti e modalità di esame
La comprensione dei contenuti del corso non può prescindere dall'aver assimilato, dai relativi corsi, le conoscenze fondamentali di Biologia Vegetale, Fisica, Chimica Inorganica e Chimica Organica.
Materiale didattico e bibliografia
W.K. Purves, D. Sadava, G.H. Orians, H.C. Heller "Biologia. La cellula" - Zanichelli; Raven P.H., Evert R.F., Eichhorn S. "Biologia delle piante" Zanichelli; Nelson D., Cox M. "Introduzione alla biochimica di Lehninger", ed. Zanichelli, Bologna. Taiz L., Zeiger E. "Elementi di Fisiologia Vegetale", Piccin Editore, Padova. Appunti delle lezioni del corso. Copia delle slides mostrate a lezione saranno messe a disposizione degli studenti del CdL nel sito Ariel 2.0 di UniMi (Biologia vegetale e biochimica e fisiologia delle piante coltivate) dalla prof.ssa Morgutti.
AGR/13 - CHIMICA AGRARIA - CFU: 6
Esercitazioni: 16 ore
Lezioni: 40 ore
Docente: Morgutti Silvia
Docente/i
Ricevimento:
su appuntamento tramite E-mail
Dipartimento di Scienze Agrarie ed Ambientali