42345 - FISIOLOGIA E BIOCHIMICA DEGLI INSETTI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente è in grado di: conoscere in maniera approfondita i processi fisiologici che regolano la vita degli insetti, con particolare riferimento a quelli che sono bersaglio delle tecniche e dei principi attivi usati per limitare le loro popolazioni fitofaghe. Le conoscenze acquisite consentiranno allo studente di comprendere a livello molecolare i meccanismi di azione dei principi attivi e delle tecniche così da poter scegliere le strategie d'uso più opportune o ideare mezzi di lotta innovativi.

Contenuti

Prerequisiti

Lo studente che accede a questo insegnamento è in possesso di una buona preparazione in entomologia generale e speciale, e conosce i principi di base della difesa delle colture dai fitofagi. Questi prerequisiti vengono forniti dalle lauree triennali di scienze agrarie (della classe 0.1.0 della Scuola di Agraria e Medicina Veterinaria). La conoscenza della lingua inglese facilita la preparazione dello studente, poiché una parte del materiale didattico è in lingua inglese.

Contenuti dell'unità didattica teorica.

1. Introduzione al corso (2 ore):

a) Organizzazione del corso.

b) Inquadramento tassonomico e importanza degli insetti nel mondo vivente.

c) Definizione e importanza dello studio della fisiologia e biochimica degli insetti.

d) Richiami di biologia generale: la cellula animale, i tessuti, gli organi, i sistemi e gli apparati.

2. Il tegumento degli insetti (4 ore):

a) Caratteristiche generali proprietà meccaniche dell'esoscheletro.

b) Composizione istologica e biochimica del tegumento.

c) Sclerificazione e melanizzazione della cuticola.

d) Il tegumento degli insetti come bersaglio dell'azione di insetticidi.

3. Sistema nervoso degli insetti (6 ore):

a) La cellula nervosa; tipi di neuroni, cellule gliali.

b) L'impulso nervoso, equilibrio di Donnan, potenziale di membrana, depolarizzazione.

c) Potenziale generatore e potenziale d'azione.

e) Sinapsi; neurotrasmettitori eccitatori ed inibitori, neuromodulatori.

f)  Meccanismi d'azione delle diverse classi di insetticidi sul sistema nervoso.

g) Organizzazione anatomica ed istologica del SN: SN centrale: cervello, catena gangliare; SN viscerale: stomatogastrico, ventrale, caudale.

4. Sistema sensoriale degli insetti (10 ore):

a) Organi di senso e trasduzione.

b) Esterorecettori, enterorecettori e propriorecettori.

c) Struttura istologica generale di un sensillo.

d) Risposta fasica e risposta tonica.

e) Meccanorecettori e propriorecettori.

f) Chemiorecezione. Struttura istologica dei chemiorecettori olfattivi; nervo antennale, glomeruli e macroglomeruli. Chemiorecezione di contatto; struttura istologica dei sensilli gustativi.

g) La vista negli insetti. Occhi composti: ommatidi; trasduzione nelle cellule della retinula; rabdomeri e rabdoma; occhi ad apposizione e a superposizione. Ocelli e stemmata; percezione della luce polarizzata. Fotoricezione extraoculare. Ricezione di radiazione infrarossa. Percezione del campo elettromagnetico da parte degli insetti.

5) Le secrezioni esterne degli insetti (3 ore):

a) Cellule e ghiandole esocrine.

b) Il segnale chimico: semiochimici, allelochimici e feromoni.

c) Regolazione della secrezione dei feromoni.

6) Sistema endocrino degli insetti (7 ore):

a) Cellule neuricrine, ghiandole endocrine e organi neuroemali.

b) Classificazione funzionale degli ormoni: ormoni regolatori e ormoni dello sviluppo; ormoni e neurormoni; classificazione chimica degli ormoni: ecdisteroidi, ormoni giovanili, ormoni peptidici.

c) Meccanismo d'azione delle diverse classi di ormoni a livello cellulare.

d) Regolazione endocrina dello sviluppo e della metamorfosi.

e) Ormoni regolatori.

f) Il sistema endocrino come bersaglio di sostanze per il contenimento delle popolazioni degli insetti: analoghi, agonisti e antagonisti degli ormoni.

7) Sistema riproduttore degli insetti (2 ore):

a) Anatomia ed istologia degli ovari e dei testicoli.

b) Riproduzione anfigonica e partenogenetica.

c) Gametogenesi: oogenesi e spermatogenesi.

d) Struttura delle uova.

8) Embriogenesi degli insetti (3 ore):

a) Fecondazione o attivazione delle uova; formazione dello zigote; formazione del blastoderma, della stria germinativa.

b) Gastrulazione: formazione dei foglietti embrionali; segmentazione; organogenesi. blastocinesi; formazione dei dischi immaginali.

c) Regolazione endocrina dello sviluppo embrionale.

9) Sistema digerente degli insetti (5 ore):

a) Anatomia ed istologia dello stomodeo, del mesentero e del proctodeo.

b) Specializzazioni anatomiche del canale alimentare in relazione al regime alimentare.

c) Membrana peritrofica del mesentero: struttura e funzioni.

d) La digestione dei carboidrati, delle proteine e dei lipidi.

e) Assorbimento.

f) Esigenze nutrizionali degli insetti: amminoacidi, steroli, vitamine, minerali, acidi grassi e carboidrati.

10) Sistema escretore degli insetti (2 ore):

a) Organi e tessuti escretore.

b) Omeostasi; eliminazione dei prodotti del metabolismo degli aminoacidi e degli acidi nucleici: acido urico e ammoniaca.

c) I tubi malpighiani: anatomia ed istologia; formazione dell'urina primaria e secondaria. Il sistema criptonefridiale dei Coleotteri e Lepidotteri.

d) Funzioni non escretive dei tubi malpighiani.

e) Nefrociti; cellule ad urati del corpo grasso; epidermide.

f) Controllo endocrino della diuresi.

11) Sistema circolatorio degli insetti (3 ore):

a) Richiami di anatomia: l'emocele, diaframma dorsale e ventrale, vaso dorsale, centri pulsatili accessori.

b) La circolazione dell'emolinfa.

c) Controllo del battito cardiaco.

d) L'emolinfa: composizione e funzioni di plasma ed emociti.

e) Coagulazione e riparazione delle ferite.

f) Risposte immunitarie di tipo emocitario ed umorale.

12) Sistema respiratorio degli insetti (3 ore):

a) Anatomia ed istologia del sistema tracheale: trachee, tracheole e sacchi aerei. Tracheogenesi. Spiracoli tracheali.

b) Ventilazione attiva e ventilazione passiva; ventilazione discontinua.

c) Il sistema respiratorio come bersaglio di sostanze insetticide.

13) Sistema muscolare degli insetti (3 ore):

a) Forza muscolare assoluta e forza muscolare relativa.

b) Muscoli scheletrici e muscoli viscerali. Muscoli sincroni e asincroni.

c) Costituzione istologica delle fibre muscolari: sarcomeri, miofibrille, reticolo sarcoplasmatico, sarcosomi.

d) Biochimica della contrazione del sarcomero.

e) Innervazione dei muscoli.

f) Inserimento dei muscoli scheletrici nel tegumento dell'insetto. Modificazioni dei muscoli nel corso delle mute e metamorfosi.

g) Muscoli supercontrattili e muscoli superestensibili.

f) Meccanismi di azione di sostanze insetticide sul sistema muscolare.

Testi/Bibliografia

Appunti dalle lezioni

Testi consigliati:

-        Chapman R.F., The insect – structure and function, 5th edition (Simpson and Douglas Eds.), Cambridge University Press 2013.

-        Nation J.L., Insect Physiology and biochemistry, 2nd edition, CRC Press 2008.

-        Klowden M.J., Physiological systems in insects, 2nd edition, Elsevier, Academic Press 2007.

-        Chapman R.F., The insect – structure and function, 4th  edition., Cambridge University Press 1988.

- Keeley L. PhysioViva Educational Animations: General physiology; Insect Physiology; Insect control. Consultabile presso la Biblioteca Centralizzata 'Gabriele Goidanich'. ( http://sol.unibo.it/SebinaOpac/Opac?action=search&thNomeDocumento=UBO4056417T )

Metodi didattici

Il corso prevede lezioni frontali, esercitazioni in aula e laboratorio. Le lezioni frontali curano lo svolgimento del programma in maniera teorica. Le esercitazioni in aula consistono nella descrizione e commento di ricerche svolte dal docente nel campo della fisiologia degli insetti. Le esercitazioni in laboratorio consistono nella dissezione di insetti, appartenenti a diversi Ordini, allo stato preimmaginale e adulto allo scopo di osservare in vivo l'anatomia generale degli insetti. Vengono inoltre descritte le tecniche istologiche e fatti osservare al microscopio preparati istologici di embrioni e larve di insetti.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'insegnamento è parte del Corso Integrato “Avversità delle piante” insieme all'insegnamento “Patologia vegetale avanzata”. Pertanto la valutazione del corso integrato tiene conto congiuntamente del livello di conoscenze e competenze acquisite dallo studente relativamente ai contenuti di tutti gli insegnamenti. La verifica dell'apprendimento avviene attraverso il solo esame finale, che accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite una prova orale costituita da tre domande. 

 

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore, presentazione in powerpoint

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Antonio Martini