12942 - FISIOLOGIA MOLECOLARE DELLE PIANTE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente assimila con visione critica ed approfondita, sotto il profilo molecolare, le principali tematiche della fisiologia vegetale (trasporto, fotosintesi, metabolismo, nutrizione minerale, fotomorfogenesi e regolazione ormonale).

Contenuti

Modulo 1 

Introduzione: Arabidopsis thaliana come principale specie modello in fisiologia vegetale molecolare.

Relazioni pianta-acqua. Caratteristiche chimico-fisiche dell'acqua. Il movimento dell'acqua: diffusione, flusso di massa e osmosi. Il potenziale elettrochimico e il potenziale idrico. L'acqua e le cellule vegetali. Il bilancio idrico della pianta. L'assorbimento radicale. Il trasporto xilematico. La traspirazione. Disponibilità idrica terrestre. Consumo idrico e produttività vegetale.

Trasporti di membrana. Pompe protoniche e non della cellula vegetale. L'ATPasi protonica della membrana plasmatica: struttura, meccanismo d'azione, regolazione. Potenziale di membrana e potenziale elettrochimico. Ruolo dei sistemi di trasporto ionico nell'apertura e chiusura degli stomi.

Nutrizione minerale e assimilazione.  Elementi nutritivi essenziali. Nutrizione minerale in agricoltura. Micorrize. Strategie di assorbimento del ferro nelle graminacee, nelle dicotiledoni e nelle monocotiledoni non graminacee. Azoto: carenza ed eccesso. Assorbimento e riduzione del nitrato ad ammonio. Assimilazione dell'ammonio (GS-GOGAT). Biosintesi aminoacidi aromatici: glifosato e piante transgeniche.

Fotosintesi (fase luminosa).  Luce, emissione solare e assorbimento atmosferico, luce PAR, energia della luce. Anatomia dei cloroplasti. Pigmenti fotosintetici. Modalità di dissipazione dell'energia di eccitazione. Concetto di fotosistema. Relazione tra potenziale redox ed energia della luce. Schema Z. Struttura dei fotosistemi. Fotolisi dell'acqua. Citocromo b6f. Bioenergetica della foto-fosforilazione. Trasporto fotosintetico non ciclico (lineare), ciclico e pseudo-ciclico. Distribuzione dei fotosistemi nei tilacoidi. Transizione di stato I-stato II. Resa quantica del trasporto linerare e ciclico. 

Modulo 2

Fotosintesi (metabolismo).  Metabolismo del carbonio. Ciclo di Calvin e sistemi di regolazione luce/buio. Rapporto tra reazione carbossilasica e ossigenasica della Rubisco. Fotorespirazione. Fotosintesi lorda e netta. Punto di compensazione per la CO2 e concentrazione interna di CO2. Meccanismi di concentrazione della CO2, piante C4 e piante CAM. Rapporti metabolici tra amido e saccarosio. Relazioni tra organi sink e source. Degradazione al buio dell'amido primario. Floema: anatomia e citologia. Composizione del succo floematico. Trasporto floematico. Relazioni idriche tra floema e xilema.

Respirazione . Funzioni della respirazione nelle piante. Conversione di saccarosio in esosi. Glicolisi citosolica e plastidiale. Bypass citosolici della glicolisi. Via dei pentosi fosfati e differenze di regolazione tra citosol e cloroplasto. Ciclo di Krebs. Catena respiratoria: NAD(P)H deidrogenasi esterne e interne, ossidasi alternativa, proteina disaccoppiante. Stechiometria ATP/H+ della sintesi mitocondriale di ATP.

Fotomorfogenesi.  Scoto e foto morfogenesi. Classi di fotorecettori vegetali. Fitocromi: struttura molecolare, fotoconversione, spettro d'assorbimento, stato fotostazionario, spettri d'azione. Traslocazione nel nucleo di Pfr e modificazione dell'espressione genica. Famiglia dei geni Phy e molteplicità di risposte. Criptocromi: struttura molecolare, attivazione. Ruolo dei criptocromi nel deeziolamento e nell'inibizione dell'allungamento dell'ipocotile. Fototropine. L'orologio biologico.

Ormoni.  Concetti generali: quali sono e come agiscono gli ormoni vegetali. Aspetti fisiologici delle attività ormonali: molteplicità di risposte indotte dai diversi ormoni. Auxine: trasporto floematico e polare delle auxine. Ruolo delle auxine nella crescita cellulare per distensione. Auxine e fototropismo. Auxine e gravitropismo positivo della radice. Gibberelline: i ruoli biologici delle gibberelline. Recezione e trasduzione del segnale attivato dalle gibberelline durante la germinazione. Regolazione dell'espressione genica mediata da GA (GID1, GID2, DELLA). Citochinine: recezione e trasduzione del segnale; stimolazione della divisione cellulare. Acido abscissico: recezione e trasduzione del segnale; regolazione della chiusura stomatica. Etilene: recezione e trasduzione del segnale; regolazione della maturazione dei frutti.

Testi/Bibliografia

Rascio N, Carfagna S, Esposito S, La Rocca N, Lo Gullo MA, Trost P, Vona V (2012) Elementi di Fisiologia vegetale. EdiSES

Metodi didattici

Il corso consisterà in lezioni frontali accompagnate dalla proiezione di immagini e schemi (power point). Le domande e le richieste di chiarimento da parte degli studenti sono sempre ben accette, sia durante che alla fine della lezione.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica verrà effettuata mediante esame orale, ma lo studente avrà a disposizione carta e penna per rappresentare formule, schemi metabolici, reazioni, etc.

Strumenti a supporto della didattica

Il corso si svolgerà in aule dotate di proiezione da PC. Tutte le lezioni saranno svolte con l'ausilio di mediante presentazioni power point. I file delle presentazioni power point saranno messi a disposizione degli studenti alla fine del corso (file scaricabili da AMSCAMPUS).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Francesca Sparla