78783 - BIODIVERSITA' ED EVOLUZIONE

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso ripercorre la storia di tre miliardi e mezzo di anni di vita sulla Terra, con particolare attenzione all’evoluzione dei produttori primari. Obiettivo del corso è fornire strumenti utili alla comprensione delle dinamiche evolutive degli organismi viventi e la loro biodiversità.

Contenuti

Introduzione al corso. Sviluppo storico del concetto di evoluzione, concezione darwiniana e basi genetiche della vita.

Modulo di Biodiversità ed evoluzione

Microevoluzione. Fonti di variabilità genetica. Equilibrio di Hardy-Weinberg.

Concetto di specie. Isolamento riproduttivo: barriere pre- e post-zigotiche. Speciazione allopatrica e simpatrica. Speciazione simpatrica per auto- e allopoliploidia. Storia evolutiva del frumento (tribù Triticeae).

Storia della vita. Origine della vita. Fotosintesi anossigenica. Fotosintesi ossigenica e ossigeno atmosferico. Autotrofia e eterotrofia. Primi eucarioti e endosimbiosi. Estinzioni. 

Filogenesi. Omologia molecolare e morfologica. Analogie morfologiche, evoluzione convergente e omoplasie. Gruppo monofiletico (clade), parafiletico e polifiletico.

Procarioti. Capacità di adattamento: parete cellulare, endospore, evoluzione rapida, adattamenti nutrizionali e metabolici. Archea. Bacteria. Cianobatteri. Agrobacterium tumefaciens, piante trans- e cis-geniche.

Protisti. Endosimbiosi secondaria. Escavati: Euglena. SAR: Stramenopili (Diatomee: ciclo monogenetico diploide; Alghe brune: ciclo digenetico aplo-diploide); Alveolati (Dinoflagellati. Apicomplessi: Plasmodium falciparum, malaria). Archaeplastida: Alghe verdi. Chlamydomonas reinhardtii: ciclo monogenetico aploide. Utilizzo delle microalghe per la produzione di biocarburanti e bioenergia.

Piante. Colonizzazione della terra ferma. Piante non-vascolari: muschi (briofite): ciclo biologico. Piante vascolari senza semi: licofite, monilofite: ciclo biologico; lignina. Carbonifero: accumulo di ossigeno atmosferico e formazione di carbone fossile. Piante con semi (spermatofite) senza fiori (gimnosperme): ovulo e seme. Conifere. Piante con semi (spermatofite) con fiori (angiosperme): fiore e frutto. Mega e microgametogenesi. Ciclo aplo-diploide e doppia fecondazione. Sicurezza alimentare nel XXI secolo.

Funghi. Decompositori, parassiti, simbionti. Chitina. Riproduzione sessuata e asessuata. Plasmogamia, stadio eterocariotico. Glomeromiceti (micorrize arbuscolari). Ascomiceti (Neurospora crassa: ciclo biologico; Saccharomyces cerevisiae: metabolismo eterotrofo aerobio e anaerobio (fermentazioni). Basidiomiceti: ciclo biologico. Utilizzo di materiale lignocellulosico per la produzione di biocarburanti. Funghi patogeni e biotecnologie.

Elementi di evoluzione degli animali. Caratteristiche generali degli animali (nutrizione, struttura cellulare, embriogenesi). Simmetria radiale e bilaterale. Animali diblastici e triblastici. Celoma. Deuterostomi e protostomi. Coevoluzione piante-insetti.

Modulo di Biologia vegetale

Elementi di citologia vegetale. Pressione di turgore nelle cellule vegetali. Il vacuolo. La parete cellulare. Biosintesi della cellulosa. Divisione cellulare. Lignina. Plasmodesmi. Apoplasto e simplasto. Caratteristiche generali dei plastidi.

Fotosintesi. La fotosintesi ossigenica. La luce come fonte di energia. I pigmenti fotosintetici e l’assorbimento della luce. I cloroplasti. Fase luminosa e metabolica. Struttura e funzione dei fotosistemi. Il trasporto lineare degli elettroni dall’acqua al NADP+ e la sintesi chemiosmotica dell’ATP. Ciclo di Calvin-Benson per l’organicazione del carbonio. Fotorespirazione e sistemi di concentrazione della CO2 nelle piante C4.

Elementi di anatomia e sviluppo delle piante. Organi, sistemi di tessuti e principali tessuti e tipi cellulari. Schema di sviluppo di una dicotiledone erbacea. Fioritura. Crescita secondaria e cambi.

Struttura e funzione delle piante, una visione integrata. Assorbimento radicale dell’acqua, trasporto xilematico e traspirazione. Assorbimento dei nutrienti. Floema e relazioni source-sink. Compromesso fotosintesi-traspirazione.

Testi/Bibliografia

Reece et al., “Campbell. Meccanismi dell’evoluzione e origine della diversità”. Pearson Italia 2015

Reece et al., “Campbell. La forme e la funzione nelle piante”. Pearson Italia 2015

Sadava et al.,“Biologia – l'evoluzione e la biodiversità”. Terza edizione italiana. Zanichelli 2014

Metodi didattici

Lezioni frontali.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame scritto e orale

Strumenti a supporto della didattica

Tutte le lezioni saranno svolte con l'ausilio di presentazioni power point. I file delle presentazioni power point con relative note saranno messi a disposizione degli studenti durante il corso (IOL)

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Paolo Bernardo Trost