a.a.. 2007-2008 Corso integrato di: CHIMICA AGRARIA (PV) CFU: 9 Moduli didattici: 1. BIOCHIMICA(6 CFU) 2. FISIOLOGIA (3 CFU) Modulo didattico: Biochimica (6 CFU) Docente: Prof. Maria Rosaria Panuccio Obiettivi e contenuto del corso Il corso ha per oggetto lo studio dei principali processi biochimici e fisiologici coinvolti nel metabolismo vegetale e finalizzati alla crescita, produzione di energia metabolica, acquisizione dei nutrienti, produzione di biomassa. Le lezioni teoriche che verteranno sull’illustrazione dei cicli anabolici e catabolici nella pianta, saranno affiancate ad esercitazioni in laboratorio per la determinazione di alcune attività enzimatiche e l’isolamento e purificazione di alcune biomolecole vegetali. Programma 1. Cenni di Termodinamica. La prima e la seconda legge della Termodinamica. Energia libera. Gli equilibri chimici e lo stato standard. 2. L‘Acqua. Struttura dell‘acqua. Proprietaà fisiche dell‘acqua: effetto idrofobico, osmosi e diffusione. Proprietà chimiche dell‘acqua: ionizzazione, chimica acido-base, tamponi. 3. Le Biomolecole: Amminoacidi: stereochimica e funzioni. struttura, proprietà chimiche, 4. Proteine: funzione, struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria, punto isoelettrico, metodi sperimentali di separazione e purificazione 5. Carboidrati: classificazione, configurazione disaccaridi e polisaccaridi : caratteristiche e funzioni. e conformazione, 6. Lipidi: classificazione, Trigliceridi: struttura e funzioni, Sintesi e degradazione; doppi strati lipidici. 7. Enzimi: proprietà generali, meccanismo di azione degli enzimi e catalisi enzimatica, cinetica enzimatica, regolazione dell’attività enzimatica: meccanismi di inibizione, enzimi allosterici. 8. Il Trasporto attraverso la membrana cellulare: Diffusione facilitata, Meccanismi di Trasporto Passivo ed Attivo, L’attività ATPasica di membrana, Assorbimento di cationi ed anioni. 9. - Le principali vie metaboliche Glicolisi Respirazione Fotosintesi Assimilazione di elementi nutritivi minerali - Assimilazione del nitrato - Azoto fissazione batterica - Assimilazione dello zolfo e del Fosfato Libri di testo: Scarponi- Biochimica vegetale-Patròn editore D. Voet- Fondamenti di Biochimica- Zanichelli Le basi della Biochimica- Zanichelli Modulo didattico: Fisiologia delle Piante Coltivate (30 ore) Docente: Dott.ssa Maria Rosa ABENAVOLI Obiettivi e contenuto Lo scopo del corso di Fisiologia delle Piante coltivate è lo studio dei processi di germinazione, fioritura, maturazione e senescenza delle piante. Il modulo prevede una prima parte dedicata principalmente ai processi fisici che hanno luogo nella pianta con particolare attenzione ai rapporti piantaacqua. Una seconda parte descrive il ruolo della nutrizione minerale sulla crescita e lo sviluppo della pianta, la funzione dei regolatori di crescita ed il loro meccanismo d'azione. Programma 1. L'acqua. Struttura e proprietà dell’acqua. Energia libera e potenziale chimico dell’acqua. Termodinamica e potenziale idrico: misure e definizione. Componenti del potenziale idrico: potenziale di matrice, osmotico, gravitazionale, di pressione. La legge di van’t Hoff. Metodi di misura del potenziale idrico. 2. La pianta e l’acqua. Il movimento dell’acqua: processi di trasporto dell’acqua, la diffusione, il flusso di massa, l’osmosi. Misure della velocità di flusso, di permeabilità e di resistenza. Legge di Fick ed equazione di Poiseuille. Il gradiente di potenziale idrico. La teoria della coesione. Meccanismi biochimici, molecolari e genetici che regolano l’apertura e chiusura degli stomi. 3. La nutrizione minerale. Aspetti fisiologici della nutrizione minerale. Ruolo degli elementi nutritivi e sintomi di carenza. Il suolo come sorgente di nutriliti. Assorbimento passivo nell’apoplasto ed assorbimento attivo. Le micorrize. Trasporto nei tessuti della radice verso lo xilema. 4. L'assimilazione e traslocazione di molecole organiche. Definizione dei siti di produzione (sources) e di deposito (sinks) di materiale metabolizzabile. Strutture xilematiche e floematiche; composizione chimica e proprietà chimico-fisiche dei liquidi xilematici e floematici. Il ruolo del floema e dello xilema nel processo di traslocazione di composti organici ed inorganici. Ipotesi di Munch. 5. Accrescimento e sviluppo. Cinetiche di accrescimento. L’accrescimento degli organi della pianta. Fattori che influiscono sui processi di accrescimento. 6. I fitormoni. Concetto di ormone. Espressioni delle attività ormonali. Sintesi, traslocazione, meccanismi di azione degli ormoni nella pianta. Ormoni naturali e sintetici Auxine, Gibberelline, Citochinine, Etilene e Acido abscissico. Impiego dei fitormoni in agricoltura. 7. Fotomorfogenesi e fotoperiodo. Fitocromo. La natura fisica e chimica del fitocromo. Meccanismi d’azione biochimici e molecolari del fitocromo. Processi biochimici e fisiologici luce e fitocromo dipendenti: dormienza, germinazione, crescita, morfogenesi, fotoperiodismo. 8. La morfogenesi. I principi del differenziamento cellulare. L’accrescimento degli organi della pianta. La totipotenza. L’utilizzo della totipotenza per le colture in vitro: colture di singole cellule e di protoplasti, colture di tessuto, micropropagazione. 9. La germinazione. Aspetti fisici, chimici e biochimici che governano il processo di germinazione. Le tappe del processo di germinazione e l’intervento degli ormoni. Il passaggio dal regime eterotrofo della plantula a quello fotoautotrofo. Condizioni ambientali che controllano la germinazione. Testi consigliati Fisiologia vegetale. Taiz, E. Zeiger. Editore Piccin. Fisiologia vegetale. Alpi, Pupillo, Rigano Edises.